NASA学会了动态消除望远镜光学系统的皮克计失真


在戈达德太空飞行中心的“洁净室”,技术人员打开了詹姆斯·韦伯天文台的分段镜,准备在2016年夏季进行对准测试。 照片:NASA /克里斯·冈恩(Chris Gunn)

为了找到并确定数十个类似于地球的系外行星的特性,需要一个非常稳定的太空望远镜,其光学组件使图像移动和扭曲的图像不超过几皮秒-这小于原子的大小。 还需要可以保证这种稳定性的新一代工具。 一年半以前,NASA向戈达德太空飞行中心和4-D Technology的一个研究小组分配了资金,以创建一种高速干涉仪,以确保望远镜的象素计稳定性。 没人能解决这个问题。

像在所有干涉仪中一样,这里的光束被分成几个相干光束。 它们中的每一个都以自己的方式运行,然后又重新结合在一起,创建了一个干涉图样,通过该图样,可以在图像中的给定点建立干涉光束的相位差。 因此,您可以记录材料的最小移动或位移。 这种干涉仪用于对准詹姆斯·韦伯天文台的18个反射镜。

NASA认为仅测量镜面是不够的。 因此,戈达德太空飞行中心与4-D技术一起,开发了一种先进的动态激光干涉仪,它不仅可以记录镜子的位移,还可以记录在振动,噪音或空气湍流条件下工作的镜子和其他结构部件的位移。 该仪器比当时的任何类似技术都精确了四个数量级。 仪器创建后不久,立即在所有项目参与者的实验室,无尘室和测试室中使用。

但是,这还不足以执行诸如LUVOIR (大型UV光学红外测量仪)之类的太空任务。 该概念假定直径为8-18 m的大镜子覆盖紫外线,可见光和红外波长范围。 LUVOIR望远镜将能够分析系外行星的结构和表面成分,并清除微弱的星际盘,从而了解行星的形成方式。 而且,这样的望远镜将能够确定遥远系外行星大气中的生物特征:CO 2 ,CO,分子氧(O 2 ),臭氧(O 3 ),水(H 2 O)和甲烷(CH 4 )的含量。

在不同的LUVOIR光谱中同时拍摄将有助于了解母星的紫外线辐射如何调节有人居住行星上的大气光化学。

2018年1月25日,戈达德太空飞行中心的一个研究小组宣布创建一种工具该工具将使皮克计的准确性成为可能。 这是此类同类中的第一个独特仪器-散斑干涉仪(散斑干涉仪)。


Goddard中心Babak Salf(左)和Lee Feinberg(右)的光学专家在Genesis的工程师Eli Gri-MacMahon(中心)的帮助下,开发了超稳定的热真空系统,该系统将用于测试干涉仪测量精度为12皮米

科学家表明,新型干涉仪能够在望远镜及其支撑结构的1.5米分段镜上动态记录位移,精度为25皮米。

当运载火箭以6.5 g的加速度加速时,由于温度变化或从地球“不准确”运输的结果,可能会在反射镜的各个部分发生这种原子尺度的位移。 科学家们说,即使一个原子的移动也会影响大气和遥远系外行星表面的测量精度。

开发人员现在将在超稳定的热真空装置中测试干涉仪-看看它是否能够检测到12皮克的位移,即氢原子直径的1/10。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN410063/


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