Солнечный телескоп Данна: наблюдения Солнца в высоком разрешении

Введение

Оптический телескоп, предназначенный для наблюдения за Солнцем.

Солнечный телескоп Данна, также известный как Солнечный телескоп Ричарда Б. Данна, – это уникальный солнечный телескоп с вертикальной осью, расположенный в Санспоте, штат Нью-Мексико, на пике Сакраменто. Он является основным телескопом Солнечной обсерватории Санспот, управляемой Университетом Нью-Мексико в партнерстве с Национальной солнечной обсерваторией при финансировании Национального научного фонда, штата Нью-Мексико и частных фондов других партнеров. Солнечный телескоп Данна специализируется на высокоразрешающей визуализации и спектроскопии, помогая астрофизикам по всему миру лучше понять влияние Солнца на Землю. Построенный в 1969 году, он был модернизирован адаптивной оптикой высокого порядка в 2004 году и остается высокоэффективной астрофизической обсерваторией, служащей важной испытательной платформой для разработки новых инструментов и технологий. Солнечный телескоп Данна, расположенный в Санспоте, штат Нью-Мексико, – это солнечный телескоп с вертикальной осью, специализирующийся на высокоразрешающей визуализации и спектроскопии. Он был завершен в 1969 году и получил значительную модернизацию с помощью адаптивной оптики высокого порядка в 2004 году.

Телескоп

Солнечный телескоп Данна специализируется на высокоразрешающей съемке и спектроскопии Солнца. Эти наблюдения позволяют солнечным астрономам всего мира лучше понять Солнце. Телескоп был введен в эксплуатацию в 1969 году как ведущий в мире оптический солнечный телескоп с высоким пространственным разрешением. Благодаря горизонтальной вращающейся платформе для наблюдений шириной 40 футов, позволяющей размещать приборы отдельно от самого телескопа, Солнечный телескоп Данна продолжает предлагать универсальную и удобную в использовании установку. Он оснащен двумя адаптивными оптическими системами высокого порядка для компенсации искажений, вызванных атмосферой Земли. Ученые и инженеры используют телескоп Данна для изучения широкого спектра солнечной активности, часто совместно со спутниками или ракетными запусками, а также для разработки новых технологий для 4-метрового солнечного телескопа Даниэля К. Инуи. Подобно айсбергу, лишь часть телескопа видна над землей. Оптический тракт начинается с гелиостата на вершине 41-метровой башни и продолжается еще на 59 метров под землей к первичному зеркалу. Самая нижняя точка выемки (дно отстойника) находится на глубине 69 метров под землей. Затем свет направляется в одно из шести кварцевых оптических окон в полу оптической лаборатории на уровне земли. Все здание, от вершины до основания, представляет собой единый инструмент. Вся оптическая система телескопа – от вершины башни до основания подземной части, а также пол наблюдательной комнаты диаметром 40 футов – подвешена к вершине башни с помощью ртутного поплавкового подшипника. Подшипник, в свою очередь, крепится к трем болтам, каждый диаметром всего лишь [укажите диаметр, если он известен из контекста]. Вся оптическая и механическая структура телескопа длиннее футбольного поля и весит более 250 тонн. Оптика откачивается для устранения искажений, вызванных конвекцией внутри телескопа, которые в противном случае были бы вызваны значительным теплом, образующимся при фокусировке солнечного света. Уникальной особенностью телескопа является его подход к деротации изображения: весь телескоп и 40-футовая (12 м) оптическая лаборатория, общей массой 250 тонн, вращаются, подвешенные на ртутном поплавковом подшипнике на вершине башни. Несмотря на свои размеры и вес, большей частью телескопа можно управлять и контролировать из одной комнаты управления, расположенной сбоку от главного стола для наблюдения за приборами.

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.

Научные открытия, технологии и ученые

Вывод свойств поляризации телескопа по спектральным линиям без линейной поляризации. Derks, A., Beck, C., Martínez Pillet, V., 2018. Астрономия и астрофизика, том 615, А22 (2018)

Адаптация солнечного телескопа Данна для допплеровской спектральной съемки Юпитера. 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)

Магнитные поля солнечной короны, полученные с использованием сейсмологических методов, примененных к повсеместным волнам солнечных пятен. Jess et al., 2016. Статья на обложке Nature Physics, том 12, выпуск 2, февраль 2016

Многоконъюгированная адаптивная оптика для солнечного телескопа Данна. Rimmele, T., Hegwer, S., Richards, K., Woeger, F, 2008, Многоконъюгированная адаптивная оптика. Спекл-интерферометрия с использованием солнечных данных, скорректированных адаптивной оптикой. Wöger, F., von der Lühe, O., Reardon, K., 2008, Speckle Interferometry.

История

Проект солнечного вакуумного башенного телескопа был начат архитектором и инженером Чарльзом В. Джонсом в 1963 году. Строительство окончательного здания началось в 1966 году под руководством Инженерного корпуса армии США и завершилось в 1967 году, обойдясь примерно в 3 миллиона долларов при участии архитектурной фирмы Roghlin and Baran, Associates. Ричард Б. Данн, в честь которого впоследствии был назван инструмент, опубликовал статью в журнале Sky and Telescope о завершении работы над ним в 1969 году. Как указано в статье: "При разработке мы прежде всего стремились устранить проблемы локального "видения", которые обсуждаются на каждой конференции по солнечной аппаратуре. Солнечные астрономы обеспокоены турбулентностью, вызванной прорезью в куполе обсерватории, нагревом поверхностей купола, нагревом телескопа, локальной конвекцией и турбулентностью внутри оптической системы. В нашем случае от купола отказались. Мы установили окно на высоте 135 футов на пирамидальной башне, а затем откачали воздух из всего телескопа внутри башни. Последнее снижает влияние локальной конвекции, а вакуум устраняет внутреннюю турбулентность и проблемы с "видением". Кроме того, это обеспечивает комфорт отапливаемого помещения для наблюдений".

Более половины всего здания находится под землей – башня возвышается на 136 футов над землей и уходит на 220 футов под землю. Вертикальная вакуумная труба заключена в бетонную башню со стенами толщиной 3 фута. Входное окно на вершине башни и два зеркала отражают солнечный свет вниз по вакуумной трубе, где он отражается от главного зеркала диаметром 64 дюйма. Главное зеркало фокусирует свет и направляет его обратно на уровень земли, где он выходит из вакуумной трубы на оптические столы внутри здания. Внутренняя вакуумная труба весом более 250 тонн подвешена на опоре, содержащей 10 тонн ртути. Эта опора позволяет вращать всю 250-тонную вакуумную трубу, компенсируя кажущееся вращение изображения по мере восхода Солнца. Башенный телескоп был торжественно открыт 15 октября 1969 года и переименован в 1998 году в честь Ричарда Б. Данна. На памятной табличке на объекте написано: "Названный в честь одного из самых талантливых создателей инструментов в солнечной астрономии, этот вакуумный башенный телескоп является шедевром долгой научной карьеры Ричарда Б. Данна в обсерватории Сакраменто-Пик" (1998). Строительство вакуумной башни, используемой для DST, оказало значительное влияние на будущие солнечные инструменты: изображения, получаемые с помощью этого типа солнечного телескопа, были настолько четкими, что почти каждый крупный солнечный телескоп, построенный после этого, был основан на концепции вакуумной башни.