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

10
Содержание
том 61 / ОКТЯБРЬ, 2018
СТАТЬЯ

DOI 10.17586/0021-3454-2018-61-10-827-84

УДК 004.056.53

ДЕЙСТВУЮЩИЕ КРУПНОГАБАРИТНЫЕ НАЗЕМНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ТЕЛЕСКОПЫ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА КОСМИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ

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. Значительные научно-технические достижения последнего времени в исследовании удаленных районов Вселенной, получении изображений космических и наземных объектов с высоким разрешением стали возможны благодаря использованию новых технологий разработки крупногабаритных оптических телескопов. Увеличение диаметра главного зеркала телескопа приводит к увеличению массы и повышению возможности деформирования поверхности зеркала и элементов конструкции телескопа. Преодолеть эту проблему позволяет использование сегментных или гибких зеркал, форма которых сохраняется благодаря активной оптике. Однако атмосферная турбулентность ухудшает качество изображений космических объектов, получаемых наземными телескопами. Для компенсации влияния атмосферы в большинстве оптических телескопов применяются методы адаптивной оптики. Представлен обзор современного состояния телескопостроения. Рассмотрены большие оптические телескопы наземного базирования с составными и гибкими зеркалами, диаметр апертуры которых превышает шесть метров, управляемыми адаптивными системами. Достигнутые при создании и модернизации крупногабаритных наземных оптических телескопов высокие разрешающая и проницающая способности позволяют ставить и решать важные научно-прикладные задачи в исследовании космических объектов естественного и искусственного происхождения. Одной из таких задач, ставшей особо актуальной в последние годы, является обнаружение малоразмерных фрагментов космического мусора, находящихся вблизи космических аппаратов и орбитальных космических станций. 
Ключевые слова: оптические телескопы, диаметр апертуры (объектива), гибкие (деформируемые) зеркала, составные сегментные зеркала, активная оптика, адаптивные оптические системы

Список литературы:
  1. Теребиж В. Ю. Современные оптические телескопы. M.: Физматлит, 2005. 80 с. [Электронный ресурс]: .
  2. Telescope Optics III: Modern Telescopes [Электронныйресурс]: .
  3. Кириенко Д. В., Клейменов В. В., Новикова Е. В. Крупногабаритные оптические космические телескопы // Изв. вузов. Приборостроение. 2017. Т. 60, № 7. С. 589—602. DOI: 10.17586/0021-3454-2017-60-7-589-602
  4. Hart M., Jefferies S., Murphy N. Daylight operation of a sodium laser guide star // Proc. SPIE. 2016. Vol. 9909.  P. 99095N. DOI: 10.1117/12.2235080
  5. D'Orgeville C., Fetzer G. J. Four generations of sodium guide star lasers for adaptive optics in astronomy and space situational awareness // Proc. SPIE. 2016. Vol. 9909. P. 99090R (18). DOI: 10.1117/12.2234298
  6. Gavel D. T. An overview of guidestar laser technologies // Proc. SPIE. 2012. Vol. 8447. P. 84470E (7). DOI: 10.1117/12.927023
  7. Wood G. E., Roggemann M. C., Welsh B. M. Estimation of satellite orientation from space surveillance imagery measured with an adaptive optics telescope // Proc. SPIE. 1997. Vol. 3125. DOI: 10.1117/12.279025 
  8. Zihao Xu, Chengliang Yang, Peiguang Zhang, Xingyun Zhang, Zhaoliang Cao, Quanquan Mu, Qiang Sun, Li Xuan. Visible light high-resolution imaging system for large aperture telescope by liquid crystal adaptive optics with phase diversity technique // Sci. Rep. 2017. Vol. 7. P. 10034. [Электронныйресурс]: .
  9. Marlow W. A., Carlton A. K., Hyosang Yoon, Clark J. R., Haughwout Ch. A., Cahoy K. L., Males J. R., Close L. M., Morzinski K. M. Laser-Guide-Star Satellite for Ground-Based Adaptive Optics Imaging of Geosynchronous Satellites // Journal of Spacecraft & Rockets. 2017. Vol. 54, N 3. Р. 621—639.
  10. Laser Guidestar. Adaptive Optics and Laser Guide Star. 2012 [Электронныйресурс]:.
  11. Иоаннисиани Б. К. Разработка телескопа с диаметром зеркала 6 метров // Оптико-механическая промышленность. 1970. № 4. С. 37—48. 
  12. Иоаннисиани Б. К. Телескоп с диаметром зеркала 6 метров. I. Исходные данные // Астрофизические исследования (Изв. САОАНСССР). 1971. Т. 3. С. 3—19.
  13. Williams G. G., Ortiz R., Goble W., Gibson J. D. The 6.5-m MMT Telescope: status and plans for the future // Proc. SPIE. 2016. Vol. 9906. P. 99060V(10).
  14. Ulich B. L. Performance of the Multiple Mirror Telescope (MMT). Pointing and Tracking of the MMT// Proc. SPIE. 1982. Vol. 0332. Nov. Advanced Technology Optical Telescopes I.
  15. Chin J. C. Y., Wizinowich P., Campbell R., Chock L., Cooper A., Lyke E., Mastromarino J., Martin O., Medeiros D., Morrison D., Neyman Ch., Panteleev S., Stalcup Th., Tucker P., Wetherell E., van Dam M. Keck I laser guide star adaptive optics system // Proc. SPIE. 2012. Vol. 8447. P. 84474F (12). DOI: 10.1117/12.925807
  16. Meeks R. L., Doyle S., Higginson J., Hudek J. S., Irace W., McBride D., Pollard M., Kuochou Tai, Von Boeckmann T., Wold L., Wold T. W. M. Keck Observatory primary mirror segment repair project: overview and status // Proc. SPIE. 2016. Vol. 9906. P. 990603 (18). DOI: 10.1117/12.2233693
  17. Wizinowich P. L., Le Mignant D., Bouchez A. H., Campbell R. D., Chin J. C. Y., Contos A. R., van Dam M. A., Hartman S. K., Johansson E. M., Lafon R. E. The W. M. Keck Observatory Laser Guide Star Adaptive Optics System: Overview // Astronomical Society of the Pacific. 2006. Vol. 118, N 840. Р. 297—309 [Электронный ресурс]: .
  18. Chin J. C. Y., Wizinowich P., Wetherell E., Lilley S., Cetre S., Ragland S., Medeiros  D., Tsubota K., Doppmann G., Otarola A., Wei K. Keck II laser guide star AO system and performance with the TOPTICA/MPBC laser // Proc. SPIE. 2016. Vol. 9909. P. 99090S. DOI: 10.1117/12.2233138
  19. Cranston P. G., McBride D., Sarawit A. T., Kan F. W. Keckprimary mirror figure changes from mirror support repairs // Proc. SPIE. 2016. Vol. 9906. P. 99061G (15). DOI: 10.1117/12.2233937
  20. Chin J. C. Y., Wizinowich P., Wetherell E., Cetre S., Campbell R. R., Lilley S., Lyke J., Medeiros D., Rampy R., Stalcup Th., Tsubota K., Tucker P., Wei K. Laser guide star facility developments at W. M. Keck Observatory // Proc. SPIE. 2014. Vol. 9148. P. 914808 (16). DOI: 10.1117/12.2057449
  21. Wizinowich P., Smith R., Biasi R., Cetre S., Dekany R., Femenia-Castella B., Fucik J., Hale D., Neyman Ch., Pescoller D., Ragland S., Stomski P., Andrighettoni M., Bartos R., Bui Kh., Cooper A., Cromer J., van Dam M., Hess M., James E., Lyke J., Rodriguez H., Stalcup Th. A near-infrared tip-tilt sensor for the Keck I laser guide star adaptive optics system // Proc. SPIE. 2014. Vol. 9148. P. 91482B (12). DOI: 10.1117/12.2055279
  22. Jolissaint L., Neyman Ch., Christou J., Wizinowich P. Adaptive optics point spread function reconstruction project at W. M. Keck Observatory: first results with faint natural guide stars // Proc. SPIE. 2012. Vol. 8447. P. 844728. DOI: 10.1117/12.926607
  23. Hill G. J., Drory N., Good J. M., Lee H., Vattiat B. L., Kriel H., Ramsey J., Bryant R., Elliot L., Fowler J., Häuser M., Landiau M., Leck R., Odewahn St., Perry D., Savage R., Schroeder Mrozinski E., Shetrone M., DePoy D. L., Prochaska T., Marshall J. L., Damm G., Gebhardt K., MacQueen P. J., Martin J., Armandroff T., Ramsey L. W. Deployment of the Hobby-Eberly Telescope wide-field upgrade // Proc. SPIE. 2016. Vol. 9906. P. 990606 (19).
  24. Häuser M., Richter J., Kriel H., Turbyfill A., Buetow B., Ward M. Upgrade of the HET segment control system, utilizing state-of-the-art, decentralized and embedded system controllers // Proc. SPIE. 2016. Vol. 9906. P. 990602 (11). DOI: 10.1117/12.2232410
  25. Hill G. J., Drory N., Good J. M., Lee H., Vattiat B. L., Kriel H., Ramsey J., Bryant R., Elliot L., Fowler J., Häuser M., Landiau M., Leck R., Odewahn St., Perry D., Savage R., Schroeder Mrozinski E., Shetrone M., De Poy D. L., Prochaska T., Marshall J. L., Damm G., Gebhardt K., MacQueen P. J., Martin J., Armandroff T., Ramsey L. W. Deployment of the Hobby-Eberly Telescope wide-field upgrade // Proc. SPIE. 2014. Vol. 9145. P. 914506 (19). DOI: 10.1117/12.2231063
  26. Chang Jin Oh, Frater E. Lowman A. E., Peng Su, Chunyu Zhao, Ping Zhou, Burge J. H. Development of a wide field spherical aberration corrector for the Hobby-Eberly Telescope: design, fabrication and alignment // Proc. SPIE. 2014. Vol. 9145. P. 914509 (12). DOI: 10.1117/12.2056879
  27. Hill G. J., Booth J. A., Cornell M. E., Good J. M., Gebhardt K., Kriel H. J., Lee H., Leck R., Moreira W., Mac Queen P. J., Perry D. M., Rafal M. D., Rafferty T. H., Ramiller C., Savage R. D., Taylor C. A., Vattiat B. L., Ramsey L. W., Beno J. H., Beets T. A., Esguerra J. D., Häuser M., Hayes R. J., Heisler J. T., Soukup I. M., Zierer J. J., Worthington M. S., Mollison N. T., Wardell D. R., Wedeking G. A. Current status of the Hobby-Eberly Telescope wide field upgrade // Proc. SPIE. 2012. Vol. 8444. P. 84440K (14). DOI: 10.1117/12.925435
  28. Briguglio R., Biasi R., Xompero M., Riccardi A., Andrighettoni M., Pescoller D., Angerer G., Gallieni D., Vernet E., Kolb J., Arsenault R., Madec P.-Y. The deformable secondary mirror of VLT: final electro-mechanical and optical acceptance test results // Proc. SPIE. 2014. Vol. 9148. P. 914845 (8). DOI: 10.1117/12.2057591
  29. First light for the Four Laser Guide Star Facility on ESO's Very Large Telescope. April 27.2016 [Электронный ресурс]: .
  30. Macdonald Ch. The giant lasers so powerful they can create an artificial STAR: Chilean instrument can cut through the atmosphere to give astronomers a clear view. 27 April 2016 [Электронный ресурс]: .
  31. Malik T. Zap! This Awesome Laser-Armed Telescope Is Fully Operational. April 28, 2016 [Электронный ресурс]: .
  32. Wildi F. Adaptive Optics in the VLT and ELT era basics of AO [Электронныйресурс]: .
  33. Subaru Telescope Improves its Eye sight by a Factor of Ten. November 20, 2006 [Электронный ресурс]: .
  34. Guyon O., Hayano Y., Tamura M., Kudo T., Oya S., Minowa Y., Lai O., Jovanovic N., Takato N., Kasdin J., Groff T., Hayashi M., Arimoto N., Takami H., Bradley C., Sugai H., Perrin G., Tuthill P., Mazin B. Adaptive optics at the Subaru telescope: current capabilities and development // Proc. SPIE. 2014. Vol. 9148. P. 91481R (10). DOI: 10.1117/12.2057273
  35. Hattori M., Shirahata M., Minowa Y., Oya S., Hayano Y., Takami H., Iye M. Recent development in real time control system of Subaru LGSAO-188 // Proc. SPIE. 2012. Vol. 8447. P. 84472P(7). DOI: 10.1117/12.927227
  36. Ellerbroek B. L. A Status Report on the Thirty Meter Telescope Adaptive Optics Program // Journal of Astrophysics and Astronomy. 2013. N 34. P. 121—139.
  37. Oya S., Akiyama M., Hayano Y., Minowa Y., Iwata I., Terada H., Usuda T., Takami H., Nishimura T., Kodama T., Takato N., Tomono D., Ono Y. A preliminary simulation result of the next-generation wide-field AO at Subaru Telescope // Proc. SPIE. 2012. Vol. 8447. P. 84473V (11). DOI: 10.1117/12.926556
  38. Carrasco E. R., Edwards M. L., McGregor P. J., Winge C., Young P. J., Doolan M. C., van Harmelen J., Rigaut F. J., Neichel B., Trancho G., Artigau E., Pessev P., Colazo F., Tigner J., Mauro F., Lührs J., Rambold W. N. Results from the commissioning of the Gemini South Adaptive Optics Imager (GSAOI) at Gemini South Observatory // Proc. SPIE. 2012. Vol. 8447. P. 84470N (18). DOI: 10.1117/12.926240
  39. Neichel B., Rigaut F., Serio A., Arriagada G., Boccas M., d'Orgeville C., Fesquet V., Trujillo Ch., Rambold W. N., Galvez R. L., Gausachs G., Vucina T. B., Montes V., Urrutia C., Moreno C., Diggs S. J., Araya C., Lührs J., Trancho G., Bec M., Marchant C., Collao F., Carrasco E., Edwards M., Pessev P., Lopez A. A., Diaz H. Science readiness of the Gemini MCAO system: GeMS // Proc. SPIE. 2012. Vol. 8447. P. 84470W. DOI: 10.1117/12.925915
  40. d'Orgeville C., Diggs S., Fesquet V., Neichel B., Rambold W., Rigaut F., Serio A., Araya C., Arriagada G., Balladares R., Bec M., Boccas M., Duran C., Ebbers A., Lopez A., Marchant C., Marin E., Montes V., Moreno C., Petit Vega P., Segura C., Trancho G., Trujillo C., Urrutia C., Veliz P., Vucina T. Gemini South multi-conjugate adaptive optics (GeMS) laser guide star facility on-sky performance results // Proc. SPIE. 2012. Vol. 8447.  P. 84471Q. DOI: 10.1117/12.925813
  41. Ghez A. From Nautilus: “Opening a New Window into the Universe”. April 2017 [Электронный ресурс]:.
  42. Morzinski K. M., Close L. M., Males J. R., Kopon D., Hinz P. M., Esposito S., Riccardi A., Puglisi A., Pinna E., Briguglio R., Xompero M., Quirós-Pacheco F., Bailey V., Follette K. B., Rodigas T. J., Ya-Lin Wu, Arcidiacono C., Argomedo J., Busoni L., Hare T., Uomoto A., Weinberger A. MagAO: Status and on-sky performance of the Magellan adaptive optics system // Proc. SPIE. 2014. Vol. 9148. P. 914804. DOI: 10.1117/12.2057048
  43. Morzinski K. M., Close L. M., Males J. R., Hinz P. M., Esposito S., Riccardi A., Briguglio R., Follette K. B., Pinna E., Puglisi A., Vezilj J., Xompero M., Ya-Lin Wu. MagAO: status and scien // Proc. SPIE. 2016. Vol. 9909. P. 990901 (17). DOI: 10.1117/12.2233911
  44. Close L. M., Males J. R., Kopon D. A., Gasho V., Follette K. B., Hinz Ph., Morzinski K., Uomoto, Hare T., Riccardi A., Esposito S., Puglisi A., Pinna E., Busoni L., Arcidiacono C., Xompero M., Briguglio R., Quiros-Pacheco F., Argomedo J. First closed-loop visible AO test results for the advanced adaptive secondary AO system for the Magellan Telescope: MagAO's performance and status // Proc. SPIE. 2012. Vol. 8447. P. 84470X (16). DOI: 10.1117/12.926545
  45. Gamma E. Liquid Astronomy. (Large Zenith Telescope) // Sky&Telescope. 2013. April. P. 26—30 [Электронный ресурс]:.
  46. Andersen G. The Telescope. Its History, Technology and Future. Prinsеton Univercity Press, 2007. 165 p. [Электронный ресурс]: .
  47. Hicksona P., Borrab E., Cabanac R., Chapmana S., de Lapparentc V., Murooney M., Walker G. The Large Zenith Telescope project — A 6-meter mercury-mirror telescope // Proc. of SPIE. 1998. Vol. 3352. P. 226—232.
  48. Hill J. M., Ashby D. S., Brynnel J. G., Christou J. C., Little J. K.,  Summers D. M., Veillet C., Wagner R. M. The Large Binocular Telescope: binocular all the time // Proc. SPIE. 2014. Vol. 9145. P. 914502 (12). DOI: 10.1117/12.2055218
  49. Ashby D. S., Biddick Ch., Hill J. M. Active optics control development at the LBT // Proc. SPIE. 2014. Vol. 9145. P. 91452S (16). DOI: 10.1117/12.2057193
  50. Hill J. M., Green R. F., Ashby D. S., Brynnel J. G., Cushing N. J., Little J. K., Slagle J. H., Wagner R. M. The Large Binocular Telescope // Proc. SPIE. 2012. Vol. 8444. P. 84441A(12). DOI: 10.1117/12.926636
  51. Esposito S., Riccardi A., Pinna E., Puglisi A., Quirós-Pacheco F., Arcidiacono C., Xompero M., Briguglio R., Agapito G., Busoni L., Fini L., Argomedo J., Gherardi A., Brusa G., Miller D., Guerra J. C., Stefanini P., Salnari P. Large Binocular Telescope Adaptive Optics System: New achievement sand perspectives in adaptive optics // Proc. of SPIE. 2011. Vol. 8149. P. 814902. 
  52. Brusa G., Ashby D. S., Christou J. C., Kern J., Lefebvre M., McMahon T. J., Miller D., Rahmer G., Sosa R., Taylor G., Vogel C., Xianyu Zhang. Engineering aspects of the Large Binocular Telescope Observatory adaptive optics systems // Proc. SPIE. 2016. Vol. 9909. P. 990903. DOI: 10.1117/12.2234733
  53. Christou J. C., Brusa G., Conrad A., Esposito S., Herbst T., Hinz P., Hill J. M., Miller D. L., Rabien S., Rahmer G., Taylor G. E., Veillet C., Zhang X. Adaptive optics capabilities at the Large Binocular Telescope Observatory // Proc. SPIE. 2016. Vol. 9909. P. 99092E. DOI: 10.1117/12.2231783
  54. O’Donoghue D. E. et al. The Image quality of the Southern African Large Telescope (SALT) // Proc. of SPIE. 2008. Vol. 7018. P. 701813-1-15.
  55. Meiring K. Southern African Large Telescope // Elektron. 2005. January. P. 9—10 [Электронный ресурс]: .
  56. CANARY's Sodium Laser Guide Star Successfully Commissioned. July, 2016 [Электронныйресурс]: .
  57. Geyl R., Cayrel M., Tarreau M. Gran Telescopio Canarias optics manufacture: progress report no. 3 // Proc. SPIE. 2004. Vol. 5494. DOI: 10.1117/12.553815
  58. Eikenberry S. S. et al. MIRADAS for the Gran Telescopio Canarias // Proc. SPIE. 2016. Vol. 9908. P. 99081L. DOI:10.1117/12.2232533
  59. Xiang-QunCui, Yong-HengZhao, Yao-QuanChu, Guo-PingLi, QiLi, Li-PingZhang, Hong-JunSu, Zheng-QiuYao, Ya-NanWang, Xiao-ZhengXing. The Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope (LAMOST) // Research in Astronomy and Astrophysics. 2012. Vol. 12, N9.
  60. Gang Zhao, Yong-Heng Zhao, Yao-Quan Chu, Yi-Peng Jing and Li-Cai Deng. LAMOST spectral survey — An overview // Research in Astronomy and Astrophysics. 2012. Vol. 12, N 7.
  61. Yuan H.-B., Liu X.-W., Huo Z.-Y., Xiang M.-S., Huang Y., Chen B.-Q., Zhang H.-H., Sun N.-C., Wang C., Zhang H.-W. LAMOST Spectroscopic Survey of the Galactic Anticentre (LSS-GAC): target selection and the first release of value-added catalogues // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2015. Vol. 448, is. 1. P. 855—894 [Электронный ресурс]: .