अनुकूली प्रकाशिकी सूर्य की छवियों में सुधार

चित्र साभार: NSO

एक नया अनुकूली प्रकाशिकी प्रणाली सूर्य की बहुत अधिक ज्वलंत छवियों को राष्ट्रीय सौर वेधशाला में मदद कर रहा है। नई एनएसओ प्रणाली के साथ; हालाँकि, सौर दूरबीनों को अब 4-मीटर और बड़ा बनाया जा सकता है। इससे सौर खगोलविदों को सौर चुंबकत्व और अन्य गतिविधियों की प्रक्रियाओं को बेहतर ढंग से समझने की अनुमति मिलनी चाहिए।

सूर्य की प्रभावशाली, तेज छवियों को एक उन्नत अनुकूली ऑप्टिकल प्रणाली के साथ उत्पादित किया जा सकता है जो मौजूदा दूरबीनों को नया जीवन देगा और बड़े-एपर्चर सौर दूरबीनों की पीढ़ी के लिए रास्ता खोल देगा। यह एओ प्रणाली पृथ्वी के अशांत वातावरण द्वारा पेश किए गए धुंधलापन को दूर करती है और इस तरह सूर्य पर सबसे छोटी संरचना की स्पष्ट दृष्टि प्रदान करती है।

नया AO76 सिस्टम - एडेप्टिव ऑप्टिक्स, 76 सबपर्ट्स - सौर टिप्पणियों के लिए डिज़ाइन किया गया सबसे बड़ा सिस्टम है। जैसा कि हाल ही में सनस्पॉट, एनएम में नेशनल सोलर ऑब्जर्वेटरी में एक टीम द्वारा दिखाया गया था, AO76 1998 के बाद से कार्यरत AO24 सिस्टम की तुलना में वायुमंडलीय विकृति के लिए बदतर देखने की स्थिति के तहत तेज चित्र बनाता है।

नई AO76 प्रणाली के साथ "पहला प्रकाश" दिसंबर 2002 में था, इसके बाद अप्रैल 2003 में एक नए हाई-स्पीड कैमरा के साथ परीक्षण शुरू हुआ जिसने सिस्टम को काफी बढ़ाया।

"अगर प्रोटोटाइप के साथ 2002 के अंत में पहले परिणाम प्रभावशाली थे," डॉ। थॉमस रिममेले ने कहा, एनएसओ में एओ परियोजना वैज्ञानिक, "मैं उस प्रदर्शन को कॉल करूंगा जो हम अब वास्तव में आश्चर्यजनक हो रहे हैं। मैं इस नई प्रणाली द्वारा वितरित छवि गुणवत्ता से काफी रोमांचित हूं। मैं यह कहना उचित समझता हूं कि हमें जो चित्र मिल रहे हैं, वे दून सोलर टेलीस्कोप द्वारा निर्मित अब तक के सर्वश्रेष्ठ हैं। ” दून देश की प्रमुख सौर अवलोकन सुविधाओं में से एक है।
दोहरे उद्देश्य वाला कार्यक्रम

नया उच्च-क्रम AO सिस्टम दो उद्देश्यों को पूरा करता है। यह 76-सेमी (30-इंच) डन की तरह मौजूदा सौर दूरबीनों की अनुमति देगा, उच्च रिज़ॉल्यूशन की छवियों का निर्माण करेगा और व्यापक परिस्थितियों में अपने वैज्ञानिक उत्पादन में सुधार करेगा। यह प्रस्तावित 4-मीटर एडवांस्ड टेक्नोलॉजी सोलर टेलीस्कोप (नीचे देखें) सहित बड़े एपर्चर इंस्ट्रूमेंट्स की एक नई पीढ़ी को सक्षम करने के लिए सिस्टम को स्केल करने की क्षमता को प्रदर्शित करता है, जो वर्तमान टेलीस्कोपों ​​की तुलना में उच्च संकल्पों को देखेगा।

सौर भौतिकी में कई बकाया समस्याओं को हल करने के लिए सूर्य के उच्च संकल्प अवलोकन महत्वपूर्ण हो गए हैं। सामान्य रूप से फ्लक्स तत्वों, या सौर ठीक संरचना के भौतिकी का अध्ययन करने के लिए, ठीक संरचनाओं के स्पेक्ट्रोस्कोपी और ध्रुवीयता की आवश्यकता होती है। एक्सपोज़र आम तौर पर 1 सेकंड लंबे होते हैं और वर्तमान में स्पेक्ट्रोस्कोपिक / पोलिमेट्रिक डेटा में प्राप्त रिज़ॉल्यूशन आम तौर पर 1 चाप-सेकंड होता है, जो कि ठीक सौर संरचनाओं के अध्ययन के लिए अपर्याप्त है। इसके अलावा, सैद्धांतिक मॉडल मौजूदा सौर दूरबीनों के 0.2 चाप-सेक की रिज़ॉल्यूशन सीमा के नीचे संरचनाओं की भविष्यवाणी करते हैं। ऐसे छोटे पैमानों पर होने वाली महत्वपूर्ण शारीरिक प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए 0.2 चाप-सेक रिज़ॉल्यूशन सीमा के नीचे टिप्पणियों की आवश्यकता होती है। केवल AO 0.1 चाप-सेक या जमीन आधारित वेधशालाओं से बेहतर का निरंतर स्थानिक संकल्प प्रदान कर सकता है।

AO तकनीक खगोलीय चित्रों पर वायुमंडलीय धुंधलापन ("देखकर") के प्रभावों को कम करने के लिए कंप्यूटर और लचीले ऑप्टिकल घटकों को जोड़ती है। सनस्पॉट का सौर AO76 सिस्टम शेक-हार्टमैन सहसंबंधी तकनीक पर आधारित है। संक्षेप में, यह आने वाली छवि को एक वेवफ्रंट सेंसर कैमरा द्वारा देखे जाने वाले उप-प्रकारों की एक सरणी में विभाजित करता है। एक उपप्रकार को संदर्भ छवि के रूप में चुना जाता है। डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर (डीएसपी) गणना करते हैं कि संदर्भ छवि से मेल खाने के लिए प्रत्येक उपप्रकार को कैसे समायोजित किया जाए। DSPs तो 97 actuators एक पतली, 7.7 सेमी (3 इंच) विकृत दर्पण को धुंधला करने के लिए रद्द करने के लिए आदेश देता है। डीएसपी एओ सिस्टम के सामने लगे एक झुकाव / टिप दर्पण को भी चला सकता है, जो वायुमंडल के कारण स्थूल छवि गति को हटा देता है।

तेज चित्रों के लिए लूप बंद करना
एनएसओ के एओ लीड प्रोजेक्ट इंजीनियर किट रिचर्ड्स ने बताया, "खगोलविदों के लिए एक बड़ी चुनौती पृथ्वी के वायुमंडल के प्रभाव के लिए उनकी दूरबीनों में प्रवेश करने वाले प्रकाश को सही कर रही है।" "टेलीस्कोप के ऊपर मिश्रण करने वाले विभिन्न तापमानों की वायु एक रबड़ के लेंस की तरह वातावरण बनाती है जो प्रत्येक सेकंड में लगभग सौ बार अपने आप को आकार देता है।" यह सूर्य के पृथ्वी की सतह के साथ दिन के दौरान देखने वाले सौर खगोलविदों के लिए अधिक गंभीर है, लेकिन फिर भी सितारों को रात में टिमटिमाता है।

इसके अलावा, सौर भौतिकविद् कम विपरीत के साथ विस्तारित उज्ज्वल क्षेत्रों का अध्ययन करना चाहते हैं। यह एओ प्रणाली के लिए कई अलग-अलग उप-श्रेणियों के समान भागों को सहसंबंधित करने के लिए और एक छवि फ्रेम से अगली छवि को सहसंबंध बनाए रखने के लिए और अधिक चुनौतीपूर्ण बनाता है क्योंकि वातावरण आकार बदलता है।

(नाइटटाइम एस्ट्रोनॉमी ने कई वर्षों तक एक अलग तकनीक का उपयोग किया है। लेजर वातावरण में कृत्रिम गाइड सितारों को उत्पन्न करता है, जिससे खगोलविदों को वायुमंडलीय विकृति के लिए माप और सही किया जा सकता है। यह सूर्य का निरीक्षण करने वाले उपकरणों के साथ व्यावहारिक नहीं है।)

1998 में NSO ने सौर अवलोकनों के लिए निम्न-क्रम AO24 प्रणाली के उपयोग का बीड़ा उठाया। इसमें 24 एपर्चर हैं और यह 1,200 गुना / सेकंड (1,200 हर्ट्ज [हर्ट्ज]) की भरपाई करता है। अगस्त 2000 के बाद से, टीम ने 76 एपर्चर के साथ उच्च क्रम वाले AO76 तक प्रणाली को स्केल करने और दो बार तेजी से सही करने पर ध्यान केंद्रित किया, 2,500 हर्ट्ज। सफलताओं की शुरुआत 2002 के अंत में हुई।

सबसे पहले, सर्वो लूप को दिसंबर में डन में अपनी पहली इंजीनियरिंग रन के दौरान नए उच्च-ऑर्डर एओ सिस्टम पर सफलतापूर्वक बंद कर दिया गया था। "बंद लूप" सर्वो प्रणाली में आउटपुट को इनपुट में वापस फीड किया जाता है और त्रुटियों को 0. से प्रेरित किया जाता है। "ओपन लूप" सिस्टम त्रुटियों का पता लगाता है और सुधार करता है, लेकिन सही आउटपुट इनपुट में वापस फीड नहीं होता है। सर्वो प्रणाली यह नहीं जानती है कि वह सभी त्रुटियों को दूर कर रही है या नहीं। इस प्रकार की प्रणाली तेज है लेकिन कैलिब्रेट और कैलिब्रेटेड रखने के लिए बहुत कठिन है। इस बिंदु पर प्रणाली ने DALSA कैमरा का उपयोग किया, जो 955 हर्ट्ज पर संचालित होता है, अंतरिम वेवफ्रंट सेंसर के रूप में। ऑप्टिकल सेटअप को अंतिम रूप नहीं दिया गया था और प्रारंभिक नहीं था; "नंगे-हड्डी" सॉफ्टवेयर ने सिस्टम को संचालित किया।

हाई-स्पीड वेवफ्रंट सेंसर
इस प्रारंभिक अवस्था में भी - यह प्रदर्शित करने का इरादा है कि घटकों ने एक प्रणाली के रूप में एक साथ काम किया है - और औसत दर्जे की परिस्थितियों को देखते हुए, उच्च-क्रम वाले एओ सिस्टम ने प्रभावशाली, विवर्तन-सीमित छवियों का उत्पादन किया। सही और बिना ठीक की गई छवियों के समय के अनुक्रम बताते हैं कि नई एओ प्रणाली काफी सुसंगत उच्च-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग प्रदान करती है, क्योंकि यह देखने में काफी भिन्नता है, जैसा कि दिन के समय देखने के लिए विशिष्ट है।

इस मील के पत्थर के बाद, टीम ने बाजा टेक्नोलॉजी और एनएसओ के रिचर्ड्स द्वारा एओ परियोजना के लिए विकसित एक नया हाई-स्पीड वेवफ्रंट सेंसर कैमरा कस्टम स्थापित किया। यह 2,500 फ्रेम / सेकंड पर संचालित होता है, जो कि DALSA कैमरे के साथ बंद लूप सर्वो बैंडविड्थ को दोगुना करता है। रिचर्ड्स ने बेहतर नियंत्रण सॉफ्टवेयर भी लागू किया। इसके अलावा, सिस्टम को टिप / झुकाव सुधार दर्पण को एओ वेवफ्रंट सेंसर से सीधे या एक अलग सहसंबंध / स्पॉट ट्रैकर सिस्टम से चलाने के लिए अपग्रेड किया गया था जो 3 kHz पर संचालित होता है।

नए उच्च-क्रम AO76 को पहली बार अप्रैल 2003 में परीक्षण किया गया था और तुरंत व्यापक रूप से देखने की स्थिति के तहत उत्कृष्ट छवियों का उत्पादन शुरू कर दिया था जो सामान्य रूप से उच्च-रिज़ॉल्यूशन छवियों को छोड़ देंगे। नए उच्च-क्रम AO76 को पहली बार अप्रैल 2003 में परीक्षण किया गया था और तुरंत व्यापक रूप से देखने की स्थिति के तहत उत्कृष्ट छवियों का उत्पादन शुरू कर दिया था जो सामान्य रूप से उच्च-रिज़ॉल्यूशन छवियों को छोड़ देंगे। बनाम बंद पर एओ के साथ हड़ताली मतभेद सक्रिय क्षेत्रों, दानेदार बनाने और अन्य सुविधाओं की छवियों में आसानी से दिखाई देते हैं।

"यह कहने के लिए कि अब कोई फर्क नहीं पड़ता है," रिममेले ने कहा। "इसके विपरीत, एनिसोप्लैनेटिज्म जैसे प्रभावों को देखकर - सहसंबंध लक्ष्य और हम जिस क्षेत्र का अध्ययन करना चाहते हैं, के बीच वेवफ्रंट अंतर - अभी भी कारकों को सीमित कर रहे हैं। लेकिन आधे से भी ज्यादा सभ्य देखकर हम दाने-दाने पर ताला लगा सकते हैं और बेहतरीन तस्वीरें रिकॉर्ड कर सकते हैं। ”

उन्नत प्रौद्योगिकी सौर टेलीस्कोप जैसे बड़े उपकरणों को संभव बनाने के लिए, उच्च-क्रम वाले एओ सिस्टम को कम से कम 1,000 उप-क्षेत्रों में दस गुना से अधिक बढ़ाया जाना होगा। और NSO एक और अधिक जटिल तकनीक, बहुविकल्पी AO से आगे निकल रहा है। यह दृष्टिकोण, जो पहले से ही रात के खगोल विज्ञान के लिए विकसित किया जा रहा है, एक साधारण विकृत लेंस के रूप में व्यवहार करने के बजाय अशांत क्षेत्र के तीन आयामी मॉडल का निर्माण करता है।

अभी के लिए, हालांकि, प्रोजेक्ट टीम दून में ऑप्टिकल सेटअप के पूरा होने पर ध्यान केंद्रित करेगी, बिग बियर सोलर ऑब्जर्वेटरी में एओ बेंच की स्थापना, इंजीनियरिंग रन के बाद, पुनर्निर्माण समीकरणों और सर्वो लूप नियंत्रणों का अनुकूलन, और प्रणाली का लक्षण वर्णन दोनों साइटों पर प्रदर्शन। फिर, दून एओ प्रणाली 2003 के पतन में चालू हो गई है। डिफ्रेक्शन लिमिटेड स्पेक्ट्रो-पोलारिमीटर (डीएलएसपी), मुख्य विज्ञान उपकरण है जो उच्च-क्रम एओ द्वारा वितरित विवर्तन-सीमित छवि गुणवत्ता का लाभ ले सकता है, अनुसूचित है। अपना पहला कमीशन 2003 के पतन में चलता है। एनएसओ बोल्डर में हाई एल्टीट्यूड ऑब्जर्वेटरी के साथ मिलकर डीएलएसपी विकसित कर रहा है।

मूल स्रोत: NSO न्यूज़ रिलीज़