RU2082992C1 - Cosmic telescope (versions) - Google Patents

Cosmic telescope (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2082992C1
RU2082992C1 RU94009627A RU94009627A RU2082992C1 RU 2082992 C1 RU2082992 C1 RU 2082992C1 RU 94009627 A RU94009627 A RU 94009627A RU 94009627 A RU94009627 A RU 94009627A RU 2082992 C1 RU2082992 C1 RU 2082992C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mirror
telescope
additional
main
main mirror
Prior art date
Application number
RU94009627A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94009627A (en
Inventor
Е.Р. Маламед
И.Е. Путилов
Ю.И. Романов
М.Н. Сокольский
Original Assignee
Акционерное общество "ЛОМО"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "ЛОМО" filed Critical Акционерное общество "ЛОМО"
Priority to RU94009627A priority Critical patent/RU2082992C1/en
Publication of RU94009627A publication Critical patent/RU94009627A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2082992C1 publication Critical patent/RU2082992C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: instrumentation for astronomy, design of cosmic telescopes with controlled form of surface of main mirror or correction of wave front by special compensators with use of devices controlling wave front of telescope. SUBSTANCE: in agreement with first version essence of invention lies in that telescope has main 5 and secondary 6 mirrors, guidance and hydrogenation system, receiving system and system controlling form of surface of main mirror 5 incorporating point radiation source 1, interferometer 8, additional convex or concave mirror 4 put between curvature center of main mirror 5 and secondary mirror 6 and facing main mirror 5 with reflecting surface. Point radiation 1 is positioned in plane optically coupled to plane passing through curvature center of main mirror 5. Cosmic telescope manufactured in accordance with the second version differs from design of telescope described above by form of additional mirror 4a; it is made flat and by lens corrector 3 mounted between additional mirror 4a and interferometer 1. EFFECT: simplified design and improved operational characteristics. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области астрономического приборостроения и может быть использовано при конструировании космических телескопов с управляемой формой поверхности главного зеркала или коррекцией волнового фронта специальными компенсаторами с использованием устройств контроля волнового фронта телескопа. The invention relates to the field of astronomical instrumentation and can be used in the design of space telescopes with a controlled surface shape of the main mirror or wavefront correction with special compensators using telescope wavefront monitoring devices.

В настоящее время разработка астрономических космических телескопов ведется по пути увеличения диаметра главного зеркала (ГЗ) с сохранением дифракционного качества изображения в условиях эксплуатации. Currently, the development of astronomical space telescopes is carried out along the path of increasing the diameter of the main mirror (GB) while maintaining the diffraction quality of the image under operating conditions.

Большой диаметр ГЗ и высокое качество изображения телескопа характеризуют эффективность телескопа, возможность наблюдения объектов малых звездных величин. Сохранение качества изображения в условиях эксплуатации обеспечивается адаптацией формы поверхности ГЗ или различными коррекциями. Во всех случаях для обеспечения коррекции волнового фронта необходима система контроля волнового фронта в реальном масштабе времени. The large diameter of the GB and the high quality of the image of the telescope characterize the effectiveness of the telescope, the ability to observe objects of small magnitude. Preservation of image quality under operating conditions is provided by adaptation of the surface shape of the GB or various corrections. In all cases, to ensure correction of the wavefront, a real-time wavefront monitoring system is needed.

Известен крупногабаритный телескоп БТА, в который введена система контроля волнового фронта телескопа (авт. св. СССР N 652518, G 02 B 23/00, 1976), где точечным источником излучения является звезда, поэтому атмосфера вносит искажения измеряемого волнового фронта и не позволяет применить высокоточный интерферометрический контроль. The BTA large-sized telescope is known, which introduced a telescope wavefront monitoring system (ed. St. USSR N 652518, G 02 B 23/00, 1976), where the star is a point source of radiation, therefore the atmosphere introduces distortions of the measured wavefront and does not allow the use high precision interferometric control.

Известны интерферометрические методы контроля главного зеркала телескопа из его центра кривизны (авт. св. СССР N 625132, кл. G 02 B 23/00, 1976 г), в который вблизи центра кривизны устанавливается корректор аберраций ГЗ и интерферометр. Применение этих методов в космическом телескопе в условиях эксплуатации неприемлемо из-за больших габаритов телескопа, т.к. длина телескопа с системой контроля почти в два раза превышает длину телескопа без систем контроля. Такой телескоп имеет значительную массу, габариты и непригоден для космического использования. Interferometric methods are known for controlling the main mirror of a telescope from its center of curvature (ed. St. USSR N 625132, class G 02 B 23/00, 1976), in which a corrector of aberrations of GB and an interferometer are installed near the center of curvature. The use of these methods in a space telescope under operating conditions is unacceptable due to the large dimensions of the telescope, because the length of a telescope with a control system is almost twice the length of a telescope without control systems. Such a telescope has a significant mass, dimensions and is unsuitable for space use.

В качестве прототипа выбран космический телескоп (О'Делл Ч.Р. Современные телескопы. М. Мир, 1984, с.148-186), содержащий оптическую систему с главным и вторичным зеркалом, системы грубого и точного наведения со специальными датчиками гидрирования, приемную систему и интерферометрическую систему контроля формы поверхности главного зеркала. В качестве источника излучения в нем используется естественный точечный источник звезда, изображение которой, получаемое в фокальной плоскости телескопа, является источником излучения для интерферометра сдвига, который расположен за фокальной плоскостью телескопа. The space telescope (O'Dell CHR. Modern telescopes. M. Mir, 1984, p.148-186) containing an optical system with a primary and secondary mirror, coarse and precise guidance systems with special hydrogenation sensors, a receiving system and interferometric system for controlling the surface shape of the main mirror. As a radiation source, it uses a natural point source of a star, the image of which, obtained in the focal plane of the telescope, is a radiation source for the shear interferometer, which is located behind the focal plane of the telescope.

В телескопе обеспечивается возможность измерения волнового фронта и его коррекция изменением формы поверхности главного зеркала. The telescope provides the ability to measure the wavefront and its correction by changing the shape of the surface of the main mirror.

Облако телескоп обладает рядом существенных недостатков. Для регистрации интерферограммы требуется яркая звезда нулевой и ниже значений звездной величины. Количество таких звезд невелико, поэтому контроль формы поверхности главного зеркала можно осуществлять только в определенное ограниченное время. Низкая освещенность звездной интерферограммы требует времени экспозиции 10-20 сек. Длительное время экспозиции, в свою очередь, требует наличия высокоточной системы гидрирования на звезду, специальных датчиков грубого и точного наведения на звезду, сложных исполнительных устройство компенсации смещения звезды за время экспозиции. Cloud telescope has several significant drawbacks. To register an interferogram, a bright star of zero and below the magnitude is required. The number of such stars is small, therefore, control of the surface shape of the main mirror can be carried out only at a certain limited time. Low illumination of a stellar interferogram requires an exposure time of 10–20 sec. A long exposure time, in turn, requires the presence of a high-precision star hydrogenation system, special sensors for coarse and accurate pointing to the star, and complex executive devices for compensating for the star’s displacement during the exposure.

Задача усложняется и тем, что при наблюдении телескопом объектов невозможно одновременно вводить коррекцию волнового фронта, так как обычно наблюдаются слабые объекты, а для контроля нужны яркие звезды. The task is complicated by the fact that when observing objects with a telescope, it is impossible to simultaneously introduce a wavefront correction, since weak objects are usually observed, and bright stars are needed for monitoring.

Все это приводит к удорожанию телескопа и снижает его эксплуатационные характеристики. All this leads to a rise in the cost of the telescope and reduces its operational characteristics.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции космического телескопа и улучшение его эксплуатационных характеристик (возможность проведения контроля как в нерабочем состоянии телескопа с закрытой крышкой, так и при наблюдении слабых объектов). An object of the invention is to simplify the design of the space telescope and improve its operational characteristics (the ability to control both the inoperative state of the telescope with the lid closed and the observation of weak objects).

Для получения технического результата предлагаются два варианта выполнения космического телескопа. По первому варианту предложен комический телескоп, содержащий главное и вторичное зеркала, систему наведения и гидрирования, приемную систему и систему контроля формы поверхности главного зеркала, включающую точечный источник излучения и интерферометр, отличающийся тем, что система контроля формы поверхности главного зеркала снабжена дополнительным выпуклым или вогнутым зеркалом, установленным между центром кривизны главного зеркала и вторичным зеркалом телескопа и обращенным отражающей поверхностью к главному зеркалу, а точечный источник излучения расположен в плоскости, оптически сопряженный с плоскостью, проходящей через центр кривизны главного зеркала. To obtain a technical result, two versions of the space telescope are proposed. According to the first embodiment, a comic telescope is proposed, containing the main and secondary mirrors, a guidance and hydrogenation system, a receiving system and a surface shape control system for the main mirror, including a point radiation source and an interferometer, characterized in that the surface shape control system of the main mirror is equipped with an additional convex or concave a mirror installed between the center of curvature of the main mirror and the secondary mirror of the telescope and the reflecting surface facing the main mirror, and the point the radiation source is located in a plane optically conjugated to a plane passing through the center of curvature of the main mirror.

Другим вариантом выполнения предложенного устройства является космический телескоп, содержащий главное и вторичное зеркала, систему наведения и гидрирования, приемную систему и систему контроля формы поверхности главного зеркала, включающую точечный источник излучения и интерферометр, отличающийся тем, что система контроля формы поверхности главного зеркала снабжена дополнительным плоским зеркалом, установленным между центром кривизны главного зеркала и вторичным зеркалом телескопа и обращенным отражающей поверхностью к главному зеркалу и линзовым корректором, установленным между дополнительным плоским зеркалом и интерферометром, а точечный источник излучения расположен в плоскости, сопряженной с плоскостью, проходящей через центр кривизны главного зеркала, при этом расстояние d между вторичным и дополнительным плоским зеркалами и расстояние l между вторичным зеркалом и плоскостью, в которой расположен точечный источник излучения, связаны соотношением:

Figure 00000002

где d1 расстояние от главного до вторичного зеркала;
D4 и D5 соответственно диаметры дополнительного и главного зеркала.Another embodiment of the proposed device is a space telescope containing a primary and secondary mirror, a guidance and hydrogenation system, a receiving system and a surface shape control system for the main mirror, including a point radiation source and an interferometer, characterized in that the surface shape control system of the main mirror is equipped with an additional flat a mirror mounted between the center of curvature of the main mirror and the secondary mirror of the telescope and the reflecting surface facing the main a mirror and a lens corrector installed between the additional flat mirror and the interferometer, and the point source of radiation is located in a plane conjugated with a plane passing through the center of curvature of the main mirror, with the distance d between the secondary and additional flat mirrors and the distance l between the secondary mirror and the plane , in which a point radiation source is located, are related by the relation:
Figure 00000002

where d 1 the distance from the main to the secondary mirror;
D 4 and D 5, respectively, the diameters of the additional and the main mirror.

Кроме того, в телескопе по п.1 или п.2 дополнительное зеркало установлено с возможностью поворота на угол ±90oC вокруг оси, перпендикулярной оптической оси телескопа, а расстояние между вторичным и дополнительным зеркалами выбрано из условия
d≥0,5 D4 (2)
где D4 диаметр дополнительного зеркала.
In addition, in the telescope according to claim 1 or claim 2, an additional mirror is mounted with the possibility of rotation through an angle of ± 90 o C around an axis perpendicular to the optical axis of the telescope, and the distance between the secondary and additional mirrors is selected from the condition
d≥0.5 D 4 (2)
where D 4 is the diameter of the additional mirror.

Сущность изобретения заключается в следующем. Предложено новое выполнение системы контроля ГЗ, которая является конструктивной частью телескопа, обеспечивающей интерферометрический контроль формы поверхности ГЗ. Известно, что необходимым условием интерферометрического контроля является получение автоколлимации от ГЗ. Для этого точечный источник излучения и центр кривизны ГЗ расположены в сопряженных плоскостях. Чтобы осуществить оптическое сопряжение данных плоскостей и уменьшить длину телескопа с системой контроля, введено дополнительное выпуклое или вогнутое зеркало, расположенное между центром кривизны ГЗ и вторичным зеркалом и обращенное отражающей поверхностью к точечному источнику излучения. Для образования интерферограммы ГЗ в схеме контроля применен интерферометр сдвига. Такая конструкция телескопа позволяет контролировать форму поверхности ГЗ вне зависимости от положения телескопа в пространстве, не требует специальных датчиков звезды и системы стабилизации телескопа во время съемки интерферограммы. Применение в системе контроля собственного источника излучения позволяет производить контроль формы поверхности ГЗ в малом временном интервале, проводить контроль в нерабочем состоянии телескопа с закрытой передней крышкой трубы телескопа, а также одновременно с наблюдением слабых объектов. Все это приводит к упрощению конструкции телескопа, а, следовательно, и к его удешевлению. The invention consists in the following. A new implementation of the GB monitoring system is proposed, which is a constructive part of the telescope providing interferometric control of the GB surface shape. It is known that a necessary condition for interferometric control is to obtain autocollimation from GBs. For this, the point source of radiation and the center of curvature of the GB are located in conjugate planes. In order to optically couple these planes and reduce the length of the telescope with the control system, an additional convex or concave mirror is introduced, located between the center of curvature of the GB and the secondary mirror and facing the reflecting surface to a point radiation source. A shear interferometer is used in the control circuit to form GB interferograms. This design of the telescope allows you to control the shape of the GB surface, regardless of the position of the telescope in space, does not require special star sensors and a telescope stabilization system when shooting an interferogram. The use of an own radiation source in the control system allows controlling the shape of the GB surface in a short time interval, monitoring the telescope when the telescope is inoperative with the front cover of the telescope tube closed, and also monitoring weak objects. All this leads to a simplification of the design of the telescope, and, consequently, to its cheapening.

Другим вариантом выполнения системы контроля формы ГЗ является применение в ней дополнительного плоского зеркала и линзового корректора аберраций ГЗ. Another embodiment of the GB shape control system is the use of an additional flat mirror and a lens corrector for GB aberrations in it.

Применение плоского дополнительного зеркала упрощает конструкцию телескопа, т.к. исключается требование к его центрировке. Применение линзового корректора позволяет скомпенсировать сферическую аберрацию, вносимую ГЗ при работе из его центра кривизны, что является необходимым условием при интерферометрическом контроле. The use of a flat additional mirror simplifies the design of the telescope, as the requirement for centering is excluded. The use of a lens corrector makes it possible to compensate for the spherical aberration introduced by the GB during operation from its center of curvature, which is a necessary condition for interferometric control.

В зависимости от положения дополнительного зеркала относительно вторичного зеркала и изображения источника излучения (точечной диафрагмы) диаметр дополнительного зеркала может быть больше диаметра вторичного зеркала. В этом случае дополнительное зеркало диаметром D4 увеличивает центральное экранирование. Для исключения его влияния расстояние d между вторичным и дополнительным зеркалами выбираем из условия:
d ≥ 0,5 D4
а дополнительное зеркало установлено с возможностью поворота на угол ± 90o вокруг оси, перпендикулярной оптической оси телескопа. Для этого при осуществлении контроля формы ГЗ дополнительное зеркало устанавливается перпендикулярно оптической оси, а после проведения контроля оно разворачивается так, что отражающая поверхность зеркала устанавливается параллельно оптической оси телескопа. При этом нежелательное влияние центрального экранирования дополнительным зеркалом в процессе наблюдения объекта исключается.
Depending on the position of the additional mirror relative to the secondary mirror and the image of the radiation source (pinhole), the diameter of the additional mirror may be larger than the diameter of the secondary mirror. In this case, an additional mirror with a diameter of D 4 increases the central shielding. To exclude its influence, the distance d between the secondary and additional mirrors is chosen from the condition:
d ≥ 0.5 D 4
and an additional mirror is mounted with the possibility of rotation through an angle of ± 90 o around an axis perpendicular to the optical axis of the telescope. To do this, when monitoring the shape of the GB, an additional mirror is installed perpendicular to the optical axis, and after testing it is deployed so that the reflecting surface of the mirror is installed parallel to the optical axis of the telescope. In this case, the undesirable effect of central shielding by an additional mirror during the observation of the object is eliminated.

На фиг. 1 представлена оптическая схема космического телескопа с выпуклым или вогнутым дополнительным зеркалом; на фиг. 2 оптическая схема косметического телескопа с плоским дополнительным зеркалом; на фиг. 3 представлена оптическая схема для пояснения вывода математического выражения, входящего в п. 2 формулы изобретения. In FIG. 1 is an optical diagram of a space telescope with a convex or concave additional mirror; in FIG. 2 optical scheme of a cosmetic telescope with a flat additional mirror; in FIG. 3 is an optical diagram for explaining the derivation of the mathematical expression included in paragraph 2 of the claims.

Космический телескоп, выполненный по схеме Ричи-Кретьена содержит источник 1 излучения, микрообъектив 2, полупрозрачное диагональное зеркало 3, расположенные за плоскостью А, которая содержит изображение 1 (точечную диафрагму) источника излучения 1. Дополнительное зеркало 4 расположено между плоскостью B, содержащей центр кривизны C главного гиперболического зеркала 5 и вторичным зеркалом 6 также гиперболической формы. Плоскость B, содержащая мнимое изображение 1'' источника излучения 1, перпендикулярна оптической оси телескопа и оптически сопряжена с плоскостью А, содержащей изображение 1''' источника излучения 1. A space telescope made according to the Ritchie-Chretien scheme contains a radiation source 1, a micro lens 2, a translucent diagonal mirror 3, located behind plane A, which contains image 1 (point aperture) of radiation source 1. An additional mirror 4 is located between plane B containing the center of curvature The main hyperbolic mirror 5 and the secondary mirror 6 are also hyperbolic in shape. The plane B containing the imaginary image 1 ″ of the radiation source 1 is perpendicular to the optical axis of the telescope and is optically conjugated with the plane A containing the image 1 ″ of the radiation source 1.

Дополнительное зеркало 4, обращенное отражающей поверхностью к главному зеркалу 5, служит для уменьшения длины телескопа с системой контроля, оптического сопряжения плоскостей A и B и компенсации сферической аберрации главного зеркала 5 (в том случае дополнительное зеркало 4 выполняется асферическим). Полупрозрачное диагональное зеркало 3 применено для того, чтобы развести излучение от источника 1 и пучки лучей, идущие от системы зеркала 4 и 5. Диагональное зеркало 7, установленное под углом 45o к оптической оси телескопа, требуется для исключения экранирования излучения от объекта наблюдения интерферометром сдвига 8, расположенным за диагональным зеркалом 7.An additional mirror 4, facing the main mirror 5 with a reflecting surface, serves to reduce the length of the telescope with a control system, optically pair planes A and B and compensate for the spherical aberration of the main mirror 5 (in this case, the additional mirror 4 is aspherical). A translucent diagonal mirror 3 is used to separate the radiation from the source 1 and the beam of rays coming from the mirror system 4 and 5. A diagonal mirror 7, mounted at an angle of 45 o to the optical axis of the telescope, is required to exclude the screening of radiation from the object of observation by a shift interferometer 8 located behind the diagonal mirror 7.

При этом числовая апертура объектива интерферометра 8 больше числовой апертуры пучка излучения, отраженного от главного зеркала 5 и дополнительного зеркала 4. Расстояние от изображения источника излучения 1''' до объектива интерферометра равно рабочему расстоянию объектива интерферометра. In this case, the numerical aperture of the lens of the interferometer 8 is larger than the numerical aperture of the radiation beam reflected from the main mirror 5 and the additional mirror 4. The distance from the image of the radiation source 1 ″ to the lens of the interferometer is equal to the working distance of the lens of the interferometer.

Другим вариантом выполнения предлагаемого устройства является космический телескоп, где дополнительное зеркало представляет собой плоское зеркало 4а (фиг.2), установленное аналогично зеркалу 4 на фиг.1. Another embodiment of the proposed device is a space telescope, where the additional mirror is a flat mirror 4A (figure 2), installed similarly to the mirror 4 in figure 1.

Космический телескоп, выполненный по схеме Ричи-Кретьена, содержит источник 1 излучения, диагональное полупрозрачное зеркало 2, корректор аберраций 3 главного зеркала, расположенные за плоскостью А, содержащей изображение 1' (точечную диафрагму) источника излучения 1. Плоскость B содержит центр кривизны C главного зеркала 5 и мнимое изображение 1'' источника излучения 1. The space telescope made according to the Ritchie-Chretien scheme contains a radiation source 1, a diagonal translucent mirror 2, an aberration corrector 3 of the main mirror located behind plane A containing the image 1 '(point aperture) of radiation source 1. Plane B contains the center of curvature C of the main mirrors 5 and an imaginary image 1 '' of the radiation source 1.

Плоскость B перпендикулярна оптической оси и оптически сопряжена с плоскостью А, также перпендикулярной оптической оси и содержащей действительное изображение 1''' источника излучения 1, построенное дополнительным зеркалом 4а. Plane B is perpendicular to the optical axis and optically conjugated to plane A, also perpendicular to the optical axis and containing the actual image 1 ″ of the radiation source 1 constructed by an additional mirror 4a.

Полупрозрачное диагональное зеркало 2 служит для разведения пучков лучей от источника излучения 1 и идущих от системы зеркал 4 и 5. Диагональное зеркало 7 установлено под углом 45o к оптической оси телескопа и служит для исключения экранирования пучков лучей, идущих от объекта наблюдения интерферометром сдвига 8, расположенным за диагональным зеркалом 7.The translucent diagonal mirror 2 serves to dilute the beams of rays from the radiation source 1 and coming from the system of mirrors 4 and 5. The diagonal mirror 7 is installed at an angle of 45 o to the optical axis of the telescope and serves to exclude the screening of beam beams coming from the object of observation by a shift interferometer 8, located behind the diagonal mirror 7.

При этом световой диаметр пучка лучей, выходящих из корректора 3 (представляющего собой два положительный мениска, обращенных выпуклыми поверхностями к точечному источнику излучения 1'), меньше светового диаметра объектива интерферометра 8. In this case, the light diameter of the beam of rays emerging from the corrector 3 (which is two positive menisci facing convex surfaces to a point radiation source 1 ') is less than the light diameter of the objective of the interferometer 8.

Расстояние d между вторичным зеркалом 6 и дополнительным зеркалом 4а и расстояние l между вторичным зеркалом 6 и плоскостью А, в которой расположено изображение 1' источника излучения 1, связаны соотношением:

Figure 00000003

где d1 расстояние от главного зеркала до вторичного зеркала;
D4, D5 соответственно диаметры дополнительного и главного зеркал.The distance d between the secondary mirror 6 and the additional mirror 4A and the distance l between the secondary mirror 6 and the plane A, in which the image 1 'of the radiation source 1 is located, are related by the ratio:
Figure 00000003

where d 1 the distance from the main mirror to the secondary mirror;
D 4 , D 5, respectively, the diameters of the additional and main mirrors.

Выражение (1) получено, исходя из следующего. Expression (1) is derived from the following.

Известен вариант Аббе, который для отражений поверхности плоского дополнительного зеркала 4а (фиг.3) можно записать в виде:
S=-S' (3)
где S расстояние от отражающей поверхности зеркала 4а до плоскости А, содержащей источник излучения 1';
S' расстояние от отражающей поверхности зеркала 4а до плоскости B, содержащей мнимое изображение 1'' источника излучения 1', построенное дополнительным зеркалом 4а.
A known variant of Abbe, which for reflections of the surface of a flat additional mirror 4A (Fig.3) can be written in the form:
S = -S '(3)
where S is the distance from the reflective surface of the mirror 4A to the plane A containing the radiation source 1 ';
S 'is the distance from the reflecting surface of the mirror 4a to the plane B containing the imaginary image 1''of the radiation source 1' constructed by an additional mirror 4a.

Из чертежа фиг.3 видно, что
S=d+l (4)
Чтобы получить автоколлимацию от главного зеркала 5 с радиусом кривизны при вершине R5, центр кривизны C главного зеркала нужно совместить с плоскостью B, содержащей мнимое изображение 1'' источника излучения 1'. Тогда справедливо следующее выражение:
S'=R5-d1-d (5)
Из подобных треугольников, имеющих общую вершину точку C и основания, равные половине диаметров D5 и D4 главного и дополнительного зеркал соответственно, можно найти выражение для радиуса кривизны при вершине главного зеркала:

Figure 00000004

Подставим выражение (6) в (5) и, учитывая равенства (4) и (3), после преобразований получим условие (1):
Figure 00000005

В зависимости от положения дополнительного зеркала 4 относительно вторичного зеркала 6 и точечного источника 1' излучения, диаметр дополнительного зеркала 4 может быть больше диаметра вторичного зеркала 6. В этом случае дополнительное зеркало 4 диаметром D4 увеличивает центральное экранирование. Для исключения его влияния расстояние d между вторичным 6 и дополнительным 4 зеркалами выбираем из условия:
d≥0,5D4 (2)
а дополнительное зеркало 4 установлено с возможностью поворота на угол ±90o вокруг оси, перпендикулярной оптической оси телескопа.From the drawing of figure 3 it is seen that
S = d + l (4)
In order to get autocollimation from the main mirror 5 with the radius of curvature at the vertex R 5 , the center of curvature C of the main mirror must be combined with the plane B containing the imaginary image 1 '' of the radiation source 1 '. Then the following expression is true:
S '= R 5 -d 1 -d (5)
From such triangles having a common vertex point C and bases equal to half the diameters D 5 and D 4 of the main and additional mirrors, respectively, we can find the expression for the radius of curvature at the top of the main mirror:
Figure 00000004

We substitute expression (6) into (5) and, taking into account equalities (4) and (3), after transformations we obtain condition (1):
Figure 00000005

Depending on the position of the additional mirror 4 relative to the secondary mirror 6 and the point radiation source 1 ′, the diameter of the additional mirror 4 may be larger than the diameter of the secondary mirror 6. In this case, the additional mirror 4 with a diameter of D 4 increases the central shielding. To exclude its influence, the distance d between the secondary 6 and additional 4 mirrors is chosen from the condition:
d≥0.5D 4 (2)
and an additional mirror 4 is mounted with the possibility of rotation through an angle of ± 90 o around an axis perpendicular to the optical axis of the telescope.

Точечный источник излучения 1' может быть получен (фиг.1) с помощью осветительной системы, состоящей из гелий-неонового лазера 1, например, ЛГМ-207Б (ОДО.397.255 ТУ), микрообъектива малого увеличения 2, например, ОА-6,3 (6,3x0,20) ТУ 3-3.870-83 и точечной диафрагмы, расположенной в плоскости А. В качестве интерферометра 8 может быть использован лазерный интерферометр сдвига. A point source of radiation 1 'can be obtained (Fig. 1) using a lighting system consisting of a helium-neon laser 1, for example, LGM-207B (ODO.397.255 TU), a small zoom lens 2, for example, OA-6.3 (6.3x0.20) TU 3-3.870-83 and a point diaphragm located in plane A. As an interferometer 8, a laser shift interferometer can be used.

Устройство на фиг.1 работает следующим образом. The device in figure 1 works as follows.

Излучение от бесконечно удаленного источника 1 попадает в микрообъектив 2, отражается от полупрозрачного зеркала 3 и образует изображение 1' в фокальной плоскости А микрообъектива 2, освещая точечную диафрагму. Далее излучение от точечного источника 1' излучения попадает на дополнительное зеркало 4, отражается от него и попадает на главное зеркало 5. Отраженное от главного зеркала 5 излучение возвращается по тому же пути назад, попадая сначала на дополнительное зеркало 4, а затем пересекает плоскость А в точке 1'''. Точка 1''' является действительным изображением точечной диафрагмы 1' после системы зеркал 4 и 5, а точка 1'' является мнимым изображением точечной диафрагмы 1'. Далее после отражения от диагонального зеркала 7 излучение попадает в интерферометр 8. На приемнике интерферометра 8 образуется интерферограмма главного зеркала 5, показывающая отклонение формы поверхности главного зеркала 5 от идеальной. Главное зеркало 5 выполнено тонким деформируемым. По результатам интерферометрического контроля исполнительными механизмами главного зеркала 5 производится корректировка формы его поверхности. Radiation from an infinitely distant source 1 enters the micro-lens 2, is reflected from the translucent mirror 3 and forms an image 1 'in the focal plane A of the micro-lens 2, illuminating the point aperture. Next, the radiation from the point source of radiation 1 'falls on the additional mirror 4, is reflected from it and falls on the main mirror 5. The radiation reflected from the main mirror 5 returns back along the same path, first falling on the additional mirror 4, and then crosses the plane A at point 1 '' '. Point 1 ″ is the actual image of the pinhole 1 ’after the system of mirrors 4 and 5, and point 1 ″ is the imaginary image of the pinhole 1’. Then, after reflection from the diagonal mirror 7, the radiation enters the interferometer 8. An interferogram of the main mirror 5 is formed at the receiver of the interferometer 8, showing the deviation of the surface shape of the main mirror 5 from the ideal. The main mirror 5 is made thin deformable. According to the results of interferometric control by the actuators of the main mirror 5, the shape of its surface is adjusted.

Устройство на фиг.2 работает аналогично космическому телескопу, представленному на фиг.1. The device in figure 2 works similarly to the space telescope shown in figure 1.

Излучение от источника 1 отражается от полупрозрачного диагонального зеркала 2, попадает в линзовый корректор 3, который в своей фокальной плоскости А строит изображение 1' бесконечно удаленного источника 1 излучения, освещая при этом точечную диафрагму. Далее излучение попадает на дополнительное плоское зеркало 4а, отражается от него, идет к главному зеркалу 5 и после отражения от него возвращается в точку 1''' по тому же пути. Далее излучение вновь попадает в линзовый корректор 3 и после диагонального зеркала 7 входит в интерферометр 8, на приемнике которого образуется интерферограмма главного зеркала 5. The radiation from the source 1 is reflected from the translucent diagonal mirror 2, falls into the lens corrector 3, which in its focal plane A constructs an image 1 'of the infinitely distant radiation source 1, illuminating the point aperture. Then the radiation falls on an additional flat mirror 4a, is reflected from it, goes to the main mirror 5 and, after reflection from it, returns to point 1 '' 'along the same path. Then the radiation again enters the lens corrector 3 and after the diagonal mirror 7 enters the interferometer 8, on the receiver of which an interferogram of the main mirror 5 is formed.

Как указывалось выше, дополнительное зеркало 4а может быть установлено с возможностью поворота на угол ±90o вокруг оси, перпендикулярной оптической оси телескопа. В этом случае для осуществления контроля главного зеркала 5 дополнительное зеркало 4а устанавливается перпендикулярно оптической оси, а после проведения контроля оно разворачивается так, что отражающая поверхность зеркала 4а устанавливается параллельно оптической оси телескопа. При этом нежелательное влияние центрального экранирования дополнительным зеркалом 4а в процессе наблюдения объекта исключается.As indicated above, the additional mirror 4A can be installed with the possibility of rotation by an angle of ± 90 o around an axis perpendicular to the optical axis of the telescope. In this case, in order to control the main mirror 5, the additional mirror 4a is installed perpendicular to the optical axis, and after testing it is deployed so that the reflective surface of the mirror 4a is installed parallel to the optical axis of the telescope. In this case, the undesirable effect of central shielding by an additional mirror 4a during the observation of the object is eliminated.

Приведенные конструкции телескопа и описание их работы показывают, что за счет применения в системе контроля формы поверхности главного зеркала собственного источника излучения, не связанного с яркой звездой, дополнительного зеркала выпуклой, вогнутой или плоской формы с корректором аберраций главного зеркала, конструкция телескопа существенно упрощается. Появляется возможность отказаться от специальных датчиков звезды и систем стабилизации телескопа во время съемки интерферограммы. The above constructions of the telescope and a description of their work show that due to the use of an internal radiation source that is not connected with a bright star in the surface shape control system of the main mirror, an additional convex, concave, or flat mirror with an aberration corrector for the main mirror, the telescope design is greatly simplified. It becomes possible to abandon special star sensors and telescope stabilization systems during interferogram recording.

Предлагаемые конструкции телескопа позволяют также производить контроль формы поверхности главного зеркала в нерабочем состоянии телескопа и за малый промежуток времени. Существенным преимуществом предлагаемой конструкции космического телескопа является возможность одновременного проведения контроля формы поверхности главного зеркала, корректировка его формы и наблюдения за слабыми объектами. The proposed design of the telescope also allows you to control the surface shape of the main mirror in the inoperative state of the telescope and for a short period of time. A significant advantage of the proposed design of the space telescope is the possibility of simultaneously monitoring the surface shape of the main mirror, adjusting its shape and observing weak objects.

Claims (4)

1. Космический телескоп, содержащий главное и вторичное зеркала, систему наведения и гидирования, приемную систему и систему контроля формы поверхности главного зеркала, включающую точечный источник излучения и интерферометр, отличающийся тем, что система контроля формы поверхности главного зеркала снабжена дополнительным выпуклым или вогнутым зеркалом, установленным между центром кривизны главного зеркала и вторичным зеркалом телескопа и обращенным отражающей поверхностью к главному зеркалу, а точечный источник излучения расположен в плоскости, оптически сопряженной с плоскостью, проходящей через центр кривизны главного зеркала. 1. A space telescope containing a primary and secondary mirror, a guidance and guiding system, a receiving system and a surface shape control system for the main mirror, including a point radiation source and an interferometer, characterized in that the surface shape control system of the main mirror is equipped with an additional convex or concave mirror, installed between the center of curvature of the main mirror and the secondary mirror of the telescope and the reflecting surface facing the main mirror, and the point radiation source is located n in a plane optically conjugated with the plane passing through the center of curvature of the primary mirror. 2. Телескоп по п.1, отличающийся тем, что дополнительное зеркало установлено с возможностью поворота на угол ± 90o вокруг оси, перпендикулярной оптической оси телескопа, а расстояние между вторичным и дополнительным зеркалами выбрано из условия
d ≥ 0,5 D4,
где D4 диаметр дополнительного зеркала.
2. The telescope according to claim 1, characterized in that the additional mirror is mounted to rotate an angle of ± 90 o around an axis perpendicular to the optical axis of the telescope, and the distance between the secondary and additional mirrors is selected from the condition
d ≥ 0.5 D 4 ,
where D 4 is the diameter of the additional mirror.
3. Космический телескоп, содержащий главное и вторичное зеркала, систему наведения и гидирования, приемную систему и систему контроля формы поверхности главного зеркала, включающую точечный источник излучения и интерферометр, отличающийся тем, что система контроля формы поверхности главного зеркала снабжена дополнительным плоским зеркалом, установленным между центром кривизны главного зеркала и вторичным зеркалом телескопа и обращенным отражающей поверхностью к главному зеркалу, и линзовым корректором, установленным на оптической оси телескопа между дополнительным зеркалом и интерферометром, а точечный источник излучения расположен в плоскости, оптически сопряженной с плоскостью, проходящей через центр кривизны главного зеркала, при этом расстояние d между вторичным и дополнительным зеркалами и расстояние l между вторичным зеркалом и плоскостью, в которой расположен точечный источник излучения, связаны соотношением
Figure 00000006

где d1 расстояние от главного до вторичного зеркала;
D4 и D5 соответственно диаметры дополнительного и главного зеркал.
3. A space telescope containing a primary and secondary mirror, a guidance and guiding system, a receiving system and a surface shape control system for the main mirror, including a point radiation source and an interferometer, characterized in that the surface shape control system of the main mirror is equipped with an additional flat mirror mounted between the center of curvature of the main mirror and the secondary mirror of the telescope and the reflecting surface facing the main mirror, and a lens corrector mounted on the optical the telescope between the additional mirror and the interferometer, and the point radiation source is located in a plane optically conjugated with the plane passing through the center of curvature of the main mirror, with the distance d between the secondary and additional mirrors and the distance l between the secondary mirror and the plane in which the point radiation source, related by
Figure 00000006

where d 1 the distance from the main to the secondary mirror;
D 4 and D 5, respectively, the diameters of the additional and main mirrors.
4. Телескоп по п.3, отличающийся тем, что дополнительное зеркало установлено с возможностью поворота на угол ± 90o вокруг оси, перпендикулярной оптической оси телескопа, а расстояние между вторичным и дополнительным зеркалами выбрано из условия
d ≥ 0,5D4,
где D4 диаметр дополнительного зеркала.
4. The telescope according to claim 3, characterized in that the additional mirror is mounted with the possibility of rotation by an angle of ± 90 o around an axis perpendicular to the optical axis of the telescope, and the distance between the secondary and additional mirrors is selected from the condition
d ≥ 0.5D 4 ,
where D 4 is the diameter of the additional mirror.
RU94009627A 1994-03-21 1994-03-21 Cosmic telescope (versions) RU2082992C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94009627A RU2082992C1 (en) 1994-03-21 1994-03-21 Cosmic telescope (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94009627A RU2082992C1 (en) 1994-03-21 1994-03-21 Cosmic telescope (versions)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94009627A RU94009627A (en) 1995-11-20
RU2082992C1 true RU2082992C1 (en) 1997-06-27

Family

ID=20153723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94009627A RU2082992C1 (en) 1994-03-21 1994-03-21 Cosmic telescope (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2082992C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU202056U1 (en) * 2020-10-21 2021-01-28 Акционерное общество "НПО "ЛЕПТОН" Multispectral optoelectronic camera for micro- and nano-space vehicles

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
О'Делл Ч.Р. Современные телескопы. - М.: Мир, 1984, с. 148-186. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU202056U1 (en) * 2020-10-21 2021-01-28 Акционерное общество "НПО "ЛЕПТОН" Multispectral optoelectronic camera for micro- and nano-space vehicles

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4165936A (en) Coaxial transmitting and receiving optics for an electro-optic range finder
US4881801A (en) Fast, aberration-free flat field catadioptric telescope
US4958931A (en) System utilizing an achromatic null lens for correcting aberrations in a spherical wavefront
US5410407A (en) Large aperture mirror testing apparatus and method
RU2082992C1 (en) Cosmic telescope (versions)
US3261260A (en) Vibration compensated optical viewing system
JP6766872B2 (en) Wideband Reflective Refraction Microscope Objective Lens with Small Central Shield
US20220244519A1 (en) Telescopes
RU162917U1 (en) TWO-MIRROR OPTICAL SYSTEM ADJUSTMENT DEVICE
US2683393A (en) Reflecting objective for microscopes
Feldman et al. Self-referencing Mach-Zehnder interferometer as a laser system diagnostic
US6738147B2 (en) Autostigmatic far field simulator
US5072104A (en) Achromatic null lens
Spanò Free-forms optics into astronomical use: the case of an all-mirror anamorphic collimator
RU203510U1 (en) ADJUSTMENT DEVICE FOR TWO-MIRROR CENTERED OPTICAL SYSTEM
SU523274A1 (en) Interferometer to control the quality of convex hyperbolic mirrors of a cassegrain telescope
US4806006A (en) Optical device with receiving means adjustable to view different portions of an image
US4621902A (en) Device for projecting the image of a reticle in an optical system
SU1247809A1 (en) Compensating lens for checking shape of concave aspherical surfaces
US6717676B2 (en) Method for measuring magnification of an afocal optical system
Wilson 'Matching error'(spherical aberration) in the Hubble Space Telescope (HST)-Some technical comments
SU1153235A1 (en) Compensator for quality control of astronomical mirrors
Yoder Jr Prism Design and Applications
SU1691807A1 (en) A concentric objective
SU1658113A1 (en) Catadioptric lens