Возможности применения адаптивной оптики для солнечных телескопов

Изучаются возможности применения адаптивной оптики на солнечных телескопах . Выполнено экспериментальное исследование модифицированного корреляционного датчика для измерения смещения изображения в первом фокусе Большого солнечного вакуумного телескопа ( БСВТ ) Байкальской астрофизической обсерватории Института солнечно земной физики СО РАН .

Possibilities of application of the adaptive optics at solar telescopes are studied. An experimental investigation of the modified correlation transducer for measuring decentration in the first focus of the Large Solar Vacuum Telescope (LSVT) at the Baikal Astrophysical Observatory of the Institute of Solar-Terrestrial Physics RAS SB has been made.

Системы адаптивной оптики ( АО ) для солнеч ных телескопов технически более сложны , чем для звездных телескопов . Основные сложности обу словлены тем , что дневная турбулентность более жесткая и качество видения сильно меняется во времени , а также тем , что датчик волнового фронта должен работать в видимом диапазоне и иметь дело с низкоконтрастными , протяженными , изменяющи мися во времени объектами , такими как солнечная грануляция . Из - за нагрева поверхности прямым све том турбулентность у Земли много сильнее днем при типичном значении радиуса Фрида r 0 = 10 см ( на 500 нм ) даже в лучших местах и типичной высоте телеско па 20–40 м над Землей . Для улучшения качества изо бражения солнечной грануляции на солнечных теле скопах традиционно используются АО - системы с кор реляционными датчиками смещения изображения [1– 4]. Изображение солнечной грануляции является сла боконтрастным в силу физической природы самого объекта наблюдения . Перенос изображения с помо щью дополнительных оптических элементов во вто рой фокус в реальных схемах солнечных телескопов с АО - системой также снижает контраст грануляци онной картины . Нами был опробован [4–5] более оперативный , на наш взгляд , метод фильтрации в области пространственных частот регистрируемых изображений , который , при правильном выборе пара метров фильтрующей функции , может позволить уб рать неравномерность освещенности изображения , созданную формирующей изображение оптикой ( низ кие пространственные частоты ), и дефекты изображе ния , размер которых сравним с размером элементов матрицы фотоприемника ( высокие частоты ).

Испытания корреляционного датчика с модифицированным корреляционным алгоритмом измерения дрожания изображения (МКД) проводились на БСВТ, начиная с сентября 2005 г. Программа испытаний алгоритма МКД для АО-системы включала в себя измерения смещения изображения в первом и во втором фокусах телескопа. Методика испытаний состояла из анализа фрагмента изображения для выбора параметров фильтрующей функции и измерения смещения изображения. Испытания датчика в первом фокусе телескопа проводились при благо- приятных погодных условиях, при этом наблюдалось хорошее для БСВТ качество изображения. Условием хорошей раб оты датчика, при правильно выбранных параметрах фильтрующей функции, является то, что корреляционная функция имеет выраженный максимум, который смещается вместе с изображением. Применение модифицированного корреляционного датчика для измерения смещения изображения в первом фокусе телескопа показало, что в реальном эксперименте удается подобрать такие параметры фильтрующей функции МКД, которые надежно обеспечивают измерение смещения изображения солнечной грануляции в условиях хорошего видения. Уменьшение входной апертуры телескопа до 170 мм незначительно влияет на качество изображения и, следовательно, на работу МКД. Качество изображения заметно ухудшается при переносе изображения во второй фокус. Структура изображения во втором фокусе меняется в течение коротких реализаций. Алгоритм МКД пытается следить за крупными масштабами и дает большую ошибку при выделении фильтрующей функцией мелких масштабов [6–8].

Работа выполнена при обеспечении финансиро вания в рамках комплексного Интеграционного про екта СО РАН № 3.2 « Развитие адаптивных систем коррекции изображения для наземных телескопов » и Программы Президиума РАН № 16, ч . 3. Проект 1: « Дневной астроклимат и проблемы построения адаптивного телескопа ».