Б.Б.Шкурский. Теоретические характеристики и технические

возможности коррекции волнового фронта космического телескопа для

наблюдения экзопланет

ПГУ Апатиты 2013. 16-19 апреля.

К постановке задачи: для коронографического контраста 109 необходимо качество ВФ λ/5000

0

50

100

150

Axis distance, /D

Axi

s d

ista

nce

, /D

-5 0 5

-10

-5

0

5

Ошибка изготовления оптики приводит после погашения света к возникновению

остаточного спекл-поля

Стандартное качество оптики ~λ/20

0

50

100

150

200

250

20 40 60 80 100 120

20

40

60

80

100

120

Angular co-ordinate

ФРТ звезды

Инт

енси

внос

ть, а

.е

ФРТ планеты

Следствие ошибки оптики

Меньше погаситьне удается

Светлое поле

Темное поле

Примеры спекл-полей при погашении

излучения звезды на наземных телескопах

0 5 10 15 20 25 30 35 4010

-7

10-6

10-5

10-4

10-3

10-2

10-1

100

/D

На наземных телескопахАО функционирует в динамическом режиме для компенсации атмосферной турбулентности

В космических телескопахАО функционирует в

квазистатическом режиме для компенсации:

(1) искажений ВФ, вносимых оптикой

(2) искажений ВФ, вносимых ошибкой визирования

телескопа

Адаптивная оптика

Лучшая адаптивная оптика – extreme AO – хуже λ/1000

SCC self-coherent camera

Без SCC

с SCC

Наиболее точные методы коррекции волнового фронта работают на лабораторном столе и только в перспективе достигнут требуемых точностей для погашения на10-9..10-10 ~ λ/5000.Возможно ли, неточной системой АО получить точную компенсацию ошибки ?◊ (1) Метод UNI (несбалансированного интерферометра) и PAC (фазовой и амплитудной коррекции)◊ (2) Предложен метод EUNI (существенно несбалансированного интерферометра)

И так далее

Угол – фазовая ошибка растет

В основе метода лежит когерентное сложение исходного пучка излучения со своей копией, скорректированной, посредством адаптивной оптики, но ослабленной по амплитуде, в результате чего когерентное сложение волн имеет качество волнового фронта, значительно превосходящее возможности используемой адаптивной оптики.

Это уже опропобавоно

Это новое

a bидеальнаяситуация

ab

реальнаяситуация ф азовая

ош ибкаDf

DA ам плитудн. ош ибка

a

b1компенсацияинтерф еренциейтрех волн

b2

МоделированиеМоделирование NENE = 1 – = 1 – coscos((errerr.2.2pipi))

-2 0 2 4 6 8 10-18

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

, m

null

effic

ency

a bидеальнаяситуация

ab

реальнаяситуация ф азовая

ош ибкаDf

DA ам плитудн. ош ибка

a

b1компенсацияинтерф еренциейтрех волн

b2

Планы использования

Планируемый ОКР 2016-2022

Старт 2022

NASA/TPF-I (2020)

Nulling efficiency Nulling efficiency NASA/TPF-C - 10NASA/TPF-C - 10-10 -10

NASA/TPF-I - 10NASA/TPF-I - 10-7-7

NASA/TPF-C (2014)

Paused in F.Y. 2006