Күнге арналған оптикалық телескоп: Dunn Solar Telescope

Кіріспе

Күнді бақылауға арналған оптикалық телескоп

Дунн Күн телескопы, сондай-ақ Ричард Б. Дунн Күн телескопы деп те аталады, Нью-Мексико штатының Санспот қаласында, Сакраменто шыңында орналасқан бірегей тік осьті күн телескопы. Бұл телескоп Нью-Мексико штатының университеті мен Ұлттық Күн обсерваториясының бірлестігімен, Ұлттық Ғылым қоры, Нью-Мексико штаты және басқа серіктестердің қаржысымен басқарылатын Санспот Күн обсерваториясының негізгі телескопы болып табылады. Дунн Күн телескопы жоғары ажыратымды бейнелеу және спектроскопия саласында маманданған, бұл әлемдік астрофизиктерге Күннің Жерге қалай әсер ететінін жақсырақ түсінуге көмектеседі. 1969 жылы құрылысы аяқталған бұл телескоп 2004 жылы жоғары дәрежелі адаптивті оптикамен жаңартылды және жаңа құралдар мен технологияларды әзірлеу үшін маңызды сынақ алаңы қызметін атқаратын өте әмбебап астрофизикалық обсерватория болып табылады. Нью-Мексико штатының Санспот қаласында орналасқан Дунн Күн телескопы – жоғары ажыратымды бейнелеу және спектроскопияға маманданған тік осьті күн телескопы. Ол 1969 жылы аяқталды және 2004 жылы жоғары дәрежелі адаптивті оптикамен маңызды жаңартулар алды.

Телескоп

Данн Күн телескобы Күннің жоғары ажыратымды суретке түсіру және спектроскопиясына маманданған. Бұл бақылаулар әлемдік күн астрономдарына Күнді жақсырақ түсінуге мүмкіндік береді. Телескоп 1969 жылы әлемдегі ең жоғары кеңістіктік ажыратымдылыққа ие оптикалық күн телескопы ретінде қолданысқа енгізілді. 40 фут (12 метр) ені бар көлденең айналатын бақылау платформасының арқасында құралдар телескопқа тікелей орнатылмайды. Телескопта Жер атмосферасының бұлыңғырлығын жоюға арналған екі жоғары дәрежелі адаптивті оптикалық жүйе бар. Ғалымдар мен инженерлер Данн телескопын Күннің әртүрлі белсенділіктерін зерттеу үшін, көбінесе спутниктермен немесе ракеталармен бірлесіп, сондай-ақ 4 метрлік Даниэль К. Инуи Күн телескобы үшін жаңа технологияларды әзірлеу үшін пайдаланады. Мұз тауы сияқты, телескоптың көп бөлігі жер астында орналасқан. Оптикалық сәуле жолы 41 метрлік мұнарадағы гелиостаттан басталып, жер астында тағы 59 метрге дейін созылады, бірінші рефлекторға дейін. Ең терең қазылған нүкте (су жинағышының түбі) жер бетінен 69 метр (228 фут) төменде жатыр. Содан кейін сәуле жер деңгейіндегі оптикалық зертхана еденіндегі алты кварцты оптикалық терезелердің біріне қайта оралады. Бүкіл ғимараттың құрылысы жоғарыдан төменге дейін біртұтас құрал болып табылады. Телескоптың толық оптикалық жүйесі – мұнараның жоғарғы жағынан жер асты бөлігіне дейін, сондай-ақ 40 фут (12 метр) диаметрлі бақылау бөлмесінің едені – мұнараның жоғарғы жағынан сынапты инерциялық подшипник арқылы ілінген. Подшипник өз кезегінде үш бұрандаға тіреліп тұр, олардың диаметрі шамалы. Телескоптың барлық оптикалық және механикалық құрылымы футбол алаңынан ұзын және салмағы 250 тоннадан асады. Оптикалық жүйеде вакуум жасалған, бұл телескоптың ішіндегі конвекциядан туындаған бұрмалануды болдырмайды, әйтпесе Күн сәулесін шоғырландырудан пайда болатын қатты қызудан туындаған болар еді. Телескоптың ерекшелігі – бейнелерді айналдыруға қатысты жаңа тәсілі: телескоптың өзі және 12 метрлік оптикалық зертханасы, барлығы 250 тонна салмақты, мұнараның жоғарғы жағындағы сынапты инерциялық подшипникке ілініп, айналады. Өлшемдері мен салмағына қарамастан, телескоптың көп бөлігін бақылау бөлмесінен басқаруға және мониторингтеуге болады.

The Dunn Solar Telescope specializes in solar high resolution imaging and spectroscopy. These observations allow solar astronomers worldwide to obtain a better understanding of the Sun. The telescope was inaugurated as the world's premier high spatial resolution optical solar telescope in 1969. With a horizontal rotating 40 foot wide observing platform, such that instruments do not have to be mounted on the telescope itself, the Dunn Solar Telescope continues to offer a versatile, user friendly setup. It has two high order adaptive optics benches to compensate for blurring by Earth's atmosphere. Scientists and engineers use the Dunn to investigate a range of solar activities, often in concert with satellites or rocket launches, and to develop new technologies for the 4 meter Daniel K. Inouye Solar Telescope. Like an iceberg, only a part of the telescope's bulk is visible above ground. The optical path starts at a heliostat on top of a 136 feet (41 m) tower and continues 193 feet (59 m) more underground to the primary mirror. The lowest excavated point (the bottom of the sump) is 228 feet (69 m) below ground. It then returns to one of six quartz optical windows in the floor of an optical laboratory at ground level. The whole building from top to bottom is a single instrument. The telescope's entire optical system – from the top of the Tower to the base of its underground portion, plus the 40 foot diameter observing room floor – is suspended from the top of the Tower by a mercury float bearing. The bearing, in turn, is hung on three bolts, each only in diameter. The entire optical and mechanical structure of the telescope is longer than a football field and weighs over 250 tons. The optics are evacuated to eliminate distortion due to convection in the telescope that would otherwise be caused by the great heat produced by focusing the light of the sun. A unique feature of the telescope is its approach to image derotation: the entire telescope and 40 feet (12 m) optics lab, 250 tons total, rotates suspended from a mercury float bearing at the top of the tower. Despite the size and weight, much of the telescope can be controlled and monitored from a single control room, off to one side of the main instrument observing table.

Ғылыми жаңалықтар, технологиялар және ғалымдар

Сызықтық поляризациясыз спектрлік сызықтар арқылы телескоптың поляризациялық қасиеттерін шығару. Derks, A., Beck, C., Martínez Pillet, V., 2018 жыл. Астрономия және астрофизика 615 том, А22 (2018)

Дунн Күн телескобының Юпитер планетасының Допплер спектрлік бейнелеуіне бейімделуі. Underwood, T. A., Voelz, D., Schmider, F. X., Jackiewicz, J., Dejonghe, J., Bresson, Y., Hull, R., Goncalves, I., Gualme, Pa., Morand, F., Preis O., SPIE Optical Engineering 10401Y (2017)

Күннің короналық магниттік өрістері, барлық жерде кездесетін күн дақтарының толқындарына сейсмологиялық әдістерді қолдану арқылы анықталды. Jess және авторлар, 2016. Nature Physics журналының мұқабалық мақаласы, 12 том, 2 саны, 2016 жылғы ақпан. Дунн Күн телескопындағы Күннің көп конъюгатты адаптивті оптикасы. Rimmele, T., Hegwer, S., Richards, K., Woeger, F, 2008, Көп конъюгатты адаптивті оптика. Адаптивті оптикамен түзетілген күн деректерімен Speckle интерферометриясы. Wöger, F., von der Lühe, O., Reardon, K., 2008, Speckle Interferometry.

Тарих

Күн вакуум мұнара телескопының жобасын 1963 жылы архитектор және инженер Чарльз В. Джонс бастады. Соңғы ғимараттың құрылысы 1966 жылы АҚШ Армиясының Инженерлер корпусымен бірге басталды және 1967 жылы аяқталды, құны шамамен 3 миллион доллар болды, архитектуралық фирмасы Roghlin and Baran, Associates. Ричард Б. Данн, аспаптың аяқталуы туралы 1969 жылы Sky and Telescope журналында мақала жазды. Мақалада келтірілгендей: "Біздің жобамызда ең бастысы – күн құралдары туралы әрбір мәжілісте талқыланатын жергілікті көру мәселелерін жою еді. Күн астрономдары обсерватория күмбезіндегі тесік, күмбез беттерінің қызуы, телескоптың қызуы, жергілікті конвекция және оптикалық жүйедегі турбуленттік туралы алаңдайды. Біздің жағдайымызда күмбез алынып тасталды. Біз 135 фут биіктігіндегі пирамидалық мұнараға терезе орнатып, мұнараның ішіндегі телескоптан ауаны эвакуацияладық. Бұл жергілікті конвекцияның әсерін азайтады, ал вакуум ішкі турбуленттікті және көру мәселелерін жояды. Сонымен қатар, жылытылатын бақылау бөлмесінің ыңғайлылығын қамтамасыз етеді."

Ғимараттың жартысынан астамы жер астында орналасқан – мұнара жер бетінен 136 футқа, ал жер астынан 220 футқа дейін созылады. 3 фут қалың қабырғалары бар бетон мұнараның ішінде тік вакуумдық түтік орналасқан. Мұнараның үстіңгі жағындағы кіреберіс терезесі және екі айна күн сәулесін вакуумдық түтікке бағыттайды, онда ол 64 дюймдік негізгі айнаға шағылысады. Негізгі айна жарықты шоғырландырып, оны жер деңгейіне қайтарады, онда ол ғимарат ішіндегі оптикалық стендтердегі вакуумдық түтікшенің ішінде шығады. 250 тоннадан астам салмағы бар ішкі вакуумдық түтік 10 тонна сынаптан тұратын подшипникке ілінген. Бұл подшипник 250 тонналық вакуумдық түтікті айналдыруға мүмкіндік береді, осылайша Күннің көтерілуімен келіп жатқан бейне айналуын өтеуге болады. Мұнара телескопы алғаш рет 1969 жылдың 15 қазанында ашылды және 1998 жылы Ричард Б. Даннның құрметіне қайта аталды. Ғимараттағы тақтада былай деп жазылған: "Күн астрономиясының ең шығармашылық құрал жасаушыларының бірінің құрметіне аталған бұл вакуум мұнара телескопы – Ричард Б. Даннның Сакраменто Пик обсерваториясындағы ұзақ ғылыми мансабының шедеврі" (1998). DST үшін пайдаланылған вакуум мұнарасының құрылысы болашақ күн құралдарына елеулі әсер етті: осы типтегі күн телескобынан алынған суреттер соншалықты анық болды, содан бері салынған барлық ірі күн телескоптары вакуум мұнара тұжырымдамасына негізделген".