Avanços da pesquisa sobre a divisão do espelho principal do telescópio e o processamento da forma dos sub-espelhos
O espelho principal asférico do telescópio óptico adota o design de emenda de vários sub-espelhos, que pode romper o limite de abertura. O capô é lançado ao espaço. De acordo com o teorema de Gauss egrégio, uma superfície asférica não pode ser dividida em hexágonos com a mesma forma e área igual, e a diferença de forma e qualidade entre os sub-espelhos tem um impacto maior na estrutura de suporte e na precisão da superfície do espelho. Portanto, a divisão de espelhos primários curvos não envolve apenas a teoria básica de emendar espelhos, mas também é uma dificuldade de engenharia na construção de tais telescópios.
Recentemente, a equipe de Zheng Yi, pesquisador associado do Instituto de Tecnologia Óptica Astronômica de Nanjing, Observatório Astronômico Nacional da Academia Chinesa de Ciências, propôs um método para segmentação de espelho primário usando projeção de mapa inverso. Os resultados da pesquisa relacionados são intitulados Segmentação de espelho primário para grandes telescópios ópticos: uma abordagem de projeção de mapa inversa. Publicado em Applied Optics. Este estudo analisa a curvatura do espelho primário de telescópios ópticos existentes e subconstruídos e radiotelescópios típicos, e propõe 8 especificações de divisão de plano, cone, cilindro e poliedro de Goldberg e suas faixas de superfície correspondentes. Estudos mostraram que a curvatura do espelho primário de telescópios ópticos é menor que π/6, o que é adequado para o método de divisão de projeção de plano para superfície curva.
A pesquisa é inspirada na projeção cartográfica, que desenha os gráficos da Terra em um mapa plano, problema antigo na história da ciência humana e do desenvolvimento tecnológico. Com base nisso, os pesquisadores desenvolveram um algoritmo de projeção reversa e alcançaram o seguinte progresso: "projeção reversa conforme", o hexágono obtido por divisão se desvia menos do hexágono regular; "projeção reversa de área igual", a qualidade dos sub-espelhos obtidos é igual; "Projeção reversa de diâmetro igual", o círculo circunscrito do sub-espelho obtido é o menor, economizando assim o material de espelho mais caro. O estudo propõe que "a irregularidade da forma do subespelho" e "a diferença da área do subespelho" são as principais restrições para a divisão e, em seguida, é proposto um algoritmo de projeção abrangente, que pode obter um resultado de divisão balanceado de cada índice ajustando o fator de ponderação. Uma avaliação com um telescópio de trinta metros como objeto verifica a eficácia do método (Fig. 2).
A equipe de pesquisa participou ativamente do projeto "Thirty Meter Telescope", realizou o processamento da forma do sub-espelho com forma irregular e interface complexa após a divisão, realizou experimentos em uma máquina de usinagem CNC de cinco eixos em grande escala e concluiu a construção do sub-espelho nº 63 do Thirty Meter Telescope. Os resultados do processamento e teste foram reconhecidos pelo grupo óptico do Thirty Meter Telescope.
