ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ - Дослідження 2-метрового телескопа для підвищення якості астрофізичних спостережень

Оптичний телескоп зображення

Актуальність теми. Двометровий (2-м) дзеркальний телескоп на піку Терскол (?= 2H 49M 59.854S, = 43П 16? 34.72??, Кабардино-Балкарська Республіка, Росія) системи Річі-Кретьєна-куде Міжнародного центру астрономічних та медико-екологічних досліджень при Президії НАН України є одним із серії 2-м телескопів, виготовлених підприємством "Карл Цейс Йєна" (тепер фірма "Карл Цейс Йєна ГМБХ", Німеччина). Телескоп призначено для фотографування неба на великому полі та для детальних досліджень окремих об'єктів за допомогою спектрографа або фотометра. Двометровий телескоп - не найбільший за розміром український астрономічний інструмент (у Кримській астрофізичній обсерваторії функціонує 2.6-м дзеркальний телескоп ім. Г. Л. Шайна), але він - "найвисокогірніший" телескоп як в Україні, так і в Європі (висота над рівнем моря h=3100 м). Це дозволяє проводити спостереження не лише в оптичному, але й в УФ - та ІЧ-діапазонах. Сучасні великі телескопи дають можливість глибше проникати у Всесвіт і спостерігати більш ранні стадії його еволюції, проте залишається широке коло астрометричних та астрофізичних завдань, які можна ефективно вирішувати за допомогою 2-м телескопа при оптимальному використанні можливостей інструмента.

Після виготовлення дзеркал 2-м телескопа проводилися цехові дослідження головного дзеркала з точковим джерелом світла, розміщеним у центрі кривизни параксіальної сфери. У ході них була визначена величина кружка розсіювання з концентрацією енергії 90% d0.9 = 0."6. Дослідження інструмента в зібраному стані не проводилось. Тому було поставлене завдання провести повну атестацію оптичних систем 2-м телескопа (Річі-Кретьєна і куде) у реальних умовах для вивчення основних характеристик інструмента та вирішення питань про можливість їх поліпшення, а також для дослідження степені ефективності його використання для різних астрономічних робіт.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Роботу з атестації оптики телескопа проведено в рамках наукових програм Міжнародного центру астрономічних та медико-екологічних досліджень протягом 1998-2004 рр.

Атестацію оптичної системи Річі-Кретьєна і попередні спостереження у фокусі куде виконано в рамках науково-дослідних тем "Дослідження оптики телескопа системи Річі-Кретьєна-куде на піку Терскол" (1998-2000 рр., номер держреєстрації 0198U003333) та "Розробка методів і засобів підвищення ефективності спостережного комплексу 2-м телескопа на піку Терскол" (1998-2001 рр., номер держреєстрації 0198U003537). Повний оптичний контроль системи куде був виконаний за планами науково-дослідної теми "Комплексні дослідження планет-гігантів і їх супутників: порівняльний аналіз фізичних параметрів атмосфер планет і уточнення орбіт супутників за даними спостережень" (2002-2004 рр., номер держреєстрації 0102U000084). Роботи з дослідження оптичних систем 2-м телескопа проводено спільно зі Спеціальною астрофізичною обсерваторією Російської академії наук та Головною астрономічною обсерваторією Національної академії наук України.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи була атестація систем Річі-Кретьєна і куде 2-м телескопа на піку Терскол та виявлення можливих причин деградації зображення, отриманого за допомогою телескопа. Основою досліджень стали спеціальні спостереження зір з діафрагмою Гартмана, що були одержані на інструменті протягом 1998-2004 рр. Додаткові спостереження для відпрацьовування створеного програмного пакета експрес-обробки гартманограм були отримані на 60-см рефлекторі Андрушівської астрономічної обсерваторії (ААО, ?= 28П 59? 50.3??, = 50П 00? 02.0??, м. Андрушівка, Житомирська область, Україна) у 2002 р.

Під час виконання роботи вирішувались такі завдання:

    - перевірка відповідності реальної оптичної системи розрахунковій; - визначення значень аберацій Зайделя, положення площин найкращих зображень і якості зображення по всьому полю; - оцінка стану юстування оптичної системи фокуса Касегрена та можливості її поліпшення; - оцінка якості розвантаження та кріплення дзеркал систем Річі-Кретьєна і куде; - вплив мікроклімату труби та башти телескопа на якість зображення; - дослідження точності позиційних та фотометричних спостережень.

Об'єктом дослідження є фізичні фактори (оптичні та атмосферні аберації), що впливають на процес формування зображення в оптичному телескопі.

Предмет дослідження становлять кількісні характеристики стану оптичних систем 2-м телескопа (кружок розсіяння та аберації Зайделя 3-го порядку) і причини, що визначають виникнення спотворень в його оптичних системах.

Як метод оптичних досліджень був використаний метод Гартмана, що дозволяє при тривалій експозиції усереднити вплив атмосфери на якість зображення. Підбір умов проведення експерименту та оцінка оптимальних параметрів діафрагми Гартмана проводився за методикою Романової, яка використовує аналіз дифракційної структури зображення. Для дослідження фокусу Касегрена була використана методика сумісної обробки двох позафокальних знімків (гартманограм), доповнена отриманням повних характеристик зображення, що досліджується, та відновленням хвильового фронту. Атестація оптики фокуса куде проводилась за методикою Майєла-Василевскіса. За допомогою чисельного інтегрування, а саме, методу трапеції, велось відновлення хвильового фронту. Для визначення координат зображень отворів діафрагми Гартмана, отриманих з допомогою ПЗЗ-матриці, було використано метод центра мас.

Наукова новизна одержаних результатів. Проведення роботи з дослідження оптичних систем 2-м телескопа обсерваторії на піку Терскол дало можливість:

    - уперше на основі великого за обсягом спостережного матеріалу повністю атестувати оптичні системи цього телескопа; - за значеннями діаметрів кружка розсіювання з концентрацією енергії 80% оцінити якість зображення, що створюється його оптичними системами. Для оптичної системи Річі-Кретьєна була підтверджена цехова величина кружка розсіяння, для фокуса куде вона отримана вперше; - виявити конкретні причини, що погіршують якість зображення оптики телескопа; - отримати кількісні рекомендації з юстування оптичної системи фокуса Касегрена; - дослідити точність позиційних та фотометричних спостережень на телескопі; - використати метод Гартмана з цифровою реєстрацією у задачах дослідження турбулентної атмосфери.

Практичне значення одержаних результатів. Отримані кількісні дані про стан оптичних систем 2-м телескопа та відпрацьовану методику досліджень можна використовувати під час юстувальних робіт на телескопі, а також при проведенні періодичних атестацій телескопа, за допомогою яких виявляються довготривалі зміни форми оптичної поверхні дзеркала, його температурна нестабільність, дія системи розвантаження при зміні конфігурації апаратури, що використовується для спостережень. З часом дзеркала оптичних систем потребують відновлення (алюмініювання). Для оцінки якості зображення після алюмініювання необхідно зафіксувати початкові параметри оптичних систем.

Методику досліджень можна використовувати для атестації оптичних систем Касегрена, Річі-Кретьєна та куде, а також в задачах дослідження просторово-часових характеристик турбулентної атмосфери. Класична система Касегрена була досліджена в Андрушівській астрономічній обсерваторії.

Подальша робота у напрямку оптимізації процесу обробки цифрових гартманограм дасть можливість проводити дослідження в режимі реального часу, що актуально при проведенні робіт з адаптивної та активної оптики. Оцінка стану атмосфери є цікавою для задач спекл-інтерферометрії.

Особистий внесок автора. Дванадцять робіт, перерахованих у списку публікацій, виконані разом зі співавторами. В усіх спільних роботах автор дисертації брала участь у постановці задачі, обговоренні отриманих результатів, написанні і підготовці тексту публікацій. Крім цього, особистий внесок автора полягає в наступному:

В роботі [1] прийняла участь у спостереженнях, провела адаптацію програмного комплексу до характеристик 2-м телескопа та його діафрагм Гартмана, опрацювала частину спостережних даних;

В роботі [2] підготувала методику спостережної програми та прийняла участь у спостереженнях, опрацювала частину спостережних даних, провела аналіз отриманих результатів;

В роботі [3] розробила програми обробки даних;

В роботі [4] прийняла участь у проведенні спостережень та обробці даних, проаналізувала частину отриманих результатів;

В роботах [5, 6] прийняла участь у підготовці спостережної програми та проведенні спостережень, опрацювала частину даних та проаналізувала отримані результати;

В роботі [7] прийняла участь у підготовці методики спостережної програми та у спостереженнях, опрацювала частину оцифрованих кадрів спостережень;

В роботі [8] провела спостереження та опрацювала спостережний матеріал;

В роботі [9] прийняла участь у постановці задачі, обробці спостережень та аналізі отриманих результатів;

В роботі [10] прийняла участь у спостереженнях, в аналізі методики обробки спостережних даних та отриманих результатів;

В роботі [11] прийняла участь у постановці задачі, обробці спостережень та аналізі отриманих результатів;

В роботі [12] сформулювала задачу, прийняла участь у спостереженнях, розробила експрес-метод опрацювання даних спостережень, провела аналіз отриманих результатів.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертації були представлені

    - на Міжнародній конференції "UkrAstro-2000" (Київ, 2000), - на Всеросійській астрономічній конференції (С.-Петербург, 2001), - на Третій науковій конференції пам'яті Богдана Бабія "Вибрані питання астрономії й астрофізики" (Львів, 2002), - на Міжнародній конференції "AstroEco - 2002" (Терскол, Кабардино-Балкарська Республіка, Росія, 2002), - на Міжнародній конференції "Навколоземна астрономія - 2003" (Терскол, Кабардино-Балкарська Республіка, Росія, 2003), - на Міжнародній конференції "Навколоземна астрономія - 2005" (Казань, Росія, 2005), - на Міжнародній конференції "NAO-185" (Миколаїв, 2006), - на астрофізичних семінарах Головної астрономічної обсерваторії НАН України та семінарах Міжнародного центру астрономічних і медико-екологічних досліджень при Президії НАН України.

Публікації. Основні результати дисертації опубліковані в дванадцяти статтях: 10 - у фахових журналах [1-10], 2 - в матеріалах конференцій [11, 12]. Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, п'яти розділів, висновку, списку використаних джерел з 116 найменувань та 6 додатків. Загальний обсяг дисертації складає 155 сторінок, в тому числі 39 ілюстрацій та 30 таблиць.

Похожие статьи




ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ - Дослідження 2-метрового телескопа для підвищення якості астрофізичних спостережень

Предыдущая | Следующая