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

[lx75]

Тут речь идёт о «революции снизу» в сегменте любительского телескопостроения.

Нужен «цех» и команда.

Возможности одиноко строящего телескопы любителя сильно ограничены. "Революция" будет когда появится объединение.

[AAV]

Из за нехватки времени за этой темой слежу по диагонали. Но не вижу иной борьбы с прогибами тонкого  зеркала  ( даже с идеальной  кривизной формы мучительно допустим достигшей  оптиком)    как классическими технологиями адаптивной оптики . Надо любителям телескопостоителям как то перешагнуть этот технологическо-финансовый  барьер  «классического Сикорука»  с  «проставками из смолы».
Мир ждёт темы : Изготовление 1м тонкого адаптивного  зеркала толщиной 19 мм. из плоского стекла.   
Или :
Изготовление 40 см тонкого адаптивного вторичного зеркала для 2х метрового главного зеркала с кривой неизвестной поверхностью близко к сферической форме.  .,
Конечно одиночка на кухне такой проект не потянет. Нужен «цех» и команда.

у вас есть опыт

Практического опыта нет.   
Имхо если  городить адаптивку любительскими силами  , то :
1. ГЗ должно быть резко существенно большое не менее 1 метра.
2. Саму адаптивку нужно делать на неком вторичном меньшего размера зеркале - коррекционное зеркало. При этом ГЗ может быть кривым и косым в неких расчётных рамках.

Для начала научиться делать зеркала  в неких расчётных рамках.
ГЗ может быть кривым и косым ни какой адаптивной оптикой не исправишь.
Вторичное  должно быть в неких расчётных рамках. Расчетные рамки знать надо.
Изготовление такой оптики 1м  это не по Сикоруку.

[Forest]

Из за нехватки времени за этой темой слежу по диагонали. Но не вижу иной борьбы с прогибами тонкого  зеркала  ( даже с идеальной  кривизной формы мучительно допустим достигшей  оптиком)    как классическими технологиями адаптивной оптики . Надо любителям телескопостоителям как то перешагнуть этот технологическо-финансовый  барьер  «классического Сикорука»  с  «проставками из смолы».
Мир ждёт темы : Изготовление 1м тонкого адаптивного  зеркала толщиной 19 мм. из плоского стекла.   
Или :
Изготовление 40 см тонкого адаптивного вторичного зеркала для 2х метрового главного зеркала с кривой неизвестной поверхностью близко к сферической форме.  .,
Конечно одиночка на кухне такой проект не потянет. Нужен «цех» и команда.

у вас есть опыт

Практического опыта нет.   
Имхо если  городить адаптивку любительскими силами  , то :
1. ГЗ должно быть резко существенно большое не менее 1 метра.
2. Саму адаптивку нужно делать на неком вторичном меньшего размера зеркале - коррекционное зеркало. При этом ГЗ может быть кривым и косым в неких расчётных рамках.

Для начала научиться делать зеркала  в неких расчётных рамках.
ГЗ может быть кривым и косым ни какой адаптивной оптикой не исправишь.
Вторичное  должно быть в неких расчётных рамках. Расчетные рамки знать надо.
Изготовление такой оптики 1м  это не по Сикоруку.

Я не оптик. И к сожалению уже им никогда не буду. Считаю это большим искусством из стекла точить точные пространственные математические поверхности .
Я не знаю расчётных рамок. Но Я знаю людей кто знает и может посчитать эти рамки когда достаточно остановить полировку и переходить к цифровой стадии.
Я производственник. Могу запилить инвестиционный проект импортозамещения. Могу оценить ваш труд в рамках текущего рынка.
Я не истина в последней инстанции. Просто вставил свои пять копеек в эту тему человека горящего сделать качественный продукт в сложных изначально вводных. Телескопостроение в России никому не нужно. Так что пусть оно развивается как развивается. Вы абсолютно правы)
Но, если автор этого проекта решит пойти по пути адаптивной оптики для своего зеркала - я ему помогу чем смогу.

[Gleb1964]

Теорию адаптивки я думаю тут все все знают.

Нет, видно, что не знают.
Читая, что здесь дискутируют, определённо, не знают.

Надо любителям телескопостоителям как то перешагнуть этот технологическо-финансовый  барьер

Это бессмысленно.  Адаптивная оптика в видимом диапазоне даёт очень малое покрытие неба. Для датчика волнового фронта нужна достаточно яркая опорная звезда, а область изопланотизма вокруг неё исчисляется, в лучшем случае, десятком угловых секунд.
Область изопланотизма это область, где можно достичь коррекции искажений, за пределами этой области искажения не корректируются,  а даже могут ухудшаться.
В ИК области покрытие лучше и адаптивная оптика имеет больше смысла.

[ma][im]

Для датчика волнового фронта нужна достаточно яркая опорная звезда, а область изопланотизма вокруг неё исчисляется, в лучшем случае, десятком угловых секунд.

Насколько я понимаю у коллег была фантазия корректировать адаптивной оптикой не небо, а изначально изготовленное кривое тонкое зеркало и его игру в оправе. Навелись на яркую звезду, настроили актюаторы в нужное положение и дальше работаем в окрестностях этой звезды, не трогая положение актюаторов.

[Forest]

Теорию адаптивки я думаю тут все все знают.

Нет, видно, что не знают.
Читая, что здесь дискутируют, определённо, не знают.

Надо любителям телескопостоителям как то перешагнуть этот технологическо-финансовый  барьер

Это бессмысленно.  Адаптивная оптика в видимом диапазоне даёт очень малое покрытие неба. Для датчика волнового фронта нужна достаточно яркая опорная звезда, а область изопланотизма вокруг неё исчисляется, в лучшем случае, десятком угловых секунд.
Область изопланотизма это область, где можно достичь коррекции искажений, за пределами этой области искажения не корректируются,  а даже могут ухудшаться.
В ИК области покрытие лучше и адаптивная оптика имеет больше смысла.

А если опорную звезду  делать искусственно лазером в небо? Вроде так поступают в обсерваториях ? Тогда такую опорную звезду можно получить в нужной области..?
и как соотносятся между собой область изопланотизма и средний размер поля зрения среднестатистической применяемой основной камеры или линейным размером поля зрения  ?  Изопланотизм намного меньше поля зрения? На счёт ИК- есть такое.  Понятно что разница на порядок с видимым и реализовать адаптивку для ИК намного проще.

[Gleb1964]

корректировать адаптивной оптикой не небо, а изначально изготовленное кривое тонкое зеркало и его игру в оправе

Обычно это называют активной оптикой, когда корректируют искажения самой оптической системы. Все равно все упирается в то, что нужна выработка правильного управляющего сигнала, а система постоянно плывёт из-за изменения температуры и изменения деформации из за изменения направления силы тяжести при ведении за объектом. За несколько минут коррекция может стать неактуальной и нужно будет снова наводится на опорную звезду и переустанавливать коррекцию.

А если опорную звезду  делать искусственно лазером в небо?

Дело в том, что лазерный луч по пути наверх изгибаться  из-за градиентов в атмосфере также,  как и по пути назад. Поэтому, лазерная звезда позволяет корректировать волновые аберрации, кроме наклонов волнового фронта, т.е. кроме направления на объект. Для отслеживания все равно требуется натуральная звезда, удалённая от объекта наблюдения не далее изокинетического угла. Изокинетический угол это область неба, которая "болтается" синхронно. Изокинетический угол побольше изопланатического угла, если изопланотический составляет угловые секунды, то изокинетический угловые минуты, на порядок, два больше. Но всё равно, это все сложно.

Изопланотизм намного меньше поля зрения?

Да

[Forest]

Цитата: Forest от Сегодня в 19:45:00
Изопланотизм намного меньше поля зрения?
Да

А есть метод расширения площади изопланотизма? Резкое увеличение светосилы системы?
Я тут погружался в труды иностранных  исследователей по карбоновым  зеркалам . Они вживляли матрицу актуаторов в тонкий слой карбонового  слепка с выпуклого стеклянного эталона.
Там проблема одна на сегодня не разрешимая:
-такая оптика плывёт со временем что перестаёт хватать диапазона актуаторов для коррекции .
Т е срок службы такого зеркала … несколько  лет.  Для  космических спутниковых систем - пойдёт. Для наземных - видимо нет. Но такие зеркала буквально можно лепить как пирожки. Проблема частично решается если адаптивное зеркало небольшого размера ( вторничное или третьичное) выкинул поплывшее и поставил новый слепок адаптивный слепок . 
И второй вывод который делают исследователи :
Экономически целесообразно делать такую оптику при апертурах от 1 метра и выше. До этой апертуры - «метод Сикорука»  все ещё остаётся  выгодным.
Третья проблема : выпуклый стеклянный эталон. Точность его поверхности ( а она крутая т к зеркала делаются с большой светосилой 1/3 и более) должна быть лямбда/20 .лямбда/50. А это вау)
Во всех экспериментах требовалась доводка поверхности до нижеописанных рамок достаточности :
- британцы  покрывали толстым 200 микронным слоем грунта - никелем в котором и проводили финишное полирование .
- американцы 1 метровый выпуклый эталон сделали из твёрдого графита . А ошибку поверхности карбонового слепка  компенсировали большей гибкостью карбоновой чашки и применением актуаторов с большой дельтой .

[ysdanko]

Что то народ не в ту степь потянуло...Адаптивка-активка   
А пока ТС не может наладить нормальный контроль того что сделано по Сикоруку. Завязывали бы с этим флудом или создали для этого отдельную тему.

[kup]

А В это чудо-зеркало вообще наблюдать когда -нибудь собираются?  Или это зеркало ради забавы?
Автору конечно терпения и сил, но смысл таких 10 летних усилий ради чего?

[SIB]

А В это чудо-зеркало вообще наблюдать когда -нибудь собираются?  Или это зеркало ради забавы?
Автору конечно терпения и сил, но смысл таких 10 летних усилий ради чего?

Я уже много раз говорил, что меня прежде всего интересовал не телескоп, а изготовление зеркала. Планируемое относительное отверстие 1:2 определялось прежде всего конструктивными особенностями заготовки зеркала. Это гарантировало получение результата (устойчивость поверхности к деформациям зеркала от его веса). Зеркало первичное (главное), телескоп - вторичное (второстепенное).

[Forest]

А В это чудо-зеркало вообще наблюдать когда -нибудь собираются?  Или это зеркало ради забавы?
Автору конечно терпения и сил, но смысл таких 10 летних усилий ради чего?

за 10 лет и 300+ страниц  наконец то пришли в правильную степь- адаптивку. 
Пора !
Хватит его полировать.
Его надо начинать программно гнуть. И ловить точку на стенде.


 

[Sharkу]

Каша из топора набирает жЫр.

[ekvi]

за 10 лет и 300+ страниц  наконец то пришли в правильную степь- адаптивку. 
Пора !
Хватит его полировать.
Его надо начинать программно гнуть. И ловить точку на стенде.

Я солидарен с комментатором:

Каша из топора набирает жЫр.

Но, поскольку я не француз и не отделываюсь каламбурами, то постараюсь по пунктам.
1. Правильная мысль: как в том анекдоте "Вот идёт урод-уродом, а костюмчик на нём - с иголочки!" - вот так же и ГЗ Белкина подкорёжить так, чтобы сам Эйри позавидовал. Только для этого никакой программы не нужно, а только гибочно-измерительный стенд. А при этом сколько придётся заготовок поломать?! Да и, надеюсь, Вы заметили: не простое это дело  - получить, даже просто увидеть, кружок (или пятно) рассеяния.
Глеб упомянул, что у адаптивной оптики "поле зрения" - в пределах изопланатизма, т.е. несколько угловых секунд. А сколько времени (тоже, может быть, секунд?) проживёт снятое со стенда заневоленное зеркало? Да и будет ли оно работеть по полю так же, как в центре изображения? 
2. Вы честно признались, что в оптике не практик. Но тут ещё и склад ума потребуется, как у Максутова, - теоретико-практический. Вот и давайте пораскинем, что к чему. Две характеристики актуаторов уже Вы привели: деформации - порядка нескольких микрон и частота - килогерцы. Да, ещё предложили 40 актуаторов на ГЗ  - это примерно через 50-70 мм.
2.1. Чем и как крепить актуаторы к стеклу?
2.2. Масса зеркала не "понесёт" такие частоты, а на такой длине (50-70 мм) стекло начнёт крошиться.
Вывод; "активная адаптивка" - не для стекла. А для смены материала никто из присутствующих не готов.
3. Вытекает из 2: Вы верно почувствовали - Ф адаптивного ГЗ д.б. за 1 м. Но даже 0.7 м, построенное в Прибалтике мы все хором отвергли: пока молодость в ... бурлит - море по-колено, а дальше - как? Да и у молодого на 1м-ГЗ пупок легко развяжется.

Итак, идея сдувается: вопросы, если вдумываться, валятся, как из мешка.

Какие будут контр-аргументы?

[lx75]

Какие будут контр-аргументы?

Актуаторы устанавливают на ГЗ в случае если оно составное, например JWST, для позиционирования и совмещение фаз от отдельных сегментов, коррекция волнового фронта происходит отдельным активным элементом.

[Forest]

Итак, идея сдувается..

В Литве просто не смогли преодолеть трудности вставшие на пути.Психанули.  Уверен что просто закончился ручеёк финансирования проекта. При деньгах - технических проблем сделать адаптивку - нет никаких.
1. Частота 2-5 тыс герц на этапе стендовых испытаний не нужна.
Гнуть можно плавно меняя напряжение на актуаторах . И ловить точку . Если хода актуаторов не хватит- сразу будут понятны зоны  сполировывания до «рамок».  Для любительского уровня  на 50-100 актуаторов достаточно 20-50 законченных и прошедших вычислений (коррекций) в секунду.
2. Крепить железо к стеклу нет никаких проблем., 21 век на дворе.
Тут ведь третьего  варианта нет: или мучаемся ещё 10 лет и 309 страниц  и в конце разбиваем  тонкое зеркало, или постепенно разрабатываем  метод российской адаптивки любительского уровня работающий вполне в рамках приличия .
По сути путь то один для любых тонких зеркал претендующих лежать в телескопе апертурой близко к большой ( от 0,5 метра и выше) 

[ma][im]

мучаемся ещё 10 лет и 309 страниц  и в конце разбиваем  тонкое зеркало

Тут вроде уже разбивалось стекло несколько лет назад, но проект на этом не закончился

постепенно разрабатываем  метод российской адаптивки любительского уровня

Даже дрыгостекл с двумя двигателями достаточно сложная система для любителей, можете посмотреть старые темы форума:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,3373.msg50074.html#msg50074
и вот еще тут было:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,44511.msg778335.html#msg778335

[ROVIAN]

Сначала бы разобраться, что лепить собрались ... активную или адаптивную. 

[ekvi]

Если хода актуаторов не хватит

1. Если бы Вы ориентировались в оптике, то ТС получил параболу с точностью порядка 30 - 100 нм = 0.1 мкм - любой актуатор управится.
2. Тут более интересен вопрос формообразования асферики из исходной сферы, которую любой ЛА способен сделать.
ТС "задрался" на светосилу, более 1 : 2 - максимальное отступление от сферы у этой параболы - 11.5 мкм. Это - по незнанию.
На самом деле требуется светосила в 2 раза слабее, тогда асферичность составит порядка 1.5 мкм. Причём плавная, строго по закону Кербера: d3 = d0*(1 - ro²)*ro², где d0 = 1.5*4 = 6 мкм, а ro = y/H, y - ордината, H - полудиаметр ГЗ.
Если актуаторы расположить равномерно по площади ГЗ, опёртого по периметру, то зеркало автоматически изогнётся по этому закону. Число актуаторов легко посчитать, если расположить их друг от друга на расстоянии L = t*5, где t - толщина ГЗ, а коэффициент 5 выбран по условию достаточной жёсткости для обеспечения плавности кривой прогиба.  Поставьте в фокусе ГЗ матрицу и задайте системе управления датчиками минимизацию размера пятна рассеяния от звезды...
Вот Вам и решение поставленной задачи выйти из "колеса ... Сансоры Сикорука".
3. Для начала претворения в жизнь своей идеи возьмите у ТС его злополучное зеркало и потренируйтесь на нём. Откройте свою тему и удивите любительский мир новой сенсацией!
Как под варезом подписывались наши хакеры? - "Пользуйтесь!"

[Андрей Лёвин]

Если хода актуаторов не хватит

1. Если бы Вы ориентировались в оптике, то ТС получил параболу с точностью порядка 30 - 100 нм = 0.1 мкм - любой актуатор управится.
2. Тут более интересен вопрос формообразования асферики из исходной сферы, которую любой ЛА способен сделать.
ТС "задрался" на светосилу, более 1 : 2 - максимальное отступление от сферы у этой параболы - 11.5 мкм. Это - по незнанию.
На самом деле требуется светосила в 2 раза слабее, тогда асферичность составит порядка 1.5 мкм. Причём плавная, строго по закону Кербера: d3 = d0*(1 - ro²)*ro², где d0 = 1.5*4 = 6 мкм, а ro = y/H, y - ордината, H - полудиаметр ГЗ.
Если актуаторы расположить равномерно по площади ГЗ, опёртого по периметру, то зеркало автоматически изогнётся по этому закону. Число актуаторов легко посчитать, если расположить их друг от друга на расстоянии L = t*5, где t - толщина ГЗ, а коэффициент 5 выбран по условию достаточной жёсткости для обеспечения плавности кривой прогиба.
Вот Вам и решение поставленной задачи выйти из "колеса ... Сансоры Сикорука".
3. Для начала претворения в жизнь своей идеи возьмите у ТС его злополучное зеркало и потренируйтесь на нём. Откройте свою тему и удивите любительский мир новой сенсацией!
Как под варезом подписывались наши хакеры? - "Пользуйтесь!"

  Так Вы, оптики, определитесь что-ли - прожекторного качества Зеркало получилось (что мне кажется ближе к истине) или с точностью 0.1 мкм (лямбда /5 однако!)