Координатор: д-р физ.-мат. наук Лукин В. П.
Исполнители: ИОА, ИСЗФ СО РАН
Задачей проекта являлось создание адаптивных оптических систем для уменьшения влияния атмосферной турбулентности, а также ветровых эффектов на качество изображений, формируемых в астрономических телескопах наземного базирования.
С помощью специально разработанных пульсационных измерителей метеопараметров (температуры, скорости ветра, градиентов этих параметров) выполнены циклы измерения параметров атмосферы и создана модель “дневного астроклимата” для места размещения солнечного телескопа БСВТ на оз. Байкал. На основе экспедиционных данных создана модель “дневного” астроклимата региона озера Байкал. Обнаружены аномалии поведения суточного хода интенсивности турбулентности в точке стояния телескопа, в частности, обнаружено, что в условиях ветра с Байкала уровень турбулентности примерно в 4 раза ниже, чем для ветра, дующего с суши. Показано наличие ярко выраженного суточного хода изменения уровня турбулентности.
С использованием этой модели атмосферы проведены теоретические расчеты предельных возможностей адаптивной фазовой коррекции искажений оптических волн, распространяющихся через турбулентную атмосферу. также рассчитан угол изопланатизма для случайных наклонов волнового фронта, тем самым определен предельный угловой разнос между направлением на опорный участок поверхности Солнца и на объект, изображение которого формируется с помощью адаптивной оптической системы. Получено, что угол изопланатизма при наблюдении Солнца составляет в средних условиях 200—600 угловых секунд.
разработаны и изготовлены элементы адаптивной оптической схемы: активное зеркало, обеспечивающее управление наклонами отражающей поверхности по двум направлениям, электронные усилители. Разработан оригинальный алгоритм управления этим зеркалом. Испытания показали, что активное зеркало и электронные усилители обеспечивают осуществление адаптивной коррекции углового смещения изображения с частотой около 300 Гц. С использованием этих элементов были последовательно разработаны, реализованы и прошли экспериментальную проверку в лабораторных условиях и на телескопе БСТВ три макета адаптивной системы для коррекции качества изображений фрагмента солнечной поверхности:
в первом макете в качестве датчика волнового фронта использовался координатный фотодиод;
второй макет был реализован на основе видеокамеры, в качестве первичного датчика этого измерителя использована коммерческая видеокамера, создана система ввода изображения в память персонального компьютера с частотой 25—30 кадров в секунду при размерности кадра 256 ´ 256 элементов анализа;
и, наконец, третий макет использовал корреляционную методику слежения.
специально разработана корреляционная методика оптических измерений дрожания изображения для протяженного объекта, каким является участок изображения поверхности Солнца.
Созданный третий макет измерителя смещения фрагмента изображения показал свою работоспособность в условиях малых вариаций интенсивности. В этом макете, устанавливаемом непосредственно на телескопе, была применена видеокамера фирмы ДАЛСА.
Испытания макетов на телескопе БСТВ показали эффективность применения адаптивных систем. влияние атмосферной турбулентности и ветровых эффектов, приводящее к искажениям изображения, было уменьшено в 16 раз. На рисунке показана частотная зависимость отношения спектральных плотностей дрожания изображения фрагмента солнечной поверхности для телескопа без коррекции и при адаптивной коррекции волнового фронта.
 |
Частотная зависимость, характеризующая эффективность подавления дрожания изображения Солнца, получаемая с помощью настоящего макета. Здесь частота fs = 56 Гц. Figure. On the picture have been presented a frequency dependence of efficiency of decreasing the Sun image motion with aid of present set-up. Here the frequency is fs = 56 Hz. |
Дальнейшие перспективы развития адаптивных систем для коррекции изображения, формируемого в солнечном телескопе, связаны с построением более совершенной адаптивной системы для компенсации не только дрожания, но и турбулентного размытия изображения.
В развитие этих исследований были выполнены расчеты адаптивной коррекции турбулентных искажений в астрономическом телескопе наземного базирования при формировании изображения с помощью лазерной опорной звезды. Рассмотрена бистатическая схема формирования лазерной опорной звезды. предложена принципиально новая схема, позволяющая осуществить измерения флуктуаций общего наклона волнового фронта и включающая использование адаптивных систем с широким полем зрения. Принцип их работы основан на распределенной коррекции аберраций с помощью нескольких адаптивных зеркал, каждое из которых находится в плоскости, оптически сопряженной некоторому атмосферному слою. Это позволит увеличивать угловой размер области резкого изображения, наращивая количество активных зеркал.
Список основных публикаций
Всего по результатам проекта опубликовано 23 работы.
 Оглавление |
Далее 
|