В Институте физики микроструктур РАН - филиале ИПФ РАН создан макет полнозеркального телескопа для систем космического мониторинга околоземного пространства, работающий в вакуумном ультрафиолетовом и ультрафиолетовом диапазонах, позволяющих наблюдать Землю круглосуточно. В ультрафиолетовом диапазоне наша планета выглядит «черной» и этот эффект позволяет в ближнем космосе обнаружить даже самые слабые источники постороннего излучения в зоне наблюдения. Телескоп имеет рекордное сочетание большого поля зрения (±1,5°), углового разрешения (~2”) и малых размеров (диаметр входного зеркала 200 мм, максимальный габаритный размер 800 мм). Впервые удалось создать полнозеркальный телескоп с параметрами, ранее достигавшимися только в зеркально-линзовых схемах. Это инновационная разработка, не имеющая аналогов в мире. Двухканальность телескопа дает возможность изучения полученного изображения предмета в двух спектральных диапазонах, что повышает информативность прибора.
Залогом успеха разработчиков стал нестандартный подход к выбору оптической схемы телескопа и применение уникального метода обработки поверхности зеркал. Традиционно в телескопах используется асферическая оптика 2-го порядка: параболоиды, гиперболоиды, сферы. В данной разработке ключевым элементом телескопа стало плоское зеркало со сложным асферическим профилем, сформированным на его поверхности (планоид) - аналог коррекционной пластинки Шмидта в зеркально-линзовых телескопах. Подобную схему разработчики телескопов для регистрации коротковолнового излучения рассматривали уже десятки лет назад, однако никому не удалось ее реализовать, так как традиционными методами оптико-механической промышленности невозможно выполнить столь сложную асферику 6-го порядка, с сильной несимметричной составляющей. Решить эту задачу впервые удалось сотрудникам отдела многослойной рентгеновской оптики ИФМ РАН под руководством д.ф-м.н. Н.И. Чхало. Здесь в 2012 г. была создана уникальная установка для ионно-пучковой обработки оптических поверхностей, возможности которой позволяют создавать поверхности зеркал сколь угодно сложной формы. Именно на этой установке были созданы первые планоидные зеркала, позволяющие эффективно корректировать аберрацию получаемых снимков с помощью минимального числа оптических элементов.
Также в ИФМ РАН впервые была использована уникальная технология полировки подложек, позволяющая получать поверхности оптики с рекордным показателем шероховатости (гладкости). В результате достигнутая шероховатость оптических элементов для телескопа, в 30 раз меньше, чем шероховатость оптики для зрения. Примененная группой разработчиков под руководством Н.И. Чхало, технология включает 3 стадии обработки: глубокую шлифовку-полировку, химико-механическую полировку и суперполировку ионами аргона, реже ксенона. Если первая стадия является стандартной и, в большинстве случаев единственной, то две другие, - технология химико-механической полировки (разработана ИФМ РАН совместно с ФИАН им. П.Н. Лебедева) и ионнопучковая суперполировка (разработка ИФМ РАН) - применялась также впервые.
Изучению ионосферы Земли в последнее время во всем мире уделяется огромное значение. Во-первых, физические свойства самой ионосферы еще мало изучены и все больше интересуют человечество, а, во-вторых, мониторинг ближнего космоса необходим для обеспечения безопасности функционирования спутников, осуществляющих современные средства связи и коммуникаций, а также обнаружения и изучения разных космических «пришельцев».
В настоящее время в г. Королеве Московской области собран макетный образец двухканального телескопа. Финишное тестирование разрешающей способности аппарата осуществлялось самими разработчиками. Для этих целей в ИФМ РАН был создан уникальный прибор для количественного определения разрешающей способности телескопа по всему полю зрения. Так как прибор является «эталоном», то он оказался даже сложнее и масштабнее, чем сам телескоп. Тестирование самого прибора показало, что вносимая им ошибка при тестировании телескопа составляет менее 1”.
Авторы убеждены, что предложенный ими подход, когда ионно-пучковые технологии используются не только для коррекции локальных ошибок формы оптических элементов, но и для их «глубокого» формообразования (переход от простейших асферик к более сложным) – это новый уровень создания телескопов с уникальными характеристиками. Например, использование этой технологии сразу в несколько раз может повысить поле зрения традиционной схемы Ричи-Кретьена без потери пространственного разрешения. И вдвойне приятно, что именно отечественные разработчики открывают этот путь.
С.Н. Вдовичев, И.В. Малышев, Н.Н. Салащенко, А.Е. Пестов, В.Н. Полковников, М.Н. Торопов, С.А. Чурин, Н.И. Чхало (ИФМ РАН - филиал ИПФ РАН); И.Л. Струля (ОАО “Композит”, г. Королев).
|
|
|
|
Установка ионно-пучковой обработки оптических элементов |
Рабочая камера установки |
Двухканальный телескоп |
Тестирование телескопа на стенде |
