망원경 가대 및 추적

망원경 가대와 추적 시스템은 망원경을 목표 지점으로 향하게 하고, 지구가 자전함에 따라 목표물이 하늘을 가로질러 이동할 때 부드럽게 추적합니다.

Definition

망원경 가대는 광학 튜브를 지지하고, 하늘의 접근 가능한 모든 곳으로 향하게 하며, 천체의 겉보기 회전에 맞춰 천체를 추적하도록 구동하는 기계적 구조 및 제어 시스템입니다.

Scope

이 주제는 적도의 및 경위대 가대 기하학, 구동 및 인코더 시스템, 굴곡 및 정렬 불량을 보정하는 지향 모델, 항성 추적 및 시야 회전, 서브-아크초 안정성을 유지하기 위한 가이드, 그리고 망원경이 움직일 때 광학계를 정렬 상태로 유지하는 구조 설계를 다룹니다.

Core questions

• 적도의 가대와 경위대 가대는 추적 및 시야 회전에서 어떻게 다른가요?
• 지향 및 추적에 필요한 정확도는 어느 정도이며, 각각 어떻게 달성되나요?
• 굴곡 및 정렬 오류는 어떻게 모델링되고 수정되나요?
• 경위대 가대는 왜 시야의 역회전(derotation)을 필요로 하나요?

Key theories

적도의 대 경위대 기하학

적도의 가대는 하나의 축을 지구의 자전축에 맞춰 단일한 일정한 속도의 구동으로 하늘을 추적하는 반면, 더 저렴하고 견고한 경위대 가대는 두 축을 가변적인 속도로 구동하고 시야를 고정하기 위해 회전시켜야 합니다.

지향 모델

축 정렬 불량, 중력 굴곡 및 베어링 불완전성으로 인한 체계적인 오류는 기준 별을 관측하여 특성화되고, 제어 시스템이 절대 지향을 개선하기 위해 적용하는 모델에 맞춰집니다.

가이드 및 추적 안정성

장시간 노출은 시상(seeing) 또는 회절 한계 이하로 추적 오류를 유지해야 하며, 이는 정밀 인코더와 별에 고정되어 구동 장치에 보정 신호를 보내는 자동 가이드(autoguider)를 통해 달성됩니다.

Clinical relevance

가대 및 추적 성능은 사용 가능한 최장 노출 시간과 달성 가능한 천체 측정 및 영상 정밀도를 결정합니다. 컴퓨터 제어 경위대 가대로의 전환은 현재 세대의 초대형 망원경을 기계적, 재정적으로 실현 가능하게 만들었습니다.

History

1820년대 프라운호퍼(Fraunhofer)의 시계 구동 적도의 가대는 장시간 사진 노출을 가능하게 했으며, 적도의 설계는 한 세기 이상 지배적이었습니다. 망원경이 커짐에 따라, 컴퓨터 제어로 실용화된 더 가볍고 견고한 경위대 가대가 소련 BTA-6 이후 대형 장비의 표준이 되었습니다.

Key figures

• Joseph von Fraunhofer
• George Ellery Hale

Seminal works

• kitchin2013
• bely2003

Frequently asked questions

대형 현대 망원경은 시야를 회전시켜야 함에도 불구하고 왜 경위대 가대를 사용하나요?

경위대 가대는 수평 및 수직 축으로만 움직이므로, 대형으로 제작할 때 적도의 가대보다 훨씬 견고하고 가벼우며 저렴합니다. 단점은 두 축 모두 가변적인 속도로 구동되어야 하고 시야가 역회전되어야 한다는 것인데, 이는 이제 컴퓨터 제어가 일상적으로 처리합니다.

시야 회전이란 무엇이며 왜 중요한가요?

경위대 가대에서는 망원경이 하늘을 가로질러 목표물을 추적함에 따라 초점면에서의 하늘의 방향이 변합니다. 이를 보정하는 장비 회전 장치(instrument rotator)가 없으면 장시간 노출 시 별들이 흐려지므로, 경위대 망원경에는 시야를 고정하기 위한 역회전 장치(derotator)가 포함됩니다.