Создана математическая модель адаптации зеркальной системы обсерватории «Миллиметрон»
Сегодня расскажем еще об одном важном проекте из области научного приборостроения, в котором участвует наш Институт.
В настоящее время в России создается космическая обсерватория «Миллиметрон» («Спектр-М»). Под проектом работают многие промышленные и научные предприятия. На сайте проекта можно ознакомиться с назначением спутника и планирующейся научной программой. По сути это будет 10-метровый космический телескоп, предназначенный для исследования различных объектов во Вселенной в миллиметровом и инфракрасном диапазонах длин волн от 0,07 до 10 мм.
Главное параболическое зеркало обсерватории будет состоять из 96 сегментов, каждый из которых будет иметь возможность высокоточного перемещения (адаптации). После раскрытия в космосе механика зеркал приходит в движение и восстанавливает форму рефлектора с высокой точностью (отклонение от расчетной параболы - не более 10 мкм). Вторичное гиперболическое зеркало будет установлено на гексаподе, который сможет корректировать его положение по 6-ти степеням свободы.
КТИ НП СО РАН разрабатывает систему контроля формы и положения зеркальных сегментов, которая должна будет функционировать на борту спутника и обеспечивать процесс адаптации. Система контроля содержит две ступени: 1-ая - для предварительной настройки с помощью лазерного сканера и 2-ая - для точной настройки методом ножа Фуко.
В этом году нами была разработана математическая модель, описывающая автоматическую настройку составной зеркальной системы. Математическая модель учитывает результаты неявного (непрямого) обмера геометрии телескопа специализированной системой измерения в условиях космического пространства и неявных параметров его зеркальной системы с учетом шумов средств измерений. По результатам обмера математическая модель вычисляет оптимальное корректирующее воздействие, позволяющее выполнить настройку составной зеркальной системы и существенно улучшить оптическое качество телескопа.
В работе получены явные универсальные матричные выражения, позволяющие выполнять оптимальную адаптацию многомерных систем любой природы в условиях их многомерной расстройки, при известных зашумленных неявных исходных данных о системе, в т.ч. при частичных исходных данных.
Математическая модель также позволяет имитировать работу бортовой системы контроля обсерватории «Миллиметрон». Ниже показано как меняется качество изображения в процессе адаптации:
Разработанная модель системы адаптации позволит в дальнейшем оценить требования ко всем составным частям и подсистемам обсерватории «Миллиметрон», а также промоделировать различные сценарии процесса адаптации. В математическую модель могут вводиться новые уточнённые данные по точности изготовления всех зеркальных элементов и электро-механических узлов.