Много-апертурный телескоп.

[mo]

Отлично... отлично.

Выходит, если продумать всю механику, включающую в себя юстировку этого чуда-юда... То это путь к многометровым телескопам на садовой лужайке

Светосбор и разрешение можно наращивать, увеличивая диаметр кольца. При этом оптические компоненты - это мелкие дешёвые сферические зеркала (150ки, например).

Плюс перспектива построения адаптивки, используя подвижки элементов кольца.

Мои извинения, что отвлёк от темы обсуждения. Просто идея показалась мне очень интересной. И подтолкнула к ней именно эта тема.

[mo]

Чутка остудили мой энтузиазм пара знакомых. ИванСемёныч и Rain Dog высказали мысль, что сложности будут из-за необходимости очень точно выставлять сегменты, что приведёт к дороговизне конструкции.

Плюс Ваня напомнил мне, что хоть сами сегменты могут быть сферами с достаточной точностью, но скорее всего их фокусное расстояние будет отличаться. И тут возникает вопрос не только сведения фокуса, но и той самой фазировки. Точность установки нужна та же, что и точность натирания большого зеркала - порядка L/4. 555 / 4 = 138 нм 

[ekvi]

Точность установки нужна та же, что и точность натирания большого зеркала - порядка L/4. 555 / 4 = 138 нм

Есть на этот счёт сомнение.
Помните, Вы не заметили волн на оконном стекле? Скорее всего, Вы смотрели в рефрактор, и его линзы сгладили волновую ошибку так, что она стала незаметной. Вот то же самое ожидается и у составного телескопа с 4х-линзовым корректором: его линзы сгладят и разнофокусность сегментов, и ошибки юстировки.

[mo]

Возможно, наше обсуждение, стоит выделить в отдельную тему?
В любом случае, хотелось бы продолжить здесь или там, куда перенесёт модератор.

Мой знакомый, с доступом к небольшому производству, заинтересовался этой идеей. Мы хотим создать прототип. Я подготовил примерный эскиз "дублета", поможет просчитать его?

На что обратить внимание при покупке ГЗ? Скажем, пусть будут те же широко распространённые 150мм сферические ГЗ серийных "длинных" ньютонов.
Например, может стоит (при возможности), отобрать два зеркала с минимальной разницей фокусного. Или что-то ещё?

Стоит ли поискать зеркало "подлинее"?


На эскизе сверху камера ZWO 290 чб (небольшой сенсор) и корректор комы... вероятно паракорр.

[ekvi]

Я подготовил примерный эскиз "дублета", поможете просчитать его?

Модераторам: ничего и никуда не нужно переносить!
По обсуждаемому проекту.
Совершенно верно, элементы надо смонтировать на жёстком основании: механика много дешевле оптики, и её ошибки всегда можно исправить юстировкой. Габариты можно сократить, сделав систему складной с помощью плоских зеркал. Но если уж браться за 2х-зеркальный вариант, то целесообразней сделать сферическую систему кассегрена.

Ф150 - нормальный размер, и зеркала могут быть применены в выше рассчитанном варианте (R = 8484 мм). При этом ЦЭ составит
(750 - 150*2)/750 = 0.6. Только для "боевого" варианта лучше будет взять хотя бы 3 зеркала (суб-апертуры) - они дадут объёмное видение. Для макета сойдёт и  вариант с двумя суб-апертурами.
Корректор - см. выше.
Если А = 1 : 5.8 слабО, пересчитаем на 1 : 4 (см. 2 и 3 илл).
Но, если брать сильнее 1 : 4, то, боюсь, не съюстировать. Такой размер надо апробировать, почувствовать.

Теперь уж лет около 20 тому пришлось делать цилиндрический микроскоп Бёрча 1 : 1 размером 50х50 мм, и все элементы в нём были жестко связаны стеклянными планками. Я и сам не ожидал, что на такой светосиле всё получится в наилучшем виде, хотя ошибки сборки составляли 10 и более микрометров. Повторюсь, но именно на этом микроскопе я воочию лицезрел, как дифракционное изображение контрольной щели уменьшалось/увеличивалось в 3 раза при открывании/закрывании 2/3 входного зрачка системы (ЦЭ составляло 1/3), что и означало увеличение разрешающей способности бОльшей апертуры в 3 раза.

Помещаю сюда рисунок 16.4  со стр. 484 из монографии  Н.Н. Михельсона "Оптические телескопы".

[krussh]

поищите в сети информацию про  крымский АСТ-1200 и Аризонский ММТ. Это одни из первых многозеркальных телескопов.

[krussh]

о равенстве фокусных расстояний:
пусть используются зеркала с фокусом 1000+-1мм. если "собрать" звезду в центре поля, то на расстоянии в 1000 пикселей от центра поля сдвиг двух изображений будет один пиксель.

[mo]

Спасибо за ответ.

Габариты можно сократить, сделав систему складной с помощью плоских зеркал.

Это не требуется. Задачи, которые мы ставим перед макетом:
- проверить (доказать себе), что подобное многокомпонентное зеркало может быть сьюстировано в единый объектив. Попутно узнаем на практике допуски деюстировки;
- получить разрешение больше, чем на исходном ГЗ;
- получить светосбор больше, чем на исходном ГЗ.

И, когда двухзеркальная система будет уверенно работать, только тогда мы начнём масштабировать её на кольцо из зеркал. Пропустив трёхзеркальный этап.

Если А = 1 : 5.8 слабО, пересчитаем на 1 : 4 (см. 2 и 3 илл).
Но, если брать сильнее 1 : 4, то, боюсь, не съюстировать.

Для упрощения я бы сначала вовсе откатился на f8. Но нужно просчитать габариты конструкции.
Зеркала надо брать стандартные (из магазина), чтобы поменьше мороки было.
Что-то вроде 150f8, если не ошибаюсь.

поищите в сети информацию про  крымский АСТ-1200 и Аризонский ММТ. Это одни из первых многозеркальных телескопов.

Спасибо за наводку. Поищу.

[ekvi]

Для упрощения я бы сначала вовсе откатился на f8

Речь ведь идёт об относительном отверстии эквивалентной системы (А = 1 : 4), в которой входящие зеркала (суб-апертуры) Ф150 должны иметь R = 8484 или F = 4242, т.е. Ф150/28 (см. выпуск для этой системы, представленный выше). Эти зеркала расположены  друг от друга на расстоянии (1200 - 150*2) = 900 мм.

А то, о чём Вы говорите (150/8), будет давать эквивалентную систему с А = 1 : 1:
Посчитайте эквивалентный фокус: 150*8 = 1200. При Ф1200 это даст 1 : 1. Никакими корректорами в такой системе на таком диаметре не получить приемлемого качества! А об асферике и речи быть не может.

[ekvi]

крымский АСТ-1200

Вадим, а есть ли многозеркальные телескопы, построенные по схеме звёздного интерферометра Майкельсона? То есть каждый канал суб-апертуры состоит из двух плоских зеркал, заводящих свою часть света по принципу перископа в суб-апертуру собирающего малоразмерного телескопа (см. 2ю илл). И таких каналов штук 6-8.
В литературе такое мне не попадалось. Может, это в принципе не даст выигрыша по разрешению? Но тогда вариант М.М. Русинова (см. 1ю илл.), приведённый Н.Н. Михельсоном на рис. 16.3 в упомянутой уже монографии "Оптические телескопы", не имел бы права на существование.
А как бы было замечательно: две системы плоских зеркал - приложил их к малому телескопу - и получил выигрыш по разрешению, пропорциональный соотношению диаметра внешнего кольца к диаметру малого телескопа.

[mo]

Для упрощения я бы сначала вовсе откатился на f8

Речь ведь идёт об относительном отверстии эквивалентной системы (А = 1 : 4), в которой входящие зеркала (суб-апертуры) Ф150 должны иметь R = 8484 или F = 4242, т.е. Ф150/28 (см. выпуск для этой системы, представленный выше). Эти зеркала расположены  друг от друга на расстоянии (1200 - 150*2) = 900 мм.

А то, о чём Вы говорите (150/8), будет давать эквивалентную систему с А = 1 : 1:
Посчитайте эквивалентный фокус: 150*8 = 1200. При Ф1200 это даст 1 : 1. Никакими корректорами в такой системе на таком диаметре не получить приемлемого качества! А об асферике и речи быть не может.

Угу, думал о чём-то похожем.
Придётся, стало быть, заказывать столь "длинные" зеркала под проект.

[krussh]

Вадим, а есть ли многозеркальные телескопы, построенные по схеме звёздного интерферометра Майкельсона?

https://en.wikipedia.org/wiki/Large_Binocular_Telescope

"The collecting area is two 8.4 meter aperture mirrors, which works out to about 111 m2 combined. This area is equivalent to an 11.8 meters (39 ft) circular aperture, which would be greater than any other single telescope, but it is not comparable in many respects since the light is collected at a lower diffraction limit and is not combined in the same way. Also, an interferometric mode will be available, with a maximum baseline of 22.8 meters (75 ft) for aperture synthesis imaging observations and a baseline of 15 meters (49 ft) for nulling interferometry. This feature is along one axis with the LBTI instrument at wavelengths of 2.9–13 micrometres, which is the near infrared.[7]"

[ekvi]

Но мы уже обсуждали LBTI.
Видимо, чтобы из схемы с плоскими зеркалами извлечь ожидаемое повышение разрешения, потребуется юстировка на уровне долей длины волны, что, действительно, весьма проблематично (о чём и говорят консультанты moscow).

При разнесении элементов силовой оптики появляется надежда на сведение пятен от суб-апертур в единое пятно с помощью автоматической системы типа гида.
Было бы, конечно, хорошо раз съюстировать и навсегда зафиксировать. Но габариты таковы, что начнут сказываться тепловые шумы, релаксация металлов и пр. Продольные ошибки - как Вы показали - не так страшны. Опасны градиенты в продольных направлениях, приводящие к наклонам суб-апертур. В пределах суб-апертур стабильность обеспечит стеклянная подложка зеркал.
Нужно пробовать.

[mo]

При разнесении элементов силовой оптики появляется надежда на сведение пятен от суб-апертур в единое пятно с помощью автоматической системы типа гида.

То есть идею "размыть фазу" корректором считаем не рабочей? Не стоит её проверять?
Юстировать подвижкой в доли длины волны вряд ли будет просто / осуществимо без автомата с пьезоактуаторами. Плюс всё это будет плыть от турбулентности наверху и внизу, в телескопе.

[ekvi]

То есть идею "размыть фазу" корректором считаем не рабочей?

Полевой корректор необходим, идея остаётся в силе (см. пример на илл).

вряд ли будет просто / осуществимо без автомата с пьезоактуаторами

Тут на форуме один ЛА излагал "новый" метод "учесть всё и сделать идеал". Но техника развивается от простого к сложному.
Если простой макет Ф1200 даст выигрыш по разрешению не 10х, а только 2х, вот тогда и стоит ломать голову о пьезо-актуаторах и оценивать целесообразность их установки.

всё это будет плыть от турбулентности

Борн и Вольф пишут, что ввиду малости суб-апертур интерферометр Майкельсона безразличен к внешней турбуленции.

[Alex_6619]

В книжке  http://www.docme.ru/doc/453264/interferometr-intensivnostej вроде есть как извлечь информацию о фазе.

[Алексей Юдин]

Борн и Вольф пишут, что ввиду малости суб-апертур интерферометр Майкельсона безразличен к внешней турбуленции.

Говоря более понятным языком, для столь слабо заполненной апертуры ЧКХ уже изначально столь плоха в большей части теоретического диапазона частот, что атмосфере просто нечего там портить.

Однако, чудес он не сотворит - если помеха попадёт в диапазон его рабочего зубчика, то она и там нагадит. От неё придётся уходить какими-либо методами временной фильтрации, мгновенное же соотношение сигнал/шум естественно ухудшится, полосы перестанут стоять колом.

[ekvi]

уходить какими-либо методами временной фильтрации

Сомнительно использовать Много-апертурный телескоп для дипов. А в планетном ролике выбрать кадр будет можно.

[ekvi]

По Вашей ссылке

http://www.docme.ru/doc/453264/interferometr-intensivnostej

открывается ролик, но не книга.
А было бы любопытно узнать, как другие решали эту проблему.

[mo]

Сомнительно использовать Много-апертурный телескоп для дипов.

Я не стал бы столь категорично заявлять.
Кроме повышения разрешения мы ещё и повышаем светосбор суммой дешёвых мелких зеркал.

Вопрос лишь насколько сложная юстировка объектива предстоит. И, если окажется, что мы тут дольше говорим, чем надо будет его юстировать... то может быть это как раз путь для созданию любительских метровых телескопов.

Как одно из применений. Просто как огромное светосборное пазл-ведро.

мгновенное же соотношение сигнал/шум естественно ухудшится, полосы перестанут стоять колом.

Ты имеешь в виду, что в какой-то момент гуляния атмосферы будет что-то видно, а в момент расфазировки или даже "переполюсовки" - видно не будет?
Ну так и какая разница? Снимай 10 минут кадр. За это время накопится, например, 60% расчётного света. А ты поставь ещё 10 зеркал. Это не дорого. Если, см. выше, макет покажет доступность юстировки.