حقوق الصورة: NSO
يساعد نظام البصريات التكيفية الجديد المرصد الشمسي الوطني على التقاط صور أكثر حيوية للشمس. مع نظام NSO الجديد ؛ ومع ذلك ، يمكن الآن بناء التلسكوبات الشمسية 4 أمتار وأكبر. وهذا من شأنه أن يسمح لعلماء الفلك الشمسي بفهم أفضل لعمليات المغناطيسية الشمسية والأنشطة الأخرى.
يمكن إنتاج صور رائعة وحادة للشمس من خلال نظام بصري متكيّف متقدم يمنح حياة جديدة للتلسكوبات الموجودة ويفتح الطريق أمام جيل من التلسكوبات الشمسية ذات الفتحة الكبيرة. يزيل نظام AO هذا التمويه الناتج عن الغلاف الجوي المضطرب للأرض وبالتالي يوفر رؤية واضحة لأصغر هيكل على الشمس.
نظام AO76 الجديد - البصريات التكيفية ، 76 محولات فرعية - هو أكبر نظام مصمم للرصد الشمسي. كما أوضح مؤخرًا فريق في المرصد الشمسي الوطني في Sunspot ، NM ، AO76 ينتج صورًا أكثر وضوحًا في ظل ظروف رؤية أسوأ للتشويه الجوي من نظام AO24 المستخدم منذ عام 1998.
كان "الضوء الأول" مع نظام AO76 الجديد في ديسمبر 2002 ، تليه اختبارات بدأت في أبريل 2003 بكاميرا جديدة عالية السرعة عززت النظام بشكل كبير.
قال الدكتور توماس ريميل ، عالم مشروع AO في NSO: "إذا كانت النتائج الأولى في أواخر عام 2002 مع النموذج الأولي مثيرة للإعجاب ، فسأطلق على الأداء الذي نحصل عليه الآن مذهل حقًا. أنا سعيد للغاية بجودة الصورة التي يقدمها هذا النظام الجديد. أعتقد أنه من العدل أن نقول أن الصور التي نحصل عليها هي الأفضل التي تم إنتاجها على الإطلاق من قبل تلسكوب Dunn Solar ". تعتبر دن أحد مرافق المراقبة الشمسية الرائدة في البلاد.
برنامج ثنائي الغرض
يخدم نظام AO الجديد عالي الترتيب غرضين. سيسمح للتلسكوبات الشمسية الموجودة ، مثل 76 سم (30 بوصة) دان ، بإنتاج صور عالية الدقة وتحسين إنتاجها العلمي بشكل كبير في نطاق أوسع من ظروف الرؤية. كما يوضح أيضًا القدرة على توسيع نطاق النظام لتمكين جيل جديد من الأدوات ذات الفتحة الكبيرة ، بما في ذلك التلسكوب الشمسي التكنولوجي المتقدم الذي يبلغ طوله 4 أمتار (انظر أدناه) والذي سيشهد بدقة أعلى مما يمكن أن تحققه التلسكوبات الحالية.
أصبحت الملاحظات عالية الدقة للشمس ذات أهمية متزايدة لحل العديد من المشاكل العالقة في فيزياء الطاقة الشمسية. تتطلب دراسة فيزياء عناصر التدفق ، أو البنية الشمسية الدقيقة بشكل عام ، التحليل الطيفي واستقطاب الهياكل الدقيقة. يبلغ طول التعريضات عادةً حوالي ثانية واحدة والقرار الذي يتم تحقيقه حاليًا في البيانات الطيفية / الاستقطابية عادةً ما يكون 1 ثانية قوسية ، وهي غير كافية لدراسة الهياكل الشمسية الدقيقة. علاوة على ذلك ، تتنبأ النماذج النظرية بهياكل أقل من حدود الدقة البالغة 0.2 قوس قوسي للتلسكوبات الشمسية الموجودة. هناك حاجة إلى ملاحظات أقل من حد دقة 0.2 قوسًا لدراسة العمليات الفيزيائية الهامة التي تحدث على مثل هذه المقاييس الصغيرة. يمكن لـ AO فقط توفير دقة مكانية متسقة لـ 0.1 ثانية قوسية أو أفضل من المراصد الأرضية.
تجمع تقنية AO بين أجهزة الكمبيوتر والمكونات البصرية المرنة لتقليل تأثيرات التعتيم الجوي ("الرؤية") على الصور الفلكية. يعتمد نظام Sunspot AO76 الشمسي على تقنية الارتباط Shack-Hartmann. في الجوهر ، يقسم هذا صورة واردة إلى مجموعة من المحولات الفرعية التي يتم عرضها بواسطة كاميرا استشعار واجهة الموجة. يتم تحديد حرف فرعي واحد كصورة مرجعية. تحسب معالجات الإشارات الرقمية (DSPs) كيفية ضبط كل حرف فرعي لمطابقة الصورة المرجعية. بعد ذلك ، تطلب DSPs 97 مشغلًا لإعادة تشكيل مرآة رقيقة مقاس 7.7 سم (3 بوصات) قابلة للتشوه لإلغاء الكثير من التمويه. يمكن لـ DSP أيضًا تشغيل مرآة إمالة / طرف ، مثبتة أمام نظام AO ، والتي تزيل حركة الصورة الإجمالية الناتجة عن الغلاف الجوي.
إغلاق الحلقة للحصول على صور أكثر وضوحًا
وأوضح كيت ريتشاردز ، مهندس المشروع الرئيسي في NSO: "إن التحدي الرئيسي الذي يواجه علماء الفلك هو تصحيح الضوء الذي يدخل منظارهم من أجل تأثير الغلاف الجوي للأرض". "الهواء بدرجات حرارة مختلفة يمتزج فوق التلسكوب يجعل الغلاف الجوي مثل عدسة مطاطية تعيد تشكيل نفسها حوالي مائة مرة في الثانية". هذا أكثر حدة بالنسبة إلى علماء الفلك الشمسي الذين يراقبون خلال النهار مع تسخين الشمس لسطح الأرض ، ولكن لا يزال يتسبب في وميض النجوم في الليل.
علاوة على ذلك ، يريد علماء الفيزياء الشمسية دراسة المناطق الساطعة الممتدة ذات التباين المنخفض. وهذا يجعل الأمر أكثر صعوبة بالنسبة لنظام AO لربط نفس الأجزاء من عدة محولات فرعية مختلفة قليلاً ، والحفاظ على الارتباط من إطار صورة إلى آخر مع تغير شكل الغلاف الجوي.
(لقد استخدم علم الفلك الليلي تقنية مختلفة لعدة سنوات. يولد الليزر نجومًا إرشادية اصطناعية في الغلاف الجوي ، مما يسمح لعلماء الفلك بقياس وتصحيح التشويه الجوي. هذا ليس عمليًا مع الأدوات التي تراقب الشمس.)
في عام 1998 ، كانت NSO رائدة في استخدام نظام AO24 منخفض الترتيب للرصدات الشمسية. لديها 24 فتحة وتعويض 1200 مرة / ثانية (1200 هرتز). منذ أغسطس 2000 ، ركز الفريق على توسيع النظام حتى يصل إلى AO76 عالي الترتيب مع 76 فتحة وتصحيح ضعف السرعة ، 2500 هرتز. بدأت الاختراقات في أواخر عام 2002.
أولاً ، تم إغلاق حلقة المؤازرة بنجاح على نظام AO الجديد عالي الترتيب خلال أول تشغيل هندسي في Dunn في ديسمبر. في نظام سيرفو "حلقة مغلقة" ، يتم تغذية الإخراج مرة أخرى إلى الإدخال ويتم دفع الأخطاء إلى 0. يكتشف نظام "حلقة مفتوحة" الأخطاء ويقوم بالتصحيحات ولكن لا يتم إخراج الإخراج المصحح إلى الإدخال. لا يعرف نظام المؤازرة ما إذا كان يزيل جميع الأخطاء أم لا. هذا النوع من النظام أسرع ولكن من الصعب جدًا معايرته والمحافظة عليه. عند هذه النقطة ، استخدم النظام كاميرا DALSA ، والتي تعمل عند 955 هرتز ، كمستشعر مؤقت لواجهة الموجة. لم يتم الانتهاء من الإعداد البصري والأولي ؛ قام برنامج "العظم المجرد" بتشغيل النظام.
جهاز استشعار أمامي عالي السرعة
حتى في هذه الحالة الأولية - التي تهدف إلى إظهار أن المكونات تعمل معًا كنظام - وفي ظل ظروف رؤية متوسطة ، أنتج نظام AO عالي الترتيب صورًا مثيرة للإعجاب ومحدودة حيود. تظهر التسلسلات الزمنية للصور المصححة وغير المصححة أن نظام AO الجديد يوفر تصويرًا عالي الدقة متسقًا إلى حد ما حتى مع اختلاف الرؤية بشكل كبير ، كما هو معتاد في النهار.
بعد هذا الإنجاز ، قام الفريق بتثبيت كاميرا استشعار عالية السرعة على واجهة الموجة تم تطويرها خصيصًا لمشروع AO بواسطة Baja Technology و NSO's Richards. يعمل بسرعة 2500 إطار / ثانية ، وهو أكثر من ضعف عرض النطاق الترددي المؤازر ذي الحلقة المغلقة مع كاميرا DALSA. قام ريتشاردز أيضًا بتنفيذ برنامج تحكم محسّن. بالإضافة إلى ذلك ، تم ترقية النظام لتشغيل مرآة تصحيح الطرف / الإمالة إما مباشرة من مستشعر واجهة الموجة AO أو من نظام تتبع ارتباط / بقعة منفصل يعمل عند 3 كيلو هرتز.
تم اختبار AO76 الجديد عالي الترتيب لأول مرة في أبريل 2003 وبدأ على الفور في إنتاج صور ممتازة في نطاق أوسع من ظروف الرؤية التي عادة ما تمنع الصور عالية الدقة. تم اختبار AO76 الجديد عالي الترتيب لأول مرة في أبريل 2003 وبدأ على الفور في إنتاج صور ممتازة في نطاق أوسع من ظروف الرؤية التي تمنع عادةً الصور عالية الدقة. يمكن رؤية الاختلافات اللافتة مع AO مقابل مقابل في صور المناطق النشطة ، والتحبيب ، والميزات الأخرى.
وأشار ريميل "هذا لا يعني أن الرؤية لم تعد مهمة". "على العكس من ذلك ، لا تزال رؤية تأثيرات مثل عدم التوازن - الاختلافات في واجهة الموجة بين هدف الارتباط والمنطقة التي نريد دراستها - عوامل تحد. ولكن في منتصف الطريق ، يمكننا رؤية التحبيب وتسجيل صور ممتازة ".
لجعل الأدوات الكبيرة مثل التلسكوب الشمسي للتكنولوجيا المتقدمة ممكنًا ، يجب ترقية نظام AO عالي الترتيب بأكثر من عشرة أضعاف إلى 1000 محول فرعي على الأقل. وتتطلع NSO إلى ما هو أبعد من ذلك إلى تقنية أكثر تعقيدًا ، وهي AO متعددة العبوات. هذا النهج ، الذي تم تطويره بالفعل لعلم الفلك الليلي ، يبني نموذجًا ثلاثي الأبعاد للمنطقة المضطربة بدلاً من معاملته كعدسة مشوهة بسيطة.
في الوقت الحالي ، على الرغم من ذلك ، سيركز فريق المشروع على الانتهاء من الإعداد البصري في Dunn ، وتركيب مقعد AO في مرصد Big Bear Solar Observatory متبوعًا بالعمليات الهندسية ، وتحسين معادلات إعادة البناء وضوابط حلقة أجهزة ، وتوصيف النظام الأداء في كلا الموقعين. بعد ذلك ، سيصبح نظام Dunn AO جاهزًا للعمل في خريف عام 2003. ومن المقرر أن يكون جهاز Diffraction Limited Spectro-Polarimeter (DLSP) ، وهو الأداة العلمية الرئيسية التي يمكن أن تستفيد من جودة الصورة المحدودة للحيود التي يقدمها AO عالي الترتيب. بالنسبة لأول تشغيل لها في خريف عام 2003. تقوم NSO بتطوير DLSP بالتعاون مع مرصد الارتفاعات العالية في بولدر.
المصدر الأصلي: NSO News Release
