Astronet - ao tutorial 4 lézervezető csillag

KÖVETKEZŐ: Multi-Adaptive Adaptive Optics

Az adaptív optika legaktívabb csillagászati ​​rendszerei természetes referencia csillagokat (NGS) használnak a hullámfrontok mérésére. Ez szigorú korlátozásokat ír elő a tárgyak megválasztására. Ha a megfigyelések objektumainak egy része egyenletesen eloszlik az égen, akkor a megfelelő referencia csillagok (az égbolt lefedettségének) valószínűsége alacsony lehet.

Az objektum és a referenciacsillag közötti szögtartomány nem haladhatja meg az izoplanikum szöget, Az NGS és az objektum közötti adott távolság esetében az anizoplanatizmus miatti maradék hullámfront hiba

Másrészt a foton zaj okozta hiba fordítottan arányos a foton fluxussal, ami a m csillag csillag nagyságához kapcsolódik.

Kérdés: Az adaptív optikai rendszer égő lefedettsége bizonyos hullámhosszon 10% volt. Hogyan javulhat, ha a WFS érzékenysége 2,5-szeresére nő? Vagy ha kétszer használod a hullámhosszat?

Kérdés: Mi lenne az égbolt lefedettsége az adaptív optikával, természetes referenciájú csillagokkal, ha az összes turbulencia egy vékony földalatti rétegre koncentrálódna?

A referencia csillag megtalálásának valószínűségét az adaptív optika paramétereinek és a csillagok sűrűségének eloszlásának modelljével kombinálva becsüljük meg az égen. A Tejút útjától távol esik, azaz a galaktikus szélesség növekedésével (Bahcall és Soneira, ApJ V. 246, P. 122, 1981). E modell szerint a négyzetméteres galaktikus pólus közelében körülbelül 400 csillag van R-értékkel 14,5-15,5 között, vagy körülbelül 600 csillagnál fényesebb, mint R = 15,0 magnitúdó. Ha a csillagokat 1 nagyságrenddel gyengébb (világosabb), akkor a csillagok száma ebben a tartományban a felére csökken (csökken). A csillagok sűrűsége alacsony galaktikus szélességben legalább kétszer nagyobb, mint a pólus körül. További részleteket láthatunk ebben a számban (szilárd vonalak, hosszú és rövid lökettel rendelkező vonalak a galaktikus síkra, a középső szélességekre és a galaxis pólusára utalnak).

A jó képminőségű K csíkban (2.2 mikron hullámhosszúság) az égbolt a Galaktikus síkban meghaladhatja a 0,5 értéket. De az optikai tartományban az égbolt az adaptív optikával az NGS-szel nagyon kicsi.

Az ötlet az adaptív optika mesterséges lézeres referencia csillagok (LGS), más néven lézeres beaconok használata. a 70-es évek végén jelent meg, de az első nyílt publikáció 1985-ben jelent meg. Az LGS két létező típusa Rayleigh szórást használ a levegő molekulákon vagy a nátrium atomok fluoreszcenciáján a mezoszféra területén. Ennek megfelelõen Rayleigh és nátrium lézer referencia csillagok.

Mint látni fogjuk, az LGS nem oldja meg teljesen az égbolt problémáját. Gyenge csillagászati ​​tárgyak esetén hosszú expozícióra van szükség, ezért a döntési rendellenességeket természetes referenciatükörökkel kell korrigálni. Az adaptív optika további romlása annak a ténynek köszönhető, hogy az LGS a végső magasságban van, míg a vizsgálat tárgyai a végtelenségig (az ún. Kúpos hatás).

A lézervágat a teleszkóp feletti H véges magasságon alakítják ki: H = 10-20 km Rayleigh LGS esetén vagy 90 km nátrium teleszkóppal. A h magasságú turbulens rétegnek más hatása lesz a lézer és a természetes csillagok sugaraival szemben. Három különböző hatás van:

• A H-nál nagyobb tengerszint feletti turbulenciát az LGS segítségével nem lehet mérni.
• A csillag hullámfront külső részeit nem észlelik
• A lézer és a természetes csillagok hullámfrontjai eltérő léptékűek: a lézersugár átmérője (1 óra / óra) csökken. Így a hullámfrontok különbözõ "nyújthatnak".

Kiderül, hogy az utolsó tényező a legfontosabb. Amikor egy lézeres csillag hullámfrontját adaptív optika korrigálja, a természetes csillag hullámfrontja a kúp effektus következtében maradványhibát okoz:

Az adaptív optikai rendszerek összetettek. Az LGS további komplexitást biztosít az adaptív optika tervezéséhez és működtetéséhez. Egyrészt az LGS javítja az égbolt lefedettségét, és olyan észrevételeket tesz lehetővé, amelyek egyébként nem lennének lehetségesek. De további hibákat adnak (kúpos hatás, tilt anizoplanatizmus), ami a teljesítmény romlásához vezet, szemben az adaptív optikával az NGS-szel. Ez a további romlás nagymértékben függ a turbulencia szintjétől, így a turbulenciaprofil nyomon követése fontos az LGS alkalmazkodó optikájának hatékony működéséhez. Egyéb speciális korlátozások az alábbiakban vannak felsorolva.

• Az ég felé irányított erőteljes lézersugarak veszélyesek a légijármű-pilóták és a műholdak számára (vak, optikai berendezések károsodása). A nátrium-LGS működéséhez egy légi jármű detektálási rendszere és az űrrepülési ellenőrző központtal való koordináció szükséges.