SPIE-2016 (Эдинбург, Шотландия)

a:2:{s:4:"TEXT";s:65742:"

Международный симпозиум SPIE
«Астрономические телескопы и инструменты»
26 июня — 1 июля 2016
Эдинбург, Шотландия, Великобритания

 

Оглавление

1. Общая информация

2. Сверхбольшие наземные и космические телескопы — главные проекты современности

3. Крупнейшие солнечные телескопы

4. Материалы для зеркал

5. Контрольное оборудование

6. Вспомогательное оборудование

7. Представление АО ЛЗОС

Выводы и предложения

 

1. Общая информация

С 26 июня по 1 июля 2016 г. в столице Шотландии Эдинбурге (Великобритания) прошел традиционный самый главный в области астрономической и космической оптики международный симпозиум SPIE «Астрономические телескопы и инструменты», включающий множество конференций и выставку по всем разделам оптического телескопостроения.

В конференциях приняли участие представители АО «ЛЗОС» в составе:

  • Понин О.В. — начальник отделения 22,

  • Белоусов А.С. — начальник департамента 84,

  • Семёнов А.П. — ведущий инженер НПК-95,

  • Судариков И.Н. — ведущий инженер НПК-95.

Целью конференции и выставки было:

  • Представление четырех докладов АО «ЛЗОС»:

  • Abdulkadyrov M.A., Semenov A.P., Patrikeev A.P., Belousov S.P., Ignatov A.N., Patrikeev V.E., «Studying the stability of Astrositall thermal and mechanical properties while manufacturing the astronomical and space mirrors».

  • Sudarikov I.N., Abdulkadyrov M.A., Ignatov A.N., Patrikeev V.E., «Error analysis of the interference control method of the focal lengths of lenses».

  • Semenov A.P., Abdulkadyrov M.A., Patrikeev V.E., «Manufacturing methods of testing the large-size optics at the stage of grinding, aspherical surface centering and interface elements positioning the before gluing».

  • Semenov A.P., Abdulkadyrov M.A., Patrikeev V.E., «Aspherization of off-axis high-asphericity mirrors with arbitrary external circuit by means of CNC machines».

  • Обсуждение с посетителями возможных вариантов сотрудничества;

  • Изучение перспектив и тенденций развития оптических технологий и оборудования для производства и контроля высокоточной астрономической и космической оптики.

Симпозиум был организован и спонсировался SPIE (международное общество по оптике и фотонике) и многочисленными ведущими фирмами по производству оптики. В симпозиуме в общей сложности участвовало около 2400 человек. SPIE Astronomical Telescopes + Instrimentations — самое престижное мероприятие для разработчиков наземных и космических телескопов, поддерживающих технологий, а также новейших приборов. Если хочешь быть в курсе современного телескопостроения, посети данные конференции и выставку и будешь в курсе всех разработок и достижений. Достаточно только посмотреть список названий конференций:

Темы конференций:

Телескопы и системы:

  • Космические телескопы и приборы: оптический, инфракрасный и миллиметровый диапазон длин волн.

  • Космические телескопы и приборы: ультрафиолетовый и гамма диапазон.

  • Наземные и Бортовые телескопы и приборы.

  • Оптическая и ИК-интерферометрия и обработка изображений.

  • Адаптивные оптические системы.

  • Работа обсерваторий: стратегии, процессы и системы.

  • Моделирование, системное проектирование и управление проектом по астрономии.

Технологические достижения:

  • Прогресс в области оптических и механических технологий для телескопов и приборостроения.

  • Программное обеспечение и киберинфраструктуры астрономии.

  • Миллиметровые, Субмиллиметровые и Инфракрасные датчики и приборы для астрономии.

  • Высокоэнергетические, оптические и инфракрасные детекторы для астрономии.

 

2. Сверхбольшие наземные и космические телескопы — главные проекты современности

Как всегда, наибольшее внимание привлекали доклады о работах в области сверхбольших телескопов (E-ELT — Европейский сверхбольшой телескоп, TMT — тридцатиметровый телескоп, GMT — гигантский телескоп Магеллан), а также уникальных и технологически очень сложных в исполнении телескопов меньшего размера, но очень важных для астрономических исследований (LSST — Large Synoptic Survey Telescope — Большой обзорный телескоп, EST — Европейский солнечный телескоп, DKIST — The Daniel K. Inouye Solar Telescope — Солнечный телескоп им. Daniel K. Inouye), космический телескоп Джеймса Вебба (JWST). Непрерывно ведется и модернизация уже работающих телескопов, а также создается новая аппаратура для исследований.

 

E-ELT

Разрабатываемый крупнейший в мире телескоп E-ELT (рис. 2.1) имеет диаметр главного зеркала 39 метров. Эллиптическое главное зеркало должно состоять из 798 сегментов, каждый шириной 1.45 метра и еще 133 сегмента запасных, которые используются для замены аналогичных элементов в период перепокрытия зеркал. Таким образом, общее количество шестигранных сегментов 931.

Для телескопа выбрана 5-зеркальная схема (рис. 2.2). Диаметр вторичного зеркала составит 4.2 метра. Третичное зеркало, диаметром 3.75 метра, направит свет к адаптивной оптической системе, составленной из двух настраиваемых зеркал (2.5 метра и 2.7 метра), управляемых несколькими тысячами приводов и корректирующих свою форму тысячу раз в секунду.

Проект прошел стадию разработки и интенсивно изучается вопрос об изготовлении зеркал, строятся коммуникации для телескопа в Чили на горе Съерро Армазонес.

Уже заключены контракты на изготовление ряда узлов. Например, на разгрузки для сегментов зеркала М1 (VDL, CESA), на узел зеркала М4 (AdOptica), зеркало M4 (REOSC), электронику, программное обеспечение и т.д.

Рис. 2.1. Модель телескопа E-ELT

 

Рис. 2.2. Оптическая схема E-ELT

В 2016 планируются контракты на узлы и полировку зеркал М2, М3 и М1, в 2017 году на вспомогательное оборудование. В 2018 году контракты на заготовки для М1, М3, М5 и далее еще ряд контрактов до 2021 года. Таким образом, в 2018 году будет заключено 80% контрактов на создание телескопа E-ELT.

В докладах и на выставке были представлены разработки системы разгрузки сегментов главного зеркала телескопа E-ELT, на которую, как уже было сказано, заключен контракт с фирмами VDL и CESA. Испанская фирма CESA представила свой вариант системы разгрузки сегментов (рис. 2.3), а VDL — свой.

Рис. 2.3. Разгрузка шестигранного сегмента, представленная испанской фирмой CESA

Компания OHARA выставила образец сегмента для составного зеркала из стеклокерамики (рис. 2.4). Контракт на сегментированные заготовки еще не заключен и ожидается в 2018 году.

Рис. 2.4. Начальник отделения 22 Понин О.В. у стенда фирмы OHARA,
где представлен шестигранный сегмент из стеклокерамики.

На конференции были представлены доклады различных вариантов обработки сегментов. Достаточно интересным был доклад Лаборатории астрофизики из Марселя (Laboratory of Astrophysics of Marseille) по обработке сегмента методом полировки в напряженно-деформированном состоянии (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Станок для обработки зеркала в напряженно-деформированном состоянии

 

LSST

Успешно ведутся работы по созданию крупнейшего широкоугольного обзорного телескопа LSST (Large Synoptic Survey Telescope — Большой обзорный телескоп), предназначенного для съёмки доступной области неба каждые три ночи.

Архитектура LSST (рис. 2.6) является уникальной среди больших телескопов (с 8-метровым зеркалом) и выполнена по трёхэлементной схеме Пауля-Бейкера. Такая конструкция способна обеспечить очень широкое поле зрения: его диаметр — 3,5 градуса, а площадь — 9,6 квадратного градуса. Для сравнения: Солнце и Луна, видимые с Земли, имеют диаметр 0,5 градуса, а площадь — 0,2 квадратных градуса. В сочетании с большой апертурой (и, таким образом, лучшей способностью собирать свет) это даст невероятно большой охват.

Рис. 2.6. Оптическая схема LSST

 

TMT

Также была представлена серия докладов по телескопу TMT (Thirty Meter Telescope — Тридцатиметровый телескоп), разработанного объединенной командой американских и канадских конструкторов (рис. 2.7). В названии этого телескопа отражены его размеры — диаметр его апертуры составит 30 метров. Это втрое больше, чем эффективный диаметр оптического телескопа (10-метровый) Keck. Зеркало также будет составным. Оно будет состоять из 574 отдельных шестиугольных сегментов размером также 1,4 м в поперечнике. В процессе работ над телескопами E-ELT и TMT параметры сегментов и требования к материалу все более сходятся. Поставщик и изготовитель сегментов пока еще не выбран.

Проект телескопа, который должен был развернуться на горе Мауна-Кеа, вернулся в самое начало своего нелёгкого пути. Судья верховного суда штата Гавайи постановил, что организаторам проекта необходимо будет заново собирать все разрешения на его постройку.

Суд был инициирован группой религиозных граждан, жителей острова Гавайи, на котором и расположен вулкан Мауна-Кеа. Группа активистов Sacred Mauna Kea выступает против строительства, утверждая, что оно обернётся «осквернением» их священной горы. Истцы обвиняли гавайское бюро земельных ресурсов в том, что оно выдало разрешение на строительство, не дав возможности выразить протест против него.

Рис. 2.7. Телескоп TMT

Гавайцы считают, что Мауна-Кеа — это символический пупок острова, соединённый с небесами, где находятся души их предков, и к нему нельзя применять человеческую деятельность и развёртывать на нём строительство. Несмотря на это, с 1964 года, когда на гору была проложена дорога, одиннадцать стран уже каким-то образом построили на горе тринадцать различных телескопов.

Уникальные свойства горы и её удобное расположение благоприятствуют установке на её вершине астрономического оборудования. К сожалению, даже в 21 веке религия и суеверия могут вполне успешно противостоять научно-техническому прогрессу.

Мауна-Кеа была выбрана в качестве места для строительства телескопа ещё в 2009 году. В 2011 году комитет получил все необходимые разрешения, однако они были оспорены в суде. Лишь в 2013 году все споры были вроде бы разрешены. В 2014 году было торжественно объявлено о начале строительства. Однако, строители столкнулись с протестами местных религиозных активистов, доходивших даже до блокирования дороги, ведущей к строительной площадке. В декабре 2015 разрешение на строительство было отозвано, а в январе этого года это решение было подтверждено Верховным судом штата.

Аборигены добились полной остановки строительства. Техника убрана с горы. Обсерватория ищет другие площадки для строительства, хотя за право разместить TMT на Mauna Kea ещё будут судиться.

 

GMT

В 2004 году восемь университетов и научных организаций США образовали консорциум для работы над проектом постройки оптического телескопа, который назвали «гигантским телескопом Магеллан» (Giant Magellan Telescope, GMT). Этот телескоп будет состоять из семи основных зеркал, каждое из которых имеет диаметр 8.4 м. Эти зеркала будут расположены в виде «ромашки»: одно зеркало в центре, а шесть — вокруг него (рис. 2.8-2.9). Так что в итоге образуется зеркало с эффективным диаметром 24.5 метров. Разрешение телескопа GMT будет в 10 раз лучше, чем у космического телескопа Hubble. С помощью телескопа GMT планируется исследовать черные дыры, далекие галактики, а также процессы рождения звезд и планет в нашей галактике Млечный путь. Постройка такого телескопа — дело долгое и очень кропотливое, поэтому по плану он начнет работу только в 2022 году. Площадка для него находится на территории обсерватории Карнеги в Лас-Кампанас на севере Чили. Общая стоимость разработки и постройки телескопа GMT составит 400 млн долларов. В Зеркальной лаборатории (Mirror Lab) Обсерватории Стюарда в Университете штата Аризона, уже отлили 3-ю и 4-ю заготовки. Сейчас там занимаются обработкой этих зеркал. А тем временем, количество участников проекта телескопа GMT увеличивается. Их стало девять.

Рис. 2.8. Концепция зеркала GMT

 

Рис. 2.9. Компьютерная модель телескопа GMT

Много докладов было посвящено данному телескопу, в частности, об общем ходе работ по данному телескопу:

И здесь следует отметить доклад про прототипы элементов вторичного зеркала Гигантского Телескопа, который изготавливают корейские специалисты.

Корейские специалисты рассказали об изготовлении прототипа внеосевого элемента вторичного зеркала (рис. 2.8 нижний). Прототип диаметром 1 м был изготовлен и проконтролирован, отрабатывался механизм наклонов, поворотов и перемещений внеосевого элемента с целью дальнейшего использования этих механизмов для компенсации аберраций главных внеосевых элементов (рис. 2.10).

Рис. 2.10.

Особая технология используется для изготовления зеркала. Вначале составляются шестигранные полые элементы зеркала в специальной печи (рис. 2.11). Сверху насыпается слой битого стекла, печь закрывается, стекло расплавляют и вращают в печи, создавая параболизацию на поверхности (рис. 2.12), получают подложку зеркала с предварительной параболической поверхностью (рис. 2.13).

Рис. 2.11. Сборка элементов зеркала

 

Рис. 2.12. Вращение нагретой заготовки зеркала в печи

 

Рис. 2.13. Подложка зеркала диаметром 8.4 м

 

Рис. 2.14. Полировка зеркала

Полировка на финишной стадии выполняется специальным метровым инструментом, обеспечивающим заданный профиль съема на асферической поверхности, независимо от асферичности и переменности радиуса в радиальном направлении. Единственный недостаток данного инструмента — ошибки на краю детали, которые приходится устранять инструментами меньшего диаметра (рис. 2.14, 2.15).

Рис. 2.15. Полирующий инструмент специальной конструкции

Интересным был доклад о контроле внеосевых сегментов 4-мя различными способами, с целью подтвердить достоверность получаемых результатов (рис. 2.16, 2.17).

В итоге должно быть изготовлено центральное зеркало и 7 внеосевых (одно зеркало запасное). В настоящее время изготовлено первое внеосевое зеркало, асферичность его около 13 мм, совершенствуется обрабатывающее и контрольное оборудование. Отлита уже 4-я заготовка. И, судя по всему, данный телескоп будет сооружен первым из гигантских телескопов.

Рис. 2.16.Контроль осевого сегмента

 

Рис. 2.17. Четыре независимых теста внеосевого сегмента

 

JWST

Продолжается разработка космического телескопа JWST (рис. 2.18).

Рис. 2.18. Вид телескопа JWST

JWST будет обладать составным зеркалом 6,5 метров в диаметре (диаметр Хаббла — 2,4 метра) и солнечным щитом размером с теннисный корт.

В июне 2011 года стало известно, что стоимость телескопа превысила изначальные расчёты по меньшей мере в 4 раза. Планировалось, что телескоп обойдётся в $1,6 млрд. и будет запущен в 2015 году, однако по новым оценкам стоимость может составить $6,8 млрд, при этом запуск состоится не ранее 2018 года.

Гигантское зеркало, которое будет установлено на обсерватории JWST, уже построено.

 

3. Крупнейшие солнечные телескопы

Очень активно ведутся работы по созданию новых солнечных телескопов, которые имеют существенное отличие от звездных телескопов прежде всего из-за сильного солнечного нагрева. Солнечный телескоп DKIST (США) с 4-метровым главным зеркалом, сооружение которого оценивается в 344 миллиона долларов, разработан для проведения наблюдений за поверхностью Солнца с беспрецедентной на сегодняшний день разрешающей способностью, обеспечивающей высочайший уровень детализации изображений. Этот телескоп начнет свою работу в 2019 году, а недавно его строительство, ведущееся на Гавайях, перешло в одну из завершающих фаз. Когда этот телескоп начнет работу в полном объеме, он отберет титул «первого солнечного телескопа» у американского телескопа Big Bear Solar Observatory в Калифорнии (главное зеркало диаметром 1.6 м). Сходство данных телескопов в том, что они оба имеют главное внеосевое асферическое зеркало и технологии, отработанные на телескопе обсерватории Big Bear перенесены на телескоп DKIST. В то же время солнечный телескоп обсерватории Big Bear продолжает совершенствоваться и оснащаться новым высокотехнологичным оборудованием, что также было представлено на конференции.

Изначально телескоп DKIST имел название Advanced Technology Solar Telescope (Солнечный телескоп передовой технологии), но в декабре 2013 года его название было изменено на нынешнее (The Daniel K. Inouye Solar Telescope) в связи с некоторыми политическими событиями и финансовыми соображениями. Этот телескоп будет иметь активное зеркало диаметром 4.24 метра и толщиной 75 миллиметров. Система активной и адаптивной оптики позволит исследовать поверхность Солнца в самых мельчайших деталях.

Возможностей оптики и электроники телескопа DKIST будет достаточно для того, чтобы рассмотреть на поверхности Солнца структуры и образования, размером в 70 километров, что в масштабе Солнца, диаметр которого составляет 1.4 миллиона километров, является совсем-совсем крошечным. Для сравнения, мощность нового телескопа будет такой, что при его помощи можно будет тщательно изучить края и изображение на сантиметровой монете, удаленной от телескопа на расстояние в 100 километров.

Руководство Национальной солнечной обсерватории (National Solar Observatory), которая руководит проектом DKIST, ожидает, что новый телескоп не только позволит заполнить пробелы наших знаний о Солнце и действии его магнитных полей. Ученые ожидают, что данные, полученные при помощи нового телескопа, позволят им определиться с направлением дальнейших исследований ныне неизвестных составляющих солнечного «механизма».

В одной из презентаций о данном телескопе был представлен ускоренный видеоролик перемещения зеркал телескопов GMT, LSST и DKIST в корпусе оптической лаборатории.

Преимущества данного телескопа — внеосевая оптическая схема с 4-метровым главным зеркалом, что позволяет избавиться от потерь энергии из-за отсутствия центрального экранирования и отсутствия дополнительных элементов крепления зеркал в поле пучка от зеркала (рис. 3.1-3.4).

Основные характеристики телескопа DKIST следующие:

  • Апертура: 4 м;

  • Оптическая схема: Грегорианская, внеосевая;

  • Поле зрения: 5 угловых минут;

  • Оптическое качество: <0.1 в поле зрения;

  • Адаптивная оптика: Strehl>0.5 within isoplanatic patch;

  • Рабочий диапазон: 350 нм — 35 мкм;

  • Точность поляризации: >10E-4;

  • Коронография: в ИК-диапазоне;

  • Рассеянный свет:<10E-5вr/rsun = 1.1 and>1µ;

Рис. 3.1. Общий вид телескопа DKIST.

 

Рис. 3.2. Оптическая схема телескопа со вспомогательной оптикой

 

Рис. 3.3. Система охлаждения в главном фокусе телескопа

 

Рис. 3.4. Система охлаждения в главном фокусе телескопа

Зеркало телескопа изготавливалось (как и зеркала 8-метрового класса телескопов LBT, LSST и производимые сейчас 7 зеркал телескопа GMT) в оптической лаборатории Аризонского университета из заготовки SCHOTT (рис. 3.5), а оправу для зеркала разработали и изготовили наши коллеги из фирмы AMOS (Бельгия) (рис. 3.6). Напомним, что фирма AMOS проектирует солнечный телескоп-коронограф с трёхметровым главным зеркалом для российского гелиогеофизического комплекса, располагающегося на Алтае. Так что наши партнеры должны привнести в наш телескоп все современные технические разработки в этой области. Сборка телескопа представлена на рис. 3.7.

Рис. 3.5. Оптическая лаборатория Аризонского университета

 

Рис. 3.6. Оправа главного внеосевого асферического зеркала диаметром около 4 м телескопа DKIST.

 

Рис. 3.7. Сборка телескопа DKIST

Главное зеркало — внеосевой параболоид с асферичностью в 9 мм диаметром 4200 мм и толщиной 75 мм.

На рис. 3.8 представлены специальные инструменты для обработки зеркала — активный деформирующийся инструмент диаметром 600 мм инструмент для обработки краевой зоны диаметром 300 мм.

Рис. 3.8. Инструменты для обработки зеркала

 

Рис. 3.9. Готовое зеркало

Весьма интересный набор контрольной аппаратуры — дефлектометры для видимой (рис. 3.10) и ИК-областей (рис. 3.11) спектра и контрольная схема для видимой области со вспомогательным сферическим зеркалом и компьютерной голограммой (рис. 3.12).

Рис. 3.10. Дефлектометр SCOTS для визуального контроля

 

Рис. 3.11. Дефлектометр SCOTS для ИК контроля

 

Рис. 3.12. Схема контроля внеосевого зеркала со вспомогательной сферой и компьютерной голограммой.

Ну а проект Европейского солнечного телескопа (EST) существенно отстает от американского проекта (рис. 3.13). На встрече Европейского стратегического форума по исследовательским инфраструктурам (ESFRI) в Амстердаме было решено включить проект постройки телескопа в программу развития вместе с двадцатью другими проектами, среди которых будут пять новых предприятий.

4-метровый Европейский солнечный телескоп будет расположен на Канарских островах и станет также вторым крупнейшим солнечным телескопом мира. Он будет изучать магнитные свойства светила, солнечные пятна и вспышки с невиданным ранее разрешением в несколько сот метров поверхности Солнца.

В связи с приданием проекту статуса приоритетного правительство Испании уже выразило готовность осуществлять всяческую поддержку при строительстве телескопа (им принадлежат Канарские острова).

Концепцию телескопа начали разрабатывать в 2008 и закончили в 2011 году, потратив €7 миллионов. В телескопе будет одновременно использоваться множество систем наблюдения, что позволит увеличить его точность и разрешающую способность. Предполагается, что строительство телескопа обойдётся в €150 миллионов, а функционирование — €6,5 миллионов ежегодно.

Рис. 3.13. Общий вид телескопа EST

EST продвигается Европейской Ассоциацией по Солнечным Телескопам (EAST). Это консорциум, сформированный несколькими исследовательскими организациями из четырнадцати европейских стран (Австрии, Хорватии, Чешской Республики, Франции, Германии, Венгрии, Италии, Нидерландов, Норвегии, Республики Словакия, Испании, Швеции, Швейцарии и Соединенного Королевства). Недавно Польша также выразила свою заинтересованность в том, чтобы присоединиться к нему. Главной целью EAST является координация и долгосрочное планирование инфраструктур наземного базирования для исследования солнца с пан-европейской перспективой для оптического и инфракрасного диапазона. Как часть долгосрочных действий, EAST принимает на себя разработку солнечного телескопа нового поколения с большой апертурой (EST).

EST будет оптимизирован для изучения магнитной связи между более глубоким слоем фотосферы и верхней хромосферой. Для этого потребуется диагностика тепловых, динамических и магнитных свойств плазмы на многих атмосферных высотах при помощи формирования изображения на различных длинах волн, спектроскопии и спектрополяриметрии. В этих целях EST будет специализирован для высокого пространственного и временного разрешения с использованием различных инструментов, которые могут эффективно продуцировать двухмерную спектральную информацию.

Некоторые научные цели будущих телескопов наземного базирования с новыми технологиями, которые будут функционировать в следующие десятилетия, совпадают с целями EST. Для EST будет реализована возможность одновременной работы нескольких научных инструментов, расположенных в фокальной плоскости. Эта принципиальная особенность гарантирует, что разрабатываемые приборы в конечном итоге дадут значительные научные результаты. Появится возможность на качественно новом уровне изучать магнитную связь различных слоев солнечной атмосферы, а также взаимодействие магнитного поля с движущейся плазмой.

EST будет идеальным дополнением к 4-м американскому DKIST. Вследствие их одинаковых размеров и научных возможностей и благодаря расположению на различных сторонах земного шара, станут возможны практически непрерывные наблюдения аналогичного качества и разрешения. Это будет огромным преимуществом для изучения появления и исчезновения магнитного поля в солнечной атмосфере и должно привести к настоящему прорыву в данной области исследований.

Параметры нового проектируемого телескопа:

  • Диаметр 4 м;

  • Осевая конфигурация;

  • Альт-азимутальная оправа;

  • Платформа куде;

  • Широкополосное устройство формирования изображения;

  • MCAO, интегрированная в оптический путь;

  • Дифракционный спектрограф;

  • Передающая оптика с компенсацией инструментальной поляризации (9 зеркал);

  • Инструменты зафиксированы;

  • Узкополосное настраиваемое устройство формирования изображения;

  • Поляриметры могут быть расположены в любом месте;

  • Пропускание 20 % меньше, чем в базовом дизайне.

 

4. Материалы для зеркал

Как всегда, на конференции были доклады представителей фирмы SCHOTT о церодуре и его свойствах. Особенно интересен доклад о термических свойствах церодура для изготовления шестигранных сегментов для сверхбольших телескопов и о новом дилатометре (рис. 4.1). А также шла речь о заготовках М2 и М3 для телескопа E-ELT. Описание дилатометра передано специалистам и отправлено в перевод.

Рис. 4.1. Новый дилатометр

Много докладов было посвящено производству зеркал из карбида кремния и конструкций из данного материала.

Рис. 4.2. Зеркала из карбида кремния, изготовленные REOSC-SAGEM для телескопа GAIA

Особенно интересны работы по различным модификациям карбида кремния. Разрабатываемым для европейского космического агентства.

По-прежнему ведутся разработки по магнитореологической (MRF) обработке поверхностей оптических деталей. Например, был представлен доклад QED Technology совместно с японскими специалистами по обработке стеклокерамического материала NEXCERA™ (рис. 4.3).

Рис. 4.3. КТР NEXCERA в сравнении с другими материалами

 

Рис. 4.4. Свойства материала NEXCERA

Успешно продолжает развиваться ионно-лучевая обработка (ИЛО) оптических деталей. Хорошо известны фирмы ITT и SAGEM. Но в настоящее время успешно эти работы проводятся и в Китае (рис. 4.5, 4.6). Причем, выполняется обработка деталей не только из традиционных оптических материалов. Но и из карбида кремния.

Рис. 4.5. ИЛО оптических деталей. Камера 2×2х0.4 м

 

Рис. 4.6. Профили съема ионным пучком.

На рис. 4.7. Представлен доклад QED Technology по MRF.

Рис. 4.7. Магнитореологическая обработка.

 

 

5. Контрольное оборудование

Среди компаний, выпускающих интерферометрическое оборудование, можно выделить ZygoLot, ESDI, 4D technology.

Компания ZygoLot на выставке представила ряд оборудования, среди которого новый интерферометр DynaFiz (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Новый интерферометр DynaFiz

Интерферометр построен по схеме Физо, однако его особенность заключается в том, что с его помощью можно получать топографическую карту поверхности детали без дополнительной расшифровки. Так как процесс расшифровки происходит почти мгновенно, то при измерении исключается влияние вибраций. Это позволяет использовать прибор в цеховых условиях работы для контроля крупногабаритной оптики.

Другой прибор, на который стоит обратить внимание — интерферометр VeriFire Asphere. Он позволяет проводить измерения искажений волнового фронта асферических поверхностей, используя метод мульти-зонального измерения. Интеферометр имеет базовый блок на основе классического интерферометра VeriFire AT с механическим фазовым сдвигом и моторизированной подставкой под оптические детали со встроенным линейным интерферометром. Такая комбинация позволяет осуществлять сканирование детали вдоль оптической оси (в данном случае это вертикальная ось) с разрешением 2,5 нм.

Рис. 5.2. Интерферометр для контроля асферики Zygo Asphere

 

Основные технические характеристики интерферометра VeriFire Asphere приведены в таблице:

Параметр
Значение
Параметр Габариты измеряемых деталей
Значение 1 мм — 130 мм
Параметр Повторяемость
Значение Менее 10 нм
Параметр Среднее время измерения
Значение 6-10 минут

 

6. Вспомогательное оборудование

Помимо интферерометрических средств контроля были также представлены и другие технологии имеющие большой потенциал в контексте использования на оптическом предприятии.

Так, компания Symetrie специализируется на производстве высокоточного механического оборудования. Среди представленных экспонатов следует отметить линейку гексаподов фирмы. В частности, были представлены гексаподы NanoPos, Bora и Breva.

Рис. 6.1: Семейство гексаподов Symetrie

Гексаподы в основном отличаются по максимальной грузоподъёмности и точности. Для управление разработано специальное ПО для управления гексаподом. Более того, компания предлагает API-функции для интеграции управления в программы, разработанные другими предприятиями. Это даёт широкие возможности их использования, например, управления положением зеркала на этапе юстировки оптической схемы или в сборе телескопа в реальном времени.

Ниже приведены основные технические параметры представленных гексаподов:

Параметр
Значение
NanoPos
Bora
Breva
Параметр Перемещение по X (Tx)
Значение NanoPos ±5 мм
Значение Bora ±20 мм
Значение Breva ±75 мм
Параметр Перемещение по Y (Ty)
Значение NanoPos ±5 мм
Значение Bora ±20 мм
Значение Breva ±75 мм
Параметр Перемещение по Z (Tz)
Значение NanoPos ±4 мм
Значение Bora ±10 мм
Значение Breva ±50 мм
Параметр Поворот вокруг X (Rx)
Значение NanoPos ±7º
Значение Bora ±10º
Значение Breva ±20º
Параметр Поворот вокруг Y (Ry)
Значение NanoPos ±7º
Значение Bora ±10
Значение Breva ±20º
Параметр Поворот вокруг Z (Rz)
Значение NanoPos ±10º
Значение Bora ±15º
Значение Breva ±22º
Параметр Максимальная нагрузка
Значение NanoPos 500 г
Значение Bora 10 кг
Значение Breva 25 кг (200 кг для других исполнений)
Параметр Повторяемость Tx, Ty, Tz
Значение NanoPos ±75 нм
Значение Bora ±1.5 мкм
Значение Breva ±1 мкм
Параметр Повторяемость Rx, Ry, Rz
Значение NanoPos ±2 мкрад
Значение Bora ±6.5 мкрад
Значение Breva ±5 мкрад

Таблица: Параметры гексаподов

 

Интересное устройство представила компания Applied Surface Technologies — устройство CO2 Snow Jet Cleaning. Это устройство на основе CO2, который позволяет удалять частицы всех размеров (вплоть до 10 нм и ниже), в том числе и неорганических. Для сравнения представлены изображения до и после очистки (см. рис. 6.2). Процесс пригоден для работы с оптикой, металлами, керамикой и многими другими материалами.

Рис. 6.2. Снимки из микроскопа до и после очистки частиц грязи и пыли.

Механизм чистки частицами CO2 основан на пропускании жидкого или газообразного углекислого газа через маленькое отверстие, что приводит к образованию малых частиц сухого льда, распространяющихся с высокой скоростью. При воздействии на очищаемую подложку, частицы сухого льда передают импульс частицам на подложке, а углеводороды удаляются путём растворения или сублимации. Вкупе с высокой скоростью потока загрязнения на подложке удаляются.

Рис. 6.3. Снимки из микроскопа до и после очистки органических частиц.

Такая безопасная технология позволяет удалять частицы с оптических полированных поверхностей, в том числе и покрытых. Также данную технологию используют для чистки лазерных стёкол, инфракрасной и ультрафиолетовой оптики, а также оптического волокна и зеркал телескопов.

В то же время чистка частицами сухого льда применяется для очистки от загрязнений в чистых производственных помещениях и элементов вакуумного оборудования.

 

7. Представление АО ЛЗОС

От АО ЛЗОС было представлено 4 доклада по обработке и контролю крупногабаритной оптики. В связи с тем, что на конференции было подано очень много докладов, подавляющая их часть была переведена в постерную сессию, постеры были помещены в общедоступную бесплатную цифровую библиотеку конференции для предварительного ознакомления (преимущество перед устными докладами, введенное впервые с этого года), а также представлялись в устном сообщении в течение 1-3 минут.

Специалистов, интересующихся нашими работами, было достаточно много, особенно привлекали темы исследований Астроситалла® и обработки внеосевых высокоасферичных деталей, включая прототип сегмента зеркала сверхбольшого телескопа E-ELT.

Рис. 7.1. Доклад на конференции представляет ведущий инженер НПК-95 Судариков И.Н.
На втором фото Роланд Жель (SAGEM), как всегда в первом ряду отслеживает и фиксирует все доклады

 

Рис. 7.2. Один из докладов-постеров располагался рядом с нашими коллегами из фирмы AMOS
(cлева: начальник отделения 22 Понин О.В. и ведущий инженер НПК-95 Семёнов А.П.).
Два других доклада были среди докладов обработчиков оптики (справа: ведущий инженер Семёнов А.П.).
Фото сделано до открытия постерной сессии.

Состоялась встреча с нашими бельгийскими партнерами фирмы AMOS. Обсуждали текущие вопросы по совместному проекту изготовления зеркал для турецкого телескопа DAG, по которому у них также были постерные доклады, располагающиеся рядом с одним из наших постеров.

Рис. 7.3. Доклад о нанесении покрытия на зеркало ARIES, изготовленное в АО ЛЗОС

 

Рис. 7.4. Доклад AMOS о результатах тестирования телескопа DOT ARIES

Также состоялся обмен мнениями о современных тенденциях в стекловарении с Питером Хартманом (Peter Hartman). Приобретена его книга Optical Glass (Оптическое стекло), подробно описывающая свойства стекол, выпускаемых фирмой SCHOTT.

Были встречи с представителями фирм ZygoLot, ESDI, 4D technology, контрольное оборудование которых мы используем в работе, они любезно ответили на интересующие нас вопросы.

Рис. 7.5. Постерная сессия открылась

Таким образом, следует отметить высокую творческую активность участников конференции, в подавляющем преимуществе молодых специалистов, создающих современное оборудование для телескопов на высоком научном и техническом уровне, что оставляет приятное впечатление. Видны существенные продвижения за два года с момента прошлой конференции в развитии всех проектов и в приборостроении.

Завязавшиеся новые контакты со специалистами, интересующимися производством оптики, надеемся, дойдут до реальных производственных контрактов.

Следующая конференция будет проходить в июне 2018 года в городе Остин, штат Техас, США