稳态下大型分段式空间望远镜上模拟日冕仪仪器的自适应光学性能
天体物理仪器与方法
2022-10-03 v1 地球与行星天体物理
摘要
在太空望远镜上用日冕仪仪器直接成像类地系外行星(“exoEarths”)需要稳定的波前,在数小时的曝光时间内光程差限制在数十皮米 RMS。虽然分段镜的结构动力学可通过望远镜计量直接稳定,另一种可能是在日冕仪仪器中使用在科学曝光期间运行的闭环波前传感与控制系统,以主动校正波前并放宽对望远镜稳定性的约束。在本文中,我们以 15~m 分段式望远镜概念 LUVOIR-A 为例,展示了所提供的时域滤波的模拟。基于望远镜结构的有限元模型假设稳态像差,我们(1)优化系统以最小化波前残差,(2)使用端到端数值传播模型估计科学探测器处的残余星光强度,以及(3)预测任务期间探测到的 exoEarth 候选体数量。我们表明,使用 0 等星可将 100~pm~RMS 的望远镜动态误差降低至 30~pm~RMS,将对比度性能提高 15 倍。在振动频率对使用自然导引星的系统过快的情况下,激光源可增加波前传感器处的通量以提高伺服环路频率并减轻高时间频率波前误差。例如,有效星等为 -4 的外置激光可使具有 100~pm~RMS 动态误差且强振动快至 16~Hz 的望远镜的波前稳定至 10~pm~RMS 残差,从而将探测到的行星数量至少增加 4 倍。
引用
@article{arxiv.2209.15063,
title = {Adaptive optics performance of a simulated coronagraph instrument on a large, segmented space telescope in steady state},
author = {Axel Potier and Garreth Ruane and Christopher C. Stark and Pin Chen and Ankur Chopra and Larry D. Dewell and Roser Juanola-Parramon and Alison A. Nordt and Laurent A. Pueyo and David C. Redding and A J Eldorado Riggs and Dan Sirbu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.15063},
year = {2022}
}
备注
Published in JATIS. arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:2108.06403