Светосильный астрограф системы Ю.А. Клевцова

[e+]

В 1-метровом телескопе сигнал собирается на одну матрицу, и шум считывания добавляется один раз. В массиве из 100 телескопов шум считывания добавляется от каждой из 100 матриц.При суммировании \(N\) кадров полезный сигнал растет как \(N\), а случайный шум — как \(\sqrt{N}\).Для \(N=100\): Шум считывания итогового изображения будет в \(\sqrt{100}=10\) раз выше, чем у одного большого телескопа.

Кроме того для канала с мелким телескопом, существует "дефицит" фотонов. Для предельно малых освещенностей, может сложиться ситуация, когда и складывать от каналов нечего, кроме шума. За время короткой экспозиции отдельный канал, просто не успеет собрать достаточное количество информативных фотонов.

Но если, при этом, стоимость квадратного метра апертуры будет существенно ниже, то за те же средства можно получить и большую апертуру и, при необходимости, возможность программно разбивать массив на разные группы телескопов срочно переключая какую-то часть на другой объект. Облегчается обслуживание (ремонт или замена отдельного инструмента - не сказывается существенным образом на работе всего массива). Стальные шеренги телескопов модели Т-800 открывают светлое будущее.

[Алексей Юдин]

Шум считывания итогового изображения будет в 10 раз выше, чем у одного большого телескопа.

Ага, теперь главное - не забыть оценить вклад шума считывания по сравнению с фотонным шумом совокупного сигнала "объект+фон".

Ну и 100 телескопов - сильно запредельно в прикладных случаях, когда мы говорим обычно о 4-8 телескопах. 2-3 электрона на практике добавятся в суммарный сигнал.

Многие десятки есть только для случая замещения 8,4(6,5 эффективного) LSST массивом 1м Шмидтов.

За время короткой экспозиции отдельный канал, просто не успеет собрать достаточное количество информативных фотонов.

Да, не каждый телескоп за каждую единичную экспозицию даст фотон. Но точно так же его даст не каждый аналогичной площади кусок большого светосборника. Статистика всё равно в одно место стекается и набирается.

[ysdanko]

Стальные шеренги телескопов модели Т-800  открывают светлое будущее.

 
А еще лучше стальные шеренги телескопов имени Веры Рубин   

[ysdanko]

Ну и 100 телескопов - сильно запредельно в прикладных случаях, когда мы говорим обычно о 4-8 телескопах. 2-3 электрона на практике добавятся в суммарный сигнал.

Ну 100 каналов, это для примера, исключительно для того что бы понять, что даже в этом случае потребуются бОльшие экспозиции, чем для одиночного с такой же площадью светосбора. Естественно массив из 3-4 телескопов будет выгледеть в этом случае лучше.

[Алексей Юдин]

А еще лучше стальные шеренги телескопов имени Веры Рубин

Иногда возникает вопрос:"А не построить ли телескоп Поля-Бейкера любительского размера?" И вот оказывается, что нет - линейное поле-то у него маленькое...

Практически интересны концентрические системы с разреженными массивами.

Вообще, раньше очень многое отпугивало астрономов. Казалось, что один большой телескоп попроще решит проблемы за счёт "надёжности" одного большого зеркала. Однако, это миф и в реальности больше проблем. Аналогично с "одной большой матрицей", если её представить идеальной, чего, увы, нет...

К счастью, сейчас совершенно не проблема на каждое критичное место ставить исполнительный механизм с обратной связью, не пугают уже ни сложные юстировки, ни мозаики как матриц, так и зеркал.

[ysdanko]

Пишут, что LSST способен провести обзор всего южного неба за три ночи. При этом фиксируются звезды до 24,5m. В перспективе до 27m.... массивы каких мелких телескопов на это способны? И сколько их потребуется? Не будет ли их сумарная цена превышать LSST?

[Клевцов Юрий Андреевич]

К счастью, сейчас совершенно не проблема на каждое критичное место ставить исполнительный механизм с обратной связью, не пугают уже ни сложные юстировки, ни мозаики как матриц, так и зеркал.

Такие механизмы всё-таки имеют ограничения по линейным и угловым перемещениям, сопоставимые с допусками на юстировку светосильных оптических систем, так что небезразлично с какой оптикой они будут работать.

[e+]

Пишут, что LSST способен провести обзор всего южного неба за три ночи. При этом фиксируются звезды до 24,5m. В перспективе до 27m.... массивы каких мелких телескопов на это способны? И сколько их потребуется? Не будет ли их сумарная цена превышать LSST?

Стоимость LSST, если я понимаю верно, превысила $600 миллионов. Это 40000 труб типа Celestron 36cm Rowe-Ackermann Schmidt Astrograph (RASA 36) V2.
Эффективная площадь LSST - 35 м². Тьмы из 40 тысяч 350мм RASA (с учётом центрального экранирования в 44% по диаметру) - 3103 м².

Да, это только трубы, без матриц и монтировок. Но в 100 раз они стоимость не увеличат. Зато 40 тысяч телескопов можно поставить по всей планете, обеспечивая непрерывное наблюдение, да и злобные империалистические спутники шуршать в безвоздушном пространстве, над всеми одновременно одинаково не смогут, а значит шумы, связанные с ними - удалять будет проще. Как я понимаю.

[Алексей Юдин]

Пишут, что LSST способен провести обзор всего южного неба за три ночи. При этом фиксируются звезды до 24,5m

Ну вот чтобы на системе из ответа №5 с QHY811Pro получить 24,5m, надо трёхминутную экспозицию при сиинге 0,7", как медианный на LSST, если взять такую же 0,7" фотометрическую апертуру. Поле 0,7 кв. градуса, чтобы отснять половину небесной сферы, 20626 кв. градусов, надо 29466 экспозиций, 88399 минут. Если взять типичную ночь 600 минут, одному телескопу понадобится 147 ночей, а в скорости обзора неба с LSST сравнятся 49 телескопов.

Куда крутить такой кластер? Прежде всего, повышать приходящуюся на один телескоп площадь матрицы. Ну и пиксельный масштаб 0,2" для сиинга 0,7" как-то чрезмерен, можно и 0,35". Тогда имеем для начала гипотетический прямофокусник 1000/1650 с той же матрицей, поле 2,35 кв. градуса. Вопрос какова оптимальная фотометрическая апертура для задач обнаруживающего обзора остаётся открытым, но если мы её сохраним 0,7", те же 180с экспозиции и останется.
Итого имеем 15 телескопов для замещения LSST при неспешном обзоре.

А радикальный шаг вперёд - перейти на концентрик с разреженным массивом, чтобы на каждый телескоп приходилось не 250 Мп, а хотя бы 500 или, лучше, гигапиксель, например в виде 42 матриц IMX571 при фокусе 2,2м, их ещё будет несложно разгладить индивидуальными полеспрямителями. Массив 6х7 матриц будет размером 204*258 мм если без перехлёста, диагональ ~330, т.е. камера целиком уложится в 350-400 мм, вполне разумное экранирование для метровика. Ну и в 4+ раза вырастет этендю, можно считать 10 кв. град. на телескоп, 4 телескопа справятся.

[Алексей Юдин]

Зато 40 тысяч телескопов можно поставить по всей планете, обеспечивая непрерывное наблюдение

Самое главное, что каждая такая обсерватория будет иметь возможность смотреть в узкой полосе около зенита, не подвергаясь атмосферной дисперсии и имея возможность поэтому работать в интеграле, а не в фильтрах, как LSST, что даст выигрыш в проницании.

[ysdanko]

Стоимость LSST, если я понимаю верно, превысила $600 миллионов. Это 40000 труб типа Celestron

Однако эти 40000 должен будет кто то обслуживать... И только единицы согласятся заниматься рутиной бесплатно 

[Алексей Юдин]

Стоимость LSST, если я понимаю верно, превысила $600 миллионов. Это 40000 труб типа Celestron

Однако эти 40000 должен будет кто то обслуживать... И только единицы согласятся заниматься рутиной бесплатно 

Будущее уже наступило - 2-3 робота на обсерваторию из 100 телескопов - небольшая издержка.

Ну и обслуживание LSST тоже ну ни разу не бесплатно. Когда они приезжали-зазывали приходить к ним наблюдать, со своими деньгами, разумеется, сказали прямо:"Относительно несложно привлечь средства на постройку инструмента, а вот на его эксплуатацию - ощутимо сложнее!"

[ysdanko]

"Относительно несложно привлечь средства на постройку инструмента, а вот на его эксплуатацию - ощутимо сложнее!"

Особенно у нас. Где снова отменили астрономию, как обязательный предмет школьной программы. 

[e+]

Если "телескопный астро-юнит" преобретает небольшие размеры и вес, то появляется ведь и ещё одна возможность - "засатурнить" такой (или такие!) в стратосферу, где и разрешение будет повыше и поглощение атмосферой - пониже. Главное - спуск обеспечить...

[Алексей Юдин]

"Относительно несложно привлечь средства на постройку инструмента, а вот на его эксплуатацию - ощутимо сложнее!"

Особенно у нас. Где снова отменили астрономию, как обязательный предмет школьной программы. 

В астрономии на одного астронома три айтишника, так что астрономов всяко хватит!

Ну и общеизвестно, что никакого смысла в астрономии в 11-м классе и не было, её надо качественно в рамках природоведения по свежим мозгам давать, а не перед поступлением в институт.

[Алексей Юдин]

Если "телескопный астро-юнит" преобретает небольшие размеры и вес, то появляется ведь и ещё одна возможность - "засатурнить" такой (или такие!) в стратосферу, где и разрешение будет повыше и поглощение атмосферой - пониже. Главное - спуск обеспечить...

Когда появляются такие требования к весовому совершенству, заведомо остаётся только внеосевой TMA из карбида, это уже почти космический телескоп.

Клевцов, конечно, тоже можно со сверхлёгкими ГЗ и трубой делать, но вот линзы не облегчить...

Кстати, в тему полезности отпускания ЦЭ - к предстоящим новогодним распродажам QHY есть смысл строить вот такой двухкамерный обзорник с угловым делителем. Штатно 811-е имеют довольно широкий корпус, поэтому плотную мозаику только с заказными вариантами собирать, что малореальным выглядит. А две серийные камеры поставить и широко глядеть, через чип - самое то!

[e+]

Когда появляются такие требования к весовому совершенству, заведомо остаётся только внеосевой TMA из карбида, это уже почти космический телескоп.
...
Клевцов, конечно, тоже можно со сверхлёгкими ГЗ и трубой делать, но вот линзы не облегчить...

"Сатурн" весил 7.5 тонн. Неужто сейчас метровики тяжелее?

[Алексей Юдин]

А у БТА ГЗ 42т  и купол больше чем у Кека. Не все же "достижения" надо повторять, если хочется с ними жить и работать.

[e+]

Это я к тому, что не будет ли сейчас "условно-стандартный метровик" всё же заметно легче, а значит (в случае стратосферного) и проще в изготовлении чем космический телескоп?

[Алексей Юдин]

Надо комплекс считать - не только вес, но и момент, систему наведения и стабилизации, энергообеспечение. Клевцов компактный, но не предельно лёгкий.