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科技工作者之家 2021-07-15
近日,中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所副研究员郑奕团队提出了采用逆向地图投影进行主镜划分的方法,相关研究成果以Primary mirror segmentation for large optical telescopes: an inverse map projection approach为题,发表在Applied Optics上。该研究分析了已有和在建的光学望远镜、典型射电望远镜的主镜弯曲度,提出了平面、锥面、圆柱面和Goldberg多面体8种划分规范和各自对应的曲面范围。研究表明,光学望远镜主镜弯曲度都小于π/6,适用于平面向曲面投影的划分方式。
该研究受到地图投影的启发,它将地球上的图形绘制到平面地图上,是人类科技发展史上的古老问题。科研人员在此基础上发展了逆向投影算法,获得如下进展:“保形逆向投影”,划分获得的六角形偏离正六角形的程度最小;“等面积逆向投影”,所获子镜的质量相等;“等径长逆向投影”,所获子镜外接圆最小,从而最节省昂贵的镜面材料。研究提出,“子镜形状的不规则度”和“子镜面积差异”是划分的关键制约因素,进而提出综合投影算法,可通过调节权重因子,得到各项指标均衡的划分结果。以三十米望远镜为对象进行评估,验证了在该方法的有效性(图2)。
研究团队积极参加“三十米望远镜”项目,承担划分后具有不规则外形、复杂接口子镜的外形加工,在大型数控五轴加工机床上进行试验,完成三十米望远镜第63号子镜的加工,检测结果获得三十米望远镜光学组的认可。
研究工作得到国家自然科学基金、科技部国家国际科技合作专项项目的资助
论文连接
三十米望远镜报道外形加工进展
图1.六角形铺叠模式及其对应的曲面范围。(a)平面铺叠,(b)-(f)圆锥面铺叠,(h)适用曲面范围,(i)Goldberg图形
图2.保形投影、等面积投影和等径长投影在形状不规则度、面积差异、外接圆直径上的对比
图3.三十米望远镜TMT第63号子镜外形加工与检验
来源:中国科学院
原文链接:http://www.cas.cn/syky/202107/t20210714_4798604.shtml
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