AOA - Amatorska Optyka Adaptacyjna

[MateuszW]

 

 

Swoją drogą bardzo jestem ciekaw jak od strony algorytmicznej rozwiązane jest uczenie się jak odkształcać to lusterko.

Dostrzegam tu dużo równań różniczkowych i ciężkiej matmy, zadanie w sam raz dla jakiegoś mocnego profesora

 

Zastanawiam się, czy zamiast monitorowania jednej gwiazdy nie lepsze by było monitorowanie całego lub znacznej części pola widzenia.

Zmiany obrazu jednej gwiazdy mogą być statystycznie dużo mniej istotne, niż monitorowanie grupy gwiazd.

Moim zdaniem monitorowanie całego pola widzenia to wręcz konieczność. Tak samo, jak autostakkert alignuje zdjęcia lokalnie, na wielu obszarach, tak samo my musimy zrobić tyle że na żywo. Ruch każdej gwiazdy jest losowy, więc śledzenie jednej dla korekcji całości nie ma sensu (zredukujemy "stałe" czynniki, jak błędy prowadzenia, ale nic nie zrobimy z seeingiem). Trzeba śledzić każdą gwiazdę osobno (kilkadziesiąt gwiazd) i wyliczać z tego model deformacji lokalnej.

Czyli przydałoby się np półprzepuszczalne lustro, żeby guider mógł śledzić obraz główny. OAG nie ma sensu, bo nie widzi tego, co główna kamera.

 

Z tym, że coś nie bardzo mi się kojarzy, żeby w tych VLT i innych gigantach śledzili całe pole zdjęcia, raczej odpalają jeden laser i tyle... Więc czegoś pewnie nie rozumiem.

 

 

myślę że nie, bo każde z tego miliona mikrolusterek ma tylko dwa stany - 12° odchylenia w lewo i 12° odchylenia w prawo (służy do zapalania i gaszenia pikseli w projektorze)

No to chyba uwaliłeś właśnie ten pomysł

[MateuszW]

a nie coś co urodzi student i nie będzie wiadomo co z tym później zrobić.

Ej no, wypraszam sobie

 

Ale wiem, co masz na myśli.

[szuu]

Moim zdaniem monitorowanie całego pola widzenia to wręcz konieczność. Tak samo, jak autostakkert alignuje zdjęcia lokalnie, na wielu obszarach, tak samo my musimy zrobić tyle że na żywo. Ruch każdej gwiazdy jest losowy, więc śledzenie jednej dla korekcji całości nie ma sensu (zredukujemy "stałe" czynniki, jak błędy prowadzenia, ale nic nie zrobimy z seeingiem). Trzeba śledzić każdą gwiazdę osobno (kilkadziesiąt gwiazd) i wyliczać z tego model deformacji lokalnej.

 

tylko czy to w ogóle jest fizycznie możliwe?

 

dociera do nas zaburzona fala od jakiejś gwiazdy. deformując odpowiednio lustro uzyskujemy odwrotne zaburzenie, które przywraca idealny obraz.

ale jeżeli "poprawimy" drugą gwiazdę to znowu pierwsza się zepsuje (bo poprzedni stan był idealny - każda jego zmiana to pogorszenie).

oczywiście deformacje są tym bardziej podobne do siebie im bardziej podobne są tory po jakich biegnie światło, czyli korekcja dla wybranej gwiazdy jest w przybliżeniu poprawna dla najbliższych okolic a potem i dalej tym gorzej.

 

czy jest jakiś powód, dla którego miałaby istnieć korekcja poprawna dla całego dużego pola widzenia?

[WielkiAtraktor]

Pamiętam, jak na którymś forum opisywano wycieczkę do obserwatorium Big Bear (największy obecnie teleskop słoneczny, 1,6 m), gdzie obsługa pokazywała obraz Słońca na żywca z włączoną i wyłączoną optyką adaptatywną (różnica porażająca). Siłą rzeczy mają tam korekcję dość dużego pola widzenia.

 

Coś się da znaleźć, lekki temat to to nie jest...:

 

Layer-oriented adaptive optics for solar telescopes

 

Multi-conjugate Adaptive Optics at Big Bear Solar Observatory

 

 

 

 

a nie coś co urodzi student i nie będzie wiadomo co z tym później zrobić.

 

Też wiem, co było na myśli Zapaleniec, ale bez doświadczenia, faktycznie mógłby napisać kod kiepski w późniejszym utrzymaniu i zrozumieniu przez następców (pamiętam ze swej młodości). Ale jak wiemy, doświadczeni też się na forum pałętają.

[MateuszW]

tylko czy to w ogóle jest fizycznie możliwe?

 

dociera do nas zaburzona fala od jakiejś gwiazdy. deformując odpowiednio lustro uzyskujemy odwrotne zaburzenie, które przywraca idealny obraz.

ale jeżeli "poprawimy" drugą gwiazdę to znowu pierwsza się zepsuje (bo poprzedni stan był idealny - każda jego zmiana to pogorszenie).

oczywiście deformacje są tym bardziej podobne do siebie im bardziej podobne są tory po jakich biegnie światło, czyli korekcja dla wybranej gwiazdy jest w przybliżeniu poprawna dla najbliższych okolic a potem i dalej tym gorzej.

 

czy jest jakiś powód, dla którego miałaby istnieć korekcja poprawna dla całego dużego pola widzenia?

Hmm, chyba już wiem gdzie palnąłem głupotę. Otóż analogia do autostakkerta jest nietrafiona. On wyrównuje pozycję całych gwiazd miedzy sobą, czyli pracuje na sumie obrazów z każdego kawałka lustra, a my pracujemy oddzielnie na tych kawałkach. Tak więc przesunięcie jednego kawałka powoduje zmianę kształtu każdej gwiazdy. Ale to nadal nie rozwiązuje twojej bardzo trafnej uwagi.

 

Oto model biegu światła w rozważanym przypadku (na jednym lustrze ):

Zasadniczo mamy taką sytuację, że każdy kawałek lustra rzuca światło na każdy piksel matrycy, czyli wiele do wielu.

Tu narysowałem po dwa promienie dla dwóch pikseli. Oczywiście każdy piksel widzi "inną gwiazdę" (no inny kawałek nieba). A wszystkie promienie od jednej gwiazdy są praktycznie równoległe.

Mamy więc promień zielony i fioletowy, który pochodzi od jednej gwiazdy, trafia na różne kawałki lustra i skupia się w jednym pikselu.

Promień czerwony i niebieski analogicznie.

 

Widać więc wyraźnie to, o czym mówisz - deformując górny kawałek lustra zmieniamy bieg promieni zielonego i czerwonego, które tworzą obraz osobnych gwiazd.

 

Zastanówmy się, jak te promienie przechodzą przez atmosferę. Otóż pary zielony i fioletowy, oraz czerwony i niebieski przechodzą przez nią blisko sobie (w odległości max średnicy lustra). A te dwie pary są już mocno oddalone - o setki metrów, może kilometry na jakiejś tam wyższej partii atmosfery. Jeśli dobrze pamiętam, rozmiar komórki atmosfery, na której już daje się zauważyć rozwalenie seeingu jest rządu kilkunastu cm, czyli w zasadzie przy większym lustrze nawet promienie od jednego obiektu będą różnie zniekształcone.

 

Mamy więc 4 promienie idące przez różne komórki atmosfery, a więc różnie zniekształcone (w praktyce zniekształcenie takiego promienia oznacza zmianę jego kierunku, bo w założeniu jest punktowy). 4 promienie są odchylanie atmosferą i trafiają na niewłaściwe kawałki lustra. I co dalej? Trzeba teraz tak zdeformować te kawałki lustra, aby promienie wróciły z powrotem do właściwych pikseli. Ale czy mamy tu Twój problem szuu? Myślę że tak i nie mam pomysłu, co z tym zrobić, jak to analizować. Ktoś mądrzejszy?

[Behlur_Olderys]

Może być pomocne coś takiego:

 

https://en.wikipedia.org/wiki/Shack%E2%80%93Hartmann_wavefront_sensor

 

No dobra, szuu, chyba przeoczyłem te 12 stopni, dobra Wracamy do rozważań czysto teoretycznych, albo rozwiązania z jednym lusterkiem (jeden stopień swobody pozwala mimo wszystko na znaczącą redukcję seeingu)

[HAMAL]

Wracamy do rozważań czysto teoretycznych, albo rozwiązania z jednym lusterkiem (jeden stopień swobody pozwala mimo wszystko na znaczącą redukcję seeingu)​.....

 

...no, jednej gwiazdy w wąskim kadrze.

[Behlur_Olderys]

HAMAL, za dużo pesymizmu!

Każde zniekształcenie obrazu można rozbić na szereg zniekształceń o coraz to bardziej skomplikowanych kierunkach i zakresach przestrzennych, każde o rząd wielkości słabsze.

 

Najbardziej znaczące są zniekształcenia 1. rzędu, czyli drgania całego obrazu w jednym kierunku - dipolowe.

 

Później dalsze rzędy to kwadrupolowe rozciąganie, jakieś wysoko-rzędowe bulgotanie itp. które widać na Twoim gifie.

 

Jeśli jesteś w stanie zmierzyć zniekształcenie (detektor czoła fali czy też wavefront detector) i opisać je matematycznie, to możesz je rozbić na składowe, wyodrębnić zniekształcenie pierwszego rzędu i wyeliminować je pojedynczym, ruchomym lusterkiem. Do eliminacji zniekształceń drugorzędowych już potrzebowałbyś 4 luster, 3-rzędowych: 9 itd..

 

Eliminacja nawet pierwszego rzędu zniekształceń prowadzi do zauważalnej i znaczącej poprawy seeingu. Chyba już linkowałem ten pdf:

https://www.osti.gov/scitech/servlets/purl/647009

 

Tutaj też ciekawy artykuł z nazwą SBIG w tytule:

http://www.company7.com/sbig/products/ao7.html

 

Może to nie jest profesjonalne AO, ale zawsze coś!

[HAMAL]

Ten Twój seeing pierwszego rzędu to najczęściej jest kołysanie się optyki na luzach osi RA montażu

[szuu]

Pamiętam, jak na którymś forum opisywano wycieczkę do obserwatorium Big Bear (największy obecnie teleskop słoneczny, 1,6 m), gdzie obsługa pokazywała obraz Słońca na żywca z włączoną i wyłączoną optyką adaptatywną (różnica porażająca). Siłą rzeczy mają tam korekcję dość dużego pola widzenia.

 

Coś się da znaleźć, lekki temat to to nie jest...:

 

Layer-oriented adaptive optics for solar telescopes

 

Multi-conjugate Adaptive Optics at Big Bear Solar Observatory

 

 

no, bardzo ciekawe teksty, czyli tak jak podejrzewałem, jedno deformowalne lustro nie wystarczy dla szerokiego pola widzenia!

 

a eliminacja zniekształceń tylko pierwszego rzędu jest przecież bardzo "prosta"

wystarczy łapać te 100 czy 200 klatek na sekundę... oczywiście coś za coś - opanowanie dodatkowych szumów, znaczne zwiększenie ilości danych.

ale za to odpada problem mechaniczny.

[Behlur_Olderys]

Ech, po przemyśleniu poruszonych tematów i przeczytaniu wypowiedzi zrozumiałem, że muszę wycofać się z entuzjazmu. A jednak, to nie takie proste

[HAMAL]

Może problem polega na postrzeganiu tego systemu w naszej amatorskiej skali. Ten system wykorzystywany jest głównie do obserwacji bardzo małych pól, często punktowych obiektów, np. obłoki dookoła gwiazd, gwiazdy krążące wokół centrum naszej galaktyki (czarnej dziury) itd., często przez filtry o bardzo wąskim paśmie.