پایه‌های تلسکوپ و ردیابی

پایه‌ها و سیستم‌های ردیابی تلسکوپ، تلسکوپ را به سمت یک هدف نشانه می‌روند و آن را به آرامی دنبال می‌کنند، در حالی که چرخش زمین آن را در آسمان جابجا می‌کند.

Definition

پایه تلسکوپ، ساختار مکانیکی و سیستم کنترلی است که لوله اپتیکی را پشتیبانی می‌کند، امکان نشانه روی آن را به هر نقطه قابل دسترس در آسمان فراهم می‌آورد، و آن را برای ردیابی اجرام سماوی در برابر چرخش ظاهری آسمان به حرکت در می‌آورد.

Scope

این موضوع شامل هندسه‌های پایه استوایی و سمتی-ارتفاعی، سیستم‌های محرک و رمزگذار، مدل‌های نشانه روی که خمش و عدم هم‌ترازی را تصحیح می‌کنند، ردیابی نجومی و چرخش میدان، هدایت برای حفظ پایداری زیر ثانیه قوسی، و طراحی ساختاری که اپتیک را در حین حرکت تلسکوپ هم‌تراز نگه می‌دارد، می‌شود.

Core questions

• پایه‌های استوایی و سمتی-ارتفاعی در ردیابی و چرخش میدان چه تفاوتی دارند؟
• چه دقتی برای نشانه روی و ردیابی لازم است و چگونه هر یک به دست می‌آید؟
• خطاهای خمش و هم‌ترازی چگونه مدل‌سازی و تصحیح می‌شوند؟
• چرا یک پایه سمتی-ارتفاعی به چرخش‌زدایی میدان نیاز دارد؟

Key theories

هندسه استوایی در مقابل سمتی-ارتفاعی

یک پایه استوایی یک محور را با چرخش زمین هم‌تراز می‌کند تا یک محرک با سرعت ثابت آسمان را ردیابی کند، در حالی که یک پایه سمتی-ارتفاعی ارزان‌تر و مستحکم‌تر باید دو محور را با سرعت‌های متغیر به حرکت درآورد و میدان را بچرخاند تا آن را ثابت نگه دارد.

مدل‌های نشانه روی

خطاهای سیستماتیک ناشی از عدم هم‌ترازی محور، خمش گرانشی، و نقص‌های یاتاقان با مشاهده ستارگان مرجع مشخص می‌شوند و در مدلی گنجانده می‌شوند که سیستم کنترل برای بهبود نشانه روی مطلق آن را اعمال می‌کند.

پایداری هدایت و ردیابی

نوردهی‌های طولانی نیاز دارند که خطاهای ردیابی زیر حد دید یا پراش باقی بمانند، که با رمزگذارهای دقیق و با خودکار-راهنماهایی که روی یک ستاره قفل می‌شوند و تصحیحات را به محرک‌ها بازخورد می‌دهند، به دست می‌آید.

Clinical relevance

عملکرد پایه و ردیابی، طولانی‌ترین زمان نوردهی قابل استفاده و دقت اخترسنجی و تصویربرداری قابل دستیابی را تعیین می‌کند؛ تغییر به سمت پایه‌های سمتی-ارتفاعی کنترل‌شده با کامپیوتر، نسل فعلی تلسکوپ‌های بسیار بزرگ را از نظر مکانیکی و مالی امکان‌پذیر ساخت.

History

پایه استوایی مجهز به ساعت فرانهوفر در دهه ۱۸۲۰، نوردهی‌های طولانی عکاسی را ممکن ساخت، و طرح‌های استوایی برای بیش از یک قرن غالب بودند. با بزرگ‌تر شدن تلسکوپ‌ها، پایه سمتی-ارتفاعی سبک‌تر و مستحکم‌تر، که با کنترل کامپیوتری عملی شد، از BTA-6 شوروی به بعد به استاندارد برای ابزارهای بزرگ تبدیل گشت.

Key figures

• Joseph von Fraunhofer
• George Ellery Hale

Seminal works

• kitchin2013
• bely2003

Frequently asked questions

چرا تلسکوپ‌های بزرگ مدرن با وجود نیاز به چرخش میدان، از پایه‌های سمتی-ارتفاعی استفاده می‌کنند؟

پایه‌های سمتی-ارتفاعی فقط در محورهای افقی و عمودی حرکت می‌کنند، بنابراین در اندازه‌های بزرگ بسیار مستحکم‌تر، سبک‌تر و ارزان‌تر از پایه‌های استوایی هستند. هزینه این کار این است که هر دو محور باید با سرعت‌های متغیر به حرکت درآیند و میدان دید باید چرخش‌زدایی شود، که کنترل کامپیوتری اکنون به طور معمول آن را انجام می‌دهد.

چرخش میدان چیست و چرا اهمیت دارد؟

در یک پایه سمتی-ارتفاعی، جهت‌گیری آسمان در صفحه کانونی با ردیابی هدف توسط تلسکوپ در آسمان تغییر می‌کند. بدون یک چرخاننده ابزار برای جبران، ستارگان در نوردهی‌های طولانی دنباله‌دار می‌شوند، بنابراین تلسکوپ‌های سمتی-ارتفاعی شامل یک چرخش‌زدا برای ثابت نگه داشتن میدان هستند.