Автореферат (1103492), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Причём данный метод позволяет адаптировать и оптимизировать оптическую схему в зависимости от решаемых наблюдательных задач различного формата безнеобходимости вносить изменения в конструкцию.Непосредственная практическая значимость состоит в выработке рекомендаций по формированию блока научной аппаратуры для4непосредственного наблюдения и исследования внесолнечных планет и околозвёздных дисков в планируемых российских экспериментах на наземных и космических телескопах, в частности, «Планетный мониторинг», «Звёздный патруль», «Спектр-УФ».Достоверность полученных результатови апробация результатов работыДостоверность результатов, полученных в диссертации, основывается на использовании известных моделей физических явлений, а также признанных методов и подходов физической оптики.Правильность выбранных подходов также подтверждается тем, чтополученные теоретические и численные результаты согласуютсяс результатами проведённых экспериментов.По результатам работы подана заявка на патент на полезнуюмодель: заявка № 201613675 от 13.09.2016.Основные материалы работы докладывались и обсуждались наследующих российских и международных конференциях и семинарах в период с 2013 по 2016 г.:• 11-я, 12-я и 13-я Конференции молодых учёных «Фундаментальные и прикладные космические исследования», ИКИРАН, Москва, 2014, 2015, 2016 гг.• 56-я научная конференция Московского физико-технического института (МФТИ), Москва-Долгопрудный, 2013 г.• 40th COSPAR Scientific Assembly, Moscow, 2014 г.• Научно-техническая конференция «Метрологическое обеспечение фотоники», Москва, 2015 г.• Российско-германский молодёжный семинар «Перспективы космической науки и исследований космоса», Берлин,2016 г.• SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation, Edinburgh,2016.• Научные семинары, проводимые в ИКИ РАН, МФТИ, МГУ.Публикации и личный вклад автораОсновные материалы диссертации опубликованы в шести статьях в международных и российских журналах из перечня ВАК (входящих в Web of Science).5Все исследования, содержание и результаты которых изложеныв настоящей диссертационной работе, проведены лично авторомв процессе научной деятельности.
Автором осуществлялись: проработка и применение методов решения к задачам, поставленнымв диссертации; проведение численных расчётов, моделирований,подготовка и осуществление экспериментов, обработка их результатов; подготовка докладов и текстов публикаций, а также перепискас редакциями журналов и рецензентами.Структура и объём работыДиссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и спискалитературы. Работа содержит 133 страницы, 77 рисунков, 136 наименований списка литературы.Основное содержание работыВо введении обоснована актуальность темы диссертационнойработы, сформулированы цели и задачи проведённых исследований, приведены положения, выносимые на защиту, акцентированыих научная новизна и практическая значимость.В первой главе по литературным источникам проведён обзор современного состояния задачи обнаружения и исследования внесолнечных планет, а также рассмотрены методы и инструменты, применяемые для решения этой задачи.В п. 1.1 приведена краткая статистика открытий экзоплнет, сделанных к настоящему времени.
На начало 2017 г. достоверно обнаружено более 3500 внесолнечных планет, из которых лишь 75 былинайдены путём прямого наблюдения [1, 2].В п. 1.2 содержится обзор непрямых методов поиска внесолнечных планет, их особенности, преимущества и недостатки [3, 4].В п. 1.3 проанализирован метод прямого наблюдения окрестностей звёзд и необходимые для его применения инструменты.Прямое наблюдение внесолнечных планет позволит получить изображения планетных систем около ближайших звёзд и измерить ихспектры, но представляет собой сложную техническую задачу из-засочетания огромного яркостного контраста и малого углового расстояния между планетой и родительской звездой.
Для её успешногорешения необходимы [5]: телескоп диаметром от двух метров, чтобы6собрать световой сигнал планеты; система прецизионной адаптивной оптики для исправления волнового фронта; звёздный коронограф для погашения яркого звёздного света. Также в п. 1.3 приведёнобзор завершённых, проводимых в настоящее время и планируемыхв будущем экспериментов по прямому наблюдению внесолнечныхпланет около ближайших звёзд как на наземных, так и на космических телескопах.В п. 1.4 рассмотрены различные типы звёздных коронографов,которые применяются в прямом наблюдении окрестностей звёзддля погашения яркого звёздного света. Традиционные звёздные коронографы ослабляют свет яркого осевого источника с помощьюфокальных фазовых масок и апподизации входного зрачка.
Из-заэтого их рабочий спектральный диапазон значительно ограниченв силу хроматичности центральных элементов оптических схем,хотя известны и ахроматические модификации.В настоящей диссертационной работе в качестве предмета исследования был выбран метод ахроматической интерференционнойкоронографии [6], дополненный переменным вращательным сдвигом [7]. Данный метод звёздной коронографии до сих пор не былпроработан до применения в эксперименте: не было известно оптической схемы, не была решена проблема механической стабильности плеч интерферометра, не было исследовано пропускание полезного светового сигнала.Использование переменного вращательного сдвига позволяетэффективнее погашать свет звезды, а также изменять рабочие параметры схемы и тем самым адаптировать коронограф под особенности наблюдательных задач без изменения конструкции.Вторая глава посвящена теоретическому анализу примененияпеременного вращательного сдвига в ахроматическом интерференционном коронографе для решения задачи наблюдения слабых источников света (планет, околозвёздных дисков, протопланетныхдисков и др.) в непосредственной близости от яркого протяжённогоисточника света (звезды).В п. 2.1 описан принцип работы интерферометра с переменнымвращательным сдвигом (рис. 1).
Полученное телескопом изображение звезды и планеты коллимируют в плоскопараллельный пучоки направляют в интерферометр, где оно разделяется на два равныхпо интенсивности изображения. Одно из них сдвигается по фазена π радиан относительно другого и одновременно поворачиваетсятакже относительно второй копии на заданный угол ψ вокруг оптической оси, совпадающей с осью звезды (направлением на звезду).7При совмещении этих двух изображений в результате интерференции в противофазе свет от звезды значительно ослабляется (зануляется). В то же время свет от двух копий изображения планеты не гасится, так как они оказываются геометрически разделёнными (приненулевом угле поворота).Рисунок 1 — Принципиальная схема работы ахроматического интерференционного коронографа с переменным вращательным сдвигомВ пп. 2.2–2.5 приведён анализ формирования изображенийзвезды и планеты в схеме ахроматического интерференционногокоронографа общего пути с переменным вращательным сдвигом,а также выполнены оценки пропускания полезного светового сигнала (планетного света).
Коронографическое изображение, получаемое с помощью такой схемы, представляет собой пары копий изображения неосевых источников (планет) на фоне остаточного (неполностью погашенного из-за конечного физического размера) света протяжённого осевого источника (звезды), см. формулы (1) и (2),рис. 2 [7].I staræ ö J 2 πDρ λ )Θ22 ççç ψ ÷÷÷ 2 (=× sin çç ÷÷÷ ×, (1)ççè 2 ø÷4ρ22æöæöö÷ ùé æççê A ççα - ρ cos ççççφ + ψ ÷÷÷÷÷, β - ρ sin ççççφ + ψ ÷÷÷÷÷÷÷÷÷ -ú00ççê ççç2 ø÷÷2 ø÷÷÷÷ø÷ úúèççèççεèI planet = × êê. (2)öúççæ÷÷ö÷÷ö÷÷ ú4 êçæççæçψψ÷÷÷çê- A çççα - ρ0 cos çççφ - ÷÷÷, β - ρ0 sin çççφ - ÷÷÷÷÷÷÷ ú2 ø÷2 ø÷ø÷ úûêëçèèççèççЗдесь α и β — декартовы координат на небесной сфере и в фокальной плоскости; α2 + β2 = ρ2; ρ0 — угловое расстояние между8планетой и звездой; λ — длина волны; D — диаметр телескопа; Θ —угловой размер звезды; ψ — угол вращательного сдвига; J2 — функция Бесселя первого рода второго порядка; φ — фаза движенияпланеты по орбите (0…2π).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
