29、主动薄镜望远镜技术解析

主动薄镜望远镜技术解析

1. 被动望远镜的性能局限

1.1 4 米被动望远镜的性能

尽管大型被动望远镜采用了稳定的机械结构设计原则，但结构和镜面的变形仍不可避免地影响了图像质量。在位于拉西拉的赤道 ESO 3.6 米望远镜上，对被动望远镜产生的波前像差进行了系统研究。通过 Shack - Hartmann 传感器测量了望远镜指向不同天空位置时的低阶泽尼克多项式系数。在数学上减去低阶像差的影响后，图像质量始终保持在 0.25 - 0.30 角秒的半高全宽（FWHM），与天空位置无关。这一数值可视为望远镜的固有质量，即在没有结构变形和镜面支撑误差产生的波前像差情况下的质量。在平均视宁度为 0.7 角秒的条件下，如果望远镜能达到其 0.30 角秒 FWHM 的固有质量，其性能可被认为是视宁度受限的。

1.2 8 米望远镜的被动性能

图 5 - 10a 展示了一个直径为 8 米、厚度为 175 毫米的主镜的主动望远镜在被动模式下的表现。数据是通过连续测量低阶像差系数获得的，望远镜在被动模式下跟踪一颗从天顶到地平线的恒星，即不应用任何主动光学校正。图中显示了最软弹性模式 e₂,₁ 的 y 分量系数随天顶角的变化。显然，这种变化可以分为平滑变化和快速随机变化。

低阶系数的系统变化是通过相当随意地拟合六阶多项式得到的。图 5 - 10b 中的圆圈显示了最低 16 个模式系数的系统变化的均方根（rms）值，由于各模式之间差异较大，采用对数绘制。对于随机力误差，系统变化应与模式的刚度成反比。根据相关公式，这些刚度与它们的本征频率 ν 的平方成正比。图 5 - 10b 中的三角形表示这些刚度，并进行了缩放以最小化最低模式下圆圈和三角形之间的差异。 </