ISSN 0021-3454 (печатная версия)
ISSN 2500-0381 (онлайн версия)
Меню

11
Содержание
том 60 / НОЯБРЬ, 2017
СТАТЬЯ

DOI 10.17586/0021-3454-2017-60-7-589-602

УДК 004.056.53

КРУПНОГАБАРИТНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ КОСМИЧЕСКИЕ ТЕЛЕСКОПЫ

Кириченко Д. В.
4-й ЦНИИ Минобороны России; начальник отдела


Клеймёнов В. В.
ВКА им. А. Ф. Можайского, Военный институт; главный научный сотрудник


Новикова Е. В.
ВКА им. А. Ф. Можайского, Военный институт; старший научный сотрудник


Аннотация. Представлен обзор современного состояния и тенденций развития космического телескопостроения за рубежом. Описываются результаты проводимых в настоящее время в ряде стран работ по проектированию и строительству новых высокотехнологических астрономических оптических систем наблюдения за космосом. Основным направлением развития является создание больших оптических телескопов. Такая тенденция связана со стремлением повысить качество получаемых изображений за счет улучшения основных характеристик оптических телескопов, зависящих от размера апертуры телескопа. В связи с этим возрастают требования к материалу и качеству оптических элементов. Приведены сравнительные характеристики оптических материалов, используемых при изготовлении зеркал космических телескопов. Рассмотрены находящиеся на орбите и строящиеся большие оптические телескопы с составными и гибкими зеркалами, управляемыми активными системами с целью устранения деформаций на всех этапах изготовления и эксплуатации.
Ключевые слова: оптические космические телескопы, диаметр апертуры (объектива), деформируемые зеркала, составные сегментные зеркала, активная оптика, оптические материалы, зеркала из карбида кремния

Список литературы:
  1. Chanan G., MacMartin D. G., Nelson J., Mast T. Control and alignment of segmented-mirror telescopes: matrices, modes, and error propagation // Applied Optics. 2004. Vol. 43, N 6. P. 1223—1232.
  2. Edeson R., Aglietti G. S., Tatnall A. R. L. Conventional stable structures for space optics: the state of the art // ActaAstronaut. 2010. Vol. 66. P. 13—32.
  3. Hickey G., Barbee T., Ealey M., Redding D. Actuated hybrid mirrors for space telescopes // Proc. SPIE. 2010. Vol. 7731. P. 773120—1—12.
  4. Lillie C. F., Polidan R. S., Dailey D. R. Key enabling technologies for the next generation of space telescopes // Proc. SPIE. 2010. Vol. 7731. P. 773102—09.
  5. Feinberg L., Cohen L., Dean B., Hayden W., Howard J., Keski-Kuha R. Space telescope design considerations // Optical Engineering. 2012. Vol. 51, N 1. P. 011006—1—10.
  6. Клейменов В. В., Новикова Е. В. Наземные и космические адаптивные оптические телескопы // Оптич. журн. 1998. Т. 65, № 6. С. 3—15.
  7. Matson L. E., Mollenhauer D. H. Advances materials and process for large, lightweight spacebased mirrors // The AMPTIAC Quarterly. 2004. Vol. 8, N 1. P. 67—74.
  8. Love G., Saxena A. K. Active and adaptive optics for the new generation of large telescopes // Current Science. 1994. Vol. 66, N 5. P. 349—355.
  9. Laslandes M., Ferrari M., Hugot E., Lemaitre G. In-flight aberrations corrections for large space telescopes using active optics // Proc. SPIE. 2010. Vol. 7739. P. 77393A—1—12.
  10. Zhang Ge, Zhao Rucheng, Zhao Wenxing. Fabrication technique of large-scale lightweight SiC space mirror // Proc. SPIE. 2007. Vol. 6721. P. 67210B—1—5. DOI: 10.1117/2.1201607.006582.
  11. Haeng-Bok Lee, Jin-Young Suk, Jong-In Bae. Trade study of all-SiC lightweight primary mirror and metering structures for spaceborne telescopes // Proc. SPIE. 2015. Vol. 9574. P. 95740D—1—12.
  12. Abdulkadyrov M. A., Belousov S. P., Patrikeev V. E., Semenov A. P. Interference testing methods of large astronomical mirrors base on lenses and CGH wavefront correctors // Proc. SPIE. 2010. Vol. 7739. P. 77390P—1—10.
  13. Jedamzik R., Kunisch C., Westerhoff T. ZERODUR: progress in CTE characterization // Proc. SPIE. 2013. Vol. 8860. P. 88600P—1—8.
  14. Hull T., Westerhoff T. Extreme lightweight ZERODUR mirrors (ELZM): supporting characteristics for spaceborn applications // Proc. SPIE. 2014. Vol. 9143. P. 91431V—1—11.
  15. Williams S., Deny P. Overview of the production of sintered SiC optics and optical sub-assemblies // Proc. SPIE. 2005. Vol. 5868. P. 586804. DOI:10.1117/12.617824.
  16. Castel D., Sein E., Lorez S., Nakagawa T., Bougoin M. The 3.2m all SiC telescope for SPICA// Proc. SPIE. 2012. Vol. 8450. P. 84502P—1—13.
  17. Kotani M., Imai T., Katayama H., Yui Y., Tange Y., Kaneda H., Nakagawa T., Enya K. Quality evaluation of spaceborne SiC mirrors (I): analytical examination of the effects on mirror accuracy by variation in the thermal expansion property of the mirror surface // Applied Optics. 2013. Vol. 52, N 20. P. 4797—4805.
  18. Kotani M., Imai T., Katayama H., Yui Y., Tange Y., Kaneda H., Nakagawa T., Enya K. Quality evaluation of spaceborne SiC mirrors (II): evaluation technology for mirror accuracy using actual measurement dataof samples cut out from a mirror surface // Applied Optics. 2013. Vol. 52, N 26. P. 6458—6466.
  19. Kaneda H., Onaka T., Kawada M., Murakami H. Cryogenic optical testing of sandwich-type silicon carbide mirrors // Applied Optics. 2003. Vol. 42, N 4. P. 708—714.
  20. Sein E., Toulemont Y., Safa F., Duran M., Deny P., Chambure D. de, Passvogel T., Pilbratt G. L. A 3.5 m SiC telescope for Herschel mission // Proc. SPIE. 2003. Vol. 4850. P. 606—618.
  21. Bath D. A., Spain D., Ness E., Williams S., Bougoin M. Evaluation of segmented and brazed mirror assemblies // Proc. SPIE. 2005. Vol. 5868. P. 586805—1—8.
  22. Hanisch R. J. Image restoration for Hubble Space Telescope // Proc. SPIE. 1994. Vol. 2198. P. 1349—1354.
  23. Cox C., Lallo M. Keeping the Hubble Space Telescope in focus // Proc. SPIE. 2012. Vol. 8442. P. 844237—1—7.
  24. Hubble Breaks Cosmic Distance Record [Электронный ресурс]: , 2016.
  25. Ingalls J. G., Carey S. J., Lowrance P. J., Grillmair C. J., Stauffer J. R. Using drift scans to improve astrometry with Spitzer // Proc. SPIE. 2014. Vol. 9143. P. 91431M—1—11.
  26. Bougoin M., Lavenac J. From HERSCHEL to GAIA, 3-meter class SiC space optics // Proc. SPIE. 2011. Vol. 8126. P. 81260V—1—9. DOI:10.1117/12.893704.
  27. Meet the James Webb Space Telescope, Time Machine Extraordinaire [Электронный ресурс]: , 2013.
  28. Nakagawa T., SPICA Working Group. SPICA: space infrared telescope for cosmology and astrophysics // Advances in Space Research. 2004. Vol. 34. P. 645—650.
  29. Nakagawa T., Shibai H., Onaka T., Matsuhara H.,Kaneda H., Kawakatsu Y., Roelfsema P. The next-generation infrared astronomy mission SPICA under the new framework // Proc. SPIE. 2014. Vol. 9143. P. 91431I—1—9.
  30. Nakagawa T., Matsuhara H., Kawakatsu Y. The next-generation infrared space telescope SPICA // Proc. SPIE. 2012. Vol. 8442. P. 84420O—1—9.
  31. Prusti T. Gaia: scientific in-orbit performance // Proc. SPIE. 2014. Vol. 9143. P. 914310—1.
  32. Mora A., Vosteen A. Gaia in-orbit realignment: overview and data analysis // Proc. SPIE. 2012. Vol. 8442. P. 84421Q—1—14.
  33. Clampin M. Recent progress with the JWST Observatory // Proc. SPIE. 2014. Vol. 9143. P. 914302—1—5.
  34. Lightsey P. A., Atkinson C., Clampin M., Feinberg L. D. James Webb Space Telescope: large deployable cryogenic telescope in space // Optical Engineering. 2012. Vol. 51, N 1. P. 011003—011003—20.
  35. Scott Acton D., Scott Knight J., Contos A., Grimaldi S., Terry J., Lightsey P., Barto A., League B., Dean B., Scott Smith J., Bowers Ch., Aronstein D., Feinberg L., Hayden W., Comeau T., Soummer R., Elliott E., Perrin M., Starr C. W. Wavefront sensing and controls for the James Webb Space Telescope // Proc. SPIE. 2012. Vol. 8442. P. 84422H—1—11.
  36. Killian M. James Webb Space Telescope Flight Instruments and Primary Mirror Segments Ready for Assembly [Электронныйресурс]: .
  37. Atkinson C., Texter S., Keski-Kuha R., Feinberg L. Status of the JWST optical telescope element // Proc. SPIE. 2016. Vol. 9904. DOI:10.1117/12.2232649.
  38. Matthews G. W., Whitman T. L., Feinberg L. D., Voyton M. F., Lander J. A., Keski-Kuha R. JWST telescope integration and test progress // Proc. SPIE. 2016. Vol. 9904. DOI:10.1117/12.2232040.
  39. Feinberg L., Voyon M., Lander J., Keski-Kuha R., Matthews G. James Webb Space Telescope optical telescope element/integrated science instrument module (OTIS) status // Proc. SPIE. 2016. Vol. 9904. DOI:10.1117/12.2231453.
  40. Glassman T., Levi J., Liepmann T., Hahn W., Bisson G., Porpora D., Hadjimichael Th. Alignment of the James Webb Space Telescope optical telescope element // Proc. SPIE. 2016. Vol. 9904. DOI:10.1117/12.2233792.
  41. Polidan R. S., Breckinridge J. B., MacEwen H. A., Flannery M. R., Dailey D. R. An evolvable space telescope for future astronomical missions // Proc. SPIE. 2014. Vol. 9143. P. 914319—1—10.
  42. Redding D. C., Feinberg L., Postman M., Stahle C., Thronson H. Beyond JWST: performance requirements for a future large UVOIR space telescope // Proc. SPIE. 2014. Vol. 9143. P. 914312—1—10.
  43. Redding D. C., Hickey G., Agnes G., Eisenhardt P., Green J. J., Krist J., Peterson L., Stapelfeldt K., Traub W., Unwin S., Werner M. Active optics for a 16-meter Advanced Technology Large Aperture Space Telescope [Электронный ресурс]: http://www.stsci.edu/institute/atlast/documents/Redding_23-ATLAS16_SPIE_v7.pdf.
  44. Thronson H., Bolcar M. R., Crooke J., Feinberg L., Oegerle W., Rioux N., Stahl H. P., Stapelfeldt K. Path to a UV/optical/IR flagship: review of ATLAST and its predecessors // J. Astron. Telesc. Instrum. Syst. 2016. Vol. 2, N 4. P. 041210. DOI:10.1117/1.JATIS.2.4.041210.
  45. Postman M., Brown T., Sembach K., Giavalisc M., Traub W., Stapelfeldt K., Calzetti D., Oegerle W., Rich M. R., Stahl P. H., Tumlinson J., Mountain M., Soummer R., Hyde T. Advanced Technology Large-Aperture Space Telescope: science drivers and technology developments // Optical Engineering. 2012. Vol. 51, N 1. P. 011007—011007—12.
  46. Bolcar M. R., Balasubramanian K., Clampin M., Crooke J., Feinberg L., Postman M., Quijada M., Rauscher B., Redding D., Rioux N., Shaklan S., Stahl H. P., Stable K., Thronson H. Technology development for the Advanced Technology Large Aperture Space Telescope (ATLAST) as a candidate large UV-Optical-Infrared (LUVOIR) surveyor // Proc. SPIE. 2015. Vol. 9602. P. 960209—1—14.
  47. Alaluf D., Bastaits R., Wang K., Horodinca M., Burda I. et al. Bimorph mirrors for adaptive optics in space telescopes // Proc. SPIE. 2016. Vol. 9909. DOI:10.1117/12.2231702.
  48. Abdula P. A., Tolstoba N. D. Comparing and analysis of design lightweight large mirrors for space basing // Proc. SPIE. 2016. Vol. 9889. DOI:10.1117/12.2227889.
  49. Butova D. V., Tolstoba N. D., Fleysher A. G., Orekhova M. K. Optimization of the parameters of space-based mirrors // Proc. SPIE. 2017. Vol. 10100. DOI:10.1117/12.2251230.