Giá đỡ và Hệ thống Theo dõi Kính thiên văn

Giá đỡ và hệ thống theo dõi kính thiên văn định hướng kính thiên văn vào một mục tiêu và theo dõi mục tiêu đó một cách mượt mà khi sự tự quay của Trái Đất đưa mục tiêu đi ngang qua bầu trời.

Definition

Giá đỡ kính thiên văn là cấu trúc cơ khí và hệ thống điều khiển hỗ trợ ống quang học, cho phép nó được định hướng đến bất kỳ vị trí nào có thể tiếp cận trên bầu trời, và điều khiển nó để theo dõi các vật thể thiên thể chống lại sự tự quay biểu kiến của bầu trời.

Scope

Chủ đề này bao gồm các hình học giá đỡ xích đạo và chân trời, hệ thống truyền động và bộ mã hóa, các mô hình định hướng điều chỉnh độ uốn và sai lệch, theo dõi thiên văn và xoay trường nhìn, dẫn hướng để duy trì độ ổn định dưới cung giây, và thiết kế cấu trúc giúp giữ cho quang học được căn chỉnh khi kính thiên văn di chuyển.

Core questions

• Giá đỡ xích đạo và chân trời khác nhau như thế nào trong việc theo dõi và xoay trường nhìn?
• Độ chính xác nào là cần thiết cho việc định hướng và theo dõi, và mỗi loại được đạt được như thế nào?
• Các lỗi uốn và căn chỉnh được mô hình hóa và hiệu chỉnh như thế nào?
• Tại sao giá đỡ chân trời yêu cầu xoay trường nhìn?

Key theories

Hình học xích đạo so với chân trời

Giá đỡ xích đạo căn chỉnh một trục với sự tự quay của Trái Đất để một bộ truyền động tốc độ không đổi duy nhất theo dõi bầu trời, trong khi giá đỡ chân trời rẻ hơn, cứng hơn phải điều khiển hai trục với tốc độ thay đổi và xoay trường nhìn để giữ nó cố định.

Mô hình định hướng

Các lỗi hệ thống từ sai lệch trục, độ uốn do trọng lực và các khuyết tật ổ trục được đặc trưng bằng cách quan sát các ngôi sao tham chiếu và được đưa vào một mô hình mà hệ thống điều khiển áp dụng để cải thiện độ chính xác định hướng tuyệt đối.

Độ ổn định dẫn hướng và theo dõi

Phơi sáng dài yêu cầu lỗi theo dõi phải nằm dưới giới hạn nhìn thấy hoặc giới hạn nhiễu xạ, đạt được bằng các bộ mã hóa chính xác và bằng các bộ tự dẫn hướng khóa vào một ngôi sao và đưa các hiệu chỉnh trở lại các bộ truyền động.

Clinical relevance

Hiệu suất của giá đỡ và hệ thống theo dõi quyết định thời gian phơi sáng hữu ích dài nhất và độ chính xác đo đạc thiên văn và hình ảnh có thể đạt được; sự chuyển đổi sang các giá đỡ chân trời điều khiển bằng máy tính đã làm cho thế hệ kính thiên văn rất lớn hiện tại trở nên khả thi về mặt cơ học và tài chính.

History

Giá đỡ xích đạo điều khiển bằng đồng hồ của Fraunhofer vào những năm 1820 đã giúp việc phơi sáng ảnh dài trở nên khả thi, và các thiết kế xích đạo đã chiếm ưu thế trong hơn một thế kỷ. Khi kính thiên văn lớn hơn, giá đỡ chân trời nhẹ hơn và cứng hơn, được thực hiện nhờ điều khiển bằng máy tính, đã trở thành tiêu chuẩn cho các thiết bị lớn từ BTA-6 của Liên Xô trở đi.

Key figures

• Joseph von Fraunhofer
• George Ellery Hale

Seminal works

• kitchin2013
• bely2003

Frequently asked questions

Tại sao các kính thiên văn hiện đại lớn sử dụng giá đỡ chân trời mặc dù cần phải xoay trường nhìn?

Giá đỡ chân trời chỉ di chuyển theo trục ngang và dọc, do đó chúng cứng hơn, nhẹ hơn và rẻ hơn nhiều để chế tạo ở kích thước lớn so với giá đỡ xích đạo. Cái giá phải trả là cả hai trục phải được điều khiển ở tốc độ thay đổi và trường nhìn phải được xoay, điều mà điều khiển bằng máy tính hiện nay xử lý một cách thường xuyên.

Xoay trường nhìn là gì và tại sao nó lại quan trọng?

Trên giá đỡ chân trời, hướng của bầu trời trong mặt phẳng tiêu thay đổi khi kính thiên văn theo dõi một mục tiêu trên bầu trời. Nếu không có bộ xoay dụng cụ để bù trừ, các ngôi sao sẽ bị vệt trong các lần phơi sáng dài, vì vậy kính thiên văn chân trời bao gồm một bộ khử xoay để giữ trường nhìn cố định.