A A A A Автор Тема: Синтез апертуры в оптическом диаппазоне  (Прочитано 5203 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

echech

  • Гость
Адаптивная-не адаптивная - составная или синтезированная апертура имеет место и даже работает в том числе и в оптическом диапзоне...
« Последнее редактирование: 12 Дек 2006 [23:34:29] от Тришка »

Оффлайн Алексей ЗАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 1 327
  • Благодарностей: 13
    • Сообщения от Алексей З
Спасибо за отклик, жаль, что почти все ссылки на английском. Как по вашему, реально ли в домашних условиях сделать телескоп с синтезированной апертурой?
Алексей Зайцев  Обращайтесь ко мне на "ты"

echech

  • Гость
Создать синтезированную (составную) апертуру просто (я видел прототип такого инструмента), а вот заставить работать ее составляющие в сфазированном режиме - трудно, в домашних условиях - почти невозможно.

Оффлайн Алексей ЗАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 1 327
  • Благодарностей: 13
    • Сообщения от Алексей З
А с кем бы посоветоваться из тех, кто все это руками трогал?
Алексей Зайцев  Обращайтесь ко мне на "ты"

Оффлайн AAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 4 563
  • Благодарностей: 164
    • Сообщения от AAV
Алексей !
Непонятно какой  телескоп с синтезированной апертурой хотели сделать? Интерферометр или  составной из дух или нескольких зеркал сделать домашних условиях практически нереально. Нужна не только оптика, дополнительная тоже будет нужна. Но и сложная и точная механика, програмное обеспечение для того чтобы все одновремено работало.   

Посмотрите здесь обсуждение постройки 300мм бинокуляра.

Оффлайн Алексей ЗАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 1 327
  • Благодарностей: 13
    • Сообщения от Алексей З
Еще один вопрос. Условие применимости сферического зеркала будем считать априори выполненым. Так вот, что если взять три сферических зеркала расположенных на окружности. Причем радиальные лучи выходящие из центра окружности и проходящие через зеркала будут расположены в 120 градусах друг от друга. Оптические оси зеркал будут пересекаться в точке фокуса, которая будет общей для всех. Таким образомповерхности зеркал будут принадлежать одной сфере.
 Можно ли таким образом получить разрешение больше, чем дает каждое из зеркал в отдельности?
Алексей Зайцев  Обращайтесь ко мне на "ты"

echech

  • Гость
Еще один вопрос. Условие применимости сферического зеркала будем считать априори выполненым
Вы себе представляете продольный размер рефлектора со сферическим зеркалом в котором сферическая аберрация пренебрежимо мала?
Цитата
Так вот, что если взять три сферических зеркала расположенных на окружности. Причем радиальные лучи выходящие из центра окружности и проходящие через зеркала будут расположены в 120 градусах друг от друга
То есть, говоря проще: в вершинах правильного треугольника.
Цитата
Оптические оси зеркал будут пересекаться в точке фокуса, которая будет общей для всех
У сфер нет осей - есть единственная особая точка - центр кривизны. Совпадение фокусов - неправильное условие. Необходимо совпадение центров кривизн.
Цитата
Таким образомповерхности зеркал будут принадлежать одной сфере
Проблемы следующие: как сделать эти три разных зеркала с радиусами кривизны одинаковыми до долей длинны волны (до сих пор это не удавалось), как повесить их в пространстве, чтобы с такой-же точностью совместить их центры кривизны.
Цитата
Можно ли таким образом получить разрешение больше, чем дает каждое из зеркал в отдельности?
С учетом замечаний и если удастся обойти проблемы - да, можно. Отчего-же нет?

Оффлайн Алексей ЗАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 1 327
  • Благодарностей: 13
    • Сообщения от Алексей З
Если совпадают центры кривизны, то разве фокусы не будут совпадать?
У сферы оси нет - согласен. Но разве нет оптической оси у сферического зеркала?
Разве не так собирают составные зеркала у современных телескопов. Впрочем согласен, это уже не синтез апертуры. Это скорее прием изготовления крупного зеркала.
Алексей Зайцев  Обращайтесь ко мне на "ты"

echech

  • Гость
Цитата
Если совпадают центры кривизны, то разве фокусы не будут совпадать?
Не будут - они будут располагаться на сфере вдвое меньшего, чем у зеркал радиуса кривизны.
Цитата
У сферы оси нет - согласен. Но разве нет оптической оси у сферического зеркала?
Оптической оси нет. Есть геометрическая ось - ее можно провести например через центр кривизны и геометрический центр поверхности. Можно и по другому.
Цитата
Разве не так собирают составные зеркала у современных телескопов
Примерно так, только там не сферы.

Оффлайн Алексей ЗАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 1 327
  • Благодарностей: 13
    • Сообщения от Алексей З
На счет центров кривизны не совсем понимаю. У любого зеркала фокус вдвое ближе, чем центр кривизны. Далее, возьмем сферическое зеркало и нарисуем на нем окружности. Остальное пространство зеркала зальем светонеотражающей краской. Получатся зеркала, поверхности которых принадлежат одной сфере. Как я понимаю, фокусы этих зеркал дожны быть в одной точке. И центр кривизны тоже в одной точке, только вдвое дальше. Разве не так? Этот пример я привел чтобы лучше понять сказанное вами.
 На счет оптической оси. Разве она есть только у линз?
 В крупных телескопах ставят фрагменты парабол. Но это несоизмеримо сложнее. Вот я и хочу сделать упрощение. А то стоимость зеркала как у бриллианта растет пропорционально кубу массы
Алексей Зайцев  Обращайтесь ко мне на "ты"

Оффлайн AstroNick

  • *****
  • Сообщений: 3 225
  • Благодарностей: 124
  • Дорогу осилит идущий!
    • Сообщения от AstroNick
    • Домашняя страничка "Остров сокровищ"
Если совпадают центры кривизны, то разве фокусы не будут совпадать?
У сферы оси нет - согласен. Но разве нет оптической оси у сферического зеркала?
Разве не так собирают составные зеркала у современных телескопов. Впрочем согласен, это уже не синтез апертуры. Это скорее прием изготовления крупного зеркала.

Хотел было тоже возмутиться, что фокусное расстояние вдвое меньше радиса кривизны, но потом сообразил, что это нисколько не мешает параллельному пучку, падающему на все три зеркала, собраться в одном фокусе. Будут совпадать! Фокусы отдельных зеркал действительно лежат на сферах вдвое меньшего радиуса, но на сами зеркала (если считать их самостоятельными зеркалами!) фактически будут падать наклонные пучки, поэтому реальные фокусы зеркал "сдвинутся" в нужную сторону - к точке пересечения этих сфер, и поэтому совпадут.

По остальному только один вопрос - зачем  ??? Возьмите цельное зеркало нужного размера (параболическое!), и получите ту же самую разрешающую способность, но зато гораздо более приятную картинку! А представление о трёхзеркальной схеме (если были успешно решены все трудности с юстировкой и стабилизацией оптических элементов!) можно получить, если на указанное большое зеркало наложить маску из трёх круглых отверстий. Я не специалист в оптике, но могу сказать, что получится: изображение по сравнению с "цельным" существенно потемнеет, потеряет в контрасте и "обогатится" дифракционными искажениями. Да ещё и сферическая аберрация появится - ведь предполагается использовать три сферических зеркала. Суммарная аберрация трёх маленьких зеркал будет такая же, как у сплошного зеркала эквивалентного размера (т.е. с диаметром, равным расстоянию между внешними краями системы малых зеркал). Не будет аберрация системы такой же, как у одиночных малых зеркал, потому что в данной системе малые зеркала будут работать на наклонных пучках! Сферическую аберрацию можно побороть, если взять длиннофокусные зеркала, но для небольшого инструмента в этом вроде и смысла нет, а из большого получится такой монстр, что опять возникает вопрос - не проще ли взять одно большое сплошное зеркало и наложить на него маску?

Если же идея состояла в том, чтобы разнести малые зеркала на расстояния, "неподъёмные" сплошному зеркалу (в любительской практике - скажем, метр в диаметре), то, возможно, какой-то смысл и есть. Но сферическая аберрация остаётся в силе, поэтому зеркала нужны в форме внеосевых парабол  8) , мучения с юстировкой гарантированы  ;) , и к тому же сильно сомневаюсь, что атмосфера позволит получить какой-то выигрыш (именно в любительских условиях, т.е. без систем адаптивной оптики, сложных методов обработки и прочих ухищрений) разрешающей способности такой системы по сравнению, например, с хорошим 300-мм телескопом.
« Последнее редактирование: 04 Апр 2007 [12:25:02] от AstroNick »
Александрович Николай, Москва - юг Подмосковья, АстроТоп России, 300-мм F/6 Ньютон + Celestron Advanced C8-SGT в обсерватории под Москвой, ТАЛ-1, DeepSky 25x100, SW1201+Coronado PST, Canon EOS 6D

echech

  • Гость
Цитата
На счет центров кривизны не совсем понимаю. У любого зеркала фокус вдвое ближе, чем центр кривизны. Далее, возьмем сферическое зеркало и нарисуем на нем окружности. Остальное пространство зеркала зальем светонеотражающей краской. Получатся зеркала, поверхности которых принадлежат одной сфере. Как я понимаю, фокусы этих зеркал дожны быть в одной точке
Нет. Проведите вашу "оптическую ось" из общего центра кривизны к центру одного сферического сегмента. Фокусы сегментов лежат на этих осях на пол-пути от общего центра кривизны к центрам поврхностей. То есть "оси" сегментов пересекут общую фокальную поверхность в разных местах.
Цитата
На счет оптической оси. Разве она есть только у линз?
Не только. У парабол тоже есть.
Цитата
В крупных телескопах ставят фрагменты парабол
Обычно ставят более технологичные тороиды (с различными кривизнаями по двум взаимоперпендикулярным плоскостям).
Цитата
Вот я и хочу сделать упрощение
Тогда не мудрите - почитайте Сикорука и делайте нормальное цельное зеркало.

Цитата
реальные фокусы зеркал "сдвинутся" в нужную сторону - к точке пересечения этих сфер, и поэтому совпадут
Это правильно. Но когда говорится, что нужно совместить фокусы двух зеркал обычно имеют ввиду фокусы лежащие на геометрической оси зеркал.
« Последнее редактирование: 04 Апр 2007 [12:34:30] от Тришка »

Оффлайн Алексей ЗАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 1 327
  • Благодарностей: 13
    • Сообщения от Алексей З
На счет центров кривизны. Зеркала будут располагаться не перпендикулярно падающему свету. Их оптические сферические поверхности удут продолжением одной воображаемой сферы.
  AstroNick, то есть смысла вообще нет? 300 мм у меня уже есть. Хотелось что то не дорого и революционно большое. Жаль
Алексей Зайцев  Обращайтесь ко мне на "ты"

Оффлайн AstroNick

  • *****
  • Сообщений: 3 225
  • Благодарностей: 124
  • Дорогу осилит идущий!
    • Сообщения от AstroNick
    • Домашняя страничка "Остров сокровищ"
Цитата
реальные фокусы зеркал "сдвинутся" в нужную сторону - к точке пересечения этих сфер, и поэтому совпадут
Это правильно. Но когда говорится, что нужно совместить фокусы двух зеркал обычно имеют ввиду фокусы лежащие на геометрической оси зеркал.

Да, конечно! Просто тут очень хитрый переход от сплошного зеркала, на которого поток падает вдоль геометрической оси, к отдельным зеркалам, для которых этот же поток уже становится наклонным!

  AstroNick, то есть смысла вообще нет? 300 мм у меня уже есть. Хотелось что то не дорого и революционно большое. Жаль

Выходит, что так! Но такова уж жизнь: либо большее будет дороже, либо действительно что-то революционное. Здесь, на форуме, периодически предлагаются разные революционные "телескопические" идеи, но при тщательном рассмотрении все они оказываются вовсе не такими многообещающими, какими казались сначала: либо слишком дорогими и сложными в реализации, либо ничем не лучше (обычно - даже хуже) обычных телескопов. Похоже, для любителя ничего лучше большого "классического" телескопа так и не придумано.

Ну а насчёт разрешающей способности... Дифракционный предел для 300-мм объектива - примерно 0.5 угл. сек., что как раз соответствует тому, что на больших, но обычных телескопах позволяет достичь атмосфера в местах с отличным астроклиматом! И притом - не каждую ночь, а хотя бы изрека! Т.е. дальнейшего повышения разрешающей способности простым наращиванием диаметров объективов уже не добиться, нужны принципиально иные решения, вроде спекл-интерферометрии, адаптивной оптики и т.д.
Александрович Николай, Москва - юг Подмосковья, АстроТоп России, 300-мм F/6 Ньютон + Celestron Advanced C8-SGT в обсерватории под Москвой, ТАЛ-1, DeepSky 25x100, SW1201+Coronado PST, Canon EOS 6D

Оффлайн Алексей ЗАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 1 327
  • Благодарностей: 13
    • Сообщения от Алексей З
Спасибо за утешение. Но тогда не понятно, зачем нужен более крупный телескоп? Только ради проницающей способности?
Алексей Зайцев  Обращайтесь ко мне на "ты"

echech

  • Гость
Цитата
Только ради проницающей способности?
Ну да - вроде и мелочь, а приятно!

Оффлайн Алексей ЗАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 1 327
  • Благодарностей: 13
    • Сообщения от Алексей З
А нельзя добиться увеличения проницающей способности применением фотоэлектронного умножителя или увеличением продолжительности экспозиции?
Алексей Зайцев  Обращайтесь ко мне на "ты"

echech

  • Гость
Цитата
А нельзя добиться увеличения проницающей способности применением фотоэлектронного умножителя или увеличением продолжительности экспозиции?
Можно, но эти же приемы примененные на большей апертуре дадут такую-же прибавку к проницанию.

Оффлайн AstroNick

  • *****
  • Сообщений: 3 225
  • Благодарностей: 124
  • Дорогу осилит идущий!
    • Сообщения от AstroNick
    • Домашняя страничка "Остров сокровищ"
А нельзя добиться увеличения проницающей способности применением фотоэлектронного умножителя или увеличением продолжительности экспозиции?

Конечно, так и делается. Приёмник с повышенной эффективностью всегда предпочтителен, только сейчас обычно применяются ПЗС-матрицы, у которых эффективность уже приближается к предельной. Остаётся время накопления. Но тут проблема в том, что экспозицию нельзя увеличивать до бесконечности - есть разные ограничения вроде продолжительности ночи, накопления фона, и т.д. А большой телескоп позволяет накопить нужное количество фотонов за меньшее время - вот в чём его решающее преимущество. Но главное - сам объект наблюдений может ограничения наложить! Скажем, при наблюдении слабой переменной звезды с небольшим периодом большой телескоп сможет детально "прописАть" весь период (например, построить кривую блеска или промерить спектр для каждой фазы этого периода). Ошибка в определении потока в первом приближении равна квадратному корню из числа принятых фотонов, поэтому больше фотонов - меньше ошибка, а значит - качественнее данные. А маленький телескоп по этой же звезде даст мало фотонов - будут большие ошибки. Но экспозиция в данном случае ограничена периодом звезды: если на маленьком телескопе для накопления необходимого количества фотонов увеличить экспозицию, то получится средний по периоду блеск звезды (или средний спектр), а по фазам - уже нет! Конечно, можно и на маленьком телескопе накапливать фотоны раздельно по разным фазам, просто много циклов придётся накопить. Но, опять-таки, в итоге получится усреднённые данные по разным циклам, а если, скажем, кривая блеска меняется от цикла к циклу, то выявить это сможет только большой телескоп! Короче, в первом приближении можно сказать так - для статичных изображений большой телескоп экономит время накопления, а для переменных - позволят получить информацию, принципиально недоступную меньшим инструментам.
« Последнее редактирование: 04 Апр 2007 [14:22:48] от AstroNick »
Александрович Николай, Москва - юг Подмосковья, АстроТоп России, 300-мм F/6 Ньютон + Celestron Advanced C8-SGT в обсерватории под Москвой, ТАЛ-1, DeepSky 25x100, SW1201+Coronado PST, Canon EOS 6D

Оффлайн Алексей ЗАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 1 327
  • Благодарностей: 13
    • Сообщения от Алексей З
Ну мне за такими тонкостями гнаться незачем. Видимо мой 300мм останется у меня еще на долго. За большей апертурой гнаться не буду
Алексей Зайцев  Обращайтесь ко мне на "ты"