Докладчик: Лукин В.П. (ИОА СО РАН, Томск)

Название доклада: “Возможности адаптивной оптики для астрономических наблюдений”

Краткое содержание доклада:

Целью создания крупных астрономических приборов является получение изображения исследуемого объекта с высоким угловым разрешением и яркостью. Однако по мере увеличения апертуры оптической системы начинает увеличиваться турбулентное размытие изображения, растут аберрации оптической системы, ветровые искажения и другие инструментальные ошибки. Реально, из-за влияния земной атмосферы, традиционные астрономические телескопы обеспечивают пространственное разрешение на уровне 1 угловой секунды. В настоящее время наиболее радикальными методами устранения возмущающего влияния атмосферы является применение систем адаптивной оптики (АО). В мире проводятся глубокие научные исследования по применению систем АО в астрономических телескопах. Мировое оптическое сообщество перешло от развития теории к конкретному воплощению в практику систем АО для звездных и солнечных астрономических телескопов наземного базирования. Применение систем АО для солнечных телескопов, по сравнению со звездными телескопами, технически более сложно. Основные сложности обусловлены тем, что дневная турбулентность более жёсткая и качество видения сильно меняется во времени, поэтому датчик волнового фронта системы АО должен работать в видимом диапазоне и иметь дело с низко-контрастными, протяженными, изменяющимися во времени объектами, такими как солнечная грануляция.

В докладе будет показан опыт ИОА СО РАН по исследованию флуктуаций оптических волн в турбулентной среде и развитию теории адаптивных систем для коррекции атмосферных искажений, а также внедрение систем адаптивной оптики для Большого солнечного вакуумного телескопа ИСЗФ СО РАН (пос. Листвянка, Иркутской обл.).

Развитие теории адаптивных систем в Институте оптики атмосферы СО РАН (ИОА СО РАН) проводится уже более 25 лет. В последние годы был выполнен ряд программ, а именно:

• разработана численная динамическая модель адаптивной оптической системы, что позволило исследовать предельные возможности коррекции изображений в телескопах наземного базирования
• созданы работающие макеты элементов системы АО (активных зеркал, датчиков волнового фронта), разработана адаптивная система АНГАРА для солнечного телескопа БСВТ, использующая в качестве опорных объектов на Солнце солнечные пятна или грануляционную картину, проведены ее испытания,
• также ведется разработка приборов для измерения уровня оптической турбулентности атмосферы, многие годы проводятся экспедиционные измерения атмосферной турбулентности на Северном Кавказе, в регионе юга Сибири и Средней Азии.

Поскольку изучение процессов происходящих на Солнце в малых масштабах требует увеличение разрешения солнечных телескопов, наш постоянный научный партнер, ИСЗФ СО РАН, совершенствует инструменты для наблюдения за Солнцем, в частности, идет работа по созданию уникальных узкополосных фильтров, высокоточных спектральных наблюдений Солнца, поставлена задача создания нового 3х-метрового солнечного телескопа. ИСЗФ СО РАН регулярно проводит исследования астроклимата в регионе озера Байкал, в обсерватории Монды. Одной из наиболее актуальных задач является изучение солнечно-земных связей изменения солнечной активности и турбулентности региона.

Используются современные технологии для создания элементной базы адаптивной оптики и приборов для высокоточных астрономических наблюдений. Эти элементы могут дать возможность проводить разработку и изготовление датчика волнового фронта для солнечных телескопов и дифференциальных измерителей, работающих по звездам. Будет инициирована разработка высокочувствительной камеры (с усилителем яркости) для детектирования слабых световых сигналов, в том числе, от звезд не ярче +8 звездной величины. Будет описан опыт изучения астроклимата региона юга Сибири и Средней Азии. Исследования проводятся с 1998 года: изучался дневной турбулентный режим в месте стояния телескопа БСВТ, в 1999-2000 годах был разработан, изготовлен и прошел испытания первый макет адаптивной оптической системы для БСВТ, данные измерений астроклимата, проводимые на горе Майданак (2003-2007), регулярно использовались сотрудниками ИОА СО РАН для сопоставления со своими наблюдениями.

Испытания (2006-2007) на БСВТ адаптивной оптической системы АНГАРА с модифицированным корреляционным датчиком показали достаточно высокую эффективность системы, когда в качестве объекта слежения используются фрагменты грануляционной картины с контрастом 2-3%. Применение модифицированного алгоритма функционирования корреляционного датчика дает возможность регистрировать смещения низко контрастных фрагментов изображения.