Tại sao một chiếc gương uốn cong 'giống như một con chip khoai tây' cho phép các kính viễn vọng không gian nhỏ hơn và có tầm nhìn rộng hơn?

Tôi đang xem các mục đặc trưng của NASA và tình cờ thấy điều này - Ra mắt với cái cũ, với cái mới: Gương kính viễn vọng Có hình dạng mới

Được gọi là quang học tự do, công nghệ gương mới nổi này, được tạo ra bởi những tiến bộ trong chế tạo và thử nghiệm điều khiển bằng máy tính, đã kích hoạt một sự thay đổi trên biển trong kỹ thuật quang học ... công nghệ hứa hẹn rất lớn cho các nhà khoa học muốn phát triển kính viễn vọng nhỏ gọn cho CubeSat và các loại nhỏ khác vệ tinh - một sự thay thế ngày càng phổ biến và hiệu quả về chi phí cho các nhiệm vụ truyền thống tốn kém hơn để xây dựng và phóng.

Kính thiên văn cho hình khối ?!

Bài báo có hình minh họa này và tôi đang cố gắng tìm ra cách chuyển đổi thành hình ảnh rõ ràng mà không bị biến dạng, và tại sao họ nói rằng nó cho phép kính viễn vọng nhỏ gọn hơn nhiều.

Đó là một bài viết ngắn thậm chí không cố gắng giải thích điều này, và khi tôi đi tìm các bài viết khác về chủ đề cho những người không phải là chuyên gia, tôi đã tìm thấy zip. Có lẽ điều này rất khó giải thích, nhưng tôi nghĩ dù sao tôi cũng sẽ hỏi. Tôi đã nói với một thanh niên nhiệt tình chỉ vài tuần trước rằng không thể phóng kính viễn vọng có khả năng bất cứ thứ gì hữu ích trên một khối. Giáo sư...

space-telescope optics

— kim giữ
nguồn

Bạn đang đặc biệt tìm kiếm một bài viết cho một đối tượng chung? Tôi nghĩ rằng câu đó nên được nêu ra hoặc một số có thể nghĩ rằng bạn đang muốn một lời giải thích sâu sắc hơn.

Một cái nhìn nhanh về kính mắt dạng tự do, nói về loạn thị, có thể giúp đơn giản hóa câu hỏi của bạn cho những người trong diễn đàn này.

@spacer tốt, có thể khán giả nói chung là một thuật ngữ mạnh mẽ. Ý tôi là tôi không tìm thấy gì ngoài những bài báo cho những người trong lĩnh vực này. Tôi hiểu các nguyên tắc định hình ống kính cho chứng loạn thị, nhưng tôi không thể hiểu được cách ánh sáng phản chiếu từ gương hình yên ngựa được thu thập và lưu lại dưới dạng hình ảnh không bị biến dạng.

— người giữ kim

Bạn có khẩu độ 100 mm trên một hình khối. Với hệ thống quang học cổ điển, bạn có thể "nén" nó trước khi khởi chạy và mở nó ra trong không gian và đẩy mặt sau của nhạc cụ ra xa phía trước. Với thiết kế toàn cầu, giống như một đốm Maksutov-Cassegrain, sự đối chiếu không phải là vấn đề quan trọng, vì vậy tôi nghĩ rằng sự đối chiếu sẽ tồn tại khi khởi động và triển khai. Triển khai đầy đủ nó sẽ dài hơn 300 mm một chút, không quá tệ. Vì vậy, bây giờ bạn có 100 mm khẩu độ trên bầu khí quyển, không bị ô nhiễm ánh sáng, có khả năng phơi sáng rất lâu. Tôi muốn nói rằng nó sẽ hữu ích, bạn có thể thực hiện một số nghiên cứu với nó.

— Florin Andrei

Tốt hơn nữa, hãy xem nguyên tắc bổ trợ Hyperstar cho SCT. Nó cung cấp cho bạn tỷ lệ tiêu cự f / 2, cực kỳ nhanh. Nó chỉ cần một gương chính và bộ chỉnh sửa trước máy ảnh. Kết hợp với việc không có ô nhiễm ánh sáng và thời gian phơi sáng rất lâu được kích hoạt bởi nó, tỷ lệ tiêu cự f / 2 thực sự có thể đạt được điều gì đó thú vị, từ nghiên cứu POV không phải là toàn bộ sức mạnh phân giải với khẩu độ 100 mm, nhưng rp thì không mọi điều. Thiết bị f / 2 trong chân không sẽ có thể nhìn thấy các vật thể mở rộng rất mờ (như một số tinh vân) rất tốt.

— Florin Andrei

Quang học dạng tự do là một phản ứng đối với thách thức cụ thể của việc nhồi nhét kính viễn vọng trong một không gian rất hạn chế. Một nhạc cụ truyền thống sẽ có tất cả các quang học đối xứng và căn chỉnh trên cùng một trục. Nó sẽ lãng phí rất nhiều không gian trong cubesat. Ngoài ra, các thiết kế truyền thống có xu hướng dài hơn nhiều so với chúng rộng hơn; chúng không vừa vặn trong một khối lập phương; rất khó để tạo ra các nhạc cụ cổ điển ngắn như rộng.

Nhưng với quang học dạng tự do, bạn có thể phản xạ ánh sáng theo một vài hướng trong khối. Bạn vẫn sẽ đạt được độ dài tiêu cự khá và bạn sẽ sử dụng tất cả âm lượng có sẵn cho mình.

Vì ánh sáng được phản xạ từ các gương ở các góc khác với bình thường, bạn không thể sử dụng các hình dạng đối xứng truyền thống như hình parabol, hình cầu, v.v. Về cơ bản, bạn cần phải lấy một hình parabol và đặt nó theo một hướng để nó hoạt động giống như hình parabol gương (tôi đang đơn giản hóa), nhưng ở góc độ phản chiếu, giả sử, 45 độ.

Trong một công cụ như vậy, bạn có thể có nhiều gương "chip khoai tây", như trong sơ đồ trên. Bạn phải thiết kế toàn bộ nhạc cụ; mô phỏng máy tính sẽ điều chỉnh hình dạng của mỗi gương cho đến khi hiệu suất của toàn bộ thiết bị gần với thiết kế thẳng cổ điển.

Theo như tôi có thể nói, độ chính xác sản xuất sao cho quang học dạng tự do chỉ có thể sử dụng được ở các bước sóng dài như hồng ngoại, nơi có thể sử dụng quang học ít chính xác hơn. Nhưng công nghệ cải thiện tất cả các thời gian. Nó cũng phụ thuộc vào mức độ quang sai mà bạn có thể chịu đựng trong hình ảnh của mình.

Đối với việc sử dụng từ mặt đất, điều này ít hữu ích hơn, trừ khi bạn thực sự cần một kính thiên văn ở một yếu tố hình thức rất nhỏ vì một số lý do. Quang học cổ điển vẫn được ưa thích khi không gian và hình dạng không bị hạn chế.

— Florin Andrei
nguồn

Điều này giúp tôi hiểu một chút, mặc dù tôi thậm chí không thể tưởng tượng được điều này. Vì vậy, các bức tường bên trong của cubesat (cũng có thể là 6U - gồm 6 đơn vị, tôi không biết điểm cắt ở đâu) có những chiếc gương có hình dạng này và chúng không can thiệp vào nhiệt độ? Có phải hình yên ngựa đi vào như một tấm gương chính?

— người giữ kim

Tôi không thể tìm thấy một sơ đồ tốt cho thiết kế cubesat. Dù sao, định luật quang học đòi hỏi bạn phải có gương "dạng tự do" ở bất cứ nơi nào góc phản xạ khác xa so với bình thường. Ý tưởng này không hoàn toàn mới, như thường lệ trong quang học: google thiết kế Schiefspiegler cho một ý tưởng tương tự, mặc dù lý do có khác nhau; họ sử dụng gương hình xuyến để phản xạ ngoài trục mà không có quang sai.

— Florin Andrei