Trường hợp chính xác là lần đầu tiên sửa lỗi quang sai hình cầu trong gương chính của Hubble?


7

Bài báo CBS tháng 4 năm 2015 Làm thế nào NASA sửa chữa tầm nhìn không hoàn hảo của Hubble - và danh tiếng mô tả sự sửa đổi được đưa lên Kính thiên văn vũ trụ Hubble được sử dụng để điều chỉnh quang sai hình cầu mạnh mẽ của gương chính do hình chính xác cao nhưng không chính xác.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

ở trên: "Do sự giám sát trong quá trình chế tạo, hình dạng lõm của gương chính của Hubble quá nông so với các cạnh ngoài của nó 2 micron, một phần rất nhỏ của chiều rộng của tóc người. Kết quả là, ánh sáng sao không được lấy nét cùng một lúc, dẫn đến hình ảnh mờ, ba hình ảnh này cho thấy cùng một ngôi sao khi nhìn từ kính viễn vọng trên mặt đất, bên trái và từ gương không bị che khuất của Hubble, trung tâm. Hình ảnh được chỉnh sửa, sau nhiệm vụ sửa chữa tàu con thoi vào năm 1993, là nhìn bên phải "từ đây . tín dụng: NASA

Từ bài viết:

Nhưng tác động lớn nhất của chiếc gương là trên Máy ảnh hành tinh trường rộng, thiết bị dự kiến ​​sẽ cung cấp hình ảnh rõ nét và gần hồng ngoại dễ hiểu nhất bởi công chúng và có giá trị to lớn đối với các nhà thiên văn học.

"Kẻ giết người thực sự là Jim Hampal (điều tra viên chính của WFPC tại Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực ở Pasadena, California), người có xu hướng rất tiêu cực", Weiler nhớ lại. "Về cơ bản, anh ấy nói anh ấy không thể làm bất cứ điều gì. Vì vậy, đó là những gì tôi đang chuẩn bị bước vào buổi họp báo."

Nhưng khi nó bật ra, Weiler có hai con át chủ bài. Một anh biết, một anh không.

Con át chủ bài mà anh ta biết đã được rút ra bảy năm trước, khi Weiler khởi động để chế tạo một chiếc máy ảnh dự phòng, Máy ảnh hành tinh rộng 2, một bản sao của bản gốc. John Trauger là điều tra viên chính, người phụ trách công cụ tại JPL.

Con át chủ bài Weiler chưa nhận ra đã được tích hợp vào thiết kế máy ảnh của Trauger.

Ngay sau khi hình ảnh ánh sáng đầu tiên xuất hiện, "một trong những ông già quang học ở JPL, Aden Meinel, ông và vợ Marjorie muốn xem hình ảnh trông như thế nào", Trauger nói trong một cuộc phỏng vấn. "Chúng tôi đã đưa nó lên màn hình. ... Và anh ấy đã nhìn vào đó trong năm phút và anh ấy nói 'trông giống như quang sai hình cầu.'

"Đó là lần đầu tiên tôi nghe thấy quang sai hình cầu", Trauger nhớ lại. "Vấn đề là, anh ấy cũng nói 'tốt, nếu đó là quang sai hình cầu, bạn có thể sửa nó bằng Máy ảnh Hành tinh Trường rộng 2.' Anh ấy biết rằng chúng tôi có những chiếc gương có kích thước bằng niken trong hệ thống quang học của chúng tôi, nó đã nhận được hình ảnh sắc nét của chính chiếc gương chính. ... Chiếc gương cuối cùng trước khi hình ảnh được tạo ra trên CCD của chúng tôi là cơ hội để làm thẳng mặt sóng. Anh ấy cũng nhận ra điều đó. "

Bằng cách cung cấp cho chiếc gương đó một đơn thuốc chống lại quang sai hình cầu trong gương chính, WFPC 2 sẽ có thể đạt được một tiêu điểm hoàn hảo và thực hiện tất cả các khoa học đã dự định.

Câu hỏi: Trường hợp chính xác là lần đầu tiên sửa lỗi quang sai hình cầu trong gương chính của Hubble? Nó có thể được xác định trong hình ảnh dưới đây, hoặc nó được đặt ở nơi khác? Là sự sửa đổi chỉ là một sự thay đổi trong hình của một trong những gương nhỏ, hay các yếu tố quang học khác được sửa đổi cũng như là một phần của hiệu chỉnh?

nhập mô tả hình ảnh ở đây

ở trên: "Sự kết thúc kinh doanh của COSTAR: Những chiếc gương nhỏ trên cánh tay cơ giới đã điều chỉnh ánh sáng vào máy quang phổ và máy ảnh đối tượng mờ của Kính viễn vọng Không gian Hubble. COSTAR và Máy ảnh Hành tinh Trường rộng 2 được lắp đặt trong nhiệm vụ đưa đón năm 1993, điều chỉnh tầm nhìn bị khiếm khuyết của Hubble." Từ đây . Viện Eric Long / Smithsonian



@BowlOfRed vâng, đây là những gì tôi cần xem, cảm ơn!
uhoh

Câu trả lời:


3

Hình ảnh được cung cấp là của COSTAR đã thay thế Máy quang kế tốc độ cao và cung cấp ánh sáng hiệu chỉnh cho Máy ảnh vật thể mờ (FOC), Máy quang phổ đối tượng mờ (FOS) và Máy quang phổ độ phân giải cao Goddard (GHRS). Vì WFPC2 đã thay thế WFPC1, nên việc hiệu chỉnh quang sai hình cầu của gương chính có thể được thiết kế (vì nó đã được áp dụng cho tất cả các thiết bị tiếp theo).

Bố cục tổng thể của hệ thống quang học HST (Hội đồng ống quang (OTA)) và hệ thống quang học camera WFPC được hiển thị bên dưới trong hình được lấy từ bài báo SPIE của Rodgers và Vaughan 1993 :

Ánh sáng đi vào từ trên cùng bên trái và được tập trung như bình thường bởi các gương chính và phụ thứ cấp của HST và sau đó một phần của chùm tia được đưa vào máy ảnh WFPC2.

Bố cục quang học của quang học HST và WFPC

Cấu hình quang WFPC2 được hiển thị chi tiết hơn bên dưới (được lấy từ phần mô tả thiết bị của Sổ tay dụng cụ WFPC2 ) Cấu hình quang WFPC2. Văn bản ngay phía trên có ghi:

Mặt sóng HST bị quang sai được sửa chữa bằng cách đưa ra một lỗi bằng nhau nhưng ngược lại trong mỗi bốn rơle Cassegrain. Một hình ảnh của gương chính HST được hình thành trên các gương phụ trong rơle Cassegrain. (Gương gập trong kênh PC có độ cong nhỏ để đảm bảo điều này.) Quang sai hình cầu từ gương chính của kính viễn vọng được hiệu chỉnh trên các gương phụ này, cực kỳ phi cầu.

chỉ ra rằng việc hiệu chỉnh chính của HST được thực hiện trên phần có nhãn 'Gương phụ' trong sơ đồ. Lưu ý rằng đó là gương phụ của kính viễn vọng mini Cassegrain nằm bên trong mỗi 3 kênh camera rộng và 1 hành tinh bên trong chính WFPC2 chứ không phải gương phụ của kính viễn vọng chính nằm ngoài sơ đồ và một phần của 'OTA' (Kính viễn vọng quang học Hội,, tổ hợp)


Cảm ơn, nhưng tôi hy vọng cho một câu trả lời rằng địa chỉ " ở đâu chính xác là việc sửa đổi mà lần đầu tiên sửa quang sai cầu trong gương chính của Hubble? Nó có thể được xác định trong hình dưới đây , hoặc là nó nằm ở đâu đó? Đã được sửa đổi chỉ một sự thay đổi trong hình của một trong những tấm gương nhỏ , hoặc các yếu tố quang học khác được sửa đổi cũng như là một phần của hiệu chỉnh?
uhoh

1
Câu trả lời đơn giản là hiệu chỉnh được mô tả trong văn bản được trích dẫn - sửa đổi gương trong WFPC2 - không hiển thị trong "hình ảnh bên dưới", vì đó là hình ảnh của một thiết bị khác (COSTAR).
Peter Erwin

Tôi đã thêm một sơ đồ bố trí quang học của WFPC2, cho biết nơi điều chỉnh xảy ra
astrosnapper

Vì một số lý do tôi đã bỏ lỡ bình luận cuối cùng của bạn và chỉnh sửa, cảm ơn!
uhoh

Được rồi tôi nghĩ rằng cuối cùng tôi đã hiểu sơ đồ này! Chùm tia f / 24 ở phía trên bên trái là từ gương phụ của kính viễn vọng. Chính và phụ "Cassegrain" được hiển thị trong sơ đồ không phải là kính viễn vọng, mà thay vào đó là một camera chuyển tiếp quang học, "làm giảm" hình ảnh để phù hợp hơn với định dạng của CCD. Thà muộn còn hơn không bao giờ! Tôi ngạc nhiên rằng trọng tâm đầu tiên dường như là trên bề mặt của gương bốn mặt. Thông thường, người ta cố gắng không có hình ảnh thật ở các bề mặt vật lý (trừ khi chúng là phim hoặc cảm biến) để tránh các khuyết tật hoặc bụi trở thành một phần của hình ảnh.
uhoh

2

Chiếc gương nhỏ bên trong WFPC2 cung cấp hiệu chỉnh cho nhạc cụ đó không thể nhìn thấy trong bức ảnh đó, vì lý do đơn giản là bức ảnh cho thấy COSTAR , một thiết bị khác biệt.

Để biết giá trị của nó, ba trong số bốn cánh tay chiếu trong bức ảnh đó mang theo các gương chỉnh sửa mà COSTAR đã sử dụng để sửa đầu vào quang cho Máy ảnh đối tượng mờ, Máy quang phổ độ phân giải cao Goddard và Máy quang phổ đối tượng mờ. Bạn có thể thấy rằng hai cánh tay trái và cánh tay phải từ hai bên phải có hai gương (các vật thể nhỏ, tối, tròn), có nghĩa là chúng cung cấp hiệu chỉnh cho FOS và FOC (Tôi nghĩ rằng bộ chỉnh sửa FOS là thứ hai -từ cánh tay phải); cả hai thiết bị này đều có hai chế độ, yêu cầu gương hiệu chỉnh riêng cho từng chế độ. Một trong những cánh tay khác có gương điều chỉnh cho GHRS. (Tôi sẽ thừa nhận tôi không biết tại sao có bốn cánh tay.)


Cảm ơn bạn đã giúp làm sáng tỏ điều này! Ở đâu đó ngoài kia, có một bài viết kỹ lưỡng, hoặc tài liệu (hoặc một vài) mô tả tất cả những điều này một cách chi tiết. Nếu bạn tình cờ nghĩ về một hoặc có thể đề xuất nơi tôi có thể bắt đầu tìm kiếm (hoặc từ khóa tốt nhất) sẽ rất tuyệt, nhưng tôi nghĩ trong trường hợp này không cần thiết.
uhoh

2

Hình ảnh bạn có là của COSTAR. Việc sửa đổi cho Hubble là thực sự loại bỏ một nhạc cụ khác và đặt COSTAR vào bên trong. Khi bên trong, nó đã triển khai và các công cụ khác đã được sửa chữa. Vì vậy, toàn bộ điều trong hình ảnh là sửa đổi.

Theo thời gian, các công cụ mới đã được xây dựng và cài đặt trong Hubble. Những nhạc cụ đó (như WFPC2) được chế tạo để có sự hiệu chỉnh bên trong nhạc cụ. Khi tất cả các máy ảnh gốc đã được thay thế, COSTAR không còn cần thiết nữa và cũng bị xóa.


Cảm ơn, tóm tắt ngôn ngữ đơn giản được đánh giá rất cao! Đó không phải là một chiếc gương hay ống kính đặc biệt hay bổ sung mà Hubble "cố định", đó là các thiết bị mới đã được cài đặt với toàn bộ thiết kế dựa trên các lỗi đã biết trong kính viễn vọng ban đầu.
uhoh

Điều đó không đúng. COSTAR đã sửa hình ảnh cho Máy ảnh đối tượng mờ (FOC), Máy quang phổ đối tượng mờ (FOS) và Máy quang phổ độ phân giải cao Goddard (GHRS). bằng cách đặt các yếu tố mới trong đường dẫn quang của chúng. Trong các nhiệm vụ sau này, hầu hết các công cụ đó sẽ được thay thế bằng các công cụ mới được tích hợp chỉnh sửa, làm cho COSTAR trở nên dư thừa theo thời gian.
Hobbes

1

HST có không gian cho 4 nhạc cụ chính. Mỗi trong số chúng bao gồm một hộp với các thiết bị điện tử, với một bộ cảm biến hoặc máy dò khác ở một đầu, trong mặt phẳng tiêu cự của kính thiên văn . Thiết bị thứ năm, WFPC được đặt hoàn toàn trước mặt phẳng tiêu cự.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Hình ảnh này là từ sau này trong sự nghiệp của Hubble. FOS, FOC và GHRS (xem bên dưới) đã được thay thế bằng STIS, NICMOS và ACS. Nguyên tắc vẫn như cũ.

Trong nhiệm vụ Phục vụ 1, 2 thay đổi lớn đã được thực hiện:

  1. WFPC đã được thay thế bằng WFPC2. WFPC có hệ thống quang học hiệu chỉnh được tích hợp, như được mô tả trong câu trả lời của astrosnapper.
  2. Máy quang kế tốc độ cao (HSP) đã được gỡ bỏ và COSTAR được cài đặt vào vị trí của nó. COSTAR không có một bộ cảm biến. Ở vị trí của nó là một cấu trúc chứa một loạt gương, cấu trúc này nhô vào không gian quang học phía trước mặt phẳng tiêu cự.

    Sơ đồ này cho thấy các gương COSTAR tại chỗ:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Sau khi cài đặt, các cánh tay nhỏ với một gương được mở ra từ cấu trúc và vào các đường dẫn quang học cho Máy ảnh đối tượng mờ (FOC), Máy quang phổ đối tượng mờ (FOS) và Máy quang phổ độ phân giải cao Goddard (GHRS). Có hai gương cho mỗi nhạc cụ. Những tấm gương đã sửa hình ảnh.

Đây là đường dẫn quang cho FOC:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Trong COSTAR, mỗi bộ hiệu chỉnh bao gồm gương trường hình cầu Ml và gương tái tạo hình cầu M2 (Hình 1). Chức năng của Ml là hình ảnh gương chính của kính viễn vọng ở M2. Một tấm gương hình cầu đủ.

M2 là một quả cầu vô định hình bậc bốn. Thuật ngữ bậc bốn bù cho quang sai hình cầu và phải hơi biến dạng vì các gương chỉnh sửa không tạo thành một hệ trung tâm. Kiểm soát loạn thị đòi hỏi M2 cũng phải biến dạng theo thứ tự thứ hai.

Trong tổng số năm bộ chỉnh sửa được yêu cầu. Chúng phục vụ hai máy ảnh trong FOC (máy ảnh f / 48 và f / 96), máy quang phổ bước sóng ngắn trong FOS (màu xanh FOS), máy quang phổ bước sóng dài trong FOS (màu đỏ FOS) và GHRS.

Trong các nhiệm vụ dịch vụ sau này, các thiết bị chính đã được thay thế bằng các thiết bị có tích hợp quang học khắc phục, công cụ cuối cùng cần COSTAR đã bị loại bỏ trong Nhiệm vụ Phục vụ 3B. Vì vậy, trong nhiệm vụ phục vụ cuối cùng (4), COSTAR có thể được thay thế bằng Máy quang phổ nguồn gốc vũ trụ (COS). COSTAR đã được đưa trở lại Trái đất và bây giờ có thể được nhìn thấy trong Smithsonian, đó là nơi mà bức ảnh trong câu hỏi được chụp.


1
cảm ơn bạn, điều này đang làm cho mọi thứ vẫn rõ ràng hơn! Bây giờ điều trông điên rồ này cuối cùng cũng bắt đầu có ý nghĩa với tôi.
uhoh
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.