Il sistema assiale e radiale di attuatori in genere si compone di un sistema passivo (idraulico o a leva astatica) per compensare la componente di peso locale dello specchio e di un sistema elettro-meccanico attivo per spingere localmente sotto lo specchio, deformandone la superficie in accordo al modulo dell’aberrazione calcolata con il sensore di fronte d’onda.
Gli errori del fronte d’onda sono misurati usando una stella brillante (mag 14 o inferiore) off-axis. La stella deve essere lontana diversi arcmin dal centro dell’asse ottico per evitare vignetting. Dunque si trova in genere fuori dall’angolo isoplanatico, per cui sussiste uno sfasamento che richiede una correzione rispetto alla variazione di seeing locale. Ciò si fa aumentando il tempo d’integrazione della stella (tipico t = 30sec). Ma questo limita la banda passante del controllo di AO a circa 0.03 Hz. Il vantaggio invece è che potendo allontanarsi dal FOV scientifico è più facile trovare stelle brillanti.
Aberrazioni rotazionalmente simmetriche
Sono corrette applicando un “letto” di forze sugli attuatori laddove non sia importante l’angolo di incidenza del supporto inferiore dello specchio. Considerato l’anello di attuatori generico R, per correggere il generico coefficiente di aberrazione m, si ha:
Aberrazioni non rotazionalmente simmetriche
Sono corrette applicando un “letto” di forze dove vi sia dipendenza tra l’anello e l’angolo del supporto. La forza per l’attuatore i-esimo dell’anello R per l’aberrazione a con ordine di simmetria o, è la seguente:
10m segmentato. Fonte: W. M. Keck Observatory
10m segmentato. Fonte: W. M. Keck Observatory
Safety supports
Radial supports
Axial supports
Fixed points
Safety supports
Radial supports
Axial supports
Fixed points
Safety supports
Radial supports
Axial supports
Fixed points
In analogia con quanto discusso per M1, è necessario esplicitare il passaggio dall’ IA (Image Analysis) ai valori reali di correzione da applicare ai dispositivi disponibili per contro-bilanciare le aberrazioni da defocus e decentering coma con M2.
Rendendo attivo M2 si possono correggere defocus e coma:
Per il defocus si sposta M2 lungo l’asse ottico.
Per il coma si ruota M2 intorno al centro di curvatura.
Avendo calcolato il coefficiente di defocus mediante un sensore di fronte d’onda con sviluppo in polinomi di Zernike…
…su M2 si dovrà applicare uno spostamento lungo l’asse ottico pari a
Compiendo una rotazione di M2 intorno al suo centro di curvatura, l’immagine non subisce spostamenti ma si produce coma. Dunque se il sensore segnala un coma da decentramento (decentering coma), è possibile correggerlo applicandovi una siffatta rotazione.
In generale, una rotazione intorno al centro di curvatura produce uno spostamento laterale ed una rotazione. La relazione tra i due effetti è:
Avendo a disposizione il valore del coefficiente e dell’angolo di coma (~_3cos_), per correggere il decentering coma è necessario introdurre un spostamento laterale dato da:
Questo spostamento deve essere introdotto ruotando attorno al raggio r di un angolo dato dal sensore (θcoma,WS). L’origine del sistema di riferimento è il centro di curvatura di M2. Questa rotazione è dunque ottenibile da:
A volte, lo spostamento laterale è decomposto nelle componenti cartesiane (x,y):
E questi valori sono poi trasformati in angoli di rotazione attorno al centro di curvatura:
Se M2 è ruotato intorno ad un punto neutrale (coma free point) di M1, la rotazione non introduce coma, ma soltanto uno spostamento laterale sul piano focale. Questa proprietà può essere usata per tiltare M2 senza introdurre coma additivo.
Interessante lettura consigliata (disponibile sul sito del corso):
Analytical expressions for field astigmatism in decentered two mirror telescopes and application to the collimation of the ESO VLT, L. Noethe & S. Guisard, A&A Suppl. Ser. 144, 157-167 (2000)
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