Forschungsfortschritte bei der Teilung des Hauptspiegels des Teleskops und der Formbearbeitung der Nebenspiegel
Der asphärische Hauptspiegel des optischen Teleskops übernimmt das Design mehrerer Teilspiegelspleißungen, die die Aperturgrenze durchbrechen können. Die Motorhaube wird ins All geschossen. Eine asphärische Oberfläche kann nach dem Gaußschen Theorem egregium nicht in Sechsecke gleicher Form und gleicher Fläche unterteilt werden, und der Unterschied in Form und Qualität zwischen den Teilspiegeln wirkt sich stärker auf die Trägerstruktur und die Genauigkeit der Spiegeloberfläche aus. Daher beinhaltet die Teilung gekrümmter Primärspiegel nicht nur die grundlegende Theorie des Spleißens von Spiegeln, sondern ist auch eine technische Schwierigkeit bei der Konstruktion solcher Teleskope.
Kürzlich hat das Team von Zheng Yi, einem assoziierten Forscher am Nanjing Institute of Astronomical Optical Technology, National Astronomical Observatory der Chinese Academy of Sciences, eine Methode zur Primärspiegelsegmentierung unter Verwendung inverser Kartenprojektion vorgeschlagen. Die zugehörigen Forschungsergebnisse tragen den Titel Primärspiegelsegmentierung für große optische Teleskope: ein inverser Kartenprojektionsansatz. Veröffentlicht in Angewandte Optik. Diese Studie analysiert die Primärspiegelkrümmung bestehender und im Bau befindlicher optischer Teleskope und typischer Radioteleskope und schlägt 8 Unterteilungsspezifikationen für Ebene, Kegel, Zylinder und Goldberg-Polyeder und ihre entsprechenden Oberflächenbereiche vor. Studien haben gezeigt, dass die Krümmung des Hauptspiegels optischer Teleskope kleiner als π/6 ist, was für die Teilungsmethode der Projektion von einer ebenen auf eine gekrümmte Oberfläche geeignet ist.
Die Forschung ist von der Kartenprojektion inspiriert, die die Grafiken auf der Erde auf eine flache Karte zeichnet, was ein uraltes Problem in der Geschichte der menschlichen Wissenschaft und Technologieentwicklung ist. Auf dieser Grundlage haben Forscher einen Rückprojektionsalgorithmus entwickelt und folgende Fortschritte erzielt: „konforme Rückprojektion“, das durch Teilung erhaltene Sechseck weicht am wenigsten vom regulären Sechseck ab; "Equal Area Reverse Projection", die Qualität der erhaltenen Teilspiegel ist gleich; "Umgekehrte Projektion mit gleichem Durchmesser", der erhaltene Nebenspiegel-umschriebene Kreis ist der kleinste, wodurch das teuerste Spiegelmaterial eingespart wird. Die Studie schlägt vor, dass „die Unregelmäßigkeit der Form des Nebenspiegels“ und „der Unterschied der Fläche des Nebenspiegels“ die wichtigsten Einschränkungen für die Teilung sind, und dann wird ein umfassender Projektionsalgorithmus vorgeschlagen, der ein ausgewogenes Teilungsergebnis erzielen kann jeden Index durch Anpassen des Gewichtungsfaktors. Eine Auswertung mit einem 30-Meter-Teleskop als Objekt belegt die Wirksamkeit der Methode (Abb. 2).
Das Forschungsteam beteiligte sich aktiv am Projekt „Thirty Meter Telescope“, nahm die Formbearbeitung des Teilspiegels mit unregelmäßiger Form und komplexer Schnittstelle nach der Teilung vor, führte Experimente an einer großen CNC-Fünf-Achsen-Bearbeitungsmaschine durch und schloss die Konstruktion ab des Sub-Spiegels Nr. 63 des Thirty Meter Telescope. Die Verarbeitungs- und Testergebnisse wurden von der optischen Gruppe des Thirty Meter Telescope anerkannt.
