基于步进电机的位移促动器设计与实测

以环形太阳望远镜为应用背景,研制了一种基于步进电机的位移促动器,并进行了性能测试实验,获得了位移促动器的性能指标。分析了常见的大行程、高精度位移促动器的结构形式,选择位移缩放式作为位移促动器的基本结构。该位移促动器采用步进电机集成行星减速器作为驱动元件,以具有特殊消间隙结构的螺旋传动作为位移缩放机构,为实现高分辨率、高刚度和高精度的位移促动器设计,开展了位移促动器的性能测试实验,结果表明:该位移促动器轴向位移量程为±2 mm,不同负载下均能实现1 μm的步长分辨率,位移闭环输出精度优于1 μm。研制的位移促动器为环形太阳望远镜的建设提供重要的技术支持,并为其它精密光学镜面支撑系统的工程应用提供参考。     

超新星背后的恒星

2017年,天文学家幸运地观测到了一次邻近的IC型超新星爆发事件。它的编号为SN 2017eln,位于旋涡星系NGC 3938,距离我们大约6500万光年。为了更好地了解恒星演化、大质量恒星分布及超新星爆发,两个研究小组的科学家仔细研究了哈勃空间望远镜的观测数据,期望从2007年拍摄的图像中发现这颗爆发恒星死亡前的讯息。     

近地天体望远镜配置大阵面CCD后轴外像差的校正

近地天体望远镜由SI600S (4k×4k) CCD升级为STA1600LN (10k×10k) CCD后,观测视场由4 deg~2增至9 deg~2,可用视场直径由望远镜原设计视场的3.14°增至4.28°,超出原设计36%,同时作为CCD密封窗的场镜增厚8.75 mm;两个因素导致10k CCD成像的轴外像差增大,视场外围的像质变差.依据望远镜原始设计光学参数,借助光学设计软件ZEMAX进行像质改善尝试,最终选择在10k CCD场镜前插入一个由两片球面透镜组成的场改正镜,使10k CCD的轴外像差得到校正.同时还提出了一个进一步拓展近地天体望远镜观测能力的设计方案,将望远镜的可用视场从目前的14.38 deg~2扩展至28.27 deg~2.     

基于大视场反卷积的天文图像叠加方法

地基望远镜在成像过程中,由于受大气湍流、望远镜静态像差、跟踪误差、指向误差及视场变化的影响,不同视场区域的PSF (Point Spread Function)具有差异;同时,不同望远镜获取的图像PSF也存在差异.将多个望远镜获取的星象直接叠加至相同的区域后,图像质量受像质最差的望远镜限制,最终观测分辨率和灵敏度均会受到影响.通过图像复原,可以提高图像质量,进而提高叠加效果.根据该思路提出了1种基于PSF分区的迭代图像复原方法:该方法首先通过SOM (Self-organizing Maps)对PSF进行聚类分析,利用同类别PSF的平均PSF进行反卷积,再将反卷积结果按PSF聚类结果分割为不同大小的子图,最后将子图进行拼接.图像复原在提高图像质量的同时,降低了PSF不一致性对图像叠加带来的影响.将几个望远镜在同一时刻获取的图像经反卷积处理之后利用图像配准算法进行矫正并叠加,可获得高信噪比图像.对实际望远镜获取的数据处理后的结果表明:图像在进行复原和叠加过程中,星象目标信噪比不断提升,提高了成像系统对暗星的探测能力.     

拉蒙特(Lamont)——月面上最诡异的地貌

位处月球东北角的静海(Mare Tranquillitatis),读者们也许认为它应该恰如其名一样,平静如镜,没有什么吸引人的地貌可看。不过在1969年7月20日,当人类第一次踏足其表面时,世界上所有人的目光都集中在它的身上。人们都争相拿出各式各样的望远镜,来观看登陆的地点,以及用三位美国宇航员的名字命名的三座直径只有3~5千米的细小撞击坑。顿时,静海变得波涛汹涌,失去了昔日的宁静。     

时光里的太阳望远镜(上)

太阳是离我们最近的恒星,也是千万颗恒星中极普通的一颗。它不够大,目前观测到的质量最大的恒星能够达到150倍太阳质量;它不太老,只有50亿岁,正值壮年;它不太亮,绝对星等只有4.83等,但视星等有-26.74等。正因如此,我们可以利用距离优势更加充分地观测太阳;也正因太阳足够普通,才有了作为恒星研究目标的代表性。     

发现土星尺寸的太阳系外行星

美国航天局的凌星系外行星巡天望远镜(Transiting Exoplanet Survey Telescope,简称TESS)任务由麻省理工学院的天体物理学家领导。该望远镜于2018年4月18日发射升空,主要目标就是寻找太阳系外行星.     

膜圆顶及塔架对南极望远镜风载影响的仿真分析

为了充分利用Dome A地区绝佳的视宁度条件, 计划将南极望远镜安装在15m高的塔架上并使用轻质膜圆顶. 研究了在塔架和膜圆顶作用下风载对望远镜观测环境的影 响, 利用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)分析了在10m·s^-1稳态风作用下,不同风向角、方位轴转动角以及镜筒转动角时,望远镜周围风速、湍动能的分布情况以及光程差的变化,同时研究了风屏对风速、湍动能的改善作用和带来的温升.结果表明,塔架和圆顶周围的风速与湍动能分布对风向的改变不敏感;迎风状态时望远镜附近的湍流分布与风速分布情况整体优于背风状态;当风速为10m·s^-1时,在距离风屏1m远、3m高的位置处风速降为来流风速的1/3至1/4,望远镜附近的平均温升值为0.044 K.     

吉林天文观测基地光学观测环境及相关研究进展

地基光学天文望远镜是人类探索与研究宇宙的重要手段, 对已有地基光学台址的光学观测环境进行监测分析, 可以为后期设备针对性改造以及观测者调整观测策略提供参考依据, 对提升地基光学设备的观测效能具有重要的意义. 吉林天文观测基地(简称``基地'')隶属于中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站, 位于吉林省吉林市大绥河镇小绥河村南沟约5 km处(东经126.3^\circ, 北纬43.8^\circ, 海拔高度313m). 基地大气视宁度均值范围约为1.3$''$--1.4$''$、天顶附近V波段的天光背景亮度为20.64magcdotarcsec^-2、年晴夜数最高可达270余天, 具有良好的天文观测条件. 吉林天文观测基地于2016年投入运行, 现有1.2m光电望远镜、迷你光电阵列望远镜、大视场光电望远镜阵列、新型多功能阵列结构光电探测平台等多台(套)光电望远镜设备. 利用上述设备, 主要围绕空间目标探测与识别、精密轨道确定、光电探测新方法以及变源天体的多色测光等开展相关研究工作, 与多家国内高校及科研院所保持着良好的合作关系.     

天球上和LAMOST焦面上天体位置关系的研究

用主光线法对正在研制的大天区面积多目标光纤光谱望远镜（LAMOST）焦面上天体成像位置进行了研究,提出了在焦面上确定天体位置的方法,导出了天体在天球和LAMOST实际焦面上一一对应的位置关系。本的方法可用于焦面上光纤位置的确定,同时,也为已知天体在焦面上的位置确定其在天球上的位置提供了一种方法。