Адаптивная оптика для тонких зеркал 0.5-0,9 метра любительских телескопов

[Forest]

Из гав-а деформациями конфеты НИКОГДА не сделать.

Олег, это эмоции.
Нужен расчёт  грани перехода гавна в рабочую поверхность.  Вот тов Белкин работает над своим зеркалом. Когда он остановиться и его ОТК пропустит в работу ?
Это вопрос о «рамках» требований к гз когда можно прекращать его доводку,   если кто следит за темой. Кто то тут говорил что за глаза хватит хода актуаторов не более 10 микрон…. при каком  условии главного зеркала?
И это расчёт должен быть , а не эмоции.

[lx75]

Совершенно не пытаюсь потопить тему, она мне очень интересна. Но пока не реализуема.
Вот пример, сколько будет стоить такой комплект оптики с системой АО, https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,205437.msg5729141.html#msg5729141, а главное сколько комплектов в год потребность рынка в России, кто из него сделает готовый продукт?

[yas]

Скорее всего только для Ньютонов. Если вторичка имеет кривизну, то ее качание вводит дополнительные аберрации. Либо надо качать вокруг специальной точки разной для разных кривизн вторички.
 
У Ньютона нет фактора увеличения на ВЗ, поэтому что выпуклое (вогнутое), что плоское -меняется только величина подвижки. При этом фактор увеличения ее даже уменьшает, при одинаковых условиях.

Вы меня не правильно поняли. Я имел ввиду кривизну вторички в двухзеркальных системах.

[ekvi]

Кто то тут говорил что за глаза хватит хода актуаторов не более 10 микрон…. при каком  условии главного зеркала?
И это расчёт должен быть , а не эмоции.

А кто-то тут говорил, что верит только в цифру?
И эти цифры были выше представлены https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,205619.msg5734692.html#msg5734692 ,
как для ГЗ Белкина, так и для реального ГЗ, которое д.б. в 2 раза менее светосильным: 11.5 и 1.5 мкм. Но это - при отсчёте от сферы, когда технологу лень было асферизовать.
Должен поддержать Вас: все чилийские зеркала кривые (см. рис.). Даже термин "субсекундное качество" придуман специально во спасение качества ГЗ с размером более 1 м. Адаптивная оптика для того и разрабатывается, чтобы этим инвалидам вернуть должное качество: 1 секунда - это уровень школьного скопа, а зеркало Ф 14 м призвано разрешать 0.01 секунды.
Глядя на ИГ, представленные AAV'ом, видно, что адаптивка должна "спасать" у таких ГЗ ошибку порядка Л/4 = 0.15 мкм - вот ответ на Ваш вопрос.
Такой же порядок амплитуд и при коррекции иных ошибок - если не "быковать", а к каждому вопросу подходить конкретно и  конструктивно.

[AAV]

Вот тов Белкин работает над своим зеркалом. Когда он остановиться и его ОТК пропустит в работу ?

Никогда не примет ОТК.
Изготовление тонких зеркал тем более такой светосилы это не "а-ля Сикорук". Зеркало Белкина "напахано" так что его не исправить  не активной и адаптивной оптикой.
Ознакомтись с изготовлением такой оптики. Для изготовления этой оптики понадобится изготовить технологические оправы для контроля и полировки, да же для сферы.
Контроль в вертикальной схеме с голографическим корректором для параболы или гиперболы.

[AAV]

Должен поддержать Вас: все чилийские зеркала кривые (см. рис.). Даже термин "субсекундное качество" придуман специально во спасение качества ГЗ с размером более 1 м. Адаптивная оптика для того и разрабатывается, чтобы этим инвалидам вернуть должное качество: 1 секунда - это уровень школьного скопа, а зеркало Ф 14 м призвано разрешать 0.01 секунды.
Глядя на ИГ, представленные AAV'ом, видно, что адаптивка должна "спасать" у таких ГЗ ошибку порядка Л/4 = 0.15 мкм - вот ответ на Ваш вопрос.
Такой же порядок амплитуд и при коррекции иных ошибок - если не "быковать", а к каждому вопросу подходить конкретно и  конструктивно.

По сравнею с зеркалом Белкина эти зеркала "супер" идеальные. На первых трех есть небольшая кривота и негладкость, для такого диаметра это хорошие зеркала. Четвертое отличное зеркало. Технология доводки с каждым разом улучшалась.
Качество этих зеркал улучшалось с каждым зеркалом.
Адаптивной оптикой компенсировали эффект размытия атмосферы Земли.
Supersharp Images from New VLT Adaptive Optics
Активной оптикой на этих зеркалах корректировают деформации вызванную гравитацией.
TELESCOPE OPTICS: Polishing takes VLT mirrors deep into space

P.S. Сравните качество с зеркалом телескопа БТА которое стоит.
Лучше с зеркалом которое переполировали.

[Forest]

Активной оптикой на этих зеркалах корректировают деформации вызванную гравитацией.

 Боле менее становиться понятно.
Давайте подитожим предварительно:
1. У профи даже для адаптивного зеркала «проходная рамка в качество» - это лямбда/4 т е 15 мкм. Именно поэтому зеркало Белкина - вообще не в какие ворота. Возможно ли все таки ослабить требование до лямбда /2 ?
2.  У профи Адаптивка лечит гнутие под собственным весом и атмосферу . При этом считается что в горизонтальном положении  на заводе после окончания фигуризации  оно классное и не хуже лямбда/4 ( школьный уровень требований по Сикоруку).
2.1. В п1 и 2 все гз жесткие в оправах и Адаптивка работает на неком другом зеркале ?
3. Если гнутие хоть и тонких , но больших 1 м зеркал будет труднорешаемой любителем задачей в железе трубы , и величины ( не способность сделать качественную оправку) гнутия всегда будут превышать тестовую сданную точность поверхности ( см п1 и п2), то тогда борьба с гнутием становиться такой же сложной как и сделать лямбда/4 на тонком и большом гз? Правильно тогда считать что ошибки гнутия и изготовления надо складывать?
4. Если п3 верен , существует ли теоретическая возможность выводить нужное качество (школьное или выше) гз из очень тонкого легкого  гибкого стекла где «гравитация ломает и мажет все» (допустим 2 мм) с относительно плоской поверхностью ТОЛЬКО актуаторами  работающими по тыльной его стороне для среднесветосильных  зеркал , допустим 1/3 ? Понятно что требования к ттх таких актуаторов вырастают .

Практически это могло бы выглядеть так: 100 -150 актуаторов располагаются в окружности 1 м в параболе. Хомипозишн точной этой кривой ловиться по центральному актуатору под точным центром зеркала  и по нему параболу делают остальные актуаторы. Парабола задается программно из компьютера по 3 D точной модели. Далее тонкое стекло диаметром 1 м наклеивают на актуаторы стараясь получить одинаковые зазоры . Естественно они не получаются  одинаковыми из за слоя клея . Но его можно учесть в формообразовании и заранее «вычесть».  В итоге , если хватит ходов актуаторов позже по датчику волнового фронта или сместив на нужную  величину в ту или иную сторону хомпозишн все таки вывести уже наклеенный стеклянный метр в нужную форму зеркала.
Вопрос остаётся открытый  о внутренних полученных напряжений плоского  тонкого зеркала ставшим параболой ( хоть и слабой)
Дайте комментарии пожалуйста

[ysdanko]

У профи даже для адаптивного зеркала «проходная рамка в качество» - это лямбда/4 т е 15 мкм.

То есть 0,12мкм.    А для двух зеркальной системы  для каждого компонента минимум 0,06мкм. или 60нм.

 И это для волнового фронта. Для поверхности зеркальной оптики ошибки надо уменьшить еще в два раза. в итоге получим минимум л/16. или 30нм.

Да! и "по Сикоруку" здесь ни причем. Это требования по Релею.

[Forest]

У профи даже для адаптивного зеркала «проходная рамка в качество» - это лямбда/4 т е 15 мкм.

То есть 0,12мкм.    А для двух зеркальной системы  для каждого компонента минимум 0,06мкм. или 60нм.

С профи понятно. Стекло гз делают максимально точным - школьный достойный уровень , НО считается у профи кривым. ( что смогли , то смогли - своего рода «зеркало Белкина»  но у профи))) а адаптивной лечат только  ломку от гравитации и атмосферу. И заметьте- эти дельты- они заранее рассчитали , заложили и учли в выборе дальнейшего адаптивного оборудования . Никаких эмоций .

[Forest]

У профи даже для адаптивного зеркала «проходная рамка в качество» - это лямбда/4 т е 15 мкм.

То есть 0,12мкм.    А для двух зеркальной системы  для каждого компонента минимум 0,06мкм. или 60нм.

 И это для волнового фронта. Для поверхности зеркальной оптики ошибки надо уменьшить еще в два раза. в итоге получим минимум л/16. или 30нм.

Да! и "по Сикоруку" здесь ни причем. Это требования по Релею.

Полностью с вами согласен. Знаю это уже лет 30👍 .  Теперь надо ослабить требования к форме с учётом отработки адаптивной системы до этого критерия .

[Ivan7enych]

"Железо" в системе АО, на мой взгляд не самое сложное. Сложны математическое и программное обеспечение. Для реализации проекта нужна команда профессионалов.
Кстати НПО "Астрофизика" уже не существует, здание снесено.

С АО системой не знаком . Это предфокальная Адаптивка? А что там играет роль датчика волнового фронта?
 Начать предлагаю с :
1 отбора и выбора актуаторов . От их ттх  дальше зависят параметры остальной Электронники .
2. Определить оптическую схему ( простую) где в качестве ГЗ выступает «зеркало Белкина» ( надеюсь он не обидится?) жестко закреплённое в оправе. 50, 70 и  90  см .
Такое зеркало клиент изготавливает сам своими силами и средствами опираясь на свои возможности и опыт. Требования к форме  такого зеркала ( основные) должны быть прописаны в Инструкции пользователя . Диаметры под  адаптивное зеркало  - надо считать в зависимости от оптической схемы . Видятся примерно 15,20 и 25 см соответственно+-  и не экранизируют  ГЗ ( желательно) . Третье- пятое   Зеркала   ( как и вся другая НЕ адаптивная любая оптика , если таковая предполагается в оптической схеме - призмы и т п) - так же как и Гз в комплект поставки не входит и остаётся за клиентом  (тоже три типоразмера, если таковые требуются в оптической схеме). 
3. Отбор конструктива датчика волнового фронта . Он видимо должен быть встроен в оптическую схему .

Я в этом обсуждении вижу большую проблему №1 - как изготовить и контролировать тонкое гнущееся зеркало?

Можно взять 2 заготовки, одна толстая ситалловая к примеру 500х60, с предварительно выбраным радиусом на одной стороне, вторая более тонкая, сперва на одной стороне выбирается выпуклый такой же радиус, обе заготовки клеются друг к другу через множество пьезо подпорок, и дальше на этом бутерброде делается еще раз радиус (чтобы тонкая половина стала одинаковой толщиной 5-10мм по всей площади) и полируется полноценная парабола (при закороченых проводах каждого пьезоэлемента). Вот в таком варианте наверно получится и наполировать изначально достойную параболу, и потом включая пьезо актуаторы играться ее поверхностью. Пьезоактуаторы будут иметь снизу хорошую толстую опорную поверхность, с таким же КТР как у основного зеркала. Усилий и сложностей при изготовлении будет в разы больше чем для обычного толстого зеркала, цена раз в 3-10 выше. Плюс шансы, что какие-то актуаторы между стеклами расклеются и не будут работать...

Другой вариант - делать обычное зеркало, несколько более тонкое чем требуется обычно. И делать нижнюю разгрузку на 9-27-54 точек с контролируемым усилием (рычаг + электромагнит) в каждой точке разгрузки. Но проконтролировать его на горизонтальном стенде будет невозможно, работать будет в зените, под каждый угол наклона телескопа все усилия точек разгрузки придется перестраивать...

Кому там хочется закопать в проект несколько милионов рублей и поиметь непостижимого гемороя на несколько лет с неизвестным результатом на выходе?

[AAV]

Активной оптикой на этих зеркалах корректировают деформации вызванную гравитацией.

 Боле менее становиться понятно.

Точность зависит от заказчика, на стоимость зеркала большого выигрыша не даст. Зеркало нужно изготовить с плавными ошибками.
Если актуаторы наклеивать, надо в процессе изготовления зеркала. Наклейка может повести такое тонкое зеркало.
Параболу актуаторы должны корректировать в каждом положение зеркала которое оно примет в телескопе.
Актуаторы это разгрузка главного зеркала в оправе.
https://www.eso.org/sci/facilities/paranal/telescopes/ut/m1cellm3.html Осевые и боковые опоры зеркала.

[AAV]

Можно взять 2 заготовки, одна толстая ситалловая к примеру 500х60, с предварительно выбраным радиусом на одной стороне, вторая более тонкая, сперва на одной стороне выбирается выпуклый такой же радиус, обе заготовки клеются друг к другу через множество пьезо подпорок, и дальше на этом бутерброде делается еще раз радиус (чтобы тонкая половина стала одинаковой толщиной 5-10мм по всей площади) и полируется полноценная парабола (при закороченых проводах каждого пьезоэлемента).

Смысл брать 2 заготовки, из одной толщиной 60мм можно изготовить хорошую параболу и не надо пьезоактуаторы.

Другой вариант - делать обычное зеркало, несколько более тонкое чем требуется обычно. И делать нижнюю разгрузку на 9-27-54 точек с контролируемым усилием (рычаг + электромагнит) в каждой точке разгрузки. Но проконтролировать его на горизонтальном стенде будет невозможно, работать будет в зените, под каждый угол наклона телескопа все усилия точек разгрузки придется перестраивать...

Перестраиваться придется и с пьезоактуаторами.

[Ivan7enych]

Можно взять 2 заготовки, одна толстая ситалловая к примеру 500х60, с предварительно выбраным радиусом на одной стороне, вторая более тонкая, сперва на одной стороне выбирается выпуклый такой же радиус, обе заготовки клеются друг к другу через множество пьезо подпорок, и дальше на этом бутерброде делается еще раз радиус (чтобы тонкая половина стала одинаковой толщиной 5-10мм по всей площади) и полируется полноценная парабола (при закороченых проводах каждого пьезоэлемента).

Смысл брать 2 заготовки, из одной толщиной 60мм можно изготовить хорошую параболу и не надо пьезоактуаторы.

Мысль в том, что пьезокерамика - вещь жесткая и с очень небольшим диапазоном движения. То есть основание, от которого актуаторы толкают-тянут, должно гнуться меньше чем зеркало, само не изгибаться при перекладке телескопа, и иметь КТР такой же как узеркала (иначе перепад температур лето-зима оторвет наклееные актуаторы - они же не только толкать, но и тянуть должны). Можно наверно и чугунную плиту + тонкое обычное стекло...

Другой вариант - делать обычное зеркало, несколько более тонкое чем требуется обычно. И делать нижнюю разгрузку на 9-27-54 точек с контролируемым усилием (рычаг + электромагнит) в каждой точке разгрузки. Но проконтролировать его на горизонтальном стенде будет невозможно, работать будет в зените, под каждый угол наклона телескопа все усилия точек разгрузки придется перестраивать...

Перестраиваться придется и с пьезоактуаторами.

Согласен, разница пьезо и электромагнитов с рычагами - электромагниты дают контролируемое усилие при достаточно свободном смещении в милиметры (то есть работают и на гнущемся основании), но электромагниты греются...

Я все к тому, что халявы не будет и вложиться придется сильно больше чем в обычный телескоп той же апертуры.

[Forest]

Давайте определим вообще какие могут быть гз. Т к вижу идёт некая путаница в части строения гз ..
1. ГЗ точная стабильная оптика . Классика. Сикорук-Рэлей. Такому Адаптивка не нужны.
2. Тонкое зеркало закреплённое жестко  , но точно все ещё изготовленное согласно п1. Оно гнётся под своим весом в угловых положениях от Зенита . Деформации и атмосфера  - исправляются адаптивной далее в тракте.
3. «Зеркало Белкина» . Тонкое и не точное зеркало жестко закреплённое  , НО в рамках системы подвижек запаса хода адаптивной далее в тракте . Проблема этого зеркала- когда и по какому критерию остановить его полировку убедившись входа его формы в «рамки»?
3.1. Очень плохой вариант «зеркала Белкина» когда его форма никак не может корректироваться далее адаптивной в тракте. Зеркало - вне рамок.
4. Очень тонкое  1-2 мм гибкое зеркало плоскопараллельное  изгибаемое на актуаторах в точность. Непосредственно адаптивное ГЗ-  «Дышащее зеркало» от датчика волнового фронта  50-5000 коррекций в секунду. Под любыми углами и в любом положении
5. Некое не стеклянное отформованное ( изготовленное не трением ) неточное  , но в рамках согласно п 3. и очень тонкое зеркало - гибкое  . Работает по  п.  4 само гз адаптивное .

Имеем наша тема : пункты 3,4 и 5 . 

[ysdanko]

1. ГЗ точная стабильная оптика . Классика. Сикорук-Рэлей. Такому Адаптивка не нужны.

Адаптивка вообще ЛА не нужна. Что интересного на поле в несколько угловых секунд?

Опять же вы не определились с понятиями. Вы постоянно путаетесь в целях, достигаемых с помощью активной или адаптивной оптики.
Если вы собираетесь править деформации оптики, то это одно (активная оптика), если бороться с атмосферой это другое (адаптивная оптика). Определитесь хотя бы с одной задачей. иначе ни к чему не придете.

[Forest]

1. ГЗ точная стабильная оптика . Классика. Сикорук-Рэлей. Такому Адаптивка не нужны.

Адаптивка вообще ЛА не нужна. Что интересного на поле в несколько угловых секунд?

Опять же вы не определились с понятиями. Вы постоянно путаетесь в целях, достигаемых с помощью активной или адаптивной оптики.
Если вы собираетесь править деформации оптики, то это одно (активная оптика), если бороться с атмосферой это другое (адаптивная оптика). Определитесь хотя бы с одной задачей. иначе ни к чему не придете.

ТЗ написано ниже.
Алаптивкой хочу править все. Гравитацию, атмосферу, кривизну оптики и т  п
Вы представляете  работу 150 актуаторов каждый с частотой коррекции 100 коррекций в секунду и по своему алгоритму? А какое ПО для этого нужно, представляете?
Я например,  представляю это.

[Ivan7enych]

Алаптивкой хочу править все. Гравитацию, атмосферу, кривизну оптики и т  п
Вы представляете  работу 150 актуаторов каждый с частотой коррекции 100 коррекций в секунду и по своему алгоритму? А какое ПО для этого нужно, представляете?
Я например,  представляю это.

Везет же...
Может раскажете как планируете делать сенсор фазовых искажений атмосферы и зеркала?

[ROVIAN]

Если вы собираетесь править деформации оптики, то это одно (активная оптика), если бороться с атмосферой это другое (адаптивная оптика). Определитесь хотя бы с одной задачей. иначе ни к чему не придете.

А он и не хочет этого. Я ему в теме дважды об этом написал, но .....
Вот поэтому и непонятна цель. 
Делать специально корявые зеркала и править их, никто не будет и это в разы дороже. (активная)
А адаптивная... ну это вообще очень специфично и для ЛА (получить красивую картинку)... да за эти деньги лучше взять стекло побольше и камеру получше. Но тут и исправленное поле не для картинки.
Может Максиму для ИСЗ и МКС и нужно, но цена... 

[Forest]

Алаптивкой хочу править все. Гравитацию, атмосферу, кривизну оптики и т  п
Вы представляете  работу 150 актуаторов каждый с частотой коррекции 100 коррекций в секунду и по своему алгоритму? А какое ПО для этого нужно, представляете?
Я например,  представляю это.

Везет же...
Может раскажете как планируете делать сенсор фазовых искажений атмосферы и зеркала?

Я этот вопрос не планирую решать. Его будут решать гуру и специалисты команды.
Я ниже предложил атмосферу пока не считать.   От меня тут только некое ТЗ и акцент на тонкие и ключевые места. Его можно изменять как вам (нам) хочется.Можно свое ТЗ предложить  В зависимости от поиска и выхода на оптимальные идеи шаг за шагом. В итоге имхо, получаем ТО с стоимостью железа + работа тестового образца согласно ТЗ.  Тут тратиться только бумага , калькулятор и ручка . Тут нет никаких миллионов выброшенных денег и любителей астрономии которым ничего не  надо.