Giới thiệu hệ thống cơ khí trong kính viễn vọng cao cấp

Thiên văn học hiện đại phụ thuộc vào các kính thiên văn có khả năng giải quyết các chi tiết tốt về các thiên hà xa xôi, máy bay ngoài vận động và hiện tượng tạm thời. việc xác định độ chính xác dưới giây - tương đương với việc chạm một đồng xu từ 40 km - kiểm soát các thiết bị quang học chất lượng cao. Nó yêu cầu hệ thống điện cực tinh vi điều khiển mọi chuyển động, từ giết người đến mục tiêu để cân bằng quay của Trái đất. Những hệ thống kết hợp điện tử, cảm biến, và điều khiển các thuật toán với cấu trúc cơ học chính xác. như các thiết kế cơ học đẩy các thiết kế lớn hơn và độ linh động thực, điện tử cơ học trở thành thiết kế thiết kế thiết kế thiết kế thiết kế thiết kế thiết kế.

Bài báo này cung cấp một cái nhìn sâu sắc về các thành phần, ứng dụng, ưu thế và thách thức của hệ thống cơ khí điện trong các hoạt động kính thiên văn có độ cao. chúng tôi nghiên cứu cách mà các hệ thống này cho phép đột phá trong vật lý thiên văn, từ việc theo dõi các tiểu hành tinh gần Trái Đất đến việc thu thập các quang phổ của khí quyển ngoài hành tinh.

Thành phần then chốt của hệ cơ khí

Mỗi hệ thống điện tử có thể được chia thành bốn hệ thống chính: bộ điều khiển, cảm biến, điều khiển và quản lý điện năng.

Diễn viên: Động cơ và Ổ cứng

Kính viễn vọng sử dụng hai loại động cơ chính . động cơ bước [FLT: 1] [FLT:] và [FLT:] động cơ chính [FLT: 3]. [động cơ bước chân] di chuyển theo bước rời rạc, làm cho chúng thích hợp với các ứng dụng tốc độ thấp, kích cỡ cao như cơ chế tập trung. Servo động cơ cung cấp luân chuyển liên tục với phản hồi đóng cửa, cần thiết để theo dõi các vật thể trên trời trơn tru. Các vật chứa nhiều vật chứa kính thường sử dụng trực tiếp động cơ động cơ (máy quay) để loại bỏ các thiết bị trục, loại bỏ các loại lỗi định dạng phổ biến. [TT] Đối với các thiết bị định kỳ, mặc định dạng phổ biến, [T], mặc định dạng lớn hơn 1 hệ thống trục số nhiều] và dùng độ chính xác hơn 1 hệ thống trục số trục số.

Bộ mã và bộ nhạy vị trí

Các bộ mã hóa [FLT:] chuyển vị trí quay sang các tín hiệu số. Bộ mã hóa tuyệt đối giữ vị trí ngay cả sau khi mất điện, trong khi tăng cường bộ mã hóa đo chuyển động tương đối. Kính viễn vọng cao cấp dùng bộ mã hóa băng bộ mã hóa với hàng ngàn dòng, đạt được độ phân giải của các vòng cung 0,1 giây hoặc hơn. Ngoài bộ mã hóa bộ mã hóa bộ phận mã hóa, vị trí phụ của bộ phận mã hóa hệ thống mã hóa cho collim. Một số hệ thống điện tích điện tử tối ưu dùng kính hiển thị grom để đo đạc vận tốc tự động, giảm sự tin cậy của bộ cảm biến động cơ học.

Điều khiển: Tiến trình thời gian thực sự

Bộ điều khiển (thường là bộ điều khiển logic có thể lập trình hoặc bộ điều khiển chuyển động) tiến trình xử lý dữ liệu cảm biến và thực hiện điều khiển vòng lặp với tốc độ quá 1 kz. [FLT: 0]ID (phụ đề là trình điều khiển logic đối chiếu [FLT: 1],], nhưng kính hiện đại cũng sử dụng khả năng điều khiển khả năng dự đoán trước nhiễu loạn. [FL: 2] Trình khảo sát [FL:] [FL: 2] [FL:] sử dụng một cấu trúc phân phối nơi mỗi trục có khả năng điều khiển riêng, thông tin liên lạc với mạng cao.

Công cụ cung cấp điện và điều kiện

Điện ổn định không phải là giao dịch. Các dao động Voltage có thể gây ra dao động theo dõi. Nguồn cung cấp điện tuyến với nhiễu cực chậm được ưu tiên cho các thiết bị điện tử nhạy (v. d., bộ điều khiển máy ảnh), trong khi chuyển đổi các nguồn cung cấp xử lý ổ đĩa động cơ không bị gián đoạn cao. Nhiều cơ sở sử dụng nguồn điện không bị gián đoạn (U.S) và hệ thống nền tảng để tách riêng nhiễu điện từ cấu trúc kính thiên văn.

Ứng dụng trong các thao tác từ xa

Hệ thống cơ khí điện tử không chỉ đơn thuần là để di chuyển kính thiên văn chúng là tích phân với mỗi giai đoạn quan sát.

Chuẩn bị điểm và cong

Khinh tách kính viễn vọng từ mục tiêu này sang mục tiêu khác, chúng ta sẽ thấy cả hai đều nhanh và chính xác. Một số người bị giết điển hình có thể bao gồm 180 độ trong độ cao azimuth và 60 ° trong vòng 30 giây. Hệ thống điện tử chạy nhanh chóng tăng tốc độ cấu trúc khổng lồ, sau đó giảm tốc độ trong vòng 1 giây của vị trí đã ra lệnh. Phản hồi sắc thái và một mô hình lắp chất lượng cao (được chuyển động từ độ nghiêng) đúng để thẩm định độ, sự phục hồi, bổ sung và sai hiệu quả. [FL: 0] Kính thiên văn [FTSSS]

Thời gian theo dõi thật

Khi Trái Đất quay, kính thiên văn phải bù đắp để giữ cho một ngôi sao ở trung tâm trong lĩnh vực. Tốc độ theo dõi trên máy tính (một cuộc cách mạng trên 23h56m) được thay đổi bởi những sửa chữa nhỏ do sự nâng cấp khí quyển, sự tăng cường và chuyển động đúng. Việc theo dõi được thực hiện bằng điều khiển vô tuyến đóng: tốc độ điều khiển vận động dựa trên vận tốc mã hóa và đôi khi máy quay hướng dẫn riêng. Đối với kính thiên văn năng lượng mặt trời, tốc độ theo dõi hiển thị của Mặt trời phải giải thích cho chuyển động hiển thị của Mặt trời; Kính Dương Daniel K. Inouye sử dụng một cấu trúc phức tạp với cả độ cao và độ cao của mặt trời để điều khiển Mặt trời liên tục theo sau.

Tự động sửa đổi và quan sát hoạt động

Ngay cả khi theo dõi hoàn hảo, việc quan sát và xoay kính thiên văn tạo ra sự dịch chuyển hình ảnh. Một máy ảnh tự động xác định (FLT: 0) chụp một ngôi sao dẫn đường và tính toán các hiệu chỉnh centroid, gửi hình ảnh chính của kính thiên văn phụ để sửa đổi kích thước nhiệt và tốc độ theo dõi. Kính chiếu của Keck được hỗ trợ chính bởi 36 phân đoạn, mỗi phần để duy trì ba giai đoạn.

Lợi thế của hệ thống cơ khí học

So với hệ thống cơ khí hoặc thủy lực cũ hơn, thiết kế cơ khí điện tử mang lại lợi ích quyết định.

  • Chính xác ): với các bộ mã hóa cao và sự kết hợp thấp, chỉ ra lỗi của 1- 2- giây vòng cung là có thể đạt được.
  • Thao tác tự động và thao tác từ xa [FLT: 1]: Obsvateries có thể chạy qua đêm, thực hiện các quan sát đã xếp hàng với tự động cân chỉnh.
  • Tính khí ): điện tử cứng, động cơ không bàn chải và bộ mã hóa đóng kín giảm đi thời gian giữa những thất bại cho hệ thống lái xe hiện đại thường vượt quá 10.000 giờ.
  • Khả năngFlexity ): Phần mềm có thể cấu hình lại các tham số điều khiển các thiết bị khác nhau (v. d., chuyển từ tiêu điểm chính sang hệ thống tiêu điểm Nasmyth không thay đổi phần cứng.

Những thử thách và sự bảo trì

Bất kể những thuận lợi của họ, hệ thống điện cơ khí phải đối mặt với những thử thách dai dẳng.

Mặc quần áo cơ khí và mệt mỏi

Việc dùng kính thiên văn 30 kính thiên văn kính lục giác để giảm độ ẩm có thể gây ra sự dao động làm mờ theo dõi. Kiểm tra thường xuyên các ống xoắn, bánh răng giun và dây cáp là điều thiết yếu. Kính thiên văn WLT [FLT: 0] UL [FLT: 1] Kính thiên văn [FLT: 1] nâng cấp độ ẩm thấp có thể làm giảm độ ẩm này bằng hệ thống phóng điện, nhưng trên kính thiên văn mặt đất phải thay thế định tuyến tính và động cơ.

Tính toán và Mô hình

Tất cả kính thiên văn đều cần mô hình chỉ định cho sự giãn nở, sự mở rộng nhiệt và mã hóa. Việc tạo một mô hình chính xác bao gồm vẽ bản đồ nhiều điểm trên bầu trời và các đa thức phù hợp với thời gian. yếu tố môi trường như rung gió, tải tuyết hoặc chuyển đổi nhiệt độ đòi hỏi sự thích nghi cần thiết điều chỉnh lại.

Quản lý nhiệt

Các bộ phận cơ khí tạo ra nhiệt độ. Động cơ, bộ điều khiển và nguồn cung cấp điện có thể làm tăng nhiệt độ địa phương, tạo sự nhiễu loạn (thấy trong tiếng ồn) làm mờ ảnh. Các bộ phận giám sát dùng bộ làm mát thụ động (những bồn chứa nước, các vòng lưu động) và đôi khi điều khiển nhiệt độ hoạt động. Các ống dẫn điện của Gran Telescopio canaria hợp thành một hệ thống điều hòa nhiệt độ trong phạm vi 0.5 °C của môi trường.

Giao thoa Điện từ (EMI)

Nhiều kính thiên văn có những phòng điện riêng biệt cho các động cơ vận động, xa xa máy quay khoa học.

Sự phát triển tương lai

Các nghiên cứu đang tiếp tục hứa hẹn cải thiện hệ thống điện cơ học cho kính thiên văn.

Những người phân giải mã giải quyết vấn đề cao cấp

Khi kết hợp với quang học thích nghi, chúng có thể cho phép ảnh phân cách ngay cả khi nhìn không rõ.

Máy học cách bảo trì dự đoán

Bằng cách theo dõi các mô hình hiện tại, rung động, nhiệt độ và nhiệt độ, các thuật toán học máy có thể dự đoán sự thất bại hoặc sai lệch trong nhiều tuần trước.

Vật liệu nhẹ và ổ cứng

Các cấu trúc sợi carbon và động cơ điện tử trực tiếp giảm thiểu khối lượng, cho phép tiêu thụ và tiêu thụ năng lượng nhanh hơn. Kính thiên văn cực lớn châu Âu (EGELT) sẽ sử dụng các động cơ trực tiếp trên tất cả các trục, với tổng số lượng khổng lồ hơn 3000 tấn vẫn còn được thiết kế để chỉ tới những điểm tốt hơn 0.5 giây cung.

Cảm nhận giác quan lượng tử

Nghiên cứu vào bộ cảm biến góc độ lượng tử có thể thay thế các ống kính cơ học cho các điểm cực nhỏ. Chúng sẽ dễ bị trôi dạt hơn và có thể hoạt động nhiều năm mà không cần điều chỉnh lại.

Kết luận

Hệ thống cơ khí là xương sống của các hoạt động kính thiên văn có giá trị cao hiện đại. từ thiết bị hình ảnh nhỏ nhất di động đến 39 máy tính ET, sự hợp nhất của điện tử, phần mềm và cơ học chính xác cho phép các nhà thiên văn có thể thăm dò vũ trụ với sự rõ ràng hơn bao giờ hết các thử thách như quản lý nhiệt và mặc được giải quyết thông qua các vật liệu và các thuật toán thông minh hơn, các kính thiên văn tương lai sẽ đạt được sự ổn định và chính xác mà ngày nay dường như không thể đạt được. sự tiến hóa của các hệ thống này hứa hẹn những khám phá mới - từ những ngôi sao đầu tiên đến vật chất tối tăm.