YaChudo

NPOI

Переглядів: 0. Оновлено 13.11.2026.

NPOI
Частина відUnited States Naval Observatory Flagstaff Stationd Редагувати інформацію у Вікіданих
РозташуванняАризона Редагувати інформацію у Вікіданих
Координати35°05′45″ пн. ш. 111°32′02″ зх. д. / 35.0959° пн. ш. 111.534° зх. д.
ОрганізаціяUnited States Naval Observatory Flagstaff Stationd, Військово-морська обсерваторія США, Дослідницька лабораторія Військово-морського флоту США і Lowell Observatory Редагувати інформацію у Вікіданих
Висота2163 м Редагувати інформацію у Вікіданих
Перше світло1994 Редагувати інформацію у Вікіданих
Стиль телескопаРадіоінтерферометрія і Інтерферометр Майкельсона Редагувати інформацію у Вікіданих
Вебсайтlowell.edu/research/research-facilities/npoi/​(англ.) Редагувати інформацію у Вікіданих
Мапа
CMNS: NPOI у Вікісховищі Редагувати інформацію у Вікіданих

NPOI (англ. Navy Precision Optical Interferometer, «Військово-морський високоточний оптичний інтерферометр») — американський астрономічний інтерферометр з найбільшими у світі базами, яким керує Дослідницька лабораторія Військово-морського флоту США. До кінця 2022 року ним керував консорціум, до складу якого входили Дослідницька лабораторія Військово-морського флоту, Станція Флегстафф Військово-морської обсерваторії та Ловеллівська обсерваторія. NPOI здебільшого здійснює космічну зйомку й астрометрію, причому остання є важливою складовою для безпечного позиціювання та навігації космічних апаратів Міністерства оборони США. NPOI розташований на станції Андерсон-Меса Ловеллівської обсерваторії приблизно за 25 км на південний схід від Флегстаффа, штат Аризона, США.

Історія

Проєкт NPOI ініціювала Військово-морська обсерваторія США 1987 року[1]. Обсерваторія Ловелла долучилася до проєкту наступного року, коли Військово-морська обсерваторія вирішила побудувати NPOI на Андерсон-Меса[2]. Перший етап будівництва завершили 1994 року, що дозволило інтерферометру того ж року побачити свої перші смуги (інтерференційну картину) — світло, об'єднане з кількох джерел[3]. Інтерферометр розпочав регулярні наукові спостереження 1997 року[4]. Відтоді NPOI постійно вдосконалювали та розширювали. Принципи роботи NPOI як класичного інтерферометра описано на сайті Сколарпедія[5] та на сайті NPOI[6].

До листопада 2011 року установка була відома як Військово-морський прототип оптичного інтерферометра (англ. Navy Prototype Optical Interferometer, NPOI). Згодом інструмент тимчасово перейменували на Військово-морський оптичний інтерферометр (англ. Navy Optical Interferometer), а нині він має постійну назву — Військово-морський високоточний оптичний інтерферометр імені Кеннета Дж. Джонстона (англ. Kenneth J. Johnston Navy Precision Optical Interferometer з тією ж абревіатурою NPOI, що й початково), що відображає як експлуатаційну зрілість установки, так і вшановує її головного ініціатора та засновника, який вийшов на пенсію, Кеннета Дж. Джонстона[7][8].

Опис

NPOI — це астрономічний інтерферометр, розташований у формі літери «Y» із трьома променями, кожен з яких розміщений на однаковій відстані і має довжину 250 м. NPOI може використовувати два типи станцій. Астрометричні станції, які використовують для дуже точного вимірювання положення небесних об'єктів, — це фіксовані модулі, розташовані на відстані 21 м одна від одної (по одній на кожному промені та одна в центрі). Станції для отримання зображень можна переміщати на одну з дев'яти позицій на кожному промені, і одночасно можна використовувати до шести станцій для виконання стандартних спостережень. Світло від обох типів станцій спочатку спрямовується до системи подачі, яка складається з довгих труб, з яких відкачано повітря. Вони ведуть до комутатора дзеркал, де світло спрямовується до шести ліній довгої затримки (англ. Long Delay Lines), які є ще одним набором довгих труб, що компенсують різницю відстаней до кожної станції. Потім світло надходить до установки об'єднання променів (англ. Beam Combining Facility), де воно потрапляє на лінії швидкої затримки (англ. Fast Delay Lines). Цей третій набір вакуумованих труб містить механізми, які переміщують дзеркала вперед і назад із дуже високим ступенем точності. Вони компенсують рух дзеркал під час відстеження об'єкта на небі та інші ефекти. Нарешті, світло виходить із труб усередині установки об'єднання променів і потрапляє на стіл об'єднання променів, де воно об'єднується в спосіб, що дозволяє формувати зображення[1].

Схема Військово-морського високоточного оптичного інтерферометра
Схема Військово-морського високоточного оптичного інтерферометра.

Обидва типи станцій містять три елементи: сидеростат, ширококутну камеру для захоплення зір (англ. Wide Angle Star Acquisition, WASA) та вузькокутне дзеркало для відстеження (англ. Narrow Angle Tracking, NAT). WASA — це точно відшліфоване плоске дзеркало діаметром 50 см. Камери WASA керують наведенням дзеркала на небесну ціль. Відбите світло від сидеростата спрямовується через телескоп, який звужує промінь до діаметра труб (12 см). Потім світло потрапляє на дзеркало NAT, яке компенсує атмосферні ефекти та спрямовує світло до системи подачі[1].

2009 року [[Станція Флагстафф Військово-морської обсерваторії США|Станція Флегстафф Військово-морської обсерваторії]] розпочала підготовку остаточних планів щодо інтеграції до NPOI чотирьох оптично-інфрачервоних телескопів з апертурою 1,8 м. Військово-морські сили схвалили ці плани 2010 року[9][10], після чого телескопи передали Станції Флегстафф[11]. Спочатку ці телескопи призначалися як «виносні» для Обсерваторії Кека на Гаваях, але їх так і не встановили та не додали до інтерферометра Кека. Спочатку планували встановити три телескопи[12][13], проте згодом ці плани відклали. Четвертий телескоп наразі розташований в Обсерваторії Маунт-Стромло в Австралії; його мали додати колись у майбутньому[11]. Нові телескопи мали б допомогти з отриманням зображень тьмяних об'єктів та покращити абсолютну астрометрію завдяки своїй більшій світлосилі порівняно з наявними сидеростатами[11].

Після скасування проєкту з чотирма виносними телескопами діаметром 1,8 м Дослідницька лабораторія Військово-морського флоту США та обсерваторія Ловелла розробили плани встановлення масиву з трьох 1-метрових телескопів, спираючись на профінансовані наукові дослідження. Для цього проєкту придбали три телескопи PlaneWave CDK1000, і 2020 року завершили початкове встановлення двох із них[14].

NPOI є прикладом конструкції інтерферометра Майкельсона; основними науковими програмами керує Дослідницька лабораторія Військово-морського флоту. NPOI є одним із небагатьох великих інструментів у світі, здатних проводити оптичну інтерферометрію[15][16]. Станція Флегстафф використовувала NPOI для проведення серії різноманітних наукових досліджень, що далеко виходять за межі лише вимірювання абсолютних астрометричних положень зір[17]. Додаткова наукова робота станції Флегстафф на NPOI включає вивчення подвійних зір, Be-зір, гравітаційного потемніння на зорях, сплющених зір зі швидким обертанням, зір із зоряними плямами, а також отримання зображень зоряних дисків (вперше в історії) та спалахуючих зір[18]. Протягом 2007—2008 років Дослідницька лабораторія Військово-морського флоту та станція Флегстафф використали NPOI для отримання перших в історії зображень супутників на геостаціонарній орбіті за допомогою методу фази замикання[19][20].

Порівняння з іншими приладами

Оптичні інтерферометри — це надзвичайно складні телескопи для збору фотонів із незаповненою апертурою, що працюють у видимому (іноді також у ближньому інфрачервоному) діапазоні і створюють синтезовані зображення в режимі реального часу (на відміну від радіоінтерферометрів, які записують дані для пізнішого синтезу), по суті, виконуючи обернене перетворення Фур'є вхідних даних. Астрометричні вимірювання здійснюють шляхом точного вимірювання додавань у лініях затримки під час формування інтерференційних смуг, необхідних для компенсації різниці довжин оптичних шляхів від кінців бази. Використовуючи тригонометрію, можна визначити положення на небесній сфері, на яке «спрямований» масив.

Існує лише кілька таких інструментів, які можна вважати робочими. NPOI отримав оптичні зображення з найвищою на свій час роздільною здатністю серед усіх астрономічних інструментів, хоча з часом він мав поступитися новішим інструментам, таким як Масив CHARA та інтерферометр Обсерваторії Магдалена-Рідж[21]. Першим астрономічним об'єктом, зображення якого отримав NPOI, був Міцар, і відтоді було виконано значний обсяг досліджень з астрометрії, прив'язки до опорної системи координат, зір зі швидким обертанням та дисків Be-зір[22]. NPOI здатний визначати положення небесних об'єктів з точністю до кількох кутових мілісекунд, частково завдяки оптичній фіксації його компонентів за допомогою складної метрологічної системи лазерів, які з'єднують основні оптичні елементи один з одним та з корінною породою.

Для вирівнювання довгого оптичного тракту також використовують багато спеціалізованих лазерів. Масив сидеростатів NPOI та масив CHARA є єдиними у світі оптичними інтерферометрами з довгою базою, здатними одночасно фазувати шість елементів[23].

Примітки

  1. ↑ а б в Armstrong, J. T.; Mozurkewich, D.; Rickard, L. J.; Hutter, D. J.; Benson, J. A.; Bowers, P. F.; Elias, N. M.; Hummel, C. A.; Johnston, K. J.; Buscher, D. F.; Clark Iii, J. H.; Ha, L.; Ling, L.-C.; White, N. M.; Simon, R. S. (1998). The Navy Prototype Optical Interferometer. Astrophysical Journal. 496 (1): 550—571. Bibcode:1998ApJ...496..550A. doi:10.1086/305365. S2CID 120515684.
  2. ↑ Hutter, D. J.; Elias, N. M.; Peterson, E. R.; Weaver, W. B.; Weaver, G.; Mozurkewich, D.; Vrba, F. J.; Simon, R. S.; Buscher, D. F.; Hummel, C. A. (1997). Seeing Tests at Four Sites in Support of the NPOI Project. Astronomical Journal. 114: 2822. Bibcode:1997AJ....114.2822H. doi:10.1086/118690.
  3. ↑ Hutter, Donald J. (1995). Current Status of the Navy Prototype Optical Interferometer. Bulletin of the American Astronomical Society. 27: 1452. Bibcode:1995AAS...18712102H.
  4. ↑ Armstrong, J. T.; Mozurkewich, D.; Pauls, T. A.; Rickard, L. J.; Benson, J. A.; Dyck, H. M.; Elias, N. M.; Hajian, A. R.; Hummel, C. A. та ін. (1997). The Navy Prototype Optical Interferometer (NPOI) is Operational. Bulletin of the American Astronomical Society. 29: 1234. Bibcode:1997AAS...191.1603A.
  5. ↑ Hutter, Donald (2012). Ground-based optical interferometry. Scholarpedia. 7 (6) 10586. Bibcode:2012SchpJ...710586H. doi:10.4249/scholarpedia.10586.
  6. ↑ NPOI - Navy Prototype Optical Interferometer. Архів оригіналу за 27 травня 2010.
  7. ↑ NPOI renamed to reflect its evolving role in research. Lowell Observatory. Архів оригіналу за 31 січня 2012. Процитовано 4 січня 2012.
  8. ↑ Archived copy. Архів оригіналу за 4 жовтня 2013. Процитовано 25 січня 2013.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)
  9. ↑ Archived copy (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 27 грудня 2016. Процитовано 5 лютого 2012.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)
  10. ↑ Archived copy (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 12 березня 2012. Процитовано 25 квітня 2012.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)
  11. ↑ а б в Divittorio, Michael; Hutter, Donald J.; Kelley, Michael (2008). Schöller (ред.). Plans for utilizing the Keck Outrigger Telescopes at NPOI. Optical and Infrared Interferometry. 7013: 87. Bibcode:2008SPIE.7013E..2UD. doi:10.1117/12.787635. S2CID 122637531.
  12. ↑ Acceptance of Gift of Telescopes (PDF). United States Navy. 3 листопада 2010. Архів оригіналу (PDF) за 27 грудня 2016. Процитовано 4 січня 2012.
  13. ↑ Hutter, Don (1 березня 2011). NPOI Update (PDF). United States Naval Observatory. Процитовано 5 січня 2012.[недоступне посилання з 01.01.2018]
  14. ↑ van Belle, Gerard T.; Clark, James H.; Schmitt, Henrique R.; Noble, David; Jorgensen, Anders M.; Mozurkewich, David; Armstrong, J. Thomas; Baines, Ellyn K.; DeWitt, Merrick; Martinez, Ty; Restaino, Sergio R.; Stone, Jordan; Coleman, Thomas; Hardesty, Ben; Clark, Wyatt E. (26 серпня 2022). Mérand, Antoine; Sallum, Stephanie; Sanchez-Bermudez, Joel (ред.). The Navy Precision Optical Interferometer: large-aperture observations and infrastructure improvements. SPIE: 3. doi:10.1117/12.2630572. ISBN 978-1-5106-5347-4. {{cite journal}}: Cite journal вимагає |journal= (довідка)
  15. ↑ Archived copy (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 23 березня 2012. Процитовано 25 квітня 2012.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)
  16. ↑ Archived copy (PDF). frank.harvard.edu. Архів оригіналу (PDF) за 20 липня 2011. Процитовано 30 червня 2022.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)
  17. ↑ Large-Angle Astrometry at the Navy Prototype Optical Interferometer (NPOI). Adsabs.harvard.edu. Retrieved on 18 October 2011.
  18. ↑ NPOI - Navy Prototype Optical Interferometer. Архів оригіналу за 27 травня 2010. Процитовано 1 липня 2012.
  19. ↑ Satellite Imaging and Characterization with Optical Interferometry amostech.com
  20. ↑ Observations of a Geosynchronous Satellite with Optical Interferometry [Архівовано 2022-11-29 у Wayback Machine.] dtic.mil
  21. ↑ Armstrong, J. T.; Clark Iii, James H.; Gilbreath, G. C.; Hindsley, Robert B.; Hutter, Donald J.; Mozurkewich, David; Pauls, Thomas A. (2004). Proceedings of SPIE – Precision narrow-angle astrometry of binary stars with the Navy Prototype Optical Interferometer. New Frontiers in Stellar Interferometry. 5491: 1700. doi:10.1117/12.553062. S2CID 42997726.
  22. ↑ The U.S. Naval Observatory Preprint Library (2011). United States Naval Observatory. 1 березня 2011. Архів оригіналу за 9 березня 2005. Процитовано 5 січня 2012.
  23. ↑ Hutter, Donald J.; Benson, James A.; Buschmann, Tim; Divittorio, Michael; Zavala, Robert T.; Johnston, Kenneth J.; Armstrong, J. Thomas; Hindsley, Robert B.; Schmitt, Henrique R.; Clark Iii, James H.; Restaino, Sergio R.; Tycner, Christopher; Jorgensen, Anders M.; Davis, Sam (2008). Proceedings of SPIE – NPOI: recent progress and future prospects. Optical and Infrared Interferometry. 7013: 701306. doi:10.1117/12.787486. S2CID 122096561.

Посилання

Джерело: стаття у Вікіпедії та історія редагувань (автори).