Спектрограф высокого разрешения 6-метрового телескопа БТА
ÓÄÊ 520.353
ÑÏÅÊÒÐÎÃÐÀÔ ÂÛÑÎÊÎÃÎ ÐÀÇÐÅØÅÍÈß 6-ÌÅÒÐÎÂÎÃÎ ÒÅËÅÑÊÎÏÀ ÁÒÀ
2009 ã. 2009 ã.
Â. Å. Ïàí÷óê, äîêòîð ôèç.-ìàò. íàóê; Â. Ã. Êëî÷êîâà, äîêòîð ôèç.-ìàò. íàóê; Ì. Â. Þøêèí, êàíä. ôèç.-ìàò. íàóê; È. Ä. Íàéäåíîâ, äîêòîð òåõí. íàóê
Ñïåöèàëüíàÿ àñòðîôèçè÷åñêàÿ îáñåðâàòîðèÿ ÐÀÍ, Çåëåí÷óêñêèé ðàéîí, ïîñåëîê Íèæíèé Àðõûç
E-mail: panchuk@sao.ru, valenta@sao.ru, maks@sao.ru, ivann@sao.ru
Ïðèâåäåíû îñíîâíûå ïàðàìåòðû è êîíñòðóêòèâíûå îñîáåííîñòè êâàðöåâîãî äèôðàêöèîííîãî ñïåêòðîãðàôà ñêðåùåííîé äèñïåðñèè, ñòàöèîíàðíî óñòàíîâëåííîãî íà îäíîé èç äâóõ ïëàòôîðì ôîêóñà Íýñìèòà 6-ìåòðîâîãî òåëåñêîïà ÁÒÀ. Íýñìèòîâñêèé ýøåëëå-ñïåêòðîãðàô ïðåäíàçíà÷åí äëÿ èññëåäîâàíèÿ çâåçä ñ âûñîêèì ñïåêòðàëüíûì ðàçðåøåíèåì R = 60 000. Ñïåêòðîãðàô ñíàáæåí ðàçëè÷íûìè ïðåäùåëåâûìè óñòðîéñòâàìè (àíàëèçàòîðàìè ïîëÿðèçàöèè, éîäíîé ÿ÷åéêîé è ò. ä.) è ðåçàòåëÿìè èçîáðàæåíèÿ.  ïðåäùåëåâîé ÷àñòè ñïåêòðîãðàôà óñòàíîâëåíà ñèñòåìà àêòèâíîé îïòèêè, ñòàáèëèçèðóþùàÿ ïîëîæåíèå èçîáðàæåíèÿ çâåçäû íà âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà ñ òî÷íîñòüþ ïîðÿäêà 0,1″. Îïòè÷åñêàÿ ñõåìà ñïåêòðîãðàôà ÍÝÑ ðàññ÷èòàíà íà ïîëó÷åíèå ñïåêòðîâ áåç ñóùåñòâåííîãî ñíèæåíèÿ ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ â øèðîêîì äèàïàçîíå äëèí âîëí λ = 300– 1000 íì.  êà÷åñòâå îñíîâíîãî äèñïåðãèðóþùåãî ýëåìåíòà ñïåêòðîãðàôà èñïîëüçóåòñÿ óíèêàëüíàÿ ìîçàèêà èç äâóõ ýøåëëå-ðåøåòîê.
Êîäû OCIS: 120.6200, 350.1260.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 11.07.2008.
Ââåäåíèå
Áîëåå ïîëóâåêà àñòðîíîìàì èçâåñòíî, ÷òî ïðåäåëüíàÿ çâåçäíàÿ âåëè÷èíà íå çàâèñèò îò äèàìåòðà èñïîëüçóåìîãî òåëåñêîïà è ÷óâñòâèòåëüíîñòè ñâåòîïðèåìíèêà. Ïðèíöèïèàëüíûì îãðàíè÷åíèåì ÿâëÿåòñÿ ÿðêîñòü ñâå÷åíèÿ íî÷íîãî íåáà. Óâåëè÷åíèå äèàìåòðîâ îïòè÷åñêèõ òåëåñêîïîâ è ÷óâñòâèòåëüíîñòè ñâåòîïðèåìíèêîâ ïîçâîëÿåò òîëüêî áûñòðåå äîñòè÷ü ýòîãî ïðåäåëà. Ïðîäîëæèòåëüíîñòü íàáëþäåíèé ñ âûñîêèì ñïåêòðàëüíûì ðàçðåøåíèåì îãðàíè÷èâàåòñÿ â îñíîâíîì ýôôåêòàìè íåñòàáèëüíîñòè ñïåêòðàëüíîé àïïàðàòóðû. Ïðè óâåëè÷åíèè ñâåòîâîé ýôôåêòèâíîñòè òåëåñêîïà âîçìîæíîñòè òàêèõ íàáëþäåíèé ðàñøèðÿþòñÿ. Âñå áîëüøèå òåëåñêîïû, äîïîëíèòåëüíî ê àïïàðàòóðå èññëåäîâàíèÿ ñëàáûõ îáúåêòîâ, îñíàùàþòñÿ ñïåêòðîãðàôàìè âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ. Ýòè ïðèáîðû èñïîëüçóþòñÿ ïðåèìóùåñòâåííî â ëóííûå íî÷è äëÿ ñïåêòðîñêîïèè çâåçä, êîãäà ÿðêèé ôîí íåáà íå ïîçâîëÿåò íàáëþäàòü áîëåå ñëàáûå îáúåêòû.  ìèðå íàñ÷èòûâàåòñÿ ñâûøå ñîòíè àñòðîíîìè÷åñêèõ ñïåêòðîãðàôîâ âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ.
Ðåãóëÿðíûå ñïåêòðîñêîïè÷åñêèå íàáëþäåíèÿ íà ÁÒÀ [1] âûïîëíÿþòñÿ óæå áîëåå 30 ëåò. Çà ýòî âðåìÿ ñìåíèëîñü äâà ïîêîëåíèÿ ñïåêòðàëüíîé àïïàðàòóðû. Àïïàðàòóðà ïåðâîãî ïîêîëåíèÿ, ïðåäíàçíà÷åííàÿ äëÿ ôîòîãðàôè÷åñêîé ðåãèñòðàöèè ñïåêòðà (íåïîñðåäñòâåííî èëè ÷åðåç ÝÎÏ), áûëà ïîëíîñòüþ ðàçðàáîòàíà è ñîçäàíà â ó÷ðåæäåíèÿõ îòå÷åñòâåííîé îïòè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè [2–5]. Àïïàðàòóðà âòîðîãî ïîêîëåíèÿ, îðèåíòèðîâàííàÿ íà ïðèìå-
íåíèå ëèíåéíûõ [6] è äâóìåðíûõ [7] ñ÷åò÷èêîâ ôîòîíîâ, ðàçðàáàòûâàëàñü íåïîñðåäñòâåííî â Ñïåöèàëüíîé àñòðîôèçè÷åñêîé îáñåðâàòîðèè (ÑÀÎ) ÀÍ ÑÑÑÐ è ïðåäñòàâëÿëà ñîáîé ëèáî ñóùåñòâåííî ðåêîíñòðóèðîâàííûå ñòàðûå îïòèêî-ìåõàíè÷åñêèå ïðèáîðû [8–11], ëèáî íîâûå ñïåêòðîãðàôû [12–15]. Àïïàðàòóðà òðåòüåãî ïîêîëåíèÿ, ãäå èñïîëüçóþòñÿ òîëüêî ìàòðèöû ïðèáîðîâ ñ çàðÿäîâîé ñâÿçüþ (ÏÇÑ), òàêæå (çà èñêëþ÷åíèåì êðóïíîãàáàðèòíûõ îïòè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ è äèôðàêöèîííûõ ðåøåòîê) ñîçäàíà â ÑÀÎ ÐÀÍ. Ñòàòèñòèêó èñïîëüçîâàíèÿ ðàçëè÷íûõ ñïåêòðîñêîïè÷åñêèõ ìåòîäîâ çà ïåðâûå 20 ëåò ðàáîòû ÁÒÀ ìîæíî íàéòè â [16].
Íàáëþäåíèÿ ñ âûñîêèì ñïåêòðàëüíûì ðàçðåøåíèåì ñ ïðèìåíåíèåì ìàòðèö ÏÇÑ íà÷àëèñü íà ÁÒÀ â 1990 ã. íà ñïåêòðîãðàôàõ, ðàáîòàþùèõ â âûñîêèõ ïîðÿäêàõ äèôðàêöèè [15, 17, 18]. Èñïîëüçîâàíèå âûñîêèõ ïîðÿäêîâ äèôðàêöèè ïîçâîëèëî óâåëè÷èòü ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå, îñòàâëÿÿ ïðè ýòîì äèàìåòð êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà d ýøåëëå-ñïåêòðîãðàôîâ äîñòàòî÷íî ñêðîìíûì (íå áîëåå 100 ìì). Äàëüíåéøåå óâåëè÷åíèå ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ R âîçìîæíî ïóòåì óâåëè÷åíèÿ ôîêóñíîãî ðàññòîÿíèÿ êàìåðíîãî îáúåêòèâà f2, ÷òî, ïðè óñëîâèè ñîãëàñîâàíèÿ ïðîåêöèè âõîäíîé ùåëè ñ ëèíåéíûì ðàçðåøåíèåì ñâåòîïðèåìíèêà (ïðîåêöèÿ âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà ñ÷èòàåòñÿ ñîãëàñîâàííîé ñ ýëåìåíòîì ðàçðåøåíèÿ ïðèåìíèêà, åñëè øèðèíà ìîíîõðîìàòè÷åñêîãî èçîáðàæåíèÿ âõîäíîé ùåëè â ôîêàëüíîé ïëîñêîñòè êàìåðû ñïåêòðîãðàôà ðàâíà óäâîåííîìó ðàçìåðó ýëåìåíòà ïðèåìíèêà), ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ ïîòåðü ñâåòà íà âõîäíîé ùåëè. Ïîýòîìó ïðî-
42 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
ïîðöèîíàëüíî óâåëè÷åíèþ f2 ñëåäóåò óâåëè÷èâàòü d (ïî âîçìîæíîñòè ñîõðàíÿÿ ïðåæíåå çíà÷åíèå øèðîêîùåëüíîñòè ñïåêòðîãðàôà).
 1993 ãîäó ìû îáîñíîâàëè ïðîãðàììó ïåðåâîäà ñïåêòðîñêîïèè çâåçä íà ñèñòåìû ñ áîëüøèì äèàìåòðîì êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà (â ñðåäíåì d = 250 ìì, ÷òî îçíà÷àëî óâåëè÷åíèå ñâåòîñèëû ïî ïîòîêó L èëè óâåëè÷åíèå ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ R â 2,5 ðàçà). Îñíîâíûì ýëåìåíòîì ïðîãðàììû ÿâëÿëîñü ñîçäàíèå íýñìèòîâñêîãî ýøåëëå-ñïåêòðîãðàôà (ÍÝÑ), ñòàöèîíàðíî ðàçìåùåííîãî íà ïëîùàäêå ôîêóñà Íýñìèòà ÁÒÀ.  êîíöå 1996 ã. áûëî ïðèíÿòî ðåøåíèå î ñîçäàíèè ÍÝÑ, â íà÷àëå 1998 ã. áûëè ïðîâåäåíû ïåðâûå íàáëþäåíèÿ.
Îñíîâíàÿ ïðîáëåìà ïðè ñîçäàíèè ñïåêòðîãðàôîâ ïîäîáíîãî êëàññà çàêëþ÷àåòñÿ â ïîëíîì îòñóòñòâèè îïûòà ïðîìûøëåííîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ è èçãîòîâëåíèÿ ñîâðåìåííîé àñòðîíîìè÷åñêîé ñïåêòðàëüíîé àïïàðàòóðû âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ â íàøåé ñòðàíå. Äâà ñïåêòðîãðàôà âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ, îðèåíòèðîâàííûå íà ôîòîãðàôè÷åñêóþ ðåãèñòðàöèþ, áûëè ñîçäàíû îòå÷åñòâåííîé ïðîìûøëåííîñòüþ â 60-å ãîäû äëÿ òåëåñêîïîâ äèàìåòðîì 2,6 ì è 6 ì. Ñ òåõ ïîð ñìåíèëîñü äâà ïîêîëåíèÿ ôîòîïðèåìíîé àïïàðàòóðû (ÝÎÏû, òåëåâèçèîííûå ñ÷åò÷èêè ôîòîíîâ), è óæå îêîëî 20 ëåò àñòðîíîìû èñïîëüçóþò ìàòðèöû ÏÇÑ, îäíàêî ðàçâèòèÿ ñïåêòðàëüíîé àïïàðàòóðû äëÿ àñòðîíîìè÷åñêèõ çàäà÷ â îòå÷åñòâåííîé îïòè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè íå ïîñëåäîâàëî. Ïîýòîìó ïîñëåäíèå òðè äåñÿòêà ëåò îòå÷åñòâåííûå àñòðîíîìû ñàìîñòîÿòåëüíî ñîçäàâàëè è ðàçâèâàëè ñïåêòðàëüíóþ àïïàðàòóðó íîâîãî ïîêîëåíèÿ, çàêàçûâàÿ ïðåäïðèÿòèÿì ïðîìûøëåííîñòè èçãîòîâëåíèå îòäåëüíûõ îïòè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ (çàãîòîâêè îïòè÷åñêîãî ñòåêëà, äèôðàêöèîííûå ðåøåòêè, ãðèçìû, ïðîñâåòëÿþùèå ïîêðûòèÿ). Î÷åâèäíî, ÷òî ñïåêòðàëüíàÿ àïïàðàòóðà ñîçäàâàëàñü ñèëàìè àñòðîíîìîâ, íåïîñðåäñòâåííî ó÷àñòâóþùèõ â íàáëþäåíèÿõ íà òåëåñêîïàõ, è, êàê ñëåäñòâèå, ëèäèðóþùóþ ðîëü â ýòîé îáëàñòè çàíÿëà Ñïåöèàëüíàÿ àñòðîôèçè÷åñêàÿ îáñåðâàòîðèÿ ñ íåêîãäà êðóïíåéøèì â ìèðå 6-ìåòðîâûì òåëåñêîïîì ÁÒÀ.
Îñîáåííîñòè ðàñ÷åòà îïòè÷åñêîé ñõåìû ñïåêòðîãðàôà äëÿ àñòðîôèçè÷åñêèõ íàáëþäåíèé
Ãëàâíîé ïðîáëåìîé â ñîçäàíèè ñïåêòðîãðàôà âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ äëÿ áîëüøîãî òåëåñêîïà ÿâëÿåòñÿ ñîãëàñîâàíèå áîëüøîãî ìàñøòàáà èçîáðàæåíèÿ îáúåêòà íà âõîäå ñïåêòðîãðàôà ñ íåáîëüøèì ðàçìåðîì ýëåìåíòà ñâåòîïðèåìíèêà. Èçîáðàæåíèå çâåçäû â ôîêóñå íàçåìíîãî òåëåñêîïà ñèëüíî èñêàæåíî àòìîñôåðíîé òóðáóëåíòíîñòüþ è äàëåêî îò
äèôðàêöèîííîãî êà÷åñòâà. Èçáåæàòü çíà÷èòåëüíûõ ïîòåðü ñâåòà âîçìîæíî òîëüêî çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ øèðèíû âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà, ÷òî âñòóïàåò â ïðîòèâîðå÷èå ñ óñëîâèåì äîñòèæåíèÿ âûñîêîãî ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ. Îáû÷íî øèðèíà âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà w ñîñòàâëÿåò íåñêîëüêî äåñÿòûõ ìèëëèìåòðà, âïëîòü äî 1 ìì (èíîãäà è áîëüøå), à øèðèíà ìîíîõðîìàòè÷åñêîãî èçîáðàæåíèÿ âõîäíîé ùåëè â ôîêóñå êàìåðû ñïåêòðîãðàôà w ′ äëÿ áîëåå ýôôåêòèâíîãî èñïîëüçîâàíèÿ ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ íå äîëæíà ïðåâûøàòü 50 ìêì. Îòíîøåíèå w/w′ ïðèíÿòî íàçûâàòü øèðîêîùåëüíîñòüþ ñïåêòðîãðàôà. Êàê ïðàâèëî, ÷èñëîâîå çíà÷åíèå øèðîêîùåëüíîñòè ó àñòðîíîìè÷åñêèõ ñïåêòðîãðàôîâ íàõîäèòñÿ â äèàïàçîíå 10–20, è ÷åì âûøå ýòî çíà÷åíèå, òåì áîëåå ñâåòîñèëüíûì ÿâëÿåòñÿ ñïåêòðîãðàô. Ïîêàæåì, ÷òî íà òåëåñêîïå ñ áîëüøèì äèàìåòðîì ïîëó÷èòü âûñîêîå ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå ñëîæíåå, ÷åì íà òåëåñêîïàõ ñ ìàëûì èëè óìåðåííûì äèàìåòðîì.
Ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå ñïåêòðîãðàôà R = λ/δλ, ãäå λ – äëèíà âîëíû, à δλ – íàèìåíüøèé ðàçðåøàåìûé ñïåêòðàëüíûé èíòåðâàë, îïðåäåëÿåòñÿ ëèíåéíûì ðàçìåðîì ýëåìåíòà ðàçðåøåíèÿ â ïëîñêîñòè ñâåòîïðèåìíèêà ∆õ, ôîêóñíûì ðàññòîÿíèåì êàìåðû ñïåêòðîãðàôà f2 è óãëîâîé äèñïåðñèåé îñíîâíîãî äèñïåðãèðóþùåãî ýëåìåíòà (ýøåëëå-ðåøåòêè) Dβ.
 àñòðîñïåêòðîñêîïèè íåñêîëüêî îòõîäÿò îò êëàññè÷åñêîãî êðèòåðèÿ ðàçðåøåíèÿ Ðýëåÿ è ïîä ëèíåéíûì ðàçìåðîì ýëåìåíòà ðàçðåøåíèÿ ïîíèìàþò øèðèíó èíñòðóìåíòàëüíîãî êîíòóðà ñïåêòðîãðàôà íà ïîëîâèíå èíòåíñèâíîñòè1, èëè ïîëóøèðèíó. Äðóãèìè ñëîâàìè, äâå áëèçêèå ñïåêòðàëüíûå ëèíèè ñ÷èòàþòñÿ ðàçðåøåííûìè, åñëè îíè íàõîäÿòñÿ íà ðàññòîÿíèè äðóã îò äðóãà íå ìåíåå ïîëóøèðèíû ïðîôèëÿ ýòèõ ëèíèé. Òàêîé êðèòåðèé ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ îïðàâäàí òåì, ÷òî ñîâðåìåííûå ìàòðèöû ÏÇÑ, èñïîëüçóåìûå â êà÷åñòâå ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ, îáëàäàþò äèíàìè÷åñêèì äèàïàçîíîì, äîñòàòî÷íûì äëÿ îáíàðóæåíèÿ ïàäåíèÿ èíòåíñèâíîñòè â ñóììàðíîì ïðîôèëå, êîòîðîå ñîñòàâëÿåò âñåãî 3, à íå 20%, êàê â ñëó÷àå ïðèìåíåíèÿ êðèòåðèÿ Ðýëåÿ. Èíñòðóìåíòàëüíûé êîíòóð ÿâëÿåòñÿ ñâåðòêîé òðåõ ôóíêöèé: ïðÿìîóãîëüíîãî êîíòóðà âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà, äèôðàêöèîííîãî êîíòóðà ýøåëëå-ðåøåòêè è ôóíêöèè ðàññåÿíèÿ òî÷êè â ôîêóñå êàìåðû ñïåêòðîãðàôà, îïðåäåëÿåìîé îïòè÷åñêèìè àáåððàöèÿìè. Ïîñêîëüêó øèðèíà âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà â äåñÿòêè ðàç ïðåâûøàåò øèðèíó íîðìàëüíîé ùåëè, òî âëèÿíèåì äèôðàêöèîííîãî êîíòóðà
1 Àíàëîã ýòîãî òåðìèíà â àíãëîÿçû÷íîé íàó÷íî-òåõíè÷åñêîé ëèòåðàòóðå – Full Widht on Half Maximum (FWHM).
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
43
ìîæíî ïðåíåáðå÷ü. Ó÷åò àáåððàöèé îïòèêè ñïåêòðîãðàôà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé íåòðèâèàëüíóþ çàäà÷ó, ïîýòîìó äëÿ ïðîñòîòû ðàññóæäåíèé ïîëîæèì ∆õ = w′. Îäíàêî ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî çà÷àñòóþ îïòè÷åñêèå àáåððàöèè îêàçûâàþò çàìåòíîå âëèÿíèå íà èíñòðóìåíòàëüíûé êîíòóð, ïðè÷åì ýòî âëèÿíèå ïåðåìåííî ïî ïîëþ êàìåðû ñïåêòðîãðàôà. Ïðàêòè÷åñêîå çíà÷åíèå ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ îêàçûâàåòñÿ íà 10–15% íèæå òåîðåòè÷åñêîãî. Èçìåíåíèå èíñòðóìåíòàëüíîãî êîíòóðà ïî ïîëþ êàìåðû ñïåêòðîãðàôà íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü â ñèñòåìàõ îáðàáîòêè èçîáðàæåíèé, èñïîëüçóþùèõ àëãîðèòìû îïòèìàëüíîé ýêñòðàêöèè ñïåêòðà, à òàêæå â çàäà÷àõ âîññòàíîâëåíèÿ èçîáðàæåíèÿ.
Èç óðàâíåíèÿ îòðàæàòåëüíîé äèôðàêöèîííîé ðåøåòêè
mλ = σcosγ(sinα + sinβ),
(1)
ãäå m – öåëîå ÷èñëî èëè íîìåð ïîðÿäêà äèôðàêöèè, σ – ïîñòîÿííàÿ ðåøåòêè, α è β – ñîîòâåòñòâåííî óãîë ïàäåíèÿ è óãîë äèôðàêöèè, γ – óãîë ìåæäó ïëîñêîñòüþ ãëàâíîãî ñå÷åíèÿ ðåøåòêè è îñüþ ïàäàþùåãî ïó÷êà ñâåòà, âûðàæåíèå äëÿ óãëîâîé äèñïåðñèè ìîæíî çàïèñàòü â âèäå
Dβ = dβ/dλ = (sinα + sinβ)/λcosβ.
(2)
Îòñþäà ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå áóäåò îïðåäåëÿòüñÿ ñîîòíîøåíèåì
R = lDβ f2/∆õ = (sinα + sinβ) f2/w′cosβ. (3)
Ñîãëàñíî ðàáîòå [19] ñóùåñòâóåò òðè âàðèàíòà èñïîëüçîâàíèÿ ýøåëëå-ðåøåòêè: âàðèàíò A – α > β–, γ = 0; âàðèàíò B – α < β–, γ = 0; âàðèàíò C – α = β– = θb, γ ìîæåò ïðèíèìàòü ëþáûå çíà÷åíèÿ, êðîìå γ = 0. Çäåñü è äàëåå ïîä ñðåäíèì óãëîì äèôðàêöèè β– ïîíèìàåòñÿ óãîë äèôðàêöèè, ñîîòâåòñòâóþùèé ìàêñèìàëüíîé èíòåíñèâíîñòè â ôóíêöèè ðàñïðåäåëå-
íèÿ ýíåðãèè âäîëü ñïåêòðàëüíîãî ïîðÿäêà (ôóíêöèè
áëåñêà). Åñëè äëÿ óãëà ïàäåíèÿ çàïèñàòü âûðàæåíèå
âáóâäèåäòåñïαð=àâθåbäë+èθâ,îòñîîîäòëíÿîñøðååíäèíååãβ–î=óθãëb à–
äèôðàêöèè θ. Â íàçåì-
íîì àñòðîïðèáîðîñòðîåíèè èñïîëüçóþòñÿ ÷àùå âñå-
ãî âàðèàíòû A è C. Âàðèàíò A äàåò äîïîëíèòåëüíûé
âûèãðûø â øèðîêîùåëüíîñòè çà ñ÷åò óãëîâîãî óâå-
ëè÷åíèÿ íà ýøåëëå-ðåøåòêå, íî ïðè ýòîì ñå÷åíèå
ïó÷êà óâåëè÷èâàåòñÿ â íàïðàâëåíèè äèñïåðñèè ðå-
øåòêè, ÷òî ïðèâîäèò ê íåîáõîäèìîñòè óâåëè÷åíèÿ
ñâåòîâîãî äèàìåòðà êàìåðû ñïåêòðîãðàôà. Â âàðè-
àíòå C øèðîêîùåëüíîñòü ñïåêòðîãðàôà îáåñïå÷è-
âàåòñÿ òîëüêî îòíîøåíèåì ôîêóñíûõ ðàññòîÿíèé êîëëèìàòîðà è êàìåðû, íî âñå ýëåìåíòû ñïåêòðîãðàôà ðàñïîëîæåíû â îäíîé ïëîñêîñòè, ÷òî îáåñïå÷èâàåò ïîâûøåííûå òðåáîâàíèÿ ê æåñòêîñòè êîíñòðóêöèè ïðèáîðà. Íåäîñòàòêîì âàðèàíòà C ÿâëÿ-
åòñÿ íàêëîí ìîíîõðîìàòè÷åñêîãî èçîáðàæåíèÿ âõîäíîé ùåëè íà óãîë χ îòíîñèòåëüíî øòðèõîâ ðåøåòêè, ÷òî ïðèâîäèò ê íàêëîíó ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé íà èçîáðàæåíèè ñïåêòðà îòíîñèòåëüíî íàïðàâëåíèÿ äèñïåðñèè ýøåëëå-ðåøåòêè. Äëÿ óãëà χ ñïðàâåäëèâî ñîîòíîøåíèå
tgχ = (λDβ)tgγ = 2tgθbtgγ.
(4)
Äëÿ àíàëèçà èçîáðàæåíèé ñïåêòðîâ ñ íàêëîííûìè ñïåêòðàëüíûìè ëèíèÿìè òðåáóåòñÿ ñóùåñòâåííîå óñëîæíåíèå ñèñòåìû îáðàáîòêè öèôðîâîãî ñèãíàëà, ïîýòîìó àñòðîíîìû ïðåäúÿâëÿþò îñîáîå òðåáîâàíèå ê ñõåìå ñïåêòðîãðàôà, à èìåííî ìîíîõðîìàòè÷åñêîå èçîáðàæåíèå âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà äîëæíî áûòü ñòðîãî ïàðàëëåëüíî ñòîëáöàì èëè ñòðîêàì ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ (ìàòðèöû ÏÇÑ) è ïåðïåíäèêóëÿðíî íàïðàâëåíèþ äèñïåðñèè ýøåëëåðåøåòêè (íàïðàâëåíèþ èçîáðàæåíèÿ ñïåêòðàëüíîãî ïîðÿäêà). Âûïîëíèòü òàêîå òðåáîâàíèå âîçìîæíî òîëüêî ðàçâîðîòîì âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà íà óãîë –χ âîêðóã îïòè÷åñêîé îñè êîëëèìàòîðà, ÷òî ïðèâîäèò ê ñíèæåíèþ ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ íà ôàêòîð cosχ. Âàðèàíò B ñíèæàåò øèðîêîùåëüíîñòü ñïåêòðîãðàôà è èñïîëüçóåòñÿ èíîãäà â îðáèòàëüíûõ ýêñïåðèìåíòàõ, ãäå íåîáõîäèìî óâåëè÷èòü w′, ïîñêîëüêó ðàçìåð çâåçäû íà âõîäå â ñïåêòðîãðàô îãðàíè÷åí äèôðàêöèîííûì ïðåäåëîì, ÷òî ïðèâîäèò ê íåäîñòàòî÷íîé äèñêðåòèçàöèè ìîíîõðîìàòè÷åñêîãî èçîáðàæåíèÿ çâåçäû â ôîêóñå êàìåðû.
 âàðèàíòå C âûðàæåíèå äëÿ ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ óïðîùàåòñÿ è ïðèíèìàåò âèä
R = 2tgθb f1/w = 2tgθbd/sD,
(5)
ãäå d – äèàìåòð êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà, s – øèðèíà ùåëè â ïðîåêöèè íà íåáåñíóþ ñôåðó, âûðàæåííàÿ â ðàäèàíàõ; D – äèàìåòð òåëåñêîïà. Èç ïîñëåäíåãî ñîîòíîøåíèÿ âèäíî, ÷òî ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå ïðîïîðöèîíàëüíî äèàìåòðó êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà è îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíî äèàìåòðó òåëåñêîïà. Äðóãèìè ñëîâàìè, äëÿ ïîëó÷åíèÿ âûñîêîãî ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ íà êðóïíûõ òåëåñêîïàõ íåîáõîäèìî èñïîëüçîâàòü êðóïíîãàáàðèòíóþ îïòèêó (äëÿ óâåëè÷åíèÿ d) èëè/è èñïîëüçîâàòü ýøåëëå-ðåøåòêè ñ áîëüøèì óãëîì áëåñêà.  ëþáîì ñëó÷àå êàê â ðåçóëüòàòå óâåëè÷åíèÿ d, òàê è â ðåçóëüòàòå óâåëè÷åíèÿ tgθb îñíîâíîé ïðîáëåìîé ÿâëÿåòñÿ èçãîòîâëåíèå êðóïíîãàáàðèòíûõ ðåøåòîê. Òàê, íàïðèìåð, äëÿ äîñòèæåíèÿ ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ R = 60 000 íà ñïåêòðîãðàôå ÍÝÑ 6-ìåòðîâîãî òåëåñêîïà ÁÒÀ ïîòðåáîâàëàñü ýøåëëå-ðåøåòêà ñ tgθb = 2 äëèíîé 530 ìì (â íàïðàâëåíèè, ïåðïåíäèêóëÿðíîì øòðèõàì). Ïðè ýòîì øèðèíà âõîäíîé ùåëè ñîñòàâèëà 0,6″ â ïðîåêöèè íà íåáåñíóþ ñôåðó, ÷òî äàæå ïðè íàèëó÷øåì êà÷åñòâå èçîáðàæåíèÿ (àñòðîêëèìà-
44 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
òè÷åñêèå óñëîâèÿ â ìåñòå óñòàíîâêè ÁÒÀ òàêîâû, ÷òî òóðáóëåíòíûé äèñê çâåçäû ïðè íàèáîëåå áëàãîïðèÿòíûõ ïîãîäíûõ óñëîâèÿõ èìååò ðàçìåð â 1″) ïðèâîäèò ê 40%-íûì ïîòåðÿì ñâåòà íà âõîäå â ñïåêòðîãðàô. Äîñòèæåíèå ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ R = 100 000 íà òåëåñêîïå ÁÒÀ ïîòðåáóåò èçãîòîâëåíèÿ ýøåëëå-ðåøåòêè äëèíîé ïðèìåðíî 850 ìì. Íà ñåãîäíÿøíèé äåíü òåõíîëîãè÷åñêèé ïðåäåë íà äëèíó íàðåçíûõ ðåøåòîê ñîñòàâëÿåò 450–500 ìì.
Ýøåëëå-ðåøåòêè ñ áîëüøèì óãëîì áëåñêà (tgθb ≥ 3) îáëàäàþò çíà÷èòåëüíûì àñòèãìàòèçìîì ïðè ðàáîòå âíå ãëàâíîé ïëîñêîñòè, ÷òî ïðèâîäèò ê ñèëüíîìó íàêëîíó ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé îòíîñèòåëüíî èçîáðàæåíèÿ ýøåëëå-ïîðÿäêà, ïîýòîìó èõ èñïîëüçóþò, êàê ïðàâèëî, â àâòîêîëëèìàöèîííûõ ñõåìàõ, à èìåííî â ñõåìàõ “áåëîãî çðà÷êà”.  òàêèõ ñõåìàõ ïðèìåíÿåòñÿ äîïîëíèòåëüíûé êîëëèìàòîð, ïðè ýòîì ðàñõîäÿùèåñÿ ìîíîõðîìàòè÷åñêèå ïó÷êè îò ýøåëëå ñîáèðàþòñÿ âìåñòå íà âõîäå â êàìåðó ñïåêòðîãðàôà, îáðàçóÿ “áåëûé çðà÷îê”, ÷òî ïîçâîëÿåò èçáåæàòü ïîòåðü ñâåòà çà ñ÷åò âèíüåòèðîâàíèÿ â ñèñòåìå.  ïðîòèâíîì ñëó÷àå ïðèøëîñü áû çíà÷èòåëüíî óâåëè÷èâàòü äèàìåòð êàìåðû ñïåêòðîãðàôà.
Ðàñ÷åò ïîñòîÿííîé ýøåëëå-ðåøåòêè σ âûïîëíÿåòñÿ ñîâìåñòíî ñ îïðåäåëåíèåì ïàðàìåòðîâ ýëåìåíòà ñêðåùåííîé äèñïåðñèè.  êà÷åñòâå ýëåìåíòà ñêðåùåííîé äèñïåðñèè, ïðîñòðàíñòâåííî ðàçäåëÿþùåãî ïîðÿäêè ýøåëëå-ðåøåòêè, ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíà äèôðàêöèîííàÿ ðåøåòêà, ðàáîòàþùàÿ â ïåðâîì (èíîãäà âî âòîðîì) ïîðÿäêå, ïðèçìà èëè èõ êîìáèíàöèÿ – ãðèçìà. Èçãîòîâëåíèå êðóïíîãàáàðèòíûõ ãðèçì ïîêà îñòàåòñÿ òåõíîëîãè÷åñêè òðóäíîâûïîëíèìîé çàäà÷åé, ïîýòîìó â ñïåêòðîñêîïèè âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ â êà÷åñòâå ýëåìåíòà ñêðåùåííîé äèñïåðñèè èñïîëüçóåòñÿ ïðèçìà èëè äèôðàêöèîííàÿ ðåøåòêà. Ïðèçìà îáåñïå÷èâàåò íàèáîëåå ðàâíîìåðíîå ðàçâåäåíèå ïîðÿäêîâ ýøåëëå-ðåøåòêè, à ñëåäîâàòåëüíî, áîëåå ýôôåêòèâíîå èñïîëüçîâàíèå ïîâåðõíîñòè äâóìåðíîãî ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ. Ñâîáîäíûé ñïåêòðàëüíûé èíòåðâàë äëÿ ýøåëëå-ðåøåòêè ∆λ = λ/(m + 1), îïðåäåëÿþùèé ðàññòîÿíèå ìåæäó öåíòðàìè ñîñåäíèõ ïîðÿäêîâ, óìåíüøàåòñÿ â êîðîòêîâîëíîâóþ îáëàñòü ñïåêòðà, â òî âðåìÿ êàê äèñïåðñèÿ ïðèçìû ðàñòåò. Îäíàêî ó ïðèçìû åñòü ðÿä ñåðüåçíûõ íåäîñòàòêîâ. Âî-ïåðâûõ, çà÷àñòóþ äèñïåðñèÿ ïðèçìû îêàçûâàåòñÿ íåäîñòàòî÷íîé äëÿ õîðîøåãî ðàçâåäåíèÿ ïîðÿäêîâ, ÷òî ïðèâîäèò ê èõ ÷àñòè÷íîìó ïåðåêðûòèþ è, êàê ñëåäñòâèå, ñíèæåíèþ òî÷íîñòè ôîòîìåòðè÷åñêèõ èçìåðåíèé ñïåêòðàëüíûõ äåòàëåé. Âî-âòîðûõ, èñïîëüçîâàíèå ïðèçì ñ áîëüøèì ïðåëîìëÿþùèì óãëîì (áëèçêèì ê ïðåäåëüíîìó), à òàêæå ïðèìåíåíèå ñèñòåì èç íåñêîëüêèõ ïîñëåäîâàòåëüíî óñòàíîâëåííûõ ïðèçì äëÿ îáåñïå÷åíèÿ îïòèìàëüíîãî ðàçâåäåíèÿ ïîðÿäêîâ â ñïåêò-
ðîãðàôàõ ñ áîëüøèì äèàìåòðîì êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà ïðèâîäèò ê çíà÷èòåëüíûì ïîòåðÿì ñâåòà çà ñ÷åò ïîãëîùåíèÿ â ñòåêëå, îñîáåííî â ñèíåì è ÓÔ äèàïàçîíàõ. Â-òðåòüèõ, âîçìîæíîñòü ïåðåñòðàèâàòü ðåãèñòðèðóåìûé äèàïàçîí äëèí âîëí ðàçâîðîòîì òîëüêî îäíîé ïðèçìû, ïðè ôèêñèðîâàííîì ïîëîæåíèè îñòàëüíûõ ýëåìåíòîâ ñïåêòðîãðàôà, îãðàíè÷åíà. Äèôðàêöèîííàÿ ðåøåòêà ñâîáîäíà îò ïåðå÷èñëåííûõ âûøå íåäîñòàòêîâ ïðèçìû, íî îíà íå äàåò âîçìîæíîñòè ìàêñèìàëüíî ýôôåêòèâíî èñïîëüçîâàòü ôîðìàò ñâåòîïðèåìíèêà. Äèñïåðñèÿ ðåøåòêè ðàñòåò ñ äëèíîé âîëíû, ÷òî ñ ó÷åòîì âîçðàñòàíèÿ ñâîáîäíîãî ñïåêòðàëüíîãî èíòåðâàëà ïðèâîäèò ê ðåçêîìó óâåëè÷åíèþ ðàññòîÿíèÿ ìåæäó ñîñåäíèìè ïîðÿäêàìè ýøåëëå-ðåøåòêè ïðè ïåðåõîäå îò ñèíåé ê êðàñíîé îáëàñòè ñïåêòðà. Êàê ïðàâèëî, ýòîò íåäîñòàòîê óñòðàíÿþò èñïîëüçîâàíèåì â ñõåìå ñïåêòðîãðàôà ñìåííûõ äèôðàêöèîííûõ ðåøåòîê, ðàññ÷èòàííûõ äëÿ ðàáîòû â îïðåäåëåííîì ñïåêòðàëüíîì èíòåðâàëå.
Îáåñïå÷èòü ëó÷øåå ðàçâåäåíèå ïîðÿäêîâ ïðè ôèêñèðîâàííûõ ïàðàìåòðàõ ýëåìåíòà ñêðåùåííîé äèñïåðñèè ìîæíî è çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ ñâîáîäíîãî ñïåêòðàëüíîãî èíòåðâàëà ∆λ äëÿ ýøåëëå-ðåøåòêè ïóòåì óìåíüøåíèÿ åå ïîñòîÿííîé σ, ÷òî, ñîãëàñíî óðàâíåíèþ (1), ïðèâåäåò ê óìåíüøåíèþ íîìåðà ñïåêòðàëüíîãî ïîðÿäêà m. Íî óìåíüøåíèå σ ïðèâîäèò ê ðîñòó ñêâàæíîñòè ðåãèñòðèðóåìîãî ñïåêòðàëüíîãî äèàïàçîíà, ïîñêîëüêó êðàÿ ïîðÿäêîâ ñ ìàëûì m âûõîäÿò çà ïðåäåëû ôîðìàòà ñâåòîïðèåìíèêà. Îáû÷íî ïîñòîÿííóþ ýøåëëå-ðåøåòêè σ âûáèðàþò òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû îáåñïå÷èòü ïåðåêðûòèå ñïåêòðàëüíûõ ïîðÿäêîâ ïî λ íà äàííîì ôîðìàòå ñâåòîïðèåìíèêà âïëîòü äî äëèííîâîëíîâîé ãðàíèöû ðàáî÷åãî äèàïàçîíà.
Îïòè÷åñêàÿ ñõåìà ñïåêòðîãðàôà ÍÝÑ
Ñõåìà ñïåêòðîãðàôà (ðèñ. 1) ó÷èòûâàåò îñíîâíîé ïðèíöèï êîíöåïöèè ñïåêòðîñêîïèè çâåçä íà ÁÒÀ [11] – íåîáõîäèìîñòü ñòàöèîíàðíîãî ðàçìåùåíèÿ íà òåëåñêîïå íåñêîëüêèõ ïðèáîðîâ, ñ öåëüþ ïîâûøåíèÿ èíôîðìàòèâíîñòè íàáëþäåíèé è ñíèæåíèÿ òðóäîçàòðàò íà ïîäãîòîâêó ê íàáëþäåíèÿì. Íà ïëîùàäêå ôîêóñà Íýñìèò-2 (îòíîñèòåëüíîå îòâåðñòèå òåëåñêîïà 1/30,74) ðàñïîëîæåíû äâà äèôðàêöèîííûõ ñïåêòðîãðàôà ñêðåùåííîé äèñïåðñèè [20, 21], ïîä ïëîùàäêîé – ðåêîíñòðóèðîâàííûé Îñíîâíîé çâåçäíûé ñïåêòðîãðàô (ÎÇÑÏ), ðàáîòàþùèé â íèçêèõ ïîðÿäêàõ äèôðàêöèè [22].
Øèðîêîùåëüíîñòü âûáðàííîé ñõåìû ÍÝÑ ñîñòàâëÿåò 12 è îáåñïå÷èâàåòñÿ îòíîøåíèåì ôîêóñíûõ ðàññòîÿíèé êîëëèìàòîðà f1 è êàìåðû f2 (ôàêòîð óâåëè÷åíèÿ íà ýøåëëå ðàâåí 1, òàê êàê óãîë ïàäå-
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
45
y z
D
O G
z LC P
S
E M2
M1
M3
O E
M1
M2 zy
x
G
M3
Ðèñ. 1. Îïòè÷åñêàÿ ñõåìà ÍÝÑ â äâóõ ïðîåêöèÿõ. z – îïòè÷åñêàÿ îñü òåëåñêîïà â ôîêóñå Íýñìèòà, LC – êîððåêòîð ïîëîæåíèÿ èçîáðàæåíèÿ çâåçäû íà âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà, P – óçåë ïðåäùåëåâûõ óñòðîéñòâ, S – êàðåòêà ñî ñìåííûìè âõîäíûìè ùåëÿìè è ðåçàòåëÿìè èçîáðàæåíèÿ, M1 è M2 – ïëîñêèå ëîìàþùèå çåðêàëà êîëëèìàòîðà, M3 – âîãíóòîå çåðêàëî êîëëèìàòîðà – âíåîñåâîé ïàðàáîëîèä, E – ìîçàè÷íàÿ ýøåëëå-ðåøåòêà, ñîñòîÿùàÿ èç äâóõ ÷àñòåé; G – ñìåííûå ðåøåòêè ñêðåùåííîé äèñïåðñèè, O – îáúåêòèâ êàìåðû ñïåêòðîãðàôà ñèñòåìû Øìèäò– Êàññåãðåí–Ìàíæåí, D – ïðèåìíèê èçëó÷åíèÿ (ìàòðèöà ÏÇÑ).
íèÿ ðàâåí ñðåäíåìó óãëó äèôðàêöèè). Ñëåäîâàòåëüíî, íà ýëåìåíò ðàçðåøåíèÿ ìàòðèöû ÏÇÑ øèðèíîé äâà ïèêñåëà, ò. å. îêîëî 0,03 ìì, ïðîåöèðóåòñÿ ùåëü øèðèíîé 0,36 ìì, ÷òî ïðè ýôôåêòèâíîì ôîêóñíîì ðàññòîÿíèè òðåõçåðêàëüíîé ñèñòåìû ÁÒÀ, ðàâíîì 184 ì, ñîñòàâëÿåò îêîëî 0,4″ â ïðîåêöèè íà íåáåñíóþ ñôåðó. Òàêèì îáðàçîì, ìàêñèìàëüíî âîçìîæíîå ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå ðåàëèçóåòñÿ ïðè ïîòåðå íà âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà áîëåå ÷åì 80% ñîáðàííîãî òåëåñêîïîì ñâåòà (ñðåäíèé äèàìåòð èçîáðàæåíèé çâåçä â ðàéîíå óñòàíîâêè ÁÒÀ ñîñòàâëÿåò 2″). Óâåëè÷åíèå øèðîêîùåëüíîñòè çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ ñâåòîñèëû êàìåðû (ïóòåì óìåíüøåíèÿ f2), ïðèâåäåò ê óâåëè÷åíèþ ïîòåðü â êàìåðå (èç-çà ïîâûøåííîãî ýêðàíèðîâàíèÿ âòîðè÷íûì çåðêàëîì), ê ñíèæåíèþ ðàçìåðîâ ïîëÿ êàìåðû è ê ñíèæåíèþ ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ. Óâåëè÷åíèå øèðîêîùåëüíîñòè çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ äèàìåòðà êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà d îãðàíè÷èâàåòñÿ äëèíîé çàøòðèõîâàííîé ÷àñòè ýøåëëå, ïîýòîìó âàæíûì ìîìåíòîì
ÿâëÿëîñü èçãîòîâëåíèå ñîñòàâíîé (ìîçàè÷íîé) ýøåëëå è âîçìîæíîñòü ýêñïëóàòàöèè ýòîãî óçëà íà ïîäâèæíîé ÷àñòè ìîíòèðîâêè ÁÒÀ.
Ñëåäóþùèì âàæíûì ôàêòîðîì ÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ íàçåìíîãî óëüòðàôèîëåòîâîãî (ÓÔ) äèàïàçîíà. Ñ ó÷åòîì âûñîòû ìåñòà óñòàíîâêè ÁÒÀ (2 êì íàä óðîâíåì ìîðÿ) ìû îðèåíòèðîâàëèñü íà êîðîòêîâîëíîâóþ ãðàíèöó ïðîïóñêàíèÿ çåìíîé àòìîñôåðû λ = 310 íì, ÷òî îïðåäåëèëî íàáîð âîçìîæíûõ îïòè÷åñêèõ ðåøåíèé. Âî-ïåðâûõ, êîððåêòèðóþùàÿ îïòèêà îáúåêòèâà çåðêàëüíî-ëèíçîâîé êàìåðû âûïîëíåíà èç ïëàâëåíîãî êâàðöà. Âî-âòîðûõ, äëÿ ñíèæåíèÿ ïîòåðü íà ïîãëîùåíèå â ñòåêëå ìû îòêàçàëèñü îò ìàññèâíîé ïðèçìåííîé ñèñòåìû êàê ýëåìåíòà îïòèìàëüíîãî (íî ôèêñèðîâàííîãî) ïðîñòðàíñòâåííîãî ðàçâåäåíèÿ ñïåêòðàëüíûõ ïîðÿäêîâ ýøåëëå.
Åñëè ïðèíÿòü, ÷òî äëÿ ñïåêòðîãðàôà ñ îäíèì ñâåòîïðèåìíèêîì ïðîòÿæåííîñòü ñïåêòðàëüíîãî äèàïàçîíà äîëæíà îãðàíè÷èâàòüñÿ êðèâîé ñïåêòðàëüíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè ñâåòîïðèåìíèêà è ïðîïóñêàíèåì
46 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
(à) (á) (â)
Ðèñ. 2. Òî÷å÷íûå äèàãðàììû ñïåêòðîãðàôà ÍÝÑ â öåíòðàëüíûõ ÷àñòÿõ òðåõ ýøåëëå-ïîðÿäêîâ. Äèàãðàììû (à) è (â) ñîîòâåòñòâóþò äâóì ñïåêòðàëüíûì ïîðÿäêàì íà êîðîòêîâîëíîâîì è äëèííîâîëíîâîì êðàÿõ êàäðà ñîîòâåò-
ñòâåííî, äèàãðàììà (á) ñîîòâåòñòâóåò ñïåêòðàëüíîìó ïîðÿäêó â ñåðåäèíå ÏÇÑ-êàäðà. Ðàçìåð áîêñà ðàâåí 60 ìêì, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ðàçìåðó 4×4 ýëåìåíòà ìàòðèöû ÏÇÑ.  êàæäîì ïîðÿäêå ïîêàçàíû òî÷å÷íûå äèàãðàììû â äâóõ äëèíàõ âîëí, ðàññòîÿíèå ìåæäó êîòîðûìè ñîîòâåòñòâóåò ñïåêòðàëüíîìó ðàçðåøåíèþ R = 80 000.
àòìîñôåðû, òî íåîáõîäèìî ïðèìåíèòü àõðîìàòè÷åñêóþ êàìåðó. Îáúåêòèâîì ñëóæèò çåðêàëüíî-ëèíçîâàÿ ñõåìà Øìèäò–Êàññåãðåí–Ìàíæåí (ðèñ. 1), ñ ýôôåêòèâíûì ôîêóñíûì ðàññòîÿíèåì f2 = 600 ìì, ñâåòîâîé äèàìåòð êîððåêòèðóþùåé ïëàñòèíû Øìèäòà 305 ìì. Êðèâèçíà ïîëÿ â êàìåðå èñïðàâëåíà ìåíèñêîì äâîéíîãî ïðîõîæäåíèÿ, òûëüíàÿ àëþìèíèðîâàííàÿ ïîâåðõíîñòü ìåíèñêà ÿâëÿåòñÿ ãëàâíûì çåðêàëîì êàìåðû. Îïòèêà êàìåðû ïîçâîëÿåò èçìåíÿòü ðåãèñòðèðóåìûé äèàïàçîí äëèí âîëí áåç ïåðåôîêóñèðîâêè âòîðè÷íûì çåðêàëîì.
Ãàáàðèòû ïëàòôîðìû ôîêóñà Íýñìèòà îãðàíè÷èâàþò âîçìîæíîñòè êîìïîíîâêè îïòè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ ñïåêòðîãðàôà. Ïî óñëîâèÿì æåñòêîñòè ìåõàíè÷åñêîé êîíñòðóêöèè îïòè÷åñêèå ýëåìåíòû ìàêñèìàëüíî ïðèáëèæåíû ê íåñóùåé êîíñòðóêöèè ïëàòôîðìû. Èç-çà áîëüøîãî çíà÷åíèÿ ôîêóñíîãî ðàññòîÿíèÿ êîëëèìàòîðà (âíåîñåâàÿ ïàðàáîëà, f1 = = 7200 ìì) ïîòðåáîâàëîñü ââåñòè ïîñëå ùåëè ñïåêòðîãðàôà ïàðó ïëîñêèõ ïîâîðîòíûõ çåðêàë (M1 è M2 íà ðèñ. 1), ïðè÷åì íàêëîí ïåðâîãî çåðêàëà îäíîâðåìåííî ñëóæèò è äëÿ êîìïåíñàöèè íàêëîíà èçîáðàæåíèÿ ùåëè, âûçûâàåìîãî îðèåíòàöèåé ýøåëëå. Êîëëèìèðîâàííûé ïó÷îê (d = 235 ìì) ïîïàäàåò íà ýøåëëå, ñîñòîÿùóþ èç äâóõ ðåøåòîê, ðàçìåð çàøòðèõîâàííîé îáëàñòè êàæäîé ðåøåòêè 300×300 ìì, ïëîòíîñòü íàðåçêè 37,5 øòð/ìì, óãîë áëåñêà θb = = 63,5°. Ýøåëëå ðàáîòàåò âíå ãëàâíîé ïëîñêîñòè, óãîë ïàäåíèÿ α ðàâåí ñðåäíåìó óãëó äèôðàêöèè β–, óãîë ìåæäó îñüþ ïàäàþùåãî ïó÷êà è ãëàâíîé ïëîñêîñòüþ ýøåëëå |γ| = 6° (âàðèàíò C ïî Øðåäåðó è Õèëëàðäó [19]). Òàêîå çíà÷åíèå óãëà γ ïðè tgθb = 2 ïðèâîäèò ê íàêëîíó ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé â ôîêàëüíîé ïëîñêîñòè êàìåðû ñïåêòðîãðàôà íà 23°. Íàêëîí çåð-
êàëà M1 êîìïåíñèðóåò íàêëîí ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé íà 10°, îñòàòî÷íûé íàêëîí ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé êîìïåíñèðóåòñÿ ðàçâîðîòîì âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà íà 13°.
Äèñïåðãèðîâàííûå ïó÷êè ïåðåõâàòûâàþòñÿ îäíîé èç äâóõ ðåøåòîê ñêðåùåííîé äèñïåðñèè, ðàáîòàþùèõ â ïåðâîì ïîðÿäêå äèôðàêöèè. Ðàçìåð çàøòðèõîâàííîé ÷àñòè êàæäîé ðåøåòêè 360×320 ìì, ÷àñòîòà øòðèõîâ 300 è 600 øòð/ìì. Ñìåíà ðåøåòîê ñêðåùåííîé äèñïåðñèè ïîçâîëÿåò èçìåíÿòü ðàññòîÿíèå ìåæäó ñîñåäíèìè ïîðÿäêàìè ýøåëëå-ñïåêòðà, ÷òî îòêðûâàåò âîçìîæíîñòü íàáëþäåíèé êàê ñ àíàëèçàòîðîì ïîëÿðèçàöèè, òàê è ñ ðåçàòåëÿìè (ðàññåêàòåëÿìè) èçîáðàæåíèÿ òóðáóëåíòíîãî äèñêà çâåçäû.
Íà ðèñ. 2 ïðèâåäåíû òî÷å÷íûå äèàãðàììû ýøåëëå-ñïåêòðà, âû÷èñëåííûå äëÿ ôîðìàòà êàäðà, ñîîòâåòñòâóþùåãî ïðèìåíåíèþ ìàòðèöû ÏÇÑ 2048×2048 ýëåìåíòîâ, ðàçìåð îäíîãî ýëåìåíòà (ïèêñåëà) ñîñòàâëÿåò 0,015×0,015 ìì. Âèäíî, ÷òî ïÿòíî ðàññåÿíèÿ íå ïðåâûøàåò øèðèíû äâóõ ïèêñåëîâ, ò. å. â íàïðàâëåíèè îñíîâíîé äèñïåðñèè êà÷åñòâî îïòèêè óäîâëåòâîðÿåò óñëîâèþ äâóõïèêñåëüíîãî ðàçðåøåíèÿ.
Ïîäñòàâëÿÿ â âûðàæåíèå äëÿ ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ (5) çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ îïòè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ äëÿ ñïåêòðîãðàôà ÍÝÑ è òåëåñêîïà ÁÒÀ, ïîëó÷èì Rs″ = 32 314, ãäå s″ – øèðèíà âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà â ïðîåêöèè íà íåáåñíóþ ñôåðó, âûðàæåííàÿ â åäèíèöàõ óãëîâûõ ñåêóíä. Ïðåäåëüíîå (äâóõïèêñåëüíîå) ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå ñîñòàâèò îêîëî R = 80 000, íî ïðè ýòîì äëÿ ýêîíîìèè ñâåòà æåëàòåëüíî ïðèìåíèòü îïòè÷åñêîå óñòðîéñòâî, ðàçðåçàþùåå èçîáðàæåíèå òóðáóëåíòíîãî äèñêà çâåçäû íà ñðåçû øèðèíîé 0,4″ è íàïðàâëÿþùåå âñå ñôîðìèðîâàííûå òàêèì îáðàçîì ïó÷êè íà êîëëèìà-
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
47
Ðèñ. 3. Èçîáðàæåíèå ýøåëëå-ñïåêòðà ïëàíåòàðíîé
òóìàííîñòè “Êîøà÷èé ãëàç”, ïîëó÷åííîãî íà ñïåêòðîãðàôå ÍÝÑ ñ äëèííîé ùåëüþ. Íà âñòàâêå ïðèâåäåíî óâåëè÷åííîå èçîáðàæåíèå çàïðåùåííîé ëèíèè êèñëîðîäà [OIII] 4959 À° .
Ðèñ. 4. Èçîáðàæåíèå ýøåëëå-ñïåêòðà, ïîëó÷åííîãî ñ ðåçàòåëåì èçîáðàæåíèÿ. Êàæäûé ñïåêòðàëüíûé ïîðÿäîê ïîâòîðÿåòñÿ òðèæäû.
òîð [23]. Êðîìå ðåçàòåëåé èçîáðàæåíèÿ, ùåëåâàÿ ÷àñòü ñïåêòðîãðàôà ñîäåðæèò íàáîð ùåëåé ôèêñèðîâàííîé øèðèíû è âûñîòû (äåêêåðîâ), à òàêæå âûñîêóþ ùåëü ðåãóëèðóåìîé øèðèíû, íåîáõîäèìóþ äëÿ èññëåäîâàíèÿ êèíåìàòèêè ïðîòÿæåííûõ îáúåêòîâ (ñì. ðèñ. 3).
Ñâåòîïðèåìíèêè
Èòàê, îáåñïå÷åíèå ïðåäåëüíîãî çíà÷åíèÿ ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ ñâÿçàíî ñ òåì, ñêîëüêî ðàç îäèí è òîò æå ïîðÿäîê ýøåëëå-ñïåêòðà ìû ìîæåì ïîâòîðèòü â êàäðå áåç ïåðåêðûòèÿ ñ èçîáðàæåíèÿìè ñîñåäíèõ ñïåêòðàëüíûõ ïîðÿäêîâ.  ðåæèìå îáû÷íîé ñïåêòðîôîòîìåòðèè ìû èñïîëüçóåì ðåçàòåëè èçîáðàæåíèÿ íà òðè ñðåçà, ïîýòîìó êàæäûé ïîðÿäîê ýøåëëå-ñïåêòðà ïîâòîðÿåòñÿ òðèæäû (ðèñ. 4). Ïðè íàáëþäåíèÿõ â ðåæèìå ñïåêòðîïîëÿðèìåòðèè èçîáðàæåíèå çâåçäû ðàçäâàèâàåòñÿ äâóëó÷åïðåëîìëÿþùèì êðèñòàëëîì è êàæäûé ïîðÿäîê ýøåëëå-ñïåêòðà ïîâòîðÿåòñÿ äâàæäû (ðèñ. 5). Ðàçðàáîòàíà òàêæå êîìáèíàöèÿ àíàëèçàòîðà ïîëÿðèçàöèè ñ äâóìÿ ðåçàòåëÿìè èçîáðàæåíèÿ, ïðè ýòîì êàæäîå èç äâóõ èçîáðàæåíèé çâåçäû ðàññåêàåòñÿ íà äâå ÷àñòè, ò. å. êàæäûé ñïåêòðàëüíûé ïîðÿäîê èçîáðàæàåòñÿ ÷åòûðå ðàçà (ðèñ. 6). Ñëåäîâàòåëüíî, ýôôåêòèâíîñòü ïðèìåíåíèÿ ñïåêòðîãðàôà â ðàçëè÷íûõ ðåæèìàõ íàáëþäåíèé îïðåäåëÿåòñÿ ôîðìàòîì ñâåòîïðèåìíèêà.
Ðèñ. 5. Èçîáðàæåíèå ýøåëëå-ñïåêòðà ñ àíàëèçàòîðîì ïîëÿðèçàöèè. Ñïåêòðàëüíûå ïîðÿäêè ðàçäåëåíû íà äâà îðòîãîíàëüíî ïîëÿðèçîâàííûõ êîìïîíåíòà.
Ñ 1998 ã. íà ÍÝÑ èñïîëüçîâàëñÿ ñâåòîïðèåìíèê, èçãîòîâëåííûé â ëàáîðàòîðèè ïåðñïåêòèâíûõ ðàçðàáîòîê (ËÏÐ) ÑÀÎ ÐÀÍ [24]. Ôîðìàò ìàòðèöû ÏÇÑ 1160×1040 ýëåìåíòîâ, ðàçìåð ýëåìåíòà (ïèêñåëà) 0,016×0,016 ìì, ìàêñèìóì ñïåêòðàëüíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè íà äëèíå âîëíû 650 íì, øóì ñ÷èòûâàíèÿ
48 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
Ðèñ. 6. Ôðàãìåíò èçîáðàæåíèÿ ýøåëëå-ñïåêòðà ñ àíàëèçàòîðîì ïîëÿðèçàöèè, ñîâìåùåííûì ñ ðåçàòåëåì èçîáðàæåíèÿ, êàæäûé îðòîãîíàëüíî ïîëÿðèçîâàííûé êîìïîíåíò ñïåêòðàëüíîãî ïîðÿäêà ïîâòîðÿåòñÿ äâàæäû.
11 ýëåêòðîíîâ (e–).  2001 ã. ïî ïðîãðàììå Çååìàíäîïïëåðîâñêîé êàðòîãðàôèè çâåçäíûõ àòìîñôåð (ïðîô. Í.Å. Ïèñêóíîâ, Óíèâåðñèòåò Óïñàëà, Øâåöèÿ) íà ÍÝÑ óñòàíîâëåí ñâåòîïðèåìíèê ñ ìàòðèöåé ôîðìàòîì 2048×2048 ýëåìåíòîâ, ðàçìåð ýëåìåíòà (ïèêñåëà) 0,015×0,015 ìì, ìàêñèìóì ñïåêòðàëüíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè íà äëèíå âîëíû 550 íì, øóì ñ÷èòûâàíèÿ 7,7e–. Ýòîò ñâåòîïðèåìíèê, èçãîòîâëåííûé â Êîïåíãàãåíñêîì óíèâåðñèòåòå, èñïîëüçîâàëñÿ è äëÿ îáåñïå÷åíèÿ äðóãèõ íàó÷íûõ ïðîãðàìì [25].  2005 ã. íà ÍÝÑ áûë èñïûòàí ðàçðàáîòàííûé è èçãîòîâëåííûé â ËÏÐ ÑÀÎ ñâåòîïðèåìíèê ñ ìàòðèöåé ôîðìàòîì 2048×2048 ýëåìåíòîâ, ðàçìåð ýëåìåíòà 0,0135×0,0135 ìì, ìàêñèìóì ñïåêòðàëüíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè íà äëèíå âîëíû 450 íì, øóì ñ÷èòûâàíèÿ 2e–. Âñå ñâåòîïðèåìíèêè ðàáîòàþò ïðè òåìïåðàòóðàõ îêîëî –100 °Ñ.
Ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå äëÿ ñ÷èòûâàíèÿ èíôîðìàöèè ñ ìàòðèöû ÏÇÑ ðàáîòàåò ïîä óïðàâëåíèåì îïåðàöèîííîé ñèñòåìû Linux, ñåòåâûå ñðåäñòâà ïîçâîëÿþò ïðîâîäèòü óäàëåííûé êîíòðîëü îñíîâíûõ ïàðàìåòðîâ ñâåòîïðèåìíèêà.
òåëüíóþ îðèåíòàöèþ äâóõ ïîëîâèí ìîçàè÷íîé ýøåëëå. Â-òðåòüèõ, íåîáõîäèìî çàùèòèòü êîíñòðóêöèþ ÍÝÑ îò ïåðåïàäîâ òåìïåðàòóðû, âîçíèêàþùèõ â ïîäêóïîëüíîì ïðîñòðàíñòâå áàøíè ÁÒÀ ïðè ýêñïëóàòàöèè òåëåñêîïà. Â-÷åòâåðòûõ, ñëåäóåò îáåñïå÷èòü âûñîêóþ ïîâòîðÿåìîñòü ñîñòîÿíèé ïîäâèæíûõ ýëåìåíòîâ ñïåêòðîãðàôà ñ òåì, ÷òîáû âûïîëíÿòü äèñòàíöèîííîå óïðàâëåíèå ïðèáîðîì. Â-ïÿòûõ, òðóäîçàòðàòû íà ïîäãîòîâêó ê íàáëþäåíèÿì äîëæíû áûòü ìèíèìàëüíûìè. È, ãëàâíîå, ñïåêòðîãðàô, ïîÿâèâøèéñÿ íà ÁÒÀ ïî÷òè ÷åòâåðòü âåêà ïîñëå íà÷àëà ðàáîòû òåëåñêîïà, íå äîëæåí “êîíôëèêòîâàòü” ñ óñëîâèÿìè ýêñïëóàòàöèè ÁÒÀ.
Ðàìà ñïåêòðîãðàôà îïèðàåòñÿ íà ÷åòûðå ïëîùàäêè ïëàòôîðìû ôîêóñà Íýñìèò-2. Äëÿ òîãî ÷òîáû íàãðóçêà íà ïëàòôîðìó áûëà ðàâíîìåðíîé, â êîíñòðóêöèþ ÍÝÑ âñòðîåíà êîíñòðóêöèÿ äðóãîãî ñïåêòðîãðàôà âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ [20]. Èñïûòàíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî ïîëîæåíèå ñïåêòðà íà ñâåòîïðèåìíèêå íå÷óâñòâèòåëüíî ê èçìåíåíèÿì êîîðäèíàò òåëåñêîïà êàê â ðåæèìå íàâåäåíèÿ íà îáúåêò, òàê è â ðåæèìå ñîïðîâîæäåíèÿ îáúåêòà. Êîíñòðóêöèÿ ìîçàè÷íîé ýøåëëå (õðîíîëîãè÷åñêè âòîðîé â ìèðå, ïîñëå ñïåêòðîãðàôà HIRES 10-ìåòðîâîãî òåëåñêîïà) òàêæå îêàçàëàñü óäà÷íîé, äèñïåðãèðóþùèé óçåë òðåáóåò ïîäúþñòèðîâêè â ñðåäíåì ðàç â êâàðòàë. Ìû ïðèøëè ê âûâîäó, ÷òî íàèáîëåå íåñòàáèëüíûì ýëåìåíòîì îïòèêî-ìåõàíè÷åñêîé ñõåìû ÍÝÑ ÿâëÿåòñÿ ñîáñòâåííî óçåë ñâåòîïðèåìíèêà â êðèîñòàòèðóåìîì îáúåìå [26], ÷òî ïîäòâåðæäåíî èñïûòàíèÿìè ñâåòîïðèåìíèêà íà äðóãîì ñïåêòðîãðàôå è â ëàáîðàòîðíûõ óñëîâèÿõ [27], à òàêæå èñïûòàíèÿìè ñâåòîïðèåìíèêà äðóãîãî ôîðìàòà. Ñïåêòðîãðàôû, ðàçìåùåííûå â ôîêóñå Íýñìèò-2, òåïëîèçîëèðîâàíû è îñíàùåíû ñèñòåìîé äàò÷èêîâ òåìïåðàòóðû. Ðåçóëüòàòû èñïûòàíèé ÍÝÑ ïîêàçàëè, ÷òî äàæå ïðè íàèáîëåå íåáëàãîïðèÿòíûõ òåïëîâûõ ðåæèìàõ ïîäêóïîëüíîãî ïðîñòðàíñòâà (ðåçêèå ïåðåïàäû òåìïåðàòóðû, êîãäà ýêñïëóàòàöèÿ òåëåñêîïà çàïðåùåíà) êîððåëÿöèè ìåæäó òåìïåðàòóðíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè ýëåìåíòîâ ñïåêòðîãðàôà è èçìåðèìûìè ñìåùåíèÿìè ñïåêòðà êàëèáðîâêè îòñóòñòâóþò [28].  öåëîì ìåõàíè÷åñêàÿ êîíñòðóêöèÿ ÍÝÑ îêàçàëàñü óäà÷íîé, ÷òî ïîçâîëèëî ñýêîíîìèòü ìíîãî âðåìåíè çà ñ÷åò ñíèæåíèÿ ÷àñòîòû êàëèáðîâêè ñïåêòðîâ.
Ìåõàíè÷åñêàÿ êîíñòðóêöèÿ
Îñíîâíûå òðåáîâàíèÿ ê ìåõàíè÷åñêîé êîíñòðóêöèè ñïåêòðîãðàôà ñëåäóþùèå. Âî-ïåðâûõ, ýëåìåíòû ñïåêòðîãðàôà äîëæíû áûòü çàùèùåíû îò ìåõàíè÷åñêèõ âîçäåéñòâèé, ñâÿçàííûõ ñ ðàñïîëîæåíèåì ÍÝÑ íà ïîäâèæíîé ÷àñòè êîíñòðóêöèè ÁÒÀ. Âî-âòîðûõ, ñëåäóåò îáåñïå÷èòü óñòîé÷èâóþ îòíîñè-
Äîïîëíèòåëüíûå óñòðîéñòâà
Âõîä â ñïåêòðîãðàôû ÍÝÑ, ÎÇÑÏ è ÐÛÑÜ îðãàíèçîâàí òàê, ÷òî âîçìîæíà îäíîâðåìåííàÿ ðåãèñòðàöèÿ ðàçëè÷íûõ äèàïàçîíîâ ñïåêòðà íà äâóõ ðàçëè÷íûõ ñïåêòðîãðàôàõ, ïðè÷åì ñìåííûå ðàçäåëèòåëè ñïåêòðàëüíîãî äèàïàçîíà ðàñïîëîæåíû äî ùåëåâûõ ÷àñòåé ñïåêòðîãðàôîâ. Ýòî ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
49
ñðåäñòâà êîíòðîëÿ ïîëîæåíèÿ ðåãèñòðèðóåìîãî îáúåêòà è ñðåäñòâà êàëèáðîâêè ñïåêòðîâ, îáùèå äëÿ âñåõ òðåõ ñïåêòðîãðàôîâ. Ñîîòâåòñòâóþùèå óçëû ñîñðåäîòî÷åíû â ïðåäùåëåâîé ÷àñòè (ðèñ. 1).
Òåëåâèçèîííûå ïðèåìíèêè ñ óñèëèòåëÿìè ÿðêîñòè ñëóæàò äëÿ êîíòðîëÿ ïðîöåññà íàâåäåíèÿ òåëåñêîïà íà îáúåêò (òàê íàçûâàåìûé ïîäñìîòð ïîëÿ) è äëÿ êîíòðîëÿ ïîëîæåíèÿ îáúåêòà íà âõîäå ñïåêòðîãðàôà (òàê íàçûâàåìûé ïîäñìîòð ùåëè). Â ïîñëåäíèõ âàðèàíòàõ ýòèõ óñòðîéñòâ èñïîëüçóþòñÿ ìàòðèöû ÏÇÑ.
Êàëèáðîâêè èñòî÷íèêàìè íåïðåðûâíîãî ñïåêòðà íåîáõîäèìû äëÿ ó÷åòà ïîýëåìåíòíîé (ïîïèêñåëüíîé) íåîäíîðîäíîñòè ÷óâñòâèòåëüíîñòè ñâåòîïðèåìíèêà è äëÿ èñïðàâëåíèÿ êðèâîé ðàñïðåäåëåíèÿ ýíåðãèè â ñïåêòðàëüíûõ ïîðÿäêàõ çà ýôôåêòû êîíöåíòðàöèè ñâåòà â ïîðÿäêå è ýôôåêòû âèíúåòèðîâàíèÿ â îïòè÷åñêîé ñõåìå. Êàëèáðîâêè èñòî÷íèêàìè ëèíåé÷àòîãî ñïåêòðà íåîáõîäèìû äëÿ ïåðåõîäà îò ñèñòåìû êîîðäèíàò íà ìàòðèöå ÏÇÑ ê øêàëå äëèí âîëí. Êðîìå ýòîãî, âûïîëíÿþòñÿ êàëèáðîâêè ñâåòîïðèåìíèêà ïðè îòñóòñòâèè ñâåòîâîãî ñèãíàëà. Êðîìå êàëèáðîâîê, äëÿ ïîäãîòîâêè ñïåêòðîãðàôîâ è ñèñòåì ïðåäùåëåâîé ÷àñòè èñïîëüçóåòñÿ îïòè÷åñêîå óñòðîéñòâî “èñêóññòâåííàÿ çâåçäà”, èìèòèðóþùåå òåëåñêîï ÁÒÀ â ðåæèìå íàáëþäåíèÿ â ôîêóñå Íýñìèòà è ñíàáæåííîå èñòî÷íèêàìè íåïðåðûâíîãî, àáñîðáöèîííîãî è ýìèññèîííîãî ñïåêòðîâ.
Êîððåêòîð ïîëîæåíèÿ çâåçäû íà âõîäå â ñïåêòðîãðàô ñëóæèò äëÿ êîìïåíñàöèè îñîáåííîñòåé ðàáîòû ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ ÁÒÀ, îïðåäåëÿåìûõ ïðåæäå âñåãî íàëè÷èåì âíåêîíòóðíîé ïîäâèæíîé ÷àñòè òåëåñêîïà, íå îõâà÷åííîé ñèñòåìîé êîíòðîëÿ. Îñíîâíîå òðåáîâàíèå ê ðåæèìó ñîïðîâîæäåíèÿ òåëåñêîïîì – òî÷íîñòü ñëåæåíèÿ äîëæíà áûòü íå õóæå îäíîé äåñÿòîé äèàìåòðà èçîáðàæåíèÿ çâåçäû, îïðåäåëÿåìîãî ñîñòîÿíèåì àòìîñôåðû. Íàêîïëåííàÿ îøèáêà âåäåíèÿ ÁÒÀ ñîñòàâëÿåò 1–2 óãë. ñ çà 30 ìèí ýêñïîçèöèè, îäíàêî íà ýòîò ñèñòåìàòè÷åñêèé òðåíä íàêëàäûâàåòñÿ ÿâëåíèå êîëåáàíèé öåíòðà èçîáðàæåíèÿ ñ ÷àñòîòàìè 0,5–5 Ãö è ïåðåìåííîé àìïëèòóäîé äî 2″. Ýòîò ýôôåêò, îáíàðóæåííûé åùå ïðè ïåðâûõ ñïåêòðîñêîïè÷åñêèõ íàáëþäåíèÿõ íà ÁÒÀ, îãðàíè÷èâàåò ýôôåêòèâíîñòü ñïåêòðîñêîïèè ñòîëü æå çíà÷èìî, êàê è íèçêàÿ øèðîêîùåëüíîñòü ñïåêòðîãðàôà. Èç îáùèõ ñîîáðàæåíèé ïîíÿòíî, ÷òî íåâîçìîæíî ïîäàâèòü óêàçàííûå êîëåáàíèÿ, âîçäåéñòâóÿ ñî ñòîðîíû ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ òåëåñêîïîì, ìàññà ïîäâèæíîé ÷àñòè êîòîðîãî ñîñòàâëÿåò ñîòíè òîíí. Ïîëóàâòîìàòè÷åñêàÿ (“ðó÷íàÿ”) êîððåêöèÿ ïîëîæåíèÿ òåëåñêîïà (êîòîðóþ íåîïûòíûå íàáëþäàòåëè âûïîëíÿëè ÷àñòî) îáåñïå÷èâàëà äëÿ ïðèâîäîâ òåëåñêîïà ïîñòîÿííîå ïðåáûâàíèå â ïåðåõîäíûõ ðåæèìàõ, ïîääåðæèâàÿ êîëåáàòåëüíûå ïðîöåññû. Íå âäàâàÿñü â îïèñàíèå ìíîãî÷èñëåííûõ ïîïûòîê óëó÷-
øèòü ïîëîæåíèå â öåëîì, îòìåòèì, ÷òî äëÿ ñïåêòðîãðàôîâ ôîêóñà Íýñìèò-2 ðàçðàáîòàí ëîêàëüíûé êîððåêòîð ïîëîæåíèÿ çâåçäû íà âõîäå ñïåêòðîãðàôà [29], ðàáîòà êîòîðîãî ïðèíöèïèàëüíî óëó÷øèëà âîçìîæíîñòè ñïåêòðîñêîïèè è ñíèçèëà íàãðóçêè íà ñèñòåìó óïðàâëåíèÿ è àñòðîíîìà-íàáëþäàòåëÿ. Ìíîãîëåòíèé îïûò ýêñïëóàòàöèè êîððåêòîðà ïîçâîëèë ðàçðàáîòàòü àíàëîãè÷íûé ïðèáîð ñ óëó÷øåííûìè ÷àñòîòíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè äëÿ ñïåêòðîñêîïèè â ïåðâè÷íîì ôîêóñå ÁÒÀ [30].
Àíàëèçàòîðû ëèíåéíîé è êðóãîâîé ïîëÿðèçàöèè íåîáõîäèìû äëÿ èçó÷åíèÿ ñòðóêòóðíûõ îñîáåííîñòåé ôîðìèðîâàíèÿ ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé â àòìîñôåðàõ çâåçä è îêîëîçâåçäíûõ îáîëî÷êàõ. Ïðîôèëü ñïåêòðàëüíîé ëèíèè îïðåäåëÿåòñÿ êàê ìèêðîñêîïè÷åñêèìè ýôôåêòàìè (òåïëîâîå óøèðåíèå, ýôôåêòû Äîïïëåðà, Çååìàíà, Øòàðêà), òàê è ìàêðîñêîïè÷åñêèìè äâèæåíèÿìè (îñåâîå âðàùåíèå çâåçäû, êîíâåêòèâíûå è äðóãèå äâèæåíèÿ). Èçó÷åíèå ëèíåéíîé è êðóãîâîé ïîëÿðèçàöèè â êîíòóðàõ ðàçëè÷íûõ ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé îòêðûâàåò ïðèíöèïèàëüíóþ âîçìîæíîñòü èññëåäîâàíèÿ íåîäíîðîäíîñòåé ðÿäà õàðàêòåðèñòèê (òåìïåðàòóðà, õèìè÷åñêèé ñîñòàâ, ìàãíèòíîå ïîëå) ïîâåðõíîñòè çâåçäíûõ àòìîñôåð. Ñ ýòîé öåëüþ ðàçðàáîòàíû àíàëèçàòîðû ïîëÿðèçàöèè [31], êîíñòðóêöèÿ êîòîðûõ ïîçâîëÿåò âûïîëíÿòü ó÷åò (èëè êîìïåíñàöèþ) ýôôåêòà âðàùåíèÿ ïîëÿ çðåíèÿ â îïòè÷åñêîé ñõåìå òåëåñêîïà íà àëüò-àçèìóòàëüíîé ìîíòèðîâêå.
Àáñîðáöèîííàÿ ÿ÷åéêà ñëóæèò äëÿ çàäà÷ âûñîêîòî÷íîãî îïðåäåëåíèÿ ñìåùåíèé ñïåêòðîâ èññëåäóåìûõ îáúåêòîâ âñëåäñòâèå ýôôåêòà Äîïïëåðà. Èñïîëüçîâàíèå ñ ýòîé öåëüþ ëèíåé÷àòîãî ñïåêòðà êàëèáðîâêè îáåñïå÷èâàåò îãðàíè÷åííóþ òî÷íîñòü (ïðîåêöèÿ ñêîðîñòè äâèæåíèÿ çâåçäû íà ëó÷ çðåíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ ñ òî÷íîñòüþ íå ëó÷øå 30 ì/ñ, ïðè çíà÷åíèÿõ ëó÷åâîé ñêîðîñòè â äåñÿòêè è ñîòíè êèëîìåòðîâ â ñåêóíäó). Íå ïåðå÷èñëÿÿ âñå èíñòðóìåíòàëüíûå îøèáêè (ñì. [32]), îòìåòèì çäåñü òîëüêî îøèáêè, ñâÿçàííûå ñ íåèäåíòè÷íûì çàïîëíåíèåì îïòèêè ñïåêòðîãðàôà ñâåòîì çâåçäû (îñâåòèòåëåì ñïåêòðîãðàôà ÿâëÿåòñÿ îïòèêà ÁÒÀ) è ñâåòîì êàëèáðîâêè (îñâåòèòåëåì ÿâëÿåòñÿ äðóãàÿ, áîëåå êîìïàêòíàÿ îïòè÷åñêàÿ ñèñòåìà). Ïðè èñïîëüçîâàíèè àáñîðáöèîííîé ÿ÷åéêè, óñòàíîâëåííîé íà âõîäå â ñïåêòðîãðàô, ñîáðàííûé òàêèì îáðàçîì ñïåêòð çâåçäû è ñïåêòð êàëèáðîâêè ôîðìèðóþòñÿ â îäíî è òî æå âðåìÿ ñ ïîìîùüþ îäíîãî è òîãî æå îñâåòèòåëÿ. Êîëáà ÿ÷åéêè ñîäåðæèò íåñêîëüêî êðèñòàëëèêîâ éîäà, ïðè âîçãîíêå êîòîðîãî (âñëåäñòâèå íàãðåâà ÿ÷åéêè äî ñïåöèàëüíî ïîäîáðàííîé òåìïåðàòóðû) îáðàçóþòñÿ ïàðû ìîëåêóëÿðíîãî éîäà íåîáõîäèìîé êîíöåíòðàöèè [33].
Èíòåðôåðîìåòð Ôàáðè–Ïåðî èñïîëüçóåòñÿ â ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ðåæèìàõ, ñâÿçàííûõ ñ äîñòè-
50 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
æåíèåì ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ, â íåñêîëüêî ðàç ïðåâûøàþùåãî ïðåäåë äèôðàêöèîííîãî ñïåêòðîãðàôà ÍÝÑ. Èíòåðôåðîìåòð ñíàáæåí ñîãëàñóþùåé îïòèêîé è ðàáîòàåò â ñõåìå âíåøíåé óñòàíîâêè, òàêèì îáðàçîì ðåàëèçóåòñÿ ñõåìà äâàæäû ñêðåùåííîé äèñïåðñèè (ñêðåùèâàþòñÿ äèñïåðñèè èíòåðôåðîìåòðà, ýøåëëå è ðåøåòêè, ðàçâîäÿùåé ïîðÿäêè ýøåëëå, ñì. [34]). Ïðîâîäÿòñÿ ýêñïåðèìåíòû ïî èññëåäîâàíèþ èíòåðôåðîìåòðè÷åñêîãî ìåòîäà èçìåðåíèÿ äîïïëåðîâñêèõ ñìåùåíèé [35]. Ñî÷åòàíèå èíòåðôåðîìåòðà Ôàáðè–Ïåðî ñ àíàëèçàòîðîì ïîëÿðèçàöèè îòêðûâàåò íîâûå âîçìîæíîñòè èññëåäîâàíèÿ ìàãíèòíûõ ïîëåé â çâåçäíûõ àòìîñôåðàõ [36].
Äîïîëíèòåëüíàÿ îïòèêà ñëóæèò äëÿ ñíèæåíèÿ ïîòåðü ñâåòà íà âõîäå ñïåêòðîãðàôà çà ñ÷åò òàê íàçûâàåìîãî “ïåðåçàïîëíåíèÿ” ýøåëëå. Ñâåòîâîé äèàìåòð îáúåêòèâà êîëëèìàòîðà (270 ìì) è îáúåêòèâà êàìåðû (305 ìì), ðàçìåðû çàøòðèõîâàííîé ÷àñòè ýøåëëå (300×600 ìì) è çàøòðèõîâàííîé ÷àñòè ðåøåòêè ñêðåùåííîé äèñïåðñèè (320×360 ìì2) ïîçâîëÿþò, ïóòåì ââîäà ñëàáîé ïîëîæèòåëüíîé ëèíçû, ðàñïîëîæåííîé â ïðåäùåëåâîé ÷àñòè, óâåëè÷èòü äèàìåòð êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà ñ 235 äî 270 ìì, ÷òî ñîïðîâîæäàåòñÿ óìåíüøåíèåì ìàñøòàáà èçîáðàæåíèÿ íà âõîäå â ñïåêòðîãðàô â 1,15 ðàçà. Ïðè ýòîì íåáîëüøèå ñåãìåíòû ñå÷åíèÿ êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà ìîãóò “îáðåçàòüñÿ” ãðàíèöàìè çàøòðèõîâàííîé îáëàñòè ýøåëëå, íî ýòîò ýôôåêò íåçíà÷èòåëåí ïî ñðàâíåíèþ ñ âûèãðûøåì íà âõîäå ñïåêòðîãðàôà. Ýôôåêò îò ïðèìåíåíèÿ äîïîëíèòåëüíîé îïòèêè ðàçëè÷åí äëÿ ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèé äèàìåòðà èçîáðàæåíèÿ òóðáóëåíòíîãî äèñêà çâåçäû.
Óïðàâëåíèå è îáðàáîòêà äàííûõ
Àâòîìàòèçàöèÿ óïðàâëåíèÿ ïîäâèæíûìè ýëåìåíòàìè ñïåêòðîãðàôà ïîëíîñòüþ íå çàâåðøåíà, íî ïîçâîëÿåò èçìåíÿòü ñîñòîÿíèå îñíîâíûõ óçëîâ ñïåêòðîãðàôà (ýøåëëå, ðåøåòêà ñêðåùåííîé äèñïåðñèè, êàìåðà, êàëèáðîâêè, ñèñòåìû ñîïðîâîæäåíèÿ è êîíòðîëÿ îáúåêòà). Ñîçäàíà ïðîãðàììà óïðàâëåíèÿ è ãðàôè÷åñêèé èíòåðôåéñ ïîä ÎÑ Linux (Øåðãèí Â.Ñ.), ÷òî äàåò âîçìîæíîñòü âûïîëíÿòü íåñêîëüêî òèïîâ íàáëþäåíèé â óäàëåííîì ðåæèìå. Ïðîãðàììà óïðàâëåíèÿ êîððåêòîðîì ïîëîæåíèÿ çâåçäû íà âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà âçàèìîäåéñòâóåò (ïîñðåäñòâîì ñåòåâûõ ïðîòîêîëîâ) ñ àâòîìàòè÷åñêîé ñèñòåìîé óïðàâëåíèÿ ÁÒÀ, ÷òî ïîçâîëÿåò àâòîìàòè÷åñêè èñïðàâëÿòü ðàññîãëàñîâàíèÿ ìåæäó êîîðäèíàòàìè îáúåêòà è êîîðäèíàòàìè òåëåñêîïà, íàêàïëèâàþùèåñÿ â òå÷åíèå ýêñïîçèöèè.
Âåñü íàáëþäàòåëüíûé ìàòåðèàë, âêëþ÷àÿ âñïîìîãàòåëüíûå êàëèáðîâî÷íûå èçîáðàæåíèÿ, â ñòàíäàðòíîì ôîðìàòå FITS2 àâòîìàòè÷åñêè ïîñòóïàåò â àðõèâ [38]. Îáðàáîòêà ñïåêòðîãðàìì ñ ó÷åòîì âñåõ
rλ
1
0,5
0 1
0,5
0
1
0,5
0 1
0,5
0 5885
5890
5895
λ, À°
Ðèñ. 7. Ïðèìåðû îáðàáîòàííûõ è îòêàëèáðîâàííûõ ñïåêòðîâ ðàçëè÷íûõ çâåçä â îáëàñòè æåëòîãî äóáëåòà íàòðèÿ.
êîíñòðóêòèâíûõ îñîáåííîñòåé ñïåêòðîãðàôà ÍÝÑ îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ ñïåöèàëüíî íàïèñàííîãî ïàêåòà ïðîãðàìì â ñðåäå îáðàáîòêè öèôðîâûõ èçîáðàæåíèé MIDAS [39]. Ôðàãìåíòû îáðàáîòàííûõ è îòêàëèáðîâàííûõ ñïåêòðîâ íåñêîëüêèõ îáúåêòîâ â ðàéîíå ðåçîíàíñíîãî äóáëåòà íàòðèÿ ïðèâåäåíû íà ðèñ. 7.
Ñðàâíåíèå ñ àíàëîãè÷íûìè ïðèáîðàìè
 ðàáîòå [40] îñíîâíûå ïàðàìåòðû îïòèêè ÍÝÑ ñðàâíèâàþòñÿ ñ ïàðàìåòðàìè äþæèíû ñèñòåì âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ ñî ñêðåùåííîé äèñïåðñèåé, óñòàíîâëåííûõ íà òåëåñêîïàõ äèàìåòðîì 3–10 ì. Íàïðèìåð, êàê íà ìîìåíò ñîçäàíèÿ ÍÝÑ, òàê è ñåãîäíÿ íàø ñïåêòðîãðàô çàíèìàåò âòîðîå ìåñòî â ìèðå ïî äèàìåòðó êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà (îò 235 äî 270 ìì), ïðè÷åì ýòó ïîçèöèþ ìû çàíèìàåì áëàãîäàðÿ òðàäèöèîííî âûñîêîìó óðîâíþ òåõíîëîãèè îòå÷åñòâåííîãî ïðîèçâîäñòâà êðóïíîãàáàðèòíûõ äèôðàêöèîííûõ ðåøåòîê). Íà ïåðâîì ìåñòå íàõîäèòñÿ ñïåêòðîãðàô HIRES (d = 300 ìì) ñòîèìîñòüþ
2 FITS – Flexible Image Transport System, ñòàíäàðòíûé ôîðìàò äëÿ õðàíåíèÿ è ïåðåäà÷è àñòðîíîìè÷åñêèõ äàííûõ, ïðèíÿòûé Ìåæäóíàðîäíûì àñòðîíîìè÷åñêèì ñîîáùåñòâîì, îïèñàíèå ôîðìàòà ìîæíî íàéòè â ðàáîòå [37].
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
51
3,1 ìëí äîëëàðîâ, óñòàíîâëåííûé íà 10-ìåòðîâîì òåëåñêîïå Keck. Íà òðåòüåì ìåñòå (d = 200 ìì) íàõîäèòñÿ ñïåêòðîãðàô UVES (ñòîèìîñòü 6,7 ìëí ìàðîê, òðóäîçàòðàòû 40 ÷åëîâåêî-ëåò), óñòàíîâëåííûé íà 8-ìåòðîâîì òåëåñêîïå VLT â 2000 ãîäó. Ïîíÿòíî, ÷òî èòîãîâûì êðèòåðèåì ýôôåêòèâíîñòè ïðèáîðà ÿâëÿåòñÿ åãî ïðîèçâîäèòåëüíîñòü, íî çäåñü óæå ìíîãîå çàâèñèò êàê îò àñòðîêëèìàòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê, òàê è îò äîëè êàëåíäàðíîãî âðåìåíè, âûäåëÿåìîãî äëÿ ðàáîò íà ÍÝÑ. Çà ïåðâûå 8 ëåò ýêñïëóàòàöèè ÍÝÑ äëÿ íàáëþäåíèé âûäåëåíî 365 êàëåíäàðíûõ íî÷åé [41], ïðè÷åì ñïðîñ íà ïðèáîð áûë ïî êðàéíåé ìåðå â 2 ðàçà âûøå. Íåêîòîðûå íàó÷íûå ðåçóëüòàòû, ïîëó÷åííûå ïî ðåçóëüòàòàì íàáëþäåíèé íà ÍÝÑ, óïîìÿíóòû â ðàáîòàõ [41, 42].
Ïåðñïåêòèâû
Ñïåêòðîãðàô âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ õàðàêòåðèçóåòñÿ ïîâûøåííûì ÷èñëîì îïòè÷åñêèõ ïîâåðõíîñòåé è ïîâûøåííûì óðîâíåì ïîòåðü íà âõîäå. Ïîýòîìó äëÿ ðàçâèòèÿ àñòðîíîìè÷åñêîé ñïåêòðîñêîïèè âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ èíòåðåñíûìè ÿâëÿþòñÿ îïòè÷åñêèå òåõíîëîãèè, ñíèæàþùèå ïîòåðè ñâåòà ïðè ñîõðàíåíèè âûñîêîãî êà÷åñòâà ñïåêòðà. Íàèáîëåå ïðèåìëåìûì ñåãîäíÿ ðåøåíèåì ÿâëÿåòñÿ ðàçäåëåíèå ôóíêöèé ðåãèñòðàöèè îïòè÷åñêîãî äèàïàçîíà ìåæäó äâóìÿ ñïåêòðîãðàôàìè. Îäèí èç òàêèõ ñïåêòðîãðàôîâ ìîæåò áûòü îïòèìèçèðîâàí (ïî êà÷åñòâó ñïåêòðà è óðîâíþ ïîòåðü ñâåòà) äëÿ êîðîòêîâîëíîâîãî äèàïàçîíà, âòîðîé – äëÿ äëèííîâîëíîâîãî. Òàêàÿ ñõåìà ïîçâîëÿåò, êñòàòè, îáîéòè ïðîáëåìó “ôðèíãîâ” (fringes) – èíòåðôåðåíöèîííûõ ýôôåêòîâ, âîçíèêàþùèõ â ñëîå êðåìíèÿ, òîëùèíà êîòîðîãî óìåíüøåíà äëÿ ïîâûøåíèÿ êâàíòîâîé ýôôåêòèâíîñòè ìàòðèöû ÏÇÑ â êîðîòêîâîëíîâîì äèàïàçîíå. “Òîíêàÿ” ìàòðèöà, õîðîøî ðàáîòàþùàÿ â êîðîòêîâîëíîâîì äèàïàçîíå, ôîðìèðóåò “ôðèíãè” â äëèííîâîëíîâîì äèàïàçîíå, ïîýòîìó â “äëèííîâîëíîâîì” ñïåêòðîãðàôå íåîáõîäèìî ïðèìåíÿòü ìàòðèöó áîëüøåé òîëùèíû. Òàêîå ðàçäåëåíèå ôóíêöèé ìåæäó äâóìÿ ñïåêòðîãðàôàìè âûäâèãàåò ðÿä òåõíîëîãè÷åñêèõ òðåáîâàíèé. Âî-ïåðâûõ, íåîáõîäèìî óëó÷øàòü êà÷åñòâî ðàçäåëèòåëåé ñïåêòðà – îïòè÷åñêèõ ïîêðûòèé, ïîçâîëÿþùèõ èñïîëüçîâàòü ðàçëè÷íûå ó÷àñòêè îïòè÷åñêîãî ñïåêòðà â ðàçíûõ ñïåêòðîãðàôàõ. Âî-âòîðûõ, êàæäûé èç òàêèõ ñïåêòðîãðàôîâ äîëæåí áûòü îïòèìèçèðîâàí ïî ïîòåðÿì ñâåòà â ñâîåì äèàïàçîíå äëèí âîëí, çäåñü òàêæå îñíîâíóþ ðîëü èãðàþò âûñîêîýôôåêòèâíûå îïòè÷åñêèå ïîêðûòèÿ. È ðàçäåëèòåëè, è ïîêðûòèÿ íå äîëæíû ôîðìèðîâàòü â ñïåêòðå “âîëíû ïðîïóñêàíèÿ”, ó÷åò êîòîðûõ íà ñïåêòðàëüíûõ èíòåðâàëàõ ïðîòÿæåííîñòüþ â íåñêîëüêî íàíîìåòðîâ çàòðóäíèòåëåí. Â-òðå-
òüèõ, îäíîâðåìåííàÿ ðåãèñòðàöèÿ ñïåêòðà íà äâóõ ñïåêòðîãðàôàõ âûäâèãàåò ïîâûøåííûå òðåáîâàíèÿ ê êîìïåíñàòîðó àòìîñôåðíîé äèñïåðñèè, óñòàíàâëèâàåìîìó ìåæäó òåëåñêîïîì è ñïåêòðîãðàôîì.
Êàê óæå áûëî îòìå÷åíî âûøå, äëÿ ðàçâèòèÿ ñïåêòðîñêîïèè âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ íà êðóïíûõ òåëåñêîïàõ (â ÷àñòíîñòè, íà òåëåñêîïå ÁÒÀ) êðàéíå íåîáõîäèìî îñâîåíèå òåõíîëîãèè èçãîòîâëåíèÿ êðóïíîãàáàðèòíûõ ýøåëëå-ðåøåòîê äëèíîé áîëåå 500 ìì ñ áîëüøèì óãëîì áëåñêà. Íàèáîëåå ïåðñïåêòèâíîé íà äàííûé ìîìåíò ÿâëÿåòñÿ òåõíîëîãèÿ èçãîòîâëåíèÿ ìîíîëèòíîé ðåïëèêè ñ ìîçàè÷íîé ðåøåòêè.
Îäíèì èç âîçìîæíûõ ñïîñîáîâ äàëüíåéøåãî óâåëè÷åíèÿ ïîçèöèîííîé òî÷íîñòè ñïåêòðîñêîïè÷åñêèõ èçìåðåíèé ÿâëÿåòñÿ ïðèìåíåíèå îïòîâîëîêîííîãî ñî÷åòàíèÿ “òåëåñêîï-ñïåêòðîãðàô”. Èññëåäîâàíèÿ ïîçèöèîííîé ñòàáèëüíîñòè ñïåêòðîãðàôà ÍÝÑ ïîêàçàëè, ÷òî îäíèì èç îñíîâíûõ ôàêòîðîâ, âëèÿþùèõ íà òî÷íîñòü îïðåäåëåíèÿ ïîëîæåíèé ñïåêòðàëüíûõ äåòàëåé (ëó÷åâûõ ñêîðîñòåé), ÿâëÿåòñÿ íåñòàáèëüíîñòü èçîáðàæåíèÿ èñòî÷íèêà ñâåòà íà âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà, ïðèâîäÿùàÿ ê èçìåíåíèþ çàïîëíåíèÿ îïòèêè ñïåêòðîãðàôà ñ òå÷åíèåì âðåìåíè. Ïðè÷åì ýòîò ôàêòîð ïðîÿâëÿåòñÿ ãîðàçäî ñèëüíåå ýôôåêòîâ ìåõàíè÷åñêîé íåñòàáèëüíîñòè êîíñòðóêöèè, êîòîðûå ìîæíî áûëî áû îæèäàòü ïðè ýêñïëóàòàöèè ñïåêòðîãðàôà íà ïîäâèæíîì òåëåñêîïå.  äëèííîì îïòè÷åñêîì âîëîêíå ïðîèñõîäèò ïåðåìåøèâàíèå àïåðòóðû ïó÷êà è ìîæíî îæèäàòü, ÷òî êîëåáàíèÿ èçîáðàæåíèÿ çâåçäû íà âõîäå â âîëîêíî áóäóò ïîëíîñòüþ íèâåëèðîâàòüñÿ íà âûõîäå èç âîëîêíà. Êàê ïîêàçûâàåò ïðàêòèêà, ïîëíîãî ïåðåìåøèâàíèÿ àïåðòóðû íå ïðîèñõîäèò äàæå íà äëèíå âîëîêíà 30 ì, íî ýôôåêòû íåîäíîðîäíîñòè çàïîëíåíèÿ îïòèêè ñïåêòðîãðàôà âñå æå óìåíüøàþòñÿ íà ïîðÿäîê. Áîëåå òùàòåëüíîå ïåðåìåøèâàíèå àïåðòóðû îáåñïå÷èâàþò âñïîìîãàòåëüíûå óñòðîéñòâà, íàçûâàåìûå “ñêðåìáëåðàìè” (scrambler).
Îäíàêî îïòîâîëîêîííîå ñî÷åòàíèå òåëåñêîïà è ñïåêòðîãðàôà âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ, ïîïóëÿðíîå íà òåëåñêîïàõ äèàìåòðîì 1–2 ì, èñïûòûâàåò òðóäíîñòè ðåàëèçàöèè íà òåëåñêîïàõ áîëüøåãî äèàìåòðà. Øèðîêîùåëüíîñòü îïòîâîëîêîííûõ ñïåêòðîãðàôîâ, êàê ïðàâèëî, íå âûñîêà, îíà îïðåäåëÿåòñÿ îòíîøåíèåì ÷èñëîâîé àïåðòóðû êàìåðû ñïåêòðîãðàôà è ÷èñëîâîé àïåðòóðû îïòè÷åñêîãî âîëîêíà è îáû÷íî áëèçêà ê åäèíèöå. Ïðîñòûå ðàñ÷åòû ïîêàçûâàþò, ÷òî äëÿ äîñòèæåíèÿ ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ R = = 100 000 íà ñïåêòðîãðàôå ñ äèàìåòðîì êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà 200 ìì, îñíàùåííîì êàìåðîé ñ îòíîñèòåëüíûì îòâåðñòèåì A = 1:2 è ýøåëëå-ðåøåòêîé ñ tgθb = 4, íåîáõîäèìî âîëîêíî ñ ÷èñëîâîé àïåðòóðîé NA = 0,22 è äèàìåòðîì ÿäðà ∅ = 40 ìêì ëèáî
52 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
âîëîêíî c NA = 0,11 è ∅ = 80 ìêì. Òåõíîëîãè÷åñêàÿ ñëîæíîñòü èçãîòîâëåíèÿ ïîäîáíûõ âîëîêîí çàêëþ÷àåòñÿ â íåîáõîäèìîñòè îäíîâðåìåííî âûïîëíèòü äâà âçàèìîèñêëþ÷àþùèõ óñëîâèÿ, à èìåííî âîëîêíî ñ ìàëîé ÷èñëîâîé àïåðòóðîé äîëæíî èìåòü êàê ìîæíî ìåíüøèé äèàìåòð ÿäðà. Äåëî â òîì, ÷òî â òîíêîì âîëîêíå íà áîëüøîé äëèíå âîçðàñòàþò ïîòåðè ñâåòà íà ìèêðîäåôåêòàõ è èçáåæàòü ïîäîáíûõ ïîòåðü ñâåòà ìîæíî òîëüêî çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ ÷èñëîâîé àïåðòóðû îïòè÷åñêîãî âîëîêíà. Ê òîìó æå äëÿ óìåíüøåíèÿ ïîòåðü ñâåòà â äëèííîâîëíîâîì äèàïàçîíå â òîíêîì âîëîêíå äîëæíî áûòü ïîâûøåíî îòíîøåíèå äèàìåòðà îáîëî÷êè ê äèàìåòðó ÿäðà. Ñîãëàñîâàíèå àïåðòóðû ñâåòîâîãî ïó÷êà, èäóùåãî îò òåëåñêîïà, íà âõîäå â âîëîêíî, à òàêæå ñîãëàñîâàíèå àïåðòóðû ïó÷êà ñ àïåðòóðîé êîëëèìàòîðà íà âûõîäå èç âîëîêíà âëåêóò çà ñîáîé óñòàíîâêó äîïîëíèòåëüíûõ îïòè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ. Âûõîäÿùèé èç âîëîêíà ïó÷îê ñâåòà ëèøåí öåíòðàëüíîé òåíè, âîçíèêàþùåé çà ñ÷åò ýêðàíèðîâàíèÿ âòîðè÷íûì çåðêàëîì òåëåñêîïà, è èìååò ýêñïîíåíöèàëüíîå ðàñïðåäåëåíèå èíòåíñèâíîñòè. Èçáåæàòü äîïîëíèòåëüíûõ ïîòåðü ñâåòà â çåðêàëüíûõ è çåðêàëüíî-ëèíçîâûõ êàìåðàõ ïîìîæåò èñïîëüçîâàíèå â îïòîâîëîêîííûõ ñïåêòðîãðàôàõ ÷èñòî ëèíçîâûõ êàìåð. Èçãîòîâëåíèå êðóïíîãàáàðèòíûõ (äèàìåòðîì îò 200 äî 300 ìì) è ñâåòîñèëüíûõ (A ≥ 1:2) ëèíçîâûõ êàìåð ñ íåáîëüøèì ÷èñëîì ïîâåðõíîñòåé, ñ õîðîøî èñïðàâëåííûìè àáåððàöèÿìè (â òîì ÷èñëå è êðèâèçíîé ïîëÿ) òàêæå ÿâëÿåòñÿ ñëîæíîé çàäà÷åé.
Ïîýòîìó óïîìÿíóòûå âûøå ñïåêòðîãðàôû HIRES è UVES ðàçðàáàòûâàëèñü, êàê è ÍÝÑ, áåç èñïîëüçîâàíèÿ îïòè÷åñêîãî âîëîêíà, õîòÿ êîíñòðóêòèâíî îïòîâîëîêîííîå ñî÷åòàíèå ÿâëÿåòñÿ âîçìîæíûì.
Âòîðîé âîçìîæíîñòüþ ïîâûøåíèÿ ïîçèöèîííîé òî÷íîñòè ñïåêòðîãðàôà ÿâëÿåòñÿ ñîçäàíèÿ òàê íàçûâàåìîãî êîíòðîëèðóåìîãî ñïåêòðîãðàôà, ãäå îñíîâíàÿ ôóíêöèÿ ïîâûøåíèÿ ñòàáèëüíîñòè âîçëîæåíà íà ñèñòåìó ðåãèñòðàöèè è îáðàáîòêè ñèãíàëà. Êîíöåïöèÿ êîíòðîëèðóåìîãî ñïåêòðîãðàôà áîëåå ïîäðîáíî èçëîæåíà â ðàáîòå [43].
Îòìåòèì, ÷òî êîðîòêîâîëíîâàÿ îáëàñòü íàçåìíîãî ÓÔ äèàïàçîíà ñïåêòðà, äîñòóïíàÿ ñïåêòðîãðàôó ÍÝÑ, ïåðåêðûâàåòñÿ ñ äëèííîâîëíîâîé îáëàñòüþ äèàïàçîíà, â êîòîðîì áóäåò ðàáîòàòü ñïåêòðîãðàô HIRDES [44] êîñìè÷åñêîãî ïðîåêòà “ÑïåêòðÓÔ” [45]. Òàêèì îáðàçîì, íàçåìíûå íàáëþäåíèÿ óæå ñåãîäíÿ ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû äëÿ ïîäãîòîâêè ðÿäà íàó÷íûõ ïðîãðàìì îðáèòàëüíîãî òåëåñêîïà. Ïîíÿòíî, ÷òî ïðèìåíåíèå îïòîâîëîêîííîãî ñî÷åòàíèÿ ñóùåñòâåííî ïîíèæàåò ñâåòîñèëó ñïåêòðîãðàôà â íàçåìíîì óëüòðàôèîëåòå. Ïîýòîìó, îöåíèâàÿ ïåðñïåêòèâû ñîçäàíèÿ îïòîâîëîêîííîãî ñïåêòðîãðàôà âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ äëÿ ÁÒÀ [46], ìû íå
èñêëþ÷àåì âîçìîæíîñòü äàëüíåéøåãî èñïîëüçîâàíèÿ ÍÝÑ.
Âûâîäû
Ìíîãîëåòíèé îïûò ðàáîò ïî ñïåêòðîñêîïèè âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ íà 6-ìåòðîâîì òåëåñêîïå ïîçâîëèë ðåøèòü çàäà÷ó ñîçäàíèÿ ñïåêòðîãðàôà ÍÝÑ ñ õàðàêòåðèñòèêàìè, íå óñòóïàþùèìè ëó÷øèì ïðèáîðàì òàêîãî êëàññà. Ïðè ñîçäàíèè ñïåêòðîãðàôà ÍÝÑ áûë âíåäðåí ðÿä íîâøåñòâ. Âî-ïåðâûõ, íîâûì ÿâëÿåòñÿ ñàì ôàêò ñîçäàíèÿ ýøåëëå-ñïåêòðîãðàôà âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ ñ áîëüøèì äèàìåòðîì êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà (235 ìì), ýòî áûë ïåðâûé ïðèáîð ïîäîáíîãî óðîâíÿ â Ðîññèè è Åâðîïå. Âî-âòîðûõ, áîëüøîé äèàìåòð êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà çàñòàâèë íàñ ïîñòðîèòü ñîñòàâíóþ ðåøåòêó ñ áîëüøèì óãëîì áëåñêà è íàì ïðèøëîñü ðåøàòü ïðîáëåìû þñòèðîâêè è ýêñïëóàòàöèè (íà ïîäâèæíîì òåëåñêîïå) ìîçàè÷íîé ýøåëëå-ðåøåòêè. Â-òðåòüèõ, íîâûì ÿâëÿþòñÿ ñáîðêà è ââîä â ýêñïëóàòàöèþ ñïåêòðîãðàôà íåïîñðåäñòâåííî íà ðàáîòàþùåì òåëåñêîïå, ñ ïîñëåäóþùèì ïîâûøåíèåì ýêñïëóàòàöèîííûõ õàðàêòåðèñòèê è ðàñøèðåíèåì âàðèàíòîâ íàáëþäåíèé. Â-÷åòâåðòûõ, íîâûì ÿâëÿåòñÿ èíòåãðàöèÿ ñïåêòðîãðàôà â êîìïëåêñ ñïåêòðàëüíîé àïïàðàòóðû âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ 6-ìåòðîâîãî òåëåñêîïà, ñîñòîÿùèé ñåãîäíÿ èç òðåõ ñïåêòðîãðàôîâ, èìåþùèõ îáùèå ñðåäñòâà êàëèáðîâêè è ñîïðîâîæäåíèÿ îáúåêòà. È, íàêîíåö, íîâûì ÿâëÿåòñÿ è òî, ÷òî àâòîðàìè ñïåêòðîãðàôà ÿâëÿþòñÿ àñòðîíîìû, íåêîòîðûå èç êîòîðûõ èìåþò òðèäöàòèëåòíèé îïûò ñïåêòðîñêîïè÷åñêèõ íàáëþäåíèé íà 6-ìåòðîâîì òåëåñêîïå.
Àêòèâíîå èñïîëüçîâàíèå ÍÝÑ ðàçëè÷íûìè ãðóïïàìè èññëåäîâàòåëåé ïîçâîëÿåò ñ÷èòàòü, ÷òî ñïðîñ íà ïðèáîðû òàêîãî òèïà íå áóäåò ñíèæàòüñÿ è íåîáõîäèìà ðàçðàáîòêà áîëåå ñîâåðøåííîãî ñïåêòðîãðàôà, ñ ïðèâëå÷åíèåì ñîâðåìåííîãî ïîòåíöèàëà îòå÷åñòâåííîãî îïòè÷åñêîãî ïðèáîðîñòðîåíèÿ.
Èññëåäîâàíèÿ áûëè ïîääåðæàíû ãðàíòàìè ÐÔÔÈ (ïðîåêòû 99-02-18339, 01-02-16093, 02-02-16085, 0402-17564, 05-07-90087, 07-02-00247), ïðîãðàììîé ôóíäàìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé “Ïðîòÿæåííûå îáúåêòû âî Âñåëåííîé”, ïðîãðàììîé Îòäåëåíèÿ ôèçè÷åñêèõ íàóê ÐÀÍ è ãðàíòàìè Àìåðèêàíñêîãî Ôîíäà ãðàæäàíñêèõ èññëåäîâàíèé è ðàçâèòèÿ (CRDF, ïðîåêòû RP1-2264 è RUP1-2687-NA-05).
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
11. Èîàííèñèàíè Á.Ê. Òåëåñêîï ñ äèàìåòðîì çåðêàëà 6 ìåòðîâ. I. Èñõîäíûå äàííûå // Àñòðîôèçè÷. èññëåä. (Èçâ. Ñïåö. àñòðîôèç. îáñåðâ. ÀÍ ÑÑÑÐ). 1971. Ò. 3. Ñ. 3–19.
12. Ãóñåâ Î.Í., Çàíäèí Í.Ã., Ëîáà÷åâ Ì.Â. Ïëàíåòíûé ñïåêòðîãðàô // ÎÌÏ. 1976. ¹ 12. Ñ. 63–64.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
53
13. Âàñèëüåâ À.Ñ., Åâçåðîâ À.Ì., Ëîáà÷åâ Ì.Â., Ïåéñàõñîí È.Â. Îñíîâíîé çâåçäíûé ñïåêòðîãðàô ÁÒÀ // ÎÌÏ. 1977. ¹ 2. Ñ. 31–34.
14. Çàíäèí Í.Ã., Êîëåñíèêîâ À.Å., Ïåéñàõñîí È.Â., Ëîáà÷åâ Ì.Â. Ñâåòîñèëüíûé ñïåêòðîãðàô ñ ÝÎÏîì äëÿ ãëàâíîãî ôîêóñà ÁÒÀ // ÎÌÏ. 1977. ¹ 2. Ñ. 34–37.
15. Çàíäèí Í.Ã., Ãóñåâ Î.Í., Ïåéñàõñîí È.Â. Çâåçäíûé ñïåêòðîãðàô ñî ñêðåùåííîé äèñïåðñèåé // ÎÌÏ. 1977. ¹ 6. Ñ. 20–23.
16. Áàëåãà È.È., Âåðåùàãèíà Ð.Ã., Ìàðêåëîâ Ñ.Â., Íåáåëèöêèé Â.Á., Ñîìîâ Í.Í., Ñîìîâà Ò.À., Ñïèðèäîíîâà Î.È., Ôîìåíêî À.Ô., Ôîìåíêî Ë.Ï., ×åïóðíûõ Ã.Ñ. Òåëåâèçèîííûé ìíîãîêàíàëüíûé ñïåêòðîôîòîìåòð 6-ìåòðîâîãî òåëåñêîïà ÀÍ ÑÑÑÐ // Àñòðîôèçè÷. èññëåä. (Èçâ. Ñïåö. àñòðîôèç. îáñåðâ. ÀÍ ÑÑÑÐ). 1979. Ò. 11. Ñ. 248–255.
17. Àôàíàñüåâ Â.Ë., Áàëåãà Þ.Þ., Ãðóäçèíñêèé Ì.À., Êàö Á.Ì., Ìàðêåëîâ Ñ.Â., Íîùåíêî Â.Ñ., Öóêêåðìàí È.È. Àðõèòåêòóðà òåëåâèçèîííî-âû÷èñëèòåëüíîãî êîìïëåêñà äëÿ àñòðîôèçè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé // Òåõí. ñðåäñòâ ñâÿçè. Ñåðèÿ “Òåõíèêà òåëåâèäåíèÿ”. 1987. Â. 5. Ñ. 13–21.
18. Äðàáåê Ñ.Â., Êîïûëîâ È.Ì., Ñîìîâ Í.Í., Ñîìîâà Ò.À. Äâóõïðîöåññîðíûé àïïàðàòóðíî-ïðîãðàììíûé êîìïëåêñ – ñêàíåð ÁÒÀ. I. Íîâûå âîçìîæíîñòè è îïèñàíèå ðàáîòû // Àñòðîôèçè÷. èññëåä. (Èçâ. Ñïåö. àñòðîôèç. îáñåðâ. ÀÍ ÑÑÑÐ). 1986. Ò. 22. Ñ. 64–72.
19. Ãàæóð Ý.Á., Êëî÷êîâà Â.Ã., Ïàí÷óê Â.Å. Îïûò ðàáîòû ñ ýøåëëå-ñïåêòðîìåòðîì Çåáðà íà 6-ìåòðîâîì òåëåñêîïå // Ïèñüìà â Àñòðîíîìè÷. æóðíàë. 1990. Ò. 16. Ñ. 473–480.
10. Êëî÷êîâà Â.Ã., Ïàí÷óê Â.Å. Ñâåòîñèëüíûé ýøåëëåñïåêòðîìåòð óìåðåííîãî ðàçðåøåíèÿ ñ ñèñòåìîé ñ÷åòà ôîòîíîâ (Çåáðà) // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 1991. ¹ 70. Ñ. 1–27.
11. Êëî÷êîâà Â.Ã., Ïàí÷óê Â.Å. Êîíöåïöèÿ àñòðîñïåêòðîñêîïèè íà 6 ì-òåëåñêîïå // Àñòðîôèçè÷. èññëåä. (Èçâ. Ñïåö. àñòðîôèç. îáñåðâ. ÀÍ ÑÑÑÐ). 1991. Ò. 33. Ñ. 3–28.
12. Àôàíàñüåâ Â.Ë., Äîäîíîâ Ñ.Í., Ìèõàéëîâ Â.Ï. Ìóëüòèîáúåêòíûå ñïåêòðîãðàôû 6-ìåòðîâîãî òåëåñêîïà: íàñòîÿùåå è áóäóùåå // Ñîîáùåíèÿ ÑÀÎ ÀÍ ÑÑÑÐ. 1987. Â. 53. Ñ. 54–56.
13. Àôàíàñüåâ Â.Ë., Äîäîíîâ Ñ.Í., Ëîðåíö Õ., Òåðåáèæ Â.Þ. Ìíîãîùåëåâîé ñïåêòðîãðàô ÁÒÀ: ìåòîäèêà íàáëþäåíèé ñ òåëåâèçèîííîé ñèñòåìîé ñ÷åòà ôîòîíîâ // Ñîîáùåíèÿ ÑÀÎ ÀÍ ÑÑÑÐ. 1988. Â. 59. Ñ. 41–45.
14. Afanasiev V.L., Vlasjuk V.V., Dodonov S.N., Sil’chenko O.K. Multi Pupil Fiber Spectrometer of the 6-meter telescope // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÀÍ ÑÑÑÐ. 1990. ¹ 54. Ñ. 1–11.
15. Êëî÷êîâà Â.Ã., Ïàí÷óê Â.Å., Ðÿä÷åíêî Â.Ï. Àâòîêîëëèìàöèîííûé ýøåëëå-ñïåêòðîìåòð 6-ì òåëåñêîïà // Ïèñüìà â Àñòðîíîìè÷. æóðíàë. 1991. Ò. 17. Ñ. 645–652.
16. Panchuk V.E. 6 m telescope spectroscopy: statistics of techniques and programmes // Bulletin Special Astrophys. Observatory RAS. 1998. V. 44. P. 65–70.
17. Ïàí÷óê Â.Å., Êëî÷êîâà Â.Ã., Ãàëàçóòäèíîâ Ã.À., Ðÿä÷åíêî Â.Ï., ×åíöîâ Å.Ë. Ýøåëëå-ñïåêòðîìåòð ñ ìàòðèöåé ÏÇÑ äëÿ 6 ì-òåëåñêîïà // Ïèñüìà â Àñòðîíîìè÷. æóðíàë. 1993. Ò. 19. Ñ. 1061–1069.
18. Panchuk V.E., Najdenov J.D., Klochkova V.G., Ivanchik A.V., Yermakov S.V., Murzin V.A. High resolution spectroscopy of faint objects at the 6m telescope // Bulletin Special Astrophys. Observatory RAS. 1998. V. 44. P. 127–131.
19. Schroeder D.J., Hilliard R.L. Echelle efficiencies: theory and experiment // Appl. Opt. 1980. V. 19. ¹ 16. P. 2833– 2841.
20. Ïàí÷óê Â.Å., Êëî÷êîâà Â.Ã., Íàéäåíîâ È.Ä. Ñïåêòðàëüíûé êîìïëåêñ ôîêóñà Íýñìèòà 6-ìåòðîâîãî òåëåñêîïà ÁÒÀ. I. Ýøåëëå-ñïåêòðîãðàô ñ áîëüøèì äèàìåòðîì êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 1999. ¹ 135. Ñ. 1–18.
21. Ïàí÷óê Â.Å., Êëî÷êîâà Â.Ã., Íàéäåíîâ È.Ä., Âèòðè÷åíêî Ý.À., Âèêóëüåâ Í.À., Ðîìàíåíêî Â.Ï. Ñïåêòðàëüíûé êîìïëåêñ ôîêóñà Íýñìèòà 6-ìåòðîâîãî òåëåñêîïà ÁÒÀ. IV. Ñâåòîñèëüíûé ýøåëëå-ñïåêòðîãðàô ÐÛÑÜ // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 1999. ¹ 139. Ñ. 1–15.
22. Ïàí÷óê Â.Å. Ñïåêòðàëüíûé êîìïëåêñ ôîêóñà Íýñìèòà 6 ì-òåëåñêîïà. VII. Îñíîâíîé çâåçäíûé ñïåêòðîãðàô // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 2001. ¹ 154. Ñ. 1–18.
23. Ïàí÷óê Â.Å., Þøêèí Ì.Â., Íàéäåíîâ È.Ä. Ñïåêòðàëüíûé êîìïëåêñ ôîêóñà Íýñìèòà 6 ì-òåëåñêîïà ÁÒÀ. XI. Ïîâûøåíèå ýôôåêòèâíîñòè ýøåëëå-ñïåêòðîãðàôîâ ôîêóñà Íýñìèò-2 // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 2003. ¹ 179. Ñ. 1–20.
24. Ìàðêåëîâ Ñ.Â., Ìóðçèí Â.À., Áîðèñåíêî À.Í., Èâàùåíêî Í.Ã., Àôàíàñüåâà È.Â., Àðäèëàíîâ Â.À., Âäîâèí Â.Ô., Åëèñååâ À.È., Ëàïêèí È.Â. Âûñîêî÷óâñòâèòåëüíûå ÏÇÑ-ñèñòåìû äëÿ îïòè÷åñêîé àñòðîíîìèè // Òåç. äîêë. XII íàó÷íî-òåõíè÷åñêîé êîíôåðåíöèè “Ïóòè ðàçâèòèÿ òåëåâèçèîííûõ ôîòîýëåêòðîííûõ ïðèáîðîâ è óñòðîéñòâ íà èõ îñíîâå”. ÑÏá., 2001. Ñ. 78–79.
25. Ïàí÷óê Â.Å., Ïèñêóíîâ Í.Å., Êëî÷êîâà Â.Ã., Þøêèí Ì.Â., Åðìàêîâ Ñ.Â. Ñïåêòðàëüíûé êîìïëåêñ ôîêóñà Íýñìèòà 6-ìåòðîâîãî òåëåñêîïà ÁÒÀ. X. Ïîçèöèîííûå è ôîòîìåòðè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè êâàðöåâîãî ýøåëëåñïåêòðîãðàôà ÍÝÑ ñ êðóïíîôîðìàòíîé ìàòðèöåé “Óïïñàëà ÏÇÑ” // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 2002. ¹ 169. Ñ. 1–15.
26. Êëî÷êîâà Â.Ã., Åðìàêîâ Ñ.Â., Ïàí÷óê Â.Å., Òàâîëæàíñêàÿ Í.Ñ., Þøêèí Ì.Â. Ñïåêòðàëüíûé êîìïëåêñ ôîêóñà Íýñìèòà 6-ìåòðîâîãî òåëåñêîïà ÁÒÀ. II. Ïîçèöèîííûå è ôîòîìåòðè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ýøåëëå-ñïåêòðîãðàôà ñ áîëüøèì äèàìåòðîì êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 1999. ¹ 137. Ñ. 1–15.
27. Ïàí÷óê Â.Å., Êëî÷êîâà Â.Ã., Þøêèí Ì.Â., Ðîìàíåíêî Â.Ï., Íàéäåíîâ È.Ä., Åðìàêîâ Ñ.Â. Ýøåëëå-ñïåêòðîïîëÿðèìåòð ïåðâè÷íîãî ôîêóñà ÁÒÀ // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 2001. ¹ 159. Ñ. 1–23.
28. Ïàí÷óê Â.Å., Þøêèí Ì.Â., Åìåëüÿíîâ Ý.Â. Òåìïåðàòóðíûé è ïîçèöèîííûé ìîíèòîðèíã ñïåêòðîãðàôîâ ôîêóñà Íýñìèò-2 ÁÒÀ // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 2006. ¹ 211. Ñ. 1–16.
54 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
29. Èâàíîâ À.À., Ïàí÷óê Â.Å., Øåðãèí Â.Ñ. Ñïåêòðàëüíûé êîìïëåêñ ôîêóñà Íýñìèòà 6-ìåòðîâîãî òåëåñêîïà ÁÒÀ. VIII. Ëîêàëüíûé êîððåêòîð ïîëîæåíèÿ çâåçäû // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 2001. ¹ 155. Ñ. 1–19.
30. Ïàí÷óê Â.Å., ßêîïîâ Ì.Â., Åìåëüÿíîâ Ý.Â. Ñîïðîâîæäåíèå íåáåñíîãî îáúåêòà ïðè âûñîêîýôôåêòèâíûõ ñïåêòðîñêîïè÷åñêèõ èññëåäîâàíèÿõ. I. Ùåëåâàÿ ñïåêòðîñêîïèÿ // Ìàòåðèàëû 51-é íàó÷íî-ìåòîäè÷. êîíôåð. Ñòàâðîïîëüñêîãî ãîñ. óíèâåðñèòåòà “Óíèâåðñèòåòñêàÿ íàóêà – ðåãèîíó” / Ïîä ðåä. Ïàäàëêà Â.Â. Ñòàâðîïîëü, 2006. Ñ. 194–195.
31. Najdenov I.D., Panchuk V.E. Zeeman effect measuring devices in the spectrometers of the BTA Nasmyth foci // Bulletin Special Astrophys. Observatory RAS. 1996. V. 41. P. 143–147.
32. Ïàí÷óê Â.Å., Àëèåâ À.Í., Êëî÷êîâà Â.Ã., Þøêèí Ì.Â. Ìåòîäû îïðåäåëåíèÿ ëó÷åâûõ ñêîðîñòåé çâåçä // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 2004. ¹ 192. Ñ. 1–38.
33. Panchuk V.E., Yermakov S.V., Bondarenko Yu. The iodine absorption cell for the BTA Nasmyth-2 focus spectrometers // Bulletin Special Astrophys. Observatory RAS. 1998. V. 44. P. 132.
34. Ïàí÷óê Â.Å. Ñïåêòðàëüíûé êîìïëåêñ ôîêóñà Íýñìèòà 6-ì òåëåñêîïà. V. Ìåòîä äâàæäû ñêðåùåííîé äèñïåðñèè // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 2000. ¹ 144. Ñ. 1–19.
35. Ïàí÷óê Â.Å., Àëèåâ À.Í. Ê çàäà÷å äîïïëåðîâñêîãî ïîèñêà ýêçîïëàíåò // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 2004. ¹ 204. Ñ. 1–12.
36. Íàéäåíîâ È.Ä. Ñïîñîá èçìåðåíèÿ çååìàíîâñêîãî ðàñùåïëåíèÿ ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé // À. ñ. ¹ 1520358. Áþë. èçîáð. 1989. ¹ 41. Ñ. 1–4.
37. Hanisch R.J., Farris A., Greisen E.W., Pence W.D., Schlesinger B.M., Teuben P.J., Thompson R.W., Warnock A. Definition of the Flexible Image Transport System (FITS) // Astronomy & Astrophysics. 2001. V. 376. P. 359–380.
38. Êîíîíîâ Â.Ê., Êëî÷êîâà Â.Ã. Áàíê íàáëþäàòåëüíûõ äàííûõ ODA-B/SS. Îñíîâíàÿ àðõèâíàÿ áàçà // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 2004. ¹ 194. Ñ. 1–20.
39. Þøêèí Ì.Â., Êëî÷êîâà Â.Ã. Êîìïëåêñ ïðîãðàìì îáðàáîòêè ýøåëëå ñïåêòðîâ // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 2004. ¹ 206. Ñ. 1–21.
40. Ïàí÷óê Â.Å. Òåõíèêà ñïåêòðîñêîïèè çâåçä íà ÁÒÀ: ðåàëèçîâàííûå âîçìîæíîñòè è ïåðñïåêòèâû // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 1999. ¹ 141. Ñ. 1–13.
41. Ïàí÷óê Â.Å., Êëî÷êîâà Â.Ã. 30 ëåò ðàáîòû ÁÒÀ: ñïåêòðîñêîïèÿ âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ //  ñá. “ÑÀÎ – 40 ëåò” / Ïîä. ðåä. Áàëåãè Þ.Þ. Íèæíèé Àðõûç, 2006. Ñ. 32–67.
42. Êëî÷êîâà Â.Ã. 6 ì-òåëåñêîï â ïîèñêå ïðîÿâëåíèé ýâîëþöèè çâåçä âáëèçè AGB //  ñá. “ÑÀÎ – 40 ëåò” / Ïîä. ðåä. Áàëåãè Þ.Þ. Íèæíèé Àðõûç, 2006. Ñ. 107–148.
43. Ïàí÷óê Â.Å., Þøêèí Ì.Â. Àíàëèç òî÷íîñòíûõ õàðàêòåðèñòèê ñïåêòðîñêîïè÷åñêèõ íàáëþäåíèé // Îïòè÷åñêèé æóðíàë. 2006. Ò. 73. ¹ 4. Ñ. 60–64.
44. Kappelmann N., Barnstedt J., Gringel W., Werner K., Becker-Ross H., Florek S., Graue R., Kampf D., Reutlinger A., Neumann C., Shustov B., Sachkov M., Panchuk V., Yushkin M., Moisheev A., Skripunov E. HIRDES UV spectrographs // Proc. SPIE. 2006. V. 6266. P. 164–174.
45. Áîÿð÷óê À.À., Øóñòîâ Á.Ì. Âîçìîæíîñòè óëüòðàôèîëåòîâîé îáñåðâàòîðèè “Ñïåêòð-ÓÔ” è ïðèíöèïû îðãàíèçàöèè íàáëþäåíèé // Â ñá. “Óëüòðàôèîëåòîâàÿ Âñåëåííàÿ” / Ïîä ðåä. Øóñòîâà Á.Ì., Âèáå Ä.Ç. Ì.: ÃÅÎÑ, 2001. Ñ. 7–30.
46. Ïàí÷óê Â.Å., Êëî÷êîâà Â.Ã., Þøêèí Ì.Â. “Ñïåêòðîñêîïèÿ çâåçä íà ÁÒÀ: ïðîáëåìû ðàçâèòèÿ” //  ñá. “Ìåòîäû ñïåêòðîñêîïèè â ñîâðåìåííîé àñòðîôèçèêå” / Ïîä ðåä. Ìàøîíêèíîé Ë. è Ñà÷êîâà Ì. Ì.: ßíóñ-Ê, 2007. Ñ. 166–177.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
55
ÑÏÅÊÒÐÎÃÐÀÔ ÂÛÑÎÊÎÃÎ ÐÀÇÐÅØÅÍÈß 6-ÌÅÒÐÎÂÎÃÎ ÒÅËÅÑÊÎÏÀ ÁÒÀ
2009 ã. 2009 ã.
Â. Å. Ïàí÷óê, äîêòîð ôèç.-ìàò. íàóê; Â. Ã. Êëî÷êîâà, äîêòîð ôèç.-ìàò. íàóê; Ì. Â. Þøêèí, êàíä. ôèç.-ìàò. íàóê; È. Ä. Íàéäåíîâ, äîêòîð òåõí. íàóê
Ñïåöèàëüíàÿ àñòðîôèçè÷åñêàÿ îáñåðâàòîðèÿ ÐÀÍ, Çåëåí÷óêñêèé ðàéîí, ïîñåëîê Íèæíèé Àðõûç
E-mail: panchuk@sao.ru, valenta@sao.ru, maks@sao.ru, ivann@sao.ru
Ïðèâåäåíû îñíîâíûå ïàðàìåòðû è êîíñòðóêòèâíûå îñîáåííîñòè êâàðöåâîãî äèôðàêöèîííîãî ñïåêòðîãðàôà ñêðåùåííîé äèñïåðñèè, ñòàöèîíàðíî óñòàíîâëåííîãî íà îäíîé èç äâóõ ïëàòôîðì ôîêóñà Íýñìèòà 6-ìåòðîâîãî òåëåñêîïà ÁÒÀ. Íýñìèòîâñêèé ýøåëëå-ñïåêòðîãðàô ïðåäíàçíà÷åí äëÿ èññëåäîâàíèÿ çâåçä ñ âûñîêèì ñïåêòðàëüíûì ðàçðåøåíèåì R = 60 000. Ñïåêòðîãðàô ñíàáæåí ðàçëè÷íûìè ïðåäùåëåâûìè óñòðîéñòâàìè (àíàëèçàòîðàìè ïîëÿðèçàöèè, éîäíîé ÿ÷åéêîé è ò. ä.) è ðåçàòåëÿìè èçîáðàæåíèÿ.  ïðåäùåëåâîé ÷àñòè ñïåêòðîãðàôà óñòàíîâëåíà ñèñòåìà àêòèâíîé îïòèêè, ñòàáèëèçèðóþùàÿ ïîëîæåíèå èçîáðàæåíèÿ çâåçäû íà âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà ñ òî÷íîñòüþ ïîðÿäêà 0,1″. Îïòè÷åñêàÿ ñõåìà ñïåêòðîãðàôà ÍÝÑ ðàññ÷èòàíà íà ïîëó÷åíèå ñïåêòðîâ áåç ñóùåñòâåííîãî ñíèæåíèÿ ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ â øèðîêîì äèàïàçîíå äëèí âîëí λ = 300– 1000 íì.  êà÷åñòâå îñíîâíîãî äèñïåðãèðóþùåãî ýëåìåíòà ñïåêòðîãðàôà èñïîëüçóåòñÿ óíèêàëüíàÿ ìîçàèêà èç äâóõ ýøåëëå-ðåøåòîê.
Êîäû OCIS: 120.6200, 350.1260.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 11.07.2008.
Ââåäåíèå
Áîëåå ïîëóâåêà àñòðîíîìàì èçâåñòíî, ÷òî ïðåäåëüíàÿ çâåçäíàÿ âåëè÷èíà íå çàâèñèò îò äèàìåòðà èñïîëüçóåìîãî òåëåñêîïà è ÷óâñòâèòåëüíîñòè ñâåòîïðèåìíèêà. Ïðèíöèïèàëüíûì îãðàíè÷åíèåì ÿâëÿåòñÿ ÿðêîñòü ñâå÷åíèÿ íî÷íîãî íåáà. Óâåëè÷åíèå äèàìåòðîâ îïòè÷åñêèõ òåëåñêîïîâ è ÷óâñòâèòåëüíîñòè ñâåòîïðèåìíèêîâ ïîçâîëÿåò òîëüêî áûñòðåå äîñòè÷ü ýòîãî ïðåäåëà. Ïðîäîëæèòåëüíîñòü íàáëþäåíèé ñ âûñîêèì ñïåêòðàëüíûì ðàçðåøåíèåì îãðàíè÷èâàåòñÿ â îñíîâíîì ýôôåêòàìè íåñòàáèëüíîñòè ñïåêòðàëüíîé àïïàðàòóðû. Ïðè óâåëè÷åíèè ñâåòîâîé ýôôåêòèâíîñòè òåëåñêîïà âîçìîæíîñòè òàêèõ íàáëþäåíèé ðàñøèðÿþòñÿ. Âñå áîëüøèå òåëåñêîïû, äîïîëíèòåëüíî ê àïïàðàòóðå èññëåäîâàíèÿ ñëàáûõ îáúåêòîâ, îñíàùàþòñÿ ñïåêòðîãðàôàìè âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ. Ýòè ïðèáîðû èñïîëüçóþòñÿ ïðåèìóùåñòâåííî â ëóííûå íî÷è äëÿ ñïåêòðîñêîïèè çâåçä, êîãäà ÿðêèé ôîí íåáà íå ïîçâîëÿåò íàáëþäàòü áîëåå ñëàáûå îáúåêòû.  ìèðå íàñ÷èòûâàåòñÿ ñâûøå ñîòíè àñòðîíîìè÷åñêèõ ñïåêòðîãðàôîâ âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ.
Ðåãóëÿðíûå ñïåêòðîñêîïè÷åñêèå íàáëþäåíèÿ íà ÁÒÀ [1] âûïîëíÿþòñÿ óæå áîëåå 30 ëåò. Çà ýòî âðåìÿ ñìåíèëîñü äâà ïîêîëåíèÿ ñïåêòðàëüíîé àïïàðàòóðû. Àïïàðàòóðà ïåðâîãî ïîêîëåíèÿ, ïðåäíàçíà÷åííàÿ äëÿ ôîòîãðàôè÷åñêîé ðåãèñòðàöèè ñïåêòðà (íåïîñðåäñòâåííî èëè ÷åðåç ÝÎÏ), áûëà ïîëíîñòüþ ðàçðàáîòàíà è ñîçäàíà â ó÷ðåæäåíèÿõ îòå÷åñòâåííîé îïòè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè [2–5]. Àïïàðàòóðà âòîðîãî ïîêîëåíèÿ, îðèåíòèðîâàííàÿ íà ïðèìå-
íåíèå ëèíåéíûõ [6] è äâóìåðíûõ [7] ñ÷åò÷èêîâ ôîòîíîâ, ðàçðàáàòûâàëàñü íåïîñðåäñòâåííî â Ñïåöèàëüíîé àñòðîôèçè÷åñêîé îáñåðâàòîðèè (ÑÀÎ) ÀÍ ÑÑÑÐ è ïðåäñòàâëÿëà ñîáîé ëèáî ñóùåñòâåííî ðåêîíñòðóèðîâàííûå ñòàðûå îïòèêî-ìåõàíè÷åñêèå ïðèáîðû [8–11], ëèáî íîâûå ñïåêòðîãðàôû [12–15]. Àïïàðàòóðà òðåòüåãî ïîêîëåíèÿ, ãäå èñïîëüçóþòñÿ òîëüêî ìàòðèöû ïðèáîðîâ ñ çàðÿäîâîé ñâÿçüþ (ÏÇÑ), òàêæå (çà èñêëþ÷åíèåì êðóïíîãàáàðèòíûõ îïòè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ è äèôðàêöèîííûõ ðåøåòîê) ñîçäàíà â ÑÀÎ ÐÀÍ. Ñòàòèñòèêó èñïîëüçîâàíèÿ ðàçëè÷íûõ ñïåêòðîñêîïè÷åñêèõ ìåòîäîâ çà ïåðâûå 20 ëåò ðàáîòû ÁÒÀ ìîæíî íàéòè â [16].
Íàáëþäåíèÿ ñ âûñîêèì ñïåêòðàëüíûì ðàçðåøåíèåì ñ ïðèìåíåíèåì ìàòðèö ÏÇÑ íà÷àëèñü íà ÁÒÀ â 1990 ã. íà ñïåêòðîãðàôàõ, ðàáîòàþùèõ â âûñîêèõ ïîðÿäêàõ äèôðàêöèè [15, 17, 18]. Èñïîëüçîâàíèå âûñîêèõ ïîðÿäêîâ äèôðàêöèè ïîçâîëèëî óâåëè÷èòü ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå, îñòàâëÿÿ ïðè ýòîì äèàìåòð êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà d ýøåëëå-ñïåêòðîãðàôîâ äîñòàòî÷íî ñêðîìíûì (íå áîëåå 100 ìì). Äàëüíåéøåå óâåëè÷åíèå ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ R âîçìîæíî ïóòåì óâåëè÷åíèÿ ôîêóñíîãî ðàññòîÿíèÿ êàìåðíîãî îáúåêòèâà f2, ÷òî, ïðè óñëîâèè ñîãëàñîâàíèÿ ïðîåêöèè âõîäíîé ùåëè ñ ëèíåéíûì ðàçðåøåíèåì ñâåòîïðèåìíèêà (ïðîåêöèÿ âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà ñ÷èòàåòñÿ ñîãëàñîâàííîé ñ ýëåìåíòîì ðàçðåøåíèÿ ïðèåìíèêà, åñëè øèðèíà ìîíîõðîìàòè÷åñêîãî èçîáðàæåíèÿ âõîäíîé ùåëè â ôîêàëüíîé ïëîñêîñòè êàìåðû ñïåêòðîãðàôà ðàâíà óäâîåííîìó ðàçìåðó ýëåìåíòà ïðèåìíèêà), ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ ïîòåðü ñâåòà íà âõîäíîé ùåëè. Ïîýòîìó ïðî-
42 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
ïîðöèîíàëüíî óâåëè÷åíèþ f2 ñëåäóåò óâåëè÷èâàòü d (ïî âîçìîæíîñòè ñîõðàíÿÿ ïðåæíåå çíà÷åíèå øèðîêîùåëüíîñòè ñïåêòðîãðàôà).
 1993 ãîäó ìû îáîñíîâàëè ïðîãðàììó ïåðåâîäà ñïåêòðîñêîïèè çâåçä íà ñèñòåìû ñ áîëüøèì äèàìåòðîì êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà (â ñðåäíåì d = 250 ìì, ÷òî îçíà÷àëî óâåëè÷åíèå ñâåòîñèëû ïî ïîòîêó L èëè óâåëè÷åíèå ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ R â 2,5 ðàçà). Îñíîâíûì ýëåìåíòîì ïðîãðàììû ÿâëÿëîñü ñîçäàíèå íýñìèòîâñêîãî ýøåëëå-ñïåêòðîãðàôà (ÍÝÑ), ñòàöèîíàðíî ðàçìåùåííîãî íà ïëîùàäêå ôîêóñà Íýñìèòà ÁÒÀ.  êîíöå 1996 ã. áûëî ïðèíÿòî ðåøåíèå î ñîçäàíèè ÍÝÑ, â íà÷àëå 1998 ã. áûëè ïðîâåäåíû ïåðâûå íàáëþäåíèÿ.
Îñíîâíàÿ ïðîáëåìà ïðè ñîçäàíèè ñïåêòðîãðàôîâ ïîäîáíîãî êëàññà çàêëþ÷àåòñÿ â ïîëíîì îòñóòñòâèè îïûòà ïðîìûøëåííîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ è èçãîòîâëåíèÿ ñîâðåìåííîé àñòðîíîìè÷åñêîé ñïåêòðàëüíîé àïïàðàòóðû âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ â íàøåé ñòðàíå. Äâà ñïåêòðîãðàôà âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ, îðèåíòèðîâàííûå íà ôîòîãðàôè÷åñêóþ ðåãèñòðàöèþ, áûëè ñîçäàíû îòå÷åñòâåííîé ïðîìûøëåííîñòüþ â 60-å ãîäû äëÿ òåëåñêîïîâ äèàìåòðîì 2,6 ì è 6 ì. Ñ òåõ ïîð ñìåíèëîñü äâà ïîêîëåíèÿ ôîòîïðèåìíîé àïïàðàòóðû (ÝÎÏû, òåëåâèçèîííûå ñ÷åò÷èêè ôîòîíîâ), è óæå îêîëî 20 ëåò àñòðîíîìû èñïîëüçóþò ìàòðèöû ÏÇÑ, îäíàêî ðàçâèòèÿ ñïåêòðàëüíîé àïïàðàòóðû äëÿ àñòðîíîìè÷åñêèõ çàäà÷ â îòå÷åñòâåííîé îïòè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè íå ïîñëåäîâàëî. Ïîýòîìó ïîñëåäíèå òðè äåñÿòêà ëåò îòå÷åñòâåííûå àñòðîíîìû ñàìîñòîÿòåëüíî ñîçäàâàëè è ðàçâèâàëè ñïåêòðàëüíóþ àïïàðàòóðó íîâîãî ïîêîëåíèÿ, çàêàçûâàÿ ïðåäïðèÿòèÿì ïðîìûøëåííîñòè èçãîòîâëåíèå îòäåëüíûõ îïòè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ (çàãîòîâêè îïòè÷åñêîãî ñòåêëà, äèôðàêöèîííûå ðåøåòêè, ãðèçìû, ïðîñâåòëÿþùèå ïîêðûòèÿ). Î÷åâèäíî, ÷òî ñïåêòðàëüíàÿ àïïàðàòóðà ñîçäàâàëàñü ñèëàìè àñòðîíîìîâ, íåïîñðåäñòâåííî ó÷àñòâóþùèõ â íàáëþäåíèÿõ íà òåëåñêîïàõ, è, êàê ñëåäñòâèå, ëèäèðóþùóþ ðîëü â ýòîé îáëàñòè çàíÿëà Ñïåöèàëüíàÿ àñòðîôèçè÷åñêàÿ îáñåðâàòîðèÿ ñ íåêîãäà êðóïíåéøèì â ìèðå 6-ìåòðîâûì òåëåñêîïîì ÁÒÀ.
Îñîáåííîñòè ðàñ÷åòà îïòè÷åñêîé ñõåìû ñïåêòðîãðàôà äëÿ àñòðîôèçè÷åñêèõ íàáëþäåíèé
Ãëàâíîé ïðîáëåìîé â ñîçäàíèè ñïåêòðîãðàôà âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ äëÿ áîëüøîãî òåëåñêîïà ÿâëÿåòñÿ ñîãëàñîâàíèå áîëüøîãî ìàñøòàáà èçîáðàæåíèÿ îáúåêòà íà âõîäå ñïåêòðîãðàôà ñ íåáîëüøèì ðàçìåðîì ýëåìåíòà ñâåòîïðèåìíèêà. Èçîáðàæåíèå çâåçäû â ôîêóñå íàçåìíîãî òåëåñêîïà ñèëüíî èñêàæåíî àòìîñôåðíîé òóðáóëåíòíîñòüþ è äàëåêî îò
äèôðàêöèîííîãî êà÷åñòâà. Èçáåæàòü çíà÷èòåëüíûõ ïîòåðü ñâåòà âîçìîæíî òîëüêî çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ øèðèíû âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà, ÷òî âñòóïàåò â ïðîòèâîðå÷èå ñ óñëîâèåì äîñòèæåíèÿ âûñîêîãî ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ. Îáû÷íî øèðèíà âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà w ñîñòàâëÿåò íåñêîëüêî äåñÿòûõ ìèëëèìåòðà, âïëîòü äî 1 ìì (èíîãäà è áîëüøå), à øèðèíà ìîíîõðîìàòè÷åñêîãî èçîáðàæåíèÿ âõîäíîé ùåëè â ôîêóñå êàìåðû ñïåêòðîãðàôà w ′ äëÿ áîëåå ýôôåêòèâíîãî èñïîëüçîâàíèÿ ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ íå äîëæíà ïðåâûøàòü 50 ìêì. Îòíîøåíèå w/w′ ïðèíÿòî íàçûâàòü øèðîêîùåëüíîñòüþ ñïåêòðîãðàôà. Êàê ïðàâèëî, ÷èñëîâîå çíà÷åíèå øèðîêîùåëüíîñòè ó àñòðîíîìè÷åñêèõ ñïåêòðîãðàôîâ íàõîäèòñÿ â äèàïàçîíå 10–20, è ÷åì âûøå ýòî çíà÷åíèå, òåì áîëåå ñâåòîñèëüíûì ÿâëÿåòñÿ ñïåêòðîãðàô. Ïîêàæåì, ÷òî íà òåëåñêîïå ñ áîëüøèì äèàìåòðîì ïîëó÷èòü âûñîêîå ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå ñëîæíåå, ÷åì íà òåëåñêîïàõ ñ ìàëûì èëè óìåðåííûì äèàìåòðîì.
Ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå ñïåêòðîãðàôà R = λ/δλ, ãäå λ – äëèíà âîëíû, à δλ – íàèìåíüøèé ðàçðåøàåìûé ñïåêòðàëüíûé èíòåðâàë, îïðåäåëÿåòñÿ ëèíåéíûì ðàçìåðîì ýëåìåíòà ðàçðåøåíèÿ â ïëîñêîñòè ñâåòîïðèåìíèêà ∆õ, ôîêóñíûì ðàññòîÿíèåì êàìåðû ñïåêòðîãðàôà f2 è óãëîâîé äèñïåðñèåé îñíîâíîãî äèñïåðãèðóþùåãî ýëåìåíòà (ýøåëëå-ðåøåòêè) Dβ.
 àñòðîñïåêòðîñêîïèè íåñêîëüêî îòõîäÿò îò êëàññè÷åñêîãî êðèòåðèÿ ðàçðåøåíèÿ Ðýëåÿ è ïîä ëèíåéíûì ðàçìåðîì ýëåìåíòà ðàçðåøåíèÿ ïîíèìàþò øèðèíó èíñòðóìåíòàëüíîãî êîíòóðà ñïåêòðîãðàôà íà ïîëîâèíå èíòåíñèâíîñòè1, èëè ïîëóøèðèíó. Äðóãèìè ñëîâàìè, äâå áëèçêèå ñïåêòðàëüíûå ëèíèè ñ÷èòàþòñÿ ðàçðåøåííûìè, åñëè îíè íàõîäÿòñÿ íà ðàññòîÿíèè äðóã îò äðóãà íå ìåíåå ïîëóøèðèíû ïðîôèëÿ ýòèõ ëèíèé. Òàêîé êðèòåðèé ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ îïðàâäàí òåì, ÷òî ñîâðåìåííûå ìàòðèöû ÏÇÑ, èñïîëüçóåìûå â êà÷åñòâå ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ, îáëàäàþò äèíàìè÷åñêèì äèàïàçîíîì, äîñòàòî÷íûì äëÿ îáíàðóæåíèÿ ïàäåíèÿ èíòåíñèâíîñòè â ñóììàðíîì ïðîôèëå, êîòîðîå ñîñòàâëÿåò âñåãî 3, à íå 20%, êàê â ñëó÷àå ïðèìåíåíèÿ êðèòåðèÿ Ðýëåÿ. Èíñòðóìåíòàëüíûé êîíòóð ÿâëÿåòñÿ ñâåðòêîé òðåõ ôóíêöèé: ïðÿìîóãîëüíîãî êîíòóðà âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà, äèôðàêöèîííîãî êîíòóðà ýøåëëå-ðåøåòêè è ôóíêöèè ðàññåÿíèÿ òî÷êè â ôîêóñå êàìåðû ñïåêòðîãðàôà, îïðåäåëÿåìîé îïòè÷åñêèìè àáåððàöèÿìè. Ïîñêîëüêó øèðèíà âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà â äåñÿòêè ðàç ïðåâûøàåò øèðèíó íîðìàëüíîé ùåëè, òî âëèÿíèåì äèôðàêöèîííîãî êîíòóðà
1 Àíàëîã ýòîãî òåðìèíà â àíãëîÿçû÷íîé íàó÷íî-òåõíè÷åñêîé ëèòåðàòóðå – Full Widht on Half Maximum (FWHM).
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
43
ìîæíî ïðåíåáðå÷ü. Ó÷åò àáåððàöèé îïòèêè ñïåêòðîãðàôà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé íåòðèâèàëüíóþ çàäà÷ó, ïîýòîìó äëÿ ïðîñòîòû ðàññóæäåíèé ïîëîæèì ∆õ = w′. Îäíàêî ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî çà÷àñòóþ îïòè÷åñêèå àáåððàöèè îêàçûâàþò çàìåòíîå âëèÿíèå íà èíñòðóìåíòàëüíûé êîíòóð, ïðè÷åì ýòî âëèÿíèå ïåðåìåííî ïî ïîëþ êàìåðû ñïåêòðîãðàôà. Ïðàêòè÷åñêîå çíà÷åíèå ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ îêàçûâàåòñÿ íà 10–15% íèæå òåîðåòè÷åñêîãî. Èçìåíåíèå èíñòðóìåíòàëüíîãî êîíòóðà ïî ïîëþ êàìåðû ñïåêòðîãðàôà íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü â ñèñòåìàõ îáðàáîòêè èçîáðàæåíèé, èñïîëüçóþùèõ àëãîðèòìû îïòèìàëüíîé ýêñòðàêöèè ñïåêòðà, à òàêæå â çàäà÷àõ âîññòàíîâëåíèÿ èçîáðàæåíèÿ.
Èç óðàâíåíèÿ îòðàæàòåëüíîé äèôðàêöèîííîé ðåøåòêè
mλ = σcosγ(sinα + sinβ),
(1)
ãäå m – öåëîå ÷èñëî èëè íîìåð ïîðÿäêà äèôðàêöèè, σ – ïîñòîÿííàÿ ðåøåòêè, α è β – ñîîòâåòñòâåííî óãîë ïàäåíèÿ è óãîë äèôðàêöèè, γ – óãîë ìåæäó ïëîñêîñòüþ ãëàâíîãî ñå÷åíèÿ ðåøåòêè è îñüþ ïàäàþùåãî ïó÷êà ñâåòà, âûðàæåíèå äëÿ óãëîâîé äèñïåðñèè ìîæíî çàïèñàòü â âèäå
Dβ = dβ/dλ = (sinα + sinβ)/λcosβ.
(2)
Îòñþäà ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå áóäåò îïðåäåëÿòüñÿ ñîîòíîøåíèåì
R = lDβ f2/∆õ = (sinα + sinβ) f2/w′cosβ. (3)
Ñîãëàñíî ðàáîòå [19] ñóùåñòâóåò òðè âàðèàíòà èñïîëüçîâàíèÿ ýøåëëå-ðåøåòêè: âàðèàíò A – α > β–, γ = 0; âàðèàíò B – α < β–, γ = 0; âàðèàíò C – α = β– = θb, γ ìîæåò ïðèíèìàòü ëþáûå çíà÷åíèÿ, êðîìå γ = 0. Çäåñü è äàëåå ïîä ñðåäíèì óãëîì äèôðàêöèè β– ïîíèìàåòñÿ óãîë äèôðàêöèè, ñîîòâåòñòâóþùèé ìàêñèìàëüíîé èíòåíñèâíîñòè â ôóíêöèè ðàñïðåäåëå-
íèÿ ýíåðãèè âäîëü ñïåêòðàëüíîãî ïîðÿäêà (ôóíêöèè
áëåñêà). Åñëè äëÿ óãëà ïàäåíèÿ çàïèñàòü âûðàæåíèå
âáóâäèåäòåñïαð=àâθåbäë+èθâ,îòñîîîäòëíÿîñøðååíäèíååãβ–î=óθãëb à–
äèôðàêöèè θ. Â íàçåì-
íîì àñòðîïðèáîðîñòðîåíèè èñïîëüçóþòñÿ ÷àùå âñå-
ãî âàðèàíòû A è C. Âàðèàíò A äàåò äîïîëíèòåëüíûé
âûèãðûø â øèðîêîùåëüíîñòè çà ñ÷åò óãëîâîãî óâå-
ëè÷åíèÿ íà ýøåëëå-ðåøåòêå, íî ïðè ýòîì ñå÷åíèå
ïó÷êà óâåëè÷èâàåòñÿ â íàïðàâëåíèè äèñïåðñèè ðå-
øåòêè, ÷òî ïðèâîäèò ê íåîáõîäèìîñòè óâåëè÷åíèÿ
ñâåòîâîãî äèàìåòðà êàìåðû ñïåêòðîãðàôà. Â âàðè-
àíòå C øèðîêîùåëüíîñòü ñïåêòðîãðàôà îáåñïå÷è-
âàåòñÿ òîëüêî îòíîøåíèåì ôîêóñíûõ ðàññòîÿíèé êîëëèìàòîðà è êàìåðû, íî âñå ýëåìåíòû ñïåêòðîãðàôà ðàñïîëîæåíû â îäíîé ïëîñêîñòè, ÷òî îáåñïå÷èâàåò ïîâûøåííûå òðåáîâàíèÿ ê æåñòêîñòè êîíñòðóêöèè ïðèáîðà. Íåäîñòàòêîì âàðèàíòà C ÿâëÿ-
åòñÿ íàêëîí ìîíîõðîìàòè÷åñêîãî èçîáðàæåíèÿ âõîäíîé ùåëè íà óãîë χ îòíîñèòåëüíî øòðèõîâ ðåøåòêè, ÷òî ïðèâîäèò ê íàêëîíó ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé íà èçîáðàæåíèè ñïåêòðà îòíîñèòåëüíî íàïðàâëåíèÿ äèñïåðñèè ýøåëëå-ðåøåòêè. Äëÿ óãëà χ ñïðàâåäëèâî ñîîòíîøåíèå
tgχ = (λDβ)tgγ = 2tgθbtgγ.
(4)
Äëÿ àíàëèçà èçîáðàæåíèé ñïåêòðîâ ñ íàêëîííûìè ñïåêòðàëüíûìè ëèíèÿìè òðåáóåòñÿ ñóùåñòâåííîå óñëîæíåíèå ñèñòåìû îáðàáîòêè öèôðîâîãî ñèãíàëà, ïîýòîìó àñòðîíîìû ïðåäúÿâëÿþò îñîáîå òðåáîâàíèå ê ñõåìå ñïåêòðîãðàôà, à èìåííî ìîíîõðîìàòè÷åñêîå èçîáðàæåíèå âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà äîëæíî áûòü ñòðîãî ïàðàëëåëüíî ñòîëáöàì èëè ñòðîêàì ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ (ìàòðèöû ÏÇÑ) è ïåðïåíäèêóëÿðíî íàïðàâëåíèþ äèñïåðñèè ýøåëëåðåøåòêè (íàïðàâëåíèþ èçîáðàæåíèÿ ñïåêòðàëüíîãî ïîðÿäêà). Âûïîëíèòü òàêîå òðåáîâàíèå âîçìîæíî òîëüêî ðàçâîðîòîì âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà íà óãîë –χ âîêðóã îïòè÷åñêîé îñè êîëëèìàòîðà, ÷òî ïðèâîäèò ê ñíèæåíèþ ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ íà ôàêòîð cosχ. Âàðèàíò B ñíèæàåò øèðîêîùåëüíîñòü ñïåêòðîãðàôà è èñïîëüçóåòñÿ èíîãäà â îðáèòàëüíûõ ýêñïåðèìåíòàõ, ãäå íåîáõîäèìî óâåëè÷èòü w′, ïîñêîëüêó ðàçìåð çâåçäû íà âõîäå â ñïåêòðîãðàô îãðàíè÷åí äèôðàêöèîííûì ïðåäåëîì, ÷òî ïðèâîäèò ê íåäîñòàòî÷íîé äèñêðåòèçàöèè ìîíîõðîìàòè÷åñêîãî èçîáðàæåíèÿ çâåçäû â ôîêóñå êàìåðû.
 âàðèàíòå C âûðàæåíèå äëÿ ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ óïðîùàåòñÿ è ïðèíèìàåò âèä
R = 2tgθb f1/w = 2tgθbd/sD,
(5)
ãäå d – äèàìåòð êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà, s – øèðèíà ùåëè â ïðîåêöèè íà íåáåñíóþ ñôåðó, âûðàæåííàÿ â ðàäèàíàõ; D – äèàìåòð òåëåñêîïà. Èç ïîñëåäíåãî ñîîòíîøåíèÿ âèäíî, ÷òî ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå ïðîïîðöèîíàëüíî äèàìåòðó êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà è îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíî äèàìåòðó òåëåñêîïà. Äðóãèìè ñëîâàìè, äëÿ ïîëó÷åíèÿ âûñîêîãî ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ íà êðóïíûõ òåëåñêîïàõ íåîáõîäèìî èñïîëüçîâàòü êðóïíîãàáàðèòíóþ îïòèêó (äëÿ óâåëè÷åíèÿ d) èëè/è èñïîëüçîâàòü ýøåëëå-ðåøåòêè ñ áîëüøèì óãëîì áëåñêà.  ëþáîì ñëó÷àå êàê â ðåçóëüòàòå óâåëè÷åíèÿ d, òàê è â ðåçóëüòàòå óâåëè÷åíèÿ tgθb îñíîâíîé ïðîáëåìîé ÿâëÿåòñÿ èçãîòîâëåíèå êðóïíîãàáàðèòíûõ ðåøåòîê. Òàê, íàïðèìåð, äëÿ äîñòèæåíèÿ ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ R = 60 000 íà ñïåêòðîãðàôå ÍÝÑ 6-ìåòðîâîãî òåëåñêîïà ÁÒÀ ïîòðåáîâàëàñü ýøåëëå-ðåøåòêà ñ tgθb = 2 äëèíîé 530 ìì (â íàïðàâëåíèè, ïåðïåíäèêóëÿðíîì øòðèõàì). Ïðè ýòîì øèðèíà âõîäíîé ùåëè ñîñòàâèëà 0,6″ â ïðîåêöèè íà íåáåñíóþ ñôåðó, ÷òî äàæå ïðè íàèëó÷øåì êà÷åñòâå èçîáðàæåíèÿ (àñòðîêëèìà-
44 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
òè÷åñêèå óñëîâèÿ â ìåñòå óñòàíîâêè ÁÒÀ òàêîâû, ÷òî òóðáóëåíòíûé äèñê çâåçäû ïðè íàèáîëåå áëàãîïðèÿòíûõ ïîãîäíûõ óñëîâèÿõ èìååò ðàçìåð â 1″) ïðèâîäèò ê 40%-íûì ïîòåðÿì ñâåòà íà âõîäå â ñïåêòðîãðàô. Äîñòèæåíèå ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ R = 100 000 íà òåëåñêîïå ÁÒÀ ïîòðåáóåò èçãîòîâëåíèÿ ýøåëëå-ðåøåòêè äëèíîé ïðèìåðíî 850 ìì. Íà ñåãîäíÿøíèé äåíü òåõíîëîãè÷åñêèé ïðåäåë íà äëèíó íàðåçíûõ ðåøåòîê ñîñòàâëÿåò 450–500 ìì.
Ýøåëëå-ðåøåòêè ñ áîëüøèì óãëîì áëåñêà (tgθb ≥ 3) îáëàäàþò çíà÷èòåëüíûì àñòèãìàòèçìîì ïðè ðàáîòå âíå ãëàâíîé ïëîñêîñòè, ÷òî ïðèâîäèò ê ñèëüíîìó íàêëîíó ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé îòíîñèòåëüíî èçîáðàæåíèÿ ýøåëëå-ïîðÿäêà, ïîýòîìó èõ èñïîëüçóþò, êàê ïðàâèëî, â àâòîêîëëèìàöèîííûõ ñõåìàõ, à èìåííî â ñõåìàõ “áåëîãî çðà÷êà”.  òàêèõ ñõåìàõ ïðèìåíÿåòñÿ äîïîëíèòåëüíûé êîëëèìàòîð, ïðè ýòîì ðàñõîäÿùèåñÿ ìîíîõðîìàòè÷åñêèå ïó÷êè îò ýøåëëå ñîáèðàþòñÿ âìåñòå íà âõîäå â êàìåðó ñïåêòðîãðàôà, îáðàçóÿ “áåëûé çðà÷îê”, ÷òî ïîçâîëÿåò èçáåæàòü ïîòåðü ñâåòà çà ñ÷åò âèíüåòèðîâàíèÿ â ñèñòåìå.  ïðîòèâíîì ñëó÷àå ïðèøëîñü áû çíà÷èòåëüíî óâåëè÷èâàòü äèàìåòð êàìåðû ñïåêòðîãðàôà.
Ðàñ÷åò ïîñòîÿííîé ýøåëëå-ðåøåòêè σ âûïîëíÿåòñÿ ñîâìåñòíî ñ îïðåäåëåíèåì ïàðàìåòðîâ ýëåìåíòà ñêðåùåííîé äèñïåðñèè.  êà÷åñòâå ýëåìåíòà ñêðåùåííîé äèñïåðñèè, ïðîñòðàíñòâåííî ðàçäåëÿþùåãî ïîðÿäêè ýøåëëå-ðåøåòêè, ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíà äèôðàêöèîííàÿ ðåøåòêà, ðàáîòàþùàÿ â ïåðâîì (èíîãäà âî âòîðîì) ïîðÿäêå, ïðèçìà èëè èõ êîìáèíàöèÿ – ãðèçìà. Èçãîòîâëåíèå êðóïíîãàáàðèòíûõ ãðèçì ïîêà îñòàåòñÿ òåõíîëîãè÷åñêè òðóäíîâûïîëíèìîé çàäà÷åé, ïîýòîìó â ñïåêòðîñêîïèè âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ â êà÷åñòâå ýëåìåíòà ñêðåùåííîé äèñïåðñèè èñïîëüçóåòñÿ ïðèçìà èëè äèôðàêöèîííàÿ ðåøåòêà. Ïðèçìà îáåñïå÷èâàåò íàèáîëåå ðàâíîìåðíîå ðàçâåäåíèå ïîðÿäêîâ ýøåëëå-ðåøåòêè, à ñëåäîâàòåëüíî, áîëåå ýôôåêòèâíîå èñïîëüçîâàíèå ïîâåðõíîñòè äâóìåðíîãî ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ. Ñâîáîäíûé ñïåêòðàëüíûé èíòåðâàë äëÿ ýøåëëå-ðåøåòêè ∆λ = λ/(m + 1), îïðåäåëÿþùèé ðàññòîÿíèå ìåæäó öåíòðàìè ñîñåäíèõ ïîðÿäêîâ, óìåíüøàåòñÿ â êîðîòêîâîëíîâóþ îáëàñòü ñïåêòðà, â òî âðåìÿ êàê äèñïåðñèÿ ïðèçìû ðàñòåò. Îäíàêî ó ïðèçìû åñòü ðÿä ñåðüåçíûõ íåäîñòàòêîâ. Âî-ïåðâûõ, çà÷àñòóþ äèñïåðñèÿ ïðèçìû îêàçûâàåòñÿ íåäîñòàòî÷íîé äëÿ õîðîøåãî ðàçâåäåíèÿ ïîðÿäêîâ, ÷òî ïðèâîäèò ê èõ ÷àñòè÷íîìó ïåðåêðûòèþ è, êàê ñëåäñòâèå, ñíèæåíèþ òî÷íîñòè ôîòîìåòðè÷åñêèõ èçìåðåíèé ñïåêòðàëüíûõ äåòàëåé. Âî-âòîðûõ, èñïîëüçîâàíèå ïðèçì ñ áîëüøèì ïðåëîìëÿþùèì óãëîì (áëèçêèì ê ïðåäåëüíîìó), à òàêæå ïðèìåíåíèå ñèñòåì èç íåñêîëüêèõ ïîñëåäîâàòåëüíî óñòàíîâëåííûõ ïðèçì äëÿ îáåñïå÷åíèÿ îïòèìàëüíîãî ðàçâåäåíèÿ ïîðÿäêîâ â ñïåêò-
ðîãðàôàõ ñ áîëüøèì äèàìåòðîì êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà ïðèâîäèò ê çíà÷èòåëüíûì ïîòåðÿì ñâåòà çà ñ÷åò ïîãëîùåíèÿ â ñòåêëå, îñîáåííî â ñèíåì è ÓÔ äèàïàçîíàõ. Â-òðåòüèõ, âîçìîæíîñòü ïåðåñòðàèâàòü ðåãèñòðèðóåìûé äèàïàçîí äëèí âîëí ðàçâîðîòîì òîëüêî îäíîé ïðèçìû, ïðè ôèêñèðîâàííîì ïîëîæåíèè îñòàëüíûõ ýëåìåíòîâ ñïåêòðîãðàôà, îãðàíè÷åíà. Äèôðàêöèîííàÿ ðåøåòêà ñâîáîäíà îò ïåðå÷èñëåííûõ âûøå íåäîñòàòêîâ ïðèçìû, íî îíà íå äàåò âîçìîæíîñòè ìàêñèìàëüíî ýôôåêòèâíî èñïîëüçîâàòü ôîðìàò ñâåòîïðèåìíèêà. Äèñïåðñèÿ ðåøåòêè ðàñòåò ñ äëèíîé âîëíû, ÷òî ñ ó÷åòîì âîçðàñòàíèÿ ñâîáîäíîãî ñïåêòðàëüíîãî èíòåðâàëà ïðèâîäèò ê ðåçêîìó óâåëè÷åíèþ ðàññòîÿíèÿ ìåæäó ñîñåäíèìè ïîðÿäêàìè ýøåëëå-ðåøåòêè ïðè ïåðåõîäå îò ñèíåé ê êðàñíîé îáëàñòè ñïåêòðà. Êàê ïðàâèëî, ýòîò íåäîñòàòîê óñòðàíÿþò èñïîëüçîâàíèåì â ñõåìå ñïåêòðîãðàôà ñìåííûõ äèôðàêöèîííûõ ðåøåòîê, ðàññ÷èòàííûõ äëÿ ðàáîòû â îïðåäåëåííîì ñïåêòðàëüíîì èíòåðâàëå.
Îáåñïå÷èòü ëó÷øåå ðàçâåäåíèå ïîðÿäêîâ ïðè ôèêñèðîâàííûõ ïàðàìåòðàõ ýëåìåíòà ñêðåùåííîé äèñïåðñèè ìîæíî è çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ ñâîáîäíîãî ñïåêòðàëüíîãî èíòåðâàëà ∆λ äëÿ ýøåëëå-ðåøåòêè ïóòåì óìåíüøåíèÿ åå ïîñòîÿííîé σ, ÷òî, ñîãëàñíî óðàâíåíèþ (1), ïðèâåäåò ê óìåíüøåíèþ íîìåðà ñïåêòðàëüíîãî ïîðÿäêà m. Íî óìåíüøåíèå σ ïðèâîäèò ê ðîñòó ñêâàæíîñòè ðåãèñòðèðóåìîãî ñïåêòðàëüíîãî äèàïàçîíà, ïîñêîëüêó êðàÿ ïîðÿäêîâ ñ ìàëûì m âûõîäÿò çà ïðåäåëû ôîðìàòà ñâåòîïðèåìíèêà. Îáû÷íî ïîñòîÿííóþ ýøåëëå-ðåøåòêè σ âûáèðàþò òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû îáåñïå÷èòü ïåðåêðûòèå ñïåêòðàëüíûõ ïîðÿäêîâ ïî λ íà äàííîì ôîðìàòå ñâåòîïðèåìíèêà âïëîòü äî äëèííîâîëíîâîé ãðàíèöû ðàáî÷åãî äèàïàçîíà.
Îïòè÷åñêàÿ ñõåìà ñïåêòðîãðàôà ÍÝÑ
Ñõåìà ñïåêòðîãðàôà (ðèñ. 1) ó÷èòûâàåò îñíîâíîé ïðèíöèï êîíöåïöèè ñïåêòðîñêîïèè çâåçä íà ÁÒÀ [11] – íåîáõîäèìîñòü ñòàöèîíàðíîãî ðàçìåùåíèÿ íà òåëåñêîïå íåñêîëüêèõ ïðèáîðîâ, ñ öåëüþ ïîâûøåíèÿ èíôîðìàòèâíîñòè íàáëþäåíèé è ñíèæåíèÿ òðóäîçàòðàò íà ïîäãîòîâêó ê íàáëþäåíèÿì. Íà ïëîùàäêå ôîêóñà Íýñìèò-2 (îòíîñèòåëüíîå îòâåðñòèå òåëåñêîïà 1/30,74) ðàñïîëîæåíû äâà äèôðàêöèîííûõ ñïåêòðîãðàôà ñêðåùåííîé äèñïåðñèè [20, 21], ïîä ïëîùàäêîé – ðåêîíñòðóèðîâàííûé Îñíîâíîé çâåçäíûé ñïåêòðîãðàô (ÎÇÑÏ), ðàáîòàþùèé â íèçêèõ ïîðÿäêàõ äèôðàêöèè [22].
Øèðîêîùåëüíîñòü âûáðàííîé ñõåìû ÍÝÑ ñîñòàâëÿåò 12 è îáåñïå÷èâàåòñÿ îòíîøåíèåì ôîêóñíûõ ðàññòîÿíèé êîëëèìàòîðà f1 è êàìåðû f2 (ôàêòîð óâåëè÷åíèÿ íà ýøåëëå ðàâåí 1, òàê êàê óãîë ïàäå-
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
45
y z
D
O G
z LC P
S
E M2
M1
M3
O E
M1
M2 zy
x
G
M3
Ðèñ. 1. Îïòè÷åñêàÿ ñõåìà ÍÝÑ â äâóõ ïðîåêöèÿõ. z – îïòè÷åñêàÿ îñü òåëåñêîïà â ôîêóñå Íýñìèòà, LC – êîððåêòîð ïîëîæåíèÿ èçîáðàæåíèÿ çâåçäû íà âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà, P – óçåë ïðåäùåëåâûõ óñòðîéñòâ, S – êàðåòêà ñî ñìåííûìè âõîäíûìè ùåëÿìè è ðåçàòåëÿìè èçîáðàæåíèÿ, M1 è M2 – ïëîñêèå ëîìàþùèå çåðêàëà êîëëèìàòîðà, M3 – âîãíóòîå çåðêàëî êîëëèìàòîðà – âíåîñåâîé ïàðàáîëîèä, E – ìîçàè÷íàÿ ýøåëëå-ðåøåòêà, ñîñòîÿùàÿ èç äâóõ ÷àñòåé; G – ñìåííûå ðåøåòêè ñêðåùåííîé äèñïåðñèè, O – îáúåêòèâ êàìåðû ñïåêòðîãðàôà ñèñòåìû Øìèäò– Êàññåãðåí–Ìàíæåí, D – ïðèåìíèê èçëó÷åíèÿ (ìàòðèöà ÏÇÑ).
íèÿ ðàâåí ñðåäíåìó óãëó äèôðàêöèè). Ñëåäîâàòåëüíî, íà ýëåìåíò ðàçðåøåíèÿ ìàòðèöû ÏÇÑ øèðèíîé äâà ïèêñåëà, ò. å. îêîëî 0,03 ìì, ïðîåöèðóåòñÿ ùåëü øèðèíîé 0,36 ìì, ÷òî ïðè ýôôåêòèâíîì ôîêóñíîì ðàññòîÿíèè òðåõçåðêàëüíîé ñèñòåìû ÁÒÀ, ðàâíîì 184 ì, ñîñòàâëÿåò îêîëî 0,4″ â ïðîåêöèè íà íåáåñíóþ ñôåðó. Òàêèì îáðàçîì, ìàêñèìàëüíî âîçìîæíîå ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå ðåàëèçóåòñÿ ïðè ïîòåðå íà âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà áîëåå ÷åì 80% ñîáðàííîãî òåëåñêîïîì ñâåòà (ñðåäíèé äèàìåòð èçîáðàæåíèé çâåçä â ðàéîíå óñòàíîâêè ÁÒÀ ñîñòàâëÿåò 2″). Óâåëè÷åíèå øèðîêîùåëüíîñòè çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ ñâåòîñèëû êàìåðû (ïóòåì óìåíüøåíèÿ f2), ïðèâåäåò ê óâåëè÷åíèþ ïîòåðü â êàìåðå (èç-çà ïîâûøåííîãî ýêðàíèðîâàíèÿ âòîðè÷íûì çåðêàëîì), ê ñíèæåíèþ ðàçìåðîâ ïîëÿ êàìåðû è ê ñíèæåíèþ ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ. Óâåëè÷åíèå øèðîêîùåëüíîñòè çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ äèàìåòðà êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà d îãðàíè÷èâàåòñÿ äëèíîé çàøòðèõîâàííîé ÷àñòè ýøåëëå, ïîýòîìó âàæíûì ìîìåíòîì
ÿâëÿëîñü èçãîòîâëåíèå ñîñòàâíîé (ìîçàè÷íîé) ýøåëëå è âîçìîæíîñòü ýêñïëóàòàöèè ýòîãî óçëà íà ïîäâèæíîé ÷àñòè ìîíòèðîâêè ÁÒÀ.
Ñëåäóþùèì âàæíûì ôàêòîðîì ÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ íàçåìíîãî óëüòðàôèîëåòîâîãî (ÓÔ) äèàïàçîíà. Ñ ó÷åòîì âûñîòû ìåñòà óñòàíîâêè ÁÒÀ (2 êì íàä óðîâíåì ìîðÿ) ìû îðèåíòèðîâàëèñü íà êîðîòêîâîëíîâóþ ãðàíèöó ïðîïóñêàíèÿ çåìíîé àòìîñôåðû λ = 310 íì, ÷òî îïðåäåëèëî íàáîð âîçìîæíûõ îïòè÷åñêèõ ðåøåíèé. Âî-ïåðâûõ, êîððåêòèðóþùàÿ îïòèêà îáúåêòèâà çåðêàëüíî-ëèíçîâîé êàìåðû âûïîëíåíà èç ïëàâëåíîãî êâàðöà. Âî-âòîðûõ, äëÿ ñíèæåíèÿ ïîòåðü íà ïîãëîùåíèå â ñòåêëå ìû îòêàçàëèñü îò ìàññèâíîé ïðèçìåííîé ñèñòåìû êàê ýëåìåíòà îïòèìàëüíîãî (íî ôèêñèðîâàííîãî) ïðîñòðàíñòâåííîãî ðàçâåäåíèÿ ñïåêòðàëüíûõ ïîðÿäêîâ ýøåëëå.
Åñëè ïðèíÿòü, ÷òî äëÿ ñïåêòðîãðàôà ñ îäíèì ñâåòîïðèåìíèêîì ïðîòÿæåííîñòü ñïåêòðàëüíîãî äèàïàçîíà äîëæíà îãðàíè÷èâàòüñÿ êðèâîé ñïåêòðàëüíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè ñâåòîïðèåìíèêà è ïðîïóñêàíèåì
46 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
(à) (á) (â)
Ðèñ. 2. Òî÷å÷íûå äèàãðàììû ñïåêòðîãðàôà ÍÝÑ â öåíòðàëüíûõ ÷àñòÿõ òðåõ ýøåëëå-ïîðÿäêîâ. Äèàãðàììû (à) è (â) ñîîòâåòñòâóþò äâóì ñïåêòðàëüíûì ïîðÿäêàì íà êîðîòêîâîëíîâîì è äëèííîâîëíîâîì êðàÿõ êàäðà ñîîòâåò-
ñòâåííî, äèàãðàììà (á) ñîîòâåòñòâóåò ñïåêòðàëüíîìó ïîðÿäêó â ñåðåäèíå ÏÇÑ-êàäðà. Ðàçìåð áîêñà ðàâåí 60 ìêì, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ðàçìåðó 4×4 ýëåìåíòà ìàòðèöû ÏÇÑ.  êàæäîì ïîðÿäêå ïîêàçàíû òî÷å÷íûå äèàãðàììû â äâóõ äëèíàõ âîëí, ðàññòîÿíèå ìåæäó êîòîðûìè ñîîòâåòñòâóåò ñïåêòðàëüíîìó ðàçðåøåíèþ R = 80 000.
àòìîñôåðû, òî íåîáõîäèìî ïðèìåíèòü àõðîìàòè÷åñêóþ êàìåðó. Îáúåêòèâîì ñëóæèò çåðêàëüíî-ëèíçîâàÿ ñõåìà Øìèäò–Êàññåãðåí–Ìàíæåí (ðèñ. 1), ñ ýôôåêòèâíûì ôîêóñíûì ðàññòîÿíèåì f2 = 600 ìì, ñâåòîâîé äèàìåòð êîððåêòèðóþùåé ïëàñòèíû Øìèäòà 305 ìì. Êðèâèçíà ïîëÿ â êàìåðå èñïðàâëåíà ìåíèñêîì äâîéíîãî ïðîõîæäåíèÿ, òûëüíàÿ àëþìèíèðîâàííàÿ ïîâåðõíîñòü ìåíèñêà ÿâëÿåòñÿ ãëàâíûì çåðêàëîì êàìåðû. Îïòèêà êàìåðû ïîçâîëÿåò èçìåíÿòü ðåãèñòðèðóåìûé äèàïàçîí äëèí âîëí áåç ïåðåôîêóñèðîâêè âòîðè÷íûì çåðêàëîì.
Ãàáàðèòû ïëàòôîðìû ôîêóñà Íýñìèòà îãðàíè÷èâàþò âîçìîæíîñòè êîìïîíîâêè îïòè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ ñïåêòðîãðàôà. Ïî óñëîâèÿì æåñòêîñòè ìåõàíè÷åñêîé êîíñòðóêöèè îïòè÷åñêèå ýëåìåíòû ìàêñèìàëüíî ïðèáëèæåíû ê íåñóùåé êîíñòðóêöèè ïëàòôîðìû. Èç-çà áîëüøîãî çíà÷åíèÿ ôîêóñíîãî ðàññòîÿíèÿ êîëëèìàòîðà (âíåîñåâàÿ ïàðàáîëà, f1 = = 7200 ìì) ïîòðåáîâàëîñü ââåñòè ïîñëå ùåëè ñïåêòðîãðàôà ïàðó ïëîñêèõ ïîâîðîòíûõ çåðêàë (M1 è M2 íà ðèñ. 1), ïðè÷åì íàêëîí ïåðâîãî çåðêàëà îäíîâðåìåííî ñëóæèò è äëÿ êîìïåíñàöèè íàêëîíà èçîáðàæåíèÿ ùåëè, âûçûâàåìîãî îðèåíòàöèåé ýøåëëå. Êîëëèìèðîâàííûé ïó÷îê (d = 235 ìì) ïîïàäàåò íà ýøåëëå, ñîñòîÿùóþ èç äâóõ ðåøåòîê, ðàçìåð çàøòðèõîâàííîé îáëàñòè êàæäîé ðåøåòêè 300×300 ìì, ïëîòíîñòü íàðåçêè 37,5 øòð/ìì, óãîë áëåñêà θb = = 63,5°. Ýøåëëå ðàáîòàåò âíå ãëàâíîé ïëîñêîñòè, óãîë ïàäåíèÿ α ðàâåí ñðåäíåìó óãëó äèôðàêöèè β–, óãîë ìåæäó îñüþ ïàäàþùåãî ïó÷êà è ãëàâíîé ïëîñêîñòüþ ýøåëëå |γ| = 6° (âàðèàíò C ïî Øðåäåðó è Õèëëàðäó [19]). Òàêîå çíà÷åíèå óãëà γ ïðè tgθb = 2 ïðèâîäèò ê íàêëîíó ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé â ôîêàëüíîé ïëîñêîñòè êàìåðû ñïåêòðîãðàôà íà 23°. Íàêëîí çåð-
êàëà M1 êîìïåíñèðóåò íàêëîí ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé íà 10°, îñòàòî÷íûé íàêëîí ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé êîìïåíñèðóåòñÿ ðàçâîðîòîì âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà íà 13°.
Äèñïåðãèðîâàííûå ïó÷êè ïåðåõâàòûâàþòñÿ îäíîé èç äâóõ ðåøåòîê ñêðåùåííîé äèñïåðñèè, ðàáîòàþùèõ â ïåðâîì ïîðÿäêå äèôðàêöèè. Ðàçìåð çàøòðèõîâàííîé ÷àñòè êàæäîé ðåøåòêè 360×320 ìì, ÷àñòîòà øòðèõîâ 300 è 600 øòð/ìì. Ñìåíà ðåøåòîê ñêðåùåííîé äèñïåðñèè ïîçâîëÿåò èçìåíÿòü ðàññòîÿíèå ìåæäó ñîñåäíèìè ïîðÿäêàìè ýøåëëå-ñïåêòðà, ÷òî îòêðûâàåò âîçìîæíîñòü íàáëþäåíèé êàê ñ àíàëèçàòîðîì ïîëÿðèçàöèè, òàê è ñ ðåçàòåëÿìè (ðàññåêàòåëÿìè) èçîáðàæåíèÿ òóðáóëåíòíîãî äèñêà çâåçäû.
Íà ðèñ. 2 ïðèâåäåíû òî÷å÷íûå äèàãðàììû ýøåëëå-ñïåêòðà, âû÷èñëåííûå äëÿ ôîðìàòà êàäðà, ñîîòâåòñòâóþùåãî ïðèìåíåíèþ ìàòðèöû ÏÇÑ 2048×2048 ýëåìåíòîâ, ðàçìåð îäíîãî ýëåìåíòà (ïèêñåëà) ñîñòàâëÿåò 0,015×0,015 ìì. Âèäíî, ÷òî ïÿòíî ðàññåÿíèÿ íå ïðåâûøàåò øèðèíû äâóõ ïèêñåëîâ, ò. å. â íàïðàâëåíèè îñíîâíîé äèñïåðñèè êà÷åñòâî îïòèêè óäîâëåòâîðÿåò óñëîâèþ äâóõïèêñåëüíîãî ðàçðåøåíèÿ.
Ïîäñòàâëÿÿ â âûðàæåíèå äëÿ ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ (5) çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ îïòè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ äëÿ ñïåêòðîãðàôà ÍÝÑ è òåëåñêîïà ÁÒÀ, ïîëó÷èì Rs″ = 32 314, ãäå s″ – øèðèíà âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà â ïðîåêöèè íà íåáåñíóþ ñôåðó, âûðàæåííàÿ â åäèíèöàõ óãëîâûõ ñåêóíä. Ïðåäåëüíîå (äâóõïèêñåëüíîå) ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå ñîñòàâèò îêîëî R = 80 000, íî ïðè ýòîì äëÿ ýêîíîìèè ñâåòà æåëàòåëüíî ïðèìåíèòü îïòè÷åñêîå óñòðîéñòâî, ðàçðåçàþùåå èçîáðàæåíèå òóðáóëåíòíîãî äèñêà çâåçäû íà ñðåçû øèðèíîé 0,4″ è íàïðàâëÿþùåå âñå ñôîðìèðîâàííûå òàêèì îáðàçîì ïó÷êè íà êîëëèìà-
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
47
Ðèñ. 3. Èçîáðàæåíèå ýøåëëå-ñïåêòðà ïëàíåòàðíîé
òóìàííîñòè “Êîøà÷èé ãëàç”, ïîëó÷åííîãî íà ñïåêòðîãðàôå ÍÝÑ ñ äëèííîé ùåëüþ. Íà âñòàâêå ïðèâåäåíî óâåëè÷åííîå èçîáðàæåíèå çàïðåùåííîé ëèíèè êèñëîðîäà [OIII] 4959 À° .
Ðèñ. 4. Èçîáðàæåíèå ýøåëëå-ñïåêòðà, ïîëó÷åííîãî ñ ðåçàòåëåì èçîáðàæåíèÿ. Êàæäûé ñïåêòðàëüíûé ïîðÿäîê ïîâòîðÿåòñÿ òðèæäû.
òîð [23]. Êðîìå ðåçàòåëåé èçîáðàæåíèÿ, ùåëåâàÿ ÷àñòü ñïåêòðîãðàôà ñîäåðæèò íàáîð ùåëåé ôèêñèðîâàííîé øèðèíû è âûñîòû (äåêêåðîâ), à òàêæå âûñîêóþ ùåëü ðåãóëèðóåìîé øèðèíû, íåîáõîäèìóþ äëÿ èññëåäîâàíèÿ êèíåìàòèêè ïðîòÿæåííûõ îáúåêòîâ (ñì. ðèñ. 3).
Ñâåòîïðèåìíèêè
Èòàê, îáåñïå÷åíèå ïðåäåëüíîãî çíà÷åíèÿ ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ ñâÿçàíî ñ òåì, ñêîëüêî ðàç îäèí è òîò æå ïîðÿäîê ýøåëëå-ñïåêòðà ìû ìîæåì ïîâòîðèòü â êàäðå áåç ïåðåêðûòèÿ ñ èçîáðàæåíèÿìè ñîñåäíèõ ñïåêòðàëüíûõ ïîðÿäêîâ.  ðåæèìå îáû÷íîé ñïåêòðîôîòîìåòðèè ìû èñïîëüçóåì ðåçàòåëè èçîáðàæåíèÿ íà òðè ñðåçà, ïîýòîìó êàæäûé ïîðÿäîê ýøåëëå-ñïåêòðà ïîâòîðÿåòñÿ òðèæäû (ðèñ. 4). Ïðè íàáëþäåíèÿõ â ðåæèìå ñïåêòðîïîëÿðèìåòðèè èçîáðàæåíèå çâåçäû ðàçäâàèâàåòñÿ äâóëó÷åïðåëîìëÿþùèì êðèñòàëëîì è êàæäûé ïîðÿäîê ýøåëëå-ñïåêòðà ïîâòîðÿåòñÿ äâàæäû (ðèñ. 5). Ðàçðàáîòàíà òàêæå êîìáèíàöèÿ àíàëèçàòîðà ïîëÿðèçàöèè ñ äâóìÿ ðåçàòåëÿìè èçîáðàæåíèÿ, ïðè ýòîì êàæäîå èç äâóõ èçîáðàæåíèé çâåçäû ðàññåêàåòñÿ íà äâå ÷àñòè, ò. å. êàæäûé ñïåêòðàëüíûé ïîðÿäîê èçîáðàæàåòñÿ ÷åòûðå ðàçà (ðèñ. 6). Ñëåäîâàòåëüíî, ýôôåêòèâíîñòü ïðèìåíåíèÿ ñïåêòðîãðàôà â ðàçëè÷íûõ ðåæèìàõ íàáëþäåíèé îïðåäåëÿåòñÿ ôîðìàòîì ñâåòîïðèåìíèêà.
Ðèñ. 5. Èçîáðàæåíèå ýøåëëå-ñïåêòðà ñ àíàëèçàòîðîì ïîëÿðèçàöèè. Ñïåêòðàëüíûå ïîðÿäêè ðàçäåëåíû íà äâà îðòîãîíàëüíî ïîëÿðèçîâàííûõ êîìïîíåíòà.
Ñ 1998 ã. íà ÍÝÑ èñïîëüçîâàëñÿ ñâåòîïðèåìíèê, èçãîòîâëåííûé â ëàáîðàòîðèè ïåðñïåêòèâíûõ ðàçðàáîòîê (ËÏÐ) ÑÀÎ ÐÀÍ [24]. Ôîðìàò ìàòðèöû ÏÇÑ 1160×1040 ýëåìåíòîâ, ðàçìåð ýëåìåíòà (ïèêñåëà) 0,016×0,016 ìì, ìàêñèìóì ñïåêòðàëüíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè íà äëèíå âîëíû 650 íì, øóì ñ÷èòûâàíèÿ
48 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
Ðèñ. 6. Ôðàãìåíò èçîáðàæåíèÿ ýøåëëå-ñïåêòðà ñ àíàëèçàòîðîì ïîëÿðèçàöèè, ñîâìåùåííûì ñ ðåçàòåëåì èçîáðàæåíèÿ, êàæäûé îðòîãîíàëüíî ïîëÿðèçîâàííûé êîìïîíåíò ñïåêòðàëüíîãî ïîðÿäêà ïîâòîðÿåòñÿ äâàæäû.
11 ýëåêòðîíîâ (e–).  2001 ã. ïî ïðîãðàììå Çååìàíäîïïëåðîâñêîé êàðòîãðàôèè çâåçäíûõ àòìîñôåð (ïðîô. Í.Å. Ïèñêóíîâ, Óíèâåðñèòåò Óïñàëà, Øâåöèÿ) íà ÍÝÑ óñòàíîâëåí ñâåòîïðèåìíèê ñ ìàòðèöåé ôîðìàòîì 2048×2048 ýëåìåíòîâ, ðàçìåð ýëåìåíòà (ïèêñåëà) 0,015×0,015 ìì, ìàêñèìóì ñïåêòðàëüíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè íà äëèíå âîëíû 550 íì, øóì ñ÷èòûâàíèÿ 7,7e–. Ýòîò ñâåòîïðèåìíèê, èçãîòîâëåííûé â Êîïåíãàãåíñêîì óíèâåðñèòåòå, èñïîëüçîâàëñÿ è äëÿ îáåñïå÷åíèÿ äðóãèõ íàó÷íûõ ïðîãðàìì [25].  2005 ã. íà ÍÝÑ áûë èñïûòàí ðàçðàáîòàííûé è èçãîòîâëåííûé â ËÏÐ ÑÀÎ ñâåòîïðèåìíèê ñ ìàòðèöåé ôîðìàòîì 2048×2048 ýëåìåíòîâ, ðàçìåð ýëåìåíòà 0,0135×0,0135 ìì, ìàêñèìóì ñïåêòðàëüíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè íà äëèíå âîëíû 450 íì, øóì ñ÷èòûâàíèÿ 2e–. Âñå ñâåòîïðèåìíèêè ðàáîòàþò ïðè òåìïåðàòóðàõ îêîëî –100 °Ñ.
Ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå äëÿ ñ÷èòûâàíèÿ èíôîðìàöèè ñ ìàòðèöû ÏÇÑ ðàáîòàåò ïîä óïðàâëåíèåì îïåðàöèîííîé ñèñòåìû Linux, ñåòåâûå ñðåäñòâà ïîçâîëÿþò ïðîâîäèòü óäàëåííûé êîíòðîëü îñíîâíûõ ïàðàìåòðîâ ñâåòîïðèåìíèêà.
òåëüíóþ îðèåíòàöèþ äâóõ ïîëîâèí ìîçàè÷íîé ýøåëëå. Â-òðåòüèõ, íåîáõîäèìî çàùèòèòü êîíñòðóêöèþ ÍÝÑ îò ïåðåïàäîâ òåìïåðàòóðû, âîçíèêàþùèõ â ïîäêóïîëüíîì ïðîñòðàíñòâå áàøíè ÁÒÀ ïðè ýêñïëóàòàöèè òåëåñêîïà. Â-÷åòâåðòûõ, ñëåäóåò îáåñïå÷èòü âûñîêóþ ïîâòîðÿåìîñòü ñîñòîÿíèé ïîäâèæíûõ ýëåìåíòîâ ñïåêòðîãðàôà ñ òåì, ÷òîáû âûïîëíÿòü äèñòàíöèîííîå óïðàâëåíèå ïðèáîðîì. Â-ïÿòûõ, òðóäîçàòðàòû íà ïîäãîòîâêó ê íàáëþäåíèÿì äîëæíû áûòü ìèíèìàëüíûìè. È, ãëàâíîå, ñïåêòðîãðàô, ïîÿâèâøèéñÿ íà ÁÒÀ ïî÷òè ÷åòâåðòü âåêà ïîñëå íà÷àëà ðàáîòû òåëåñêîïà, íå äîëæåí “êîíôëèêòîâàòü” ñ óñëîâèÿìè ýêñïëóàòàöèè ÁÒÀ.
Ðàìà ñïåêòðîãðàôà îïèðàåòñÿ íà ÷åòûðå ïëîùàäêè ïëàòôîðìû ôîêóñà Íýñìèò-2. Äëÿ òîãî ÷òîáû íàãðóçêà íà ïëàòôîðìó áûëà ðàâíîìåðíîé, â êîíñòðóêöèþ ÍÝÑ âñòðîåíà êîíñòðóêöèÿ äðóãîãî ñïåêòðîãðàôà âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ [20]. Èñïûòàíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî ïîëîæåíèå ñïåêòðà íà ñâåòîïðèåìíèêå íå÷óâñòâèòåëüíî ê èçìåíåíèÿì êîîðäèíàò òåëåñêîïà êàê â ðåæèìå íàâåäåíèÿ íà îáúåêò, òàê è â ðåæèìå ñîïðîâîæäåíèÿ îáúåêòà. Êîíñòðóêöèÿ ìîçàè÷íîé ýøåëëå (õðîíîëîãè÷åñêè âòîðîé â ìèðå, ïîñëå ñïåêòðîãðàôà HIRES 10-ìåòðîâîãî òåëåñêîïà) òàêæå îêàçàëàñü óäà÷íîé, äèñïåðãèðóþùèé óçåë òðåáóåò ïîäúþñòèðîâêè â ñðåäíåì ðàç â êâàðòàë. Ìû ïðèøëè ê âûâîäó, ÷òî íàèáîëåå íåñòàáèëüíûì ýëåìåíòîì îïòèêî-ìåõàíè÷åñêîé ñõåìû ÍÝÑ ÿâëÿåòñÿ ñîáñòâåííî óçåë ñâåòîïðèåìíèêà â êðèîñòàòèðóåìîì îáúåìå [26], ÷òî ïîäòâåðæäåíî èñïûòàíèÿìè ñâåòîïðèåìíèêà íà äðóãîì ñïåêòðîãðàôå è â ëàáîðàòîðíûõ óñëîâèÿõ [27], à òàêæå èñïûòàíèÿìè ñâåòîïðèåìíèêà äðóãîãî ôîðìàòà. Ñïåêòðîãðàôû, ðàçìåùåííûå â ôîêóñå Íýñìèò-2, òåïëîèçîëèðîâàíû è îñíàùåíû ñèñòåìîé äàò÷èêîâ òåìïåðàòóðû. Ðåçóëüòàòû èñïûòàíèé ÍÝÑ ïîêàçàëè, ÷òî äàæå ïðè íàèáîëåå íåáëàãîïðèÿòíûõ òåïëîâûõ ðåæèìàõ ïîäêóïîëüíîãî ïðîñòðàíñòâà (ðåçêèå ïåðåïàäû òåìïåðàòóðû, êîãäà ýêñïëóàòàöèÿ òåëåñêîïà çàïðåùåíà) êîððåëÿöèè ìåæäó òåìïåðàòóðíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè ýëåìåíòîâ ñïåêòðîãðàôà è èçìåðèìûìè ñìåùåíèÿìè ñïåêòðà êàëèáðîâêè îòñóòñòâóþò [28].  öåëîì ìåõàíè÷åñêàÿ êîíñòðóêöèÿ ÍÝÑ îêàçàëàñü óäà÷íîé, ÷òî ïîçâîëèëî ñýêîíîìèòü ìíîãî âðåìåíè çà ñ÷åò ñíèæåíèÿ ÷àñòîòû êàëèáðîâêè ñïåêòðîâ.
Ìåõàíè÷åñêàÿ êîíñòðóêöèÿ
Îñíîâíûå òðåáîâàíèÿ ê ìåõàíè÷åñêîé êîíñòðóêöèè ñïåêòðîãðàôà ñëåäóþùèå. Âî-ïåðâûõ, ýëåìåíòû ñïåêòðîãðàôà äîëæíû áûòü çàùèùåíû îò ìåõàíè÷åñêèõ âîçäåéñòâèé, ñâÿçàííûõ ñ ðàñïîëîæåíèåì ÍÝÑ íà ïîäâèæíîé ÷àñòè êîíñòðóêöèè ÁÒÀ. Âî-âòîðûõ, ñëåäóåò îáåñïå÷èòü óñòîé÷èâóþ îòíîñè-
Äîïîëíèòåëüíûå óñòðîéñòâà
Âõîä â ñïåêòðîãðàôû ÍÝÑ, ÎÇÑÏ è ÐÛÑÜ îðãàíèçîâàí òàê, ÷òî âîçìîæíà îäíîâðåìåííàÿ ðåãèñòðàöèÿ ðàçëè÷íûõ äèàïàçîíîâ ñïåêòðà íà äâóõ ðàçëè÷íûõ ñïåêòðîãðàôàõ, ïðè÷åì ñìåííûå ðàçäåëèòåëè ñïåêòðàëüíîãî äèàïàçîíà ðàñïîëîæåíû äî ùåëåâûõ ÷àñòåé ñïåêòðîãðàôîâ. Ýòî ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
49
ñðåäñòâà êîíòðîëÿ ïîëîæåíèÿ ðåãèñòðèðóåìîãî îáúåêòà è ñðåäñòâà êàëèáðîâêè ñïåêòðîâ, îáùèå äëÿ âñåõ òðåõ ñïåêòðîãðàôîâ. Ñîîòâåòñòâóþùèå óçëû ñîñðåäîòî÷åíû â ïðåäùåëåâîé ÷àñòè (ðèñ. 1).
Òåëåâèçèîííûå ïðèåìíèêè ñ óñèëèòåëÿìè ÿðêîñòè ñëóæàò äëÿ êîíòðîëÿ ïðîöåññà íàâåäåíèÿ òåëåñêîïà íà îáúåêò (òàê íàçûâàåìûé ïîäñìîòð ïîëÿ) è äëÿ êîíòðîëÿ ïîëîæåíèÿ îáúåêòà íà âõîäå ñïåêòðîãðàôà (òàê íàçûâàåìûé ïîäñìîòð ùåëè). Â ïîñëåäíèõ âàðèàíòàõ ýòèõ óñòðîéñòâ èñïîëüçóþòñÿ ìàòðèöû ÏÇÑ.
Êàëèáðîâêè èñòî÷íèêàìè íåïðåðûâíîãî ñïåêòðà íåîáõîäèìû äëÿ ó÷åòà ïîýëåìåíòíîé (ïîïèêñåëüíîé) íåîäíîðîäíîñòè ÷óâñòâèòåëüíîñòè ñâåòîïðèåìíèêà è äëÿ èñïðàâëåíèÿ êðèâîé ðàñïðåäåëåíèÿ ýíåðãèè â ñïåêòðàëüíûõ ïîðÿäêàõ çà ýôôåêòû êîíöåíòðàöèè ñâåòà â ïîðÿäêå è ýôôåêòû âèíúåòèðîâàíèÿ â îïòè÷åñêîé ñõåìå. Êàëèáðîâêè èñòî÷íèêàìè ëèíåé÷àòîãî ñïåêòðà íåîáõîäèìû äëÿ ïåðåõîäà îò ñèñòåìû êîîðäèíàò íà ìàòðèöå ÏÇÑ ê øêàëå äëèí âîëí. Êðîìå ýòîãî, âûïîëíÿþòñÿ êàëèáðîâêè ñâåòîïðèåìíèêà ïðè îòñóòñòâèè ñâåòîâîãî ñèãíàëà. Êðîìå êàëèáðîâîê, äëÿ ïîäãîòîâêè ñïåêòðîãðàôîâ è ñèñòåì ïðåäùåëåâîé ÷àñòè èñïîëüçóåòñÿ îïòè÷åñêîå óñòðîéñòâî “èñêóññòâåííàÿ çâåçäà”, èìèòèðóþùåå òåëåñêîï ÁÒÀ â ðåæèìå íàáëþäåíèÿ â ôîêóñå Íýñìèòà è ñíàáæåííîå èñòî÷íèêàìè íåïðåðûâíîãî, àáñîðáöèîííîãî è ýìèññèîííîãî ñïåêòðîâ.
Êîððåêòîð ïîëîæåíèÿ çâåçäû íà âõîäå â ñïåêòðîãðàô ñëóæèò äëÿ êîìïåíñàöèè îñîáåííîñòåé ðàáîòû ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ ÁÒÀ, îïðåäåëÿåìûõ ïðåæäå âñåãî íàëè÷èåì âíåêîíòóðíîé ïîäâèæíîé ÷àñòè òåëåñêîïà, íå îõâà÷åííîé ñèñòåìîé êîíòðîëÿ. Îñíîâíîå òðåáîâàíèå ê ðåæèìó ñîïðîâîæäåíèÿ òåëåñêîïîì – òî÷íîñòü ñëåæåíèÿ äîëæíà áûòü íå õóæå îäíîé äåñÿòîé äèàìåòðà èçîáðàæåíèÿ çâåçäû, îïðåäåëÿåìîãî ñîñòîÿíèåì àòìîñôåðû. Íàêîïëåííàÿ îøèáêà âåäåíèÿ ÁÒÀ ñîñòàâëÿåò 1–2 óãë. ñ çà 30 ìèí ýêñïîçèöèè, îäíàêî íà ýòîò ñèñòåìàòè÷åñêèé òðåíä íàêëàäûâàåòñÿ ÿâëåíèå êîëåáàíèé öåíòðà èçîáðàæåíèÿ ñ ÷àñòîòàìè 0,5–5 Ãö è ïåðåìåííîé àìïëèòóäîé äî 2″. Ýòîò ýôôåêò, îáíàðóæåííûé åùå ïðè ïåðâûõ ñïåêòðîñêîïè÷åñêèõ íàáëþäåíèÿõ íà ÁÒÀ, îãðàíè÷èâàåò ýôôåêòèâíîñòü ñïåêòðîñêîïèè ñòîëü æå çíà÷èìî, êàê è íèçêàÿ øèðîêîùåëüíîñòü ñïåêòðîãðàôà. Èç îáùèõ ñîîáðàæåíèé ïîíÿòíî, ÷òî íåâîçìîæíî ïîäàâèòü óêàçàííûå êîëåáàíèÿ, âîçäåéñòâóÿ ñî ñòîðîíû ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ òåëåñêîïîì, ìàññà ïîäâèæíîé ÷àñòè êîòîðîãî ñîñòàâëÿåò ñîòíè òîíí. Ïîëóàâòîìàòè÷åñêàÿ (“ðó÷íàÿ”) êîððåêöèÿ ïîëîæåíèÿ òåëåñêîïà (êîòîðóþ íåîïûòíûå íàáëþäàòåëè âûïîëíÿëè ÷àñòî) îáåñïå÷èâàëà äëÿ ïðèâîäîâ òåëåñêîïà ïîñòîÿííîå ïðåáûâàíèå â ïåðåõîäíûõ ðåæèìàõ, ïîääåðæèâàÿ êîëåáàòåëüíûå ïðîöåññû. Íå âäàâàÿñü â îïèñàíèå ìíîãî÷èñëåííûõ ïîïûòîê óëó÷-
øèòü ïîëîæåíèå â öåëîì, îòìåòèì, ÷òî äëÿ ñïåêòðîãðàôîâ ôîêóñà Íýñìèò-2 ðàçðàáîòàí ëîêàëüíûé êîððåêòîð ïîëîæåíèÿ çâåçäû íà âõîäå ñïåêòðîãðàôà [29], ðàáîòà êîòîðîãî ïðèíöèïèàëüíî óëó÷øèëà âîçìîæíîñòè ñïåêòðîñêîïèè è ñíèçèëà íàãðóçêè íà ñèñòåìó óïðàâëåíèÿ è àñòðîíîìà-íàáëþäàòåëÿ. Ìíîãîëåòíèé îïûò ýêñïëóàòàöèè êîððåêòîðà ïîçâîëèë ðàçðàáîòàòü àíàëîãè÷íûé ïðèáîð ñ óëó÷øåííûìè ÷àñòîòíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè äëÿ ñïåêòðîñêîïèè â ïåðâè÷íîì ôîêóñå ÁÒÀ [30].
Àíàëèçàòîðû ëèíåéíîé è êðóãîâîé ïîëÿðèçàöèè íåîáõîäèìû äëÿ èçó÷åíèÿ ñòðóêòóðíûõ îñîáåííîñòåé ôîðìèðîâàíèÿ ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé â àòìîñôåðàõ çâåçä è îêîëîçâåçäíûõ îáîëî÷êàõ. Ïðîôèëü ñïåêòðàëüíîé ëèíèè îïðåäåëÿåòñÿ êàê ìèêðîñêîïè÷åñêèìè ýôôåêòàìè (òåïëîâîå óøèðåíèå, ýôôåêòû Äîïïëåðà, Çååìàíà, Øòàðêà), òàê è ìàêðîñêîïè÷åñêèìè äâèæåíèÿìè (îñåâîå âðàùåíèå çâåçäû, êîíâåêòèâíûå è äðóãèå äâèæåíèÿ). Èçó÷åíèå ëèíåéíîé è êðóãîâîé ïîëÿðèçàöèè â êîíòóðàõ ðàçëè÷íûõ ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé îòêðûâàåò ïðèíöèïèàëüíóþ âîçìîæíîñòü èññëåäîâàíèÿ íåîäíîðîäíîñòåé ðÿäà õàðàêòåðèñòèê (òåìïåðàòóðà, õèìè÷åñêèé ñîñòàâ, ìàãíèòíîå ïîëå) ïîâåðõíîñòè çâåçäíûõ àòìîñôåð. Ñ ýòîé öåëüþ ðàçðàáîòàíû àíàëèçàòîðû ïîëÿðèçàöèè [31], êîíñòðóêöèÿ êîòîðûõ ïîçâîëÿåò âûïîëíÿòü ó÷åò (èëè êîìïåíñàöèþ) ýôôåêòà âðàùåíèÿ ïîëÿ çðåíèÿ â îïòè÷åñêîé ñõåìå òåëåñêîïà íà àëüò-àçèìóòàëüíîé ìîíòèðîâêå.
Àáñîðáöèîííàÿ ÿ÷åéêà ñëóæèò äëÿ çàäà÷ âûñîêîòî÷íîãî îïðåäåëåíèÿ ñìåùåíèé ñïåêòðîâ èññëåäóåìûõ îáúåêòîâ âñëåäñòâèå ýôôåêòà Äîïïëåðà. Èñïîëüçîâàíèå ñ ýòîé öåëüþ ëèíåé÷àòîãî ñïåêòðà êàëèáðîâêè îáåñïå÷èâàåò îãðàíè÷åííóþ òî÷íîñòü (ïðîåêöèÿ ñêîðîñòè äâèæåíèÿ çâåçäû íà ëó÷ çðåíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ ñ òî÷íîñòüþ íå ëó÷øå 30 ì/ñ, ïðè çíà÷åíèÿõ ëó÷åâîé ñêîðîñòè â äåñÿòêè è ñîòíè êèëîìåòðîâ â ñåêóíäó). Íå ïåðå÷èñëÿÿ âñå èíñòðóìåíòàëüíûå îøèáêè (ñì. [32]), îòìåòèì çäåñü òîëüêî îøèáêè, ñâÿçàííûå ñ íåèäåíòè÷íûì çàïîëíåíèåì îïòèêè ñïåêòðîãðàôà ñâåòîì çâåçäû (îñâåòèòåëåì ñïåêòðîãðàôà ÿâëÿåòñÿ îïòèêà ÁÒÀ) è ñâåòîì êàëèáðîâêè (îñâåòèòåëåì ÿâëÿåòñÿ äðóãàÿ, áîëåå êîìïàêòíàÿ îïòè÷åñêàÿ ñèñòåìà). Ïðè èñïîëüçîâàíèè àáñîðáöèîííîé ÿ÷åéêè, óñòàíîâëåííîé íà âõîäå â ñïåêòðîãðàô, ñîáðàííûé òàêèì îáðàçîì ñïåêòð çâåçäû è ñïåêòð êàëèáðîâêè ôîðìèðóþòñÿ â îäíî è òî æå âðåìÿ ñ ïîìîùüþ îäíîãî è òîãî æå îñâåòèòåëÿ. Êîëáà ÿ÷åéêè ñîäåðæèò íåñêîëüêî êðèñòàëëèêîâ éîäà, ïðè âîçãîíêå êîòîðîãî (âñëåäñòâèå íàãðåâà ÿ÷åéêè äî ñïåöèàëüíî ïîäîáðàííîé òåìïåðàòóðû) îáðàçóþòñÿ ïàðû ìîëåêóëÿðíîãî éîäà íåîáõîäèìîé êîíöåíòðàöèè [33].
Èíòåðôåðîìåòð Ôàáðè–Ïåðî èñïîëüçóåòñÿ â ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ðåæèìàõ, ñâÿçàííûõ ñ äîñòè-
50 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
æåíèåì ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ, â íåñêîëüêî ðàç ïðåâûøàþùåãî ïðåäåë äèôðàêöèîííîãî ñïåêòðîãðàôà ÍÝÑ. Èíòåðôåðîìåòð ñíàáæåí ñîãëàñóþùåé îïòèêîé è ðàáîòàåò â ñõåìå âíåøíåé óñòàíîâêè, òàêèì îáðàçîì ðåàëèçóåòñÿ ñõåìà äâàæäû ñêðåùåííîé äèñïåðñèè (ñêðåùèâàþòñÿ äèñïåðñèè èíòåðôåðîìåòðà, ýøåëëå è ðåøåòêè, ðàçâîäÿùåé ïîðÿäêè ýøåëëå, ñì. [34]). Ïðîâîäÿòñÿ ýêñïåðèìåíòû ïî èññëåäîâàíèþ èíòåðôåðîìåòðè÷åñêîãî ìåòîäà èçìåðåíèÿ äîïïëåðîâñêèõ ñìåùåíèé [35]. Ñî÷åòàíèå èíòåðôåðîìåòðà Ôàáðè–Ïåðî ñ àíàëèçàòîðîì ïîëÿðèçàöèè îòêðûâàåò íîâûå âîçìîæíîñòè èññëåäîâàíèÿ ìàãíèòíûõ ïîëåé â çâåçäíûõ àòìîñôåðàõ [36].
Äîïîëíèòåëüíàÿ îïòèêà ñëóæèò äëÿ ñíèæåíèÿ ïîòåðü ñâåòà íà âõîäå ñïåêòðîãðàôà çà ñ÷åò òàê íàçûâàåìîãî “ïåðåçàïîëíåíèÿ” ýøåëëå. Ñâåòîâîé äèàìåòð îáúåêòèâà êîëëèìàòîðà (270 ìì) è îáúåêòèâà êàìåðû (305 ìì), ðàçìåðû çàøòðèõîâàííîé ÷àñòè ýøåëëå (300×600 ìì) è çàøòðèõîâàííîé ÷àñòè ðåøåòêè ñêðåùåííîé äèñïåðñèè (320×360 ìì2) ïîçâîëÿþò, ïóòåì ââîäà ñëàáîé ïîëîæèòåëüíîé ëèíçû, ðàñïîëîæåííîé â ïðåäùåëåâîé ÷àñòè, óâåëè÷èòü äèàìåòð êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà ñ 235 äî 270 ìì, ÷òî ñîïðîâîæäàåòñÿ óìåíüøåíèåì ìàñøòàáà èçîáðàæåíèÿ íà âõîäå â ñïåêòðîãðàô â 1,15 ðàçà. Ïðè ýòîì íåáîëüøèå ñåãìåíòû ñå÷åíèÿ êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà ìîãóò “îáðåçàòüñÿ” ãðàíèöàìè çàøòðèõîâàííîé îáëàñòè ýøåëëå, íî ýòîò ýôôåêò íåçíà÷èòåëåí ïî ñðàâíåíèþ ñ âûèãðûøåì íà âõîäå ñïåêòðîãðàôà. Ýôôåêò îò ïðèìåíåíèÿ äîïîëíèòåëüíîé îïòèêè ðàçëè÷åí äëÿ ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèé äèàìåòðà èçîáðàæåíèÿ òóðáóëåíòíîãî äèñêà çâåçäû.
Óïðàâëåíèå è îáðàáîòêà äàííûõ
Àâòîìàòèçàöèÿ óïðàâëåíèÿ ïîäâèæíûìè ýëåìåíòàìè ñïåêòðîãðàôà ïîëíîñòüþ íå çàâåðøåíà, íî ïîçâîëÿåò èçìåíÿòü ñîñòîÿíèå îñíîâíûõ óçëîâ ñïåêòðîãðàôà (ýøåëëå, ðåøåòêà ñêðåùåííîé äèñïåðñèè, êàìåðà, êàëèáðîâêè, ñèñòåìû ñîïðîâîæäåíèÿ è êîíòðîëÿ îáúåêòà). Ñîçäàíà ïðîãðàììà óïðàâëåíèÿ è ãðàôè÷åñêèé èíòåðôåéñ ïîä ÎÑ Linux (Øåðãèí Â.Ñ.), ÷òî äàåò âîçìîæíîñòü âûïîëíÿòü íåñêîëüêî òèïîâ íàáëþäåíèé â óäàëåííîì ðåæèìå. Ïðîãðàììà óïðàâëåíèÿ êîððåêòîðîì ïîëîæåíèÿ çâåçäû íà âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà âçàèìîäåéñòâóåò (ïîñðåäñòâîì ñåòåâûõ ïðîòîêîëîâ) ñ àâòîìàòè÷åñêîé ñèñòåìîé óïðàâëåíèÿ ÁÒÀ, ÷òî ïîçâîëÿåò àâòîìàòè÷åñêè èñïðàâëÿòü ðàññîãëàñîâàíèÿ ìåæäó êîîðäèíàòàìè îáúåêòà è êîîðäèíàòàìè òåëåñêîïà, íàêàïëèâàþùèåñÿ â òå÷åíèå ýêñïîçèöèè.
Âåñü íàáëþäàòåëüíûé ìàòåðèàë, âêëþ÷àÿ âñïîìîãàòåëüíûå êàëèáðîâî÷íûå èçîáðàæåíèÿ, â ñòàíäàðòíîì ôîðìàòå FITS2 àâòîìàòè÷åñêè ïîñòóïàåò â àðõèâ [38]. Îáðàáîòêà ñïåêòðîãðàìì ñ ó÷åòîì âñåõ
rλ
1
0,5
0 1
0,5
0
1
0,5
0 1
0,5
0 5885
5890
5895
λ, À°
Ðèñ. 7. Ïðèìåðû îáðàáîòàííûõ è îòêàëèáðîâàííûõ ñïåêòðîâ ðàçëè÷íûõ çâåçä â îáëàñòè æåëòîãî äóáëåòà íàòðèÿ.
êîíñòðóêòèâíûõ îñîáåííîñòåé ñïåêòðîãðàôà ÍÝÑ îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ ñïåöèàëüíî íàïèñàííîãî ïàêåòà ïðîãðàìì â ñðåäå îáðàáîòêè öèôðîâûõ èçîáðàæåíèé MIDAS [39]. Ôðàãìåíòû îáðàáîòàííûõ è îòêàëèáðîâàííûõ ñïåêòðîâ íåñêîëüêèõ îáúåêòîâ â ðàéîíå ðåçîíàíñíîãî äóáëåòà íàòðèÿ ïðèâåäåíû íà ðèñ. 7.
Ñðàâíåíèå ñ àíàëîãè÷íûìè ïðèáîðàìè
 ðàáîòå [40] îñíîâíûå ïàðàìåòðû îïòèêè ÍÝÑ ñðàâíèâàþòñÿ ñ ïàðàìåòðàìè äþæèíû ñèñòåì âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ ñî ñêðåùåííîé äèñïåðñèåé, óñòàíîâëåííûõ íà òåëåñêîïàõ äèàìåòðîì 3–10 ì. Íàïðèìåð, êàê íà ìîìåíò ñîçäàíèÿ ÍÝÑ, òàê è ñåãîäíÿ íàø ñïåêòðîãðàô çàíèìàåò âòîðîå ìåñòî â ìèðå ïî äèàìåòðó êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà (îò 235 äî 270 ìì), ïðè÷åì ýòó ïîçèöèþ ìû çàíèìàåì áëàãîäàðÿ òðàäèöèîííî âûñîêîìó óðîâíþ òåõíîëîãèè îòå÷åñòâåííîãî ïðîèçâîäñòâà êðóïíîãàáàðèòíûõ äèôðàêöèîííûõ ðåøåòîê). Íà ïåðâîì ìåñòå íàõîäèòñÿ ñïåêòðîãðàô HIRES (d = 300 ìì) ñòîèìîñòüþ
2 FITS – Flexible Image Transport System, ñòàíäàðòíûé ôîðìàò äëÿ õðàíåíèÿ è ïåðåäà÷è àñòðîíîìè÷åñêèõ äàííûõ, ïðèíÿòûé Ìåæäóíàðîäíûì àñòðîíîìè÷åñêèì ñîîáùåñòâîì, îïèñàíèå ôîðìàòà ìîæíî íàéòè â ðàáîòå [37].
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
51
3,1 ìëí äîëëàðîâ, óñòàíîâëåííûé íà 10-ìåòðîâîì òåëåñêîïå Keck. Íà òðåòüåì ìåñòå (d = 200 ìì) íàõîäèòñÿ ñïåêòðîãðàô UVES (ñòîèìîñòü 6,7 ìëí ìàðîê, òðóäîçàòðàòû 40 ÷åëîâåêî-ëåò), óñòàíîâëåííûé íà 8-ìåòðîâîì òåëåñêîïå VLT â 2000 ãîäó. Ïîíÿòíî, ÷òî èòîãîâûì êðèòåðèåì ýôôåêòèâíîñòè ïðèáîðà ÿâëÿåòñÿ åãî ïðîèçâîäèòåëüíîñòü, íî çäåñü óæå ìíîãîå çàâèñèò êàê îò àñòðîêëèìàòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê, òàê è îò äîëè êàëåíäàðíîãî âðåìåíè, âûäåëÿåìîãî äëÿ ðàáîò íà ÍÝÑ. Çà ïåðâûå 8 ëåò ýêñïëóàòàöèè ÍÝÑ äëÿ íàáëþäåíèé âûäåëåíî 365 êàëåíäàðíûõ íî÷åé [41], ïðè÷åì ñïðîñ íà ïðèáîð áûë ïî êðàéíåé ìåðå â 2 ðàçà âûøå. Íåêîòîðûå íàó÷íûå ðåçóëüòàòû, ïîëó÷åííûå ïî ðåçóëüòàòàì íàáëþäåíèé íà ÍÝÑ, óïîìÿíóòû â ðàáîòàõ [41, 42].
Ïåðñïåêòèâû
Ñïåêòðîãðàô âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ õàðàêòåðèçóåòñÿ ïîâûøåííûì ÷èñëîì îïòè÷åñêèõ ïîâåðõíîñòåé è ïîâûøåííûì óðîâíåì ïîòåðü íà âõîäå. Ïîýòîìó äëÿ ðàçâèòèÿ àñòðîíîìè÷åñêîé ñïåêòðîñêîïèè âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ èíòåðåñíûìè ÿâëÿþòñÿ îïòè÷åñêèå òåõíîëîãèè, ñíèæàþùèå ïîòåðè ñâåòà ïðè ñîõðàíåíèè âûñîêîãî êà÷åñòâà ñïåêòðà. Íàèáîëåå ïðèåìëåìûì ñåãîäíÿ ðåøåíèåì ÿâëÿåòñÿ ðàçäåëåíèå ôóíêöèé ðåãèñòðàöèè îïòè÷åñêîãî äèàïàçîíà ìåæäó äâóìÿ ñïåêòðîãðàôàìè. Îäèí èç òàêèõ ñïåêòðîãðàôîâ ìîæåò áûòü îïòèìèçèðîâàí (ïî êà÷åñòâó ñïåêòðà è óðîâíþ ïîòåðü ñâåòà) äëÿ êîðîòêîâîëíîâîãî äèàïàçîíà, âòîðîé – äëÿ äëèííîâîëíîâîãî. Òàêàÿ ñõåìà ïîçâîëÿåò, êñòàòè, îáîéòè ïðîáëåìó “ôðèíãîâ” (fringes) – èíòåðôåðåíöèîííûõ ýôôåêòîâ, âîçíèêàþùèõ â ñëîå êðåìíèÿ, òîëùèíà êîòîðîãî óìåíüøåíà äëÿ ïîâûøåíèÿ êâàíòîâîé ýôôåêòèâíîñòè ìàòðèöû ÏÇÑ â êîðîòêîâîëíîâîì äèàïàçîíå. “Òîíêàÿ” ìàòðèöà, õîðîøî ðàáîòàþùàÿ â êîðîòêîâîëíîâîì äèàïàçîíå, ôîðìèðóåò “ôðèíãè” â äëèííîâîëíîâîì äèàïàçîíå, ïîýòîìó â “äëèííîâîëíîâîì” ñïåêòðîãðàôå íåîáõîäèìî ïðèìåíÿòü ìàòðèöó áîëüøåé òîëùèíû. Òàêîå ðàçäåëåíèå ôóíêöèé ìåæäó äâóìÿ ñïåêòðîãðàôàìè âûäâèãàåò ðÿä òåõíîëîãè÷åñêèõ òðåáîâàíèé. Âî-ïåðâûõ, íåîáõîäèìî óëó÷øàòü êà÷åñòâî ðàçäåëèòåëåé ñïåêòðà – îïòè÷åñêèõ ïîêðûòèé, ïîçâîëÿþùèõ èñïîëüçîâàòü ðàçëè÷íûå ó÷àñòêè îïòè÷åñêîãî ñïåêòðà â ðàçíûõ ñïåêòðîãðàôàõ. Âî-âòîðûõ, êàæäûé èç òàêèõ ñïåêòðîãðàôîâ äîëæåí áûòü îïòèìèçèðîâàí ïî ïîòåðÿì ñâåòà â ñâîåì äèàïàçîíå äëèí âîëí, çäåñü òàêæå îñíîâíóþ ðîëü èãðàþò âûñîêîýôôåêòèâíûå îïòè÷åñêèå ïîêðûòèÿ. È ðàçäåëèòåëè, è ïîêðûòèÿ íå äîëæíû ôîðìèðîâàòü â ñïåêòðå “âîëíû ïðîïóñêàíèÿ”, ó÷åò êîòîðûõ íà ñïåêòðàëüíûõ èíòåðâàëàõ ïðîòÿæåííîñòüþ â íåñêîëüêî íàíîìåòðîâ çàòðóäíèòåëåí. Â-òðå-
òüèõ, îäíîâðåìåííàÿ ðåãèñòðàöèÿ ñïåêòðà íà äâóõ ñïåêòðîãðàôàõ âûäâèãàåò ïîâûøåííûå òðåáîâàíèÿ ê êîìïåíñàòîðó àòìîñôåðíîé äèñïåðñèè, óñòàíàâëèâàåìîìó ìåæäó òåëåñêîïîì è ñïåêòðîãðàôîì.
Êàê óæå áûëî îòìå÷åíî âûøå, äëÿ ðàçâèòèÿ ñïåêòðîñêîïèè âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ íà êðóïíûõ òåëåñêîïàõ (â ÷àñòíîñòè, íà òåëåñêîïå ÁÒÀ) êðàéíå íåîáõîäèìî îñâîåíèå òåõíîëîãèè èçãîòîâëåíèÿ êðóïíîãàáàðèòíûõ ýøåëëå-ðåøåòîê äëèíîé áîëåå 500 ìì ñ áîëüøèì óãëîì áëåñêà. Íàèáîëåå ïåðñïåêòèâíîé íà äàííûé ìîìåíò ÿâëÿåòñÿ òåõíîëîãèÿ èçãîòîâëåíèÿ ìîíîëèòíîé ðåïëèêè ñ ìîçàè÷íîé ðåøåòêè.
Îäíèì èç âîçìîæíûõ ñïîñîáîâ äàëüíåéøåãî óâåëè÷åíèÿ ïîçèöèîííîé òî÷íîñòè ñïåêòðîñêîïè÷åñêèõ èçìåðåíèé ÿâëÿåòñÿ ïðèìåíåíèå îïòîâîëîêîííîãî ñî÷åòàíèÿ “òåëåñêîï-ñïåêòðîãðàô”. Èññëåäîâàíèÿ ïîçèöèîííîé ñòàáèëüíîñòè ñïåêòðîãðàôà ÍÝÑ ïîêàçàëè, ÷òî îäíèì èç îñíîâíûõ ôàêòîðîâ, âëèÿþùèõ íà òî÷íîñòü îïðåäåëåíèÿ ïîëîæåíèé ñïåêòðàëüíûõ äåòàëåé (ëó÷åâûõ ñêîðîñòåé), ÿâëÿåòñÿ íåñòàáèëüíîñòü èçîáðàæåíèÿ èñòî÷íèêà ñâåòà íà âõîäíîé ùåëè ñïåêòðîãðàôà, ïðèâîäÿùàÿ ê èçìåíåíèþ çàïîëíåíèÿ îïòèêè ñïåêòðîãðàôà ñ òå÷åíèåì âðåìåíè. Ïðè÷åì ýòîò ôàêòîð ïðîÿâëÿåòñÿ ãîðàçäî ñèëüíåå ýôôåêòîâ ìåõàíè÷åñêîé íåñòàáèëüíîñòè êîíñòðóêöèè, êîòîðûå ìîæíî áûëî áû îæèäàòü ïðè ýêñïëóàòàöèè ñïåêòðîãðàôà íà ïîäâèæíîì òåëåñêîïå.  äëèííîì îïòè÷åñêîì âîëîêíå ïðîèñõîäèò ïåðåìåøèâàíèå àïåðòóðû ïó÷êà è ìîæíî îæèäàòü, ÷òî êîëåáàíèÿ èçîáðàæåíèÿ çâåçäû íà âõîäå â âîëîêíî áóäóò ïîëíîñòüþ íèâåëèðîâàòüñÿ íà âûõîäå èç âîëîêíà. Êàê ïîêàçûâàåò ïðàêòèêà, ïîëíîãî ïåðåìåøèâàíèÿ àïåðòóðû íå ïðîèñõîäèò äàæå íà äëèíå âîëîêíà 30 ì, íî ýôôåêòû íåîäíîðîäíîñòè çàïîëíåíèÿ îïòèêè ñïåêòðîãðàôà âñå æå óìåíüøàþòñÿ íà ïîðÿäîê. Áîëåå òùàòåëüíîå ïåðåìåøèâàíèå àïåðòóðû îáåñïå÷èâàþò âñïîìîãàòåëüíûå óñòðîéñòâà, íàçûâàåìûå “ñêðåìáëåðàìè” (scrambler).
Îäíàêî îïòîâîëîêîííîå ñî÷åòàíèå òåëåñêîïà è ñïåêòðîãðàôà âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ, ïîïóëÿðíîå íà òåëåñêîïàõ äèàìåòðîì 1–2 ì, èñïûòûâàåò òðóäíîñòè ðåàëèçàöèè íà òåëåñêîïàõ áîëüøåãî äèàìåòðà. Øèðîêîùåëüíîñòü îïòîâîëîêîííûõ ñïåêòðîãðàôîâ, êàê ïðàâèëî, íå âûñîêà, îíà îïðåäåëÿåòñÿ îòíîøåíèåì ÷èñëîâîé àïåðòóðû êàìåðû ñïåêòðîãðàôà è ÷èñëîâîé àïåðòóðû îïòè÷åñêîãî âîëîêíà è îáû÷íî áëèçêà ê åäèíèöå. Ïðîñòûå ðàñ÷åòû ïîêàçûâàþò, ÷òî äëÿ äîñòèæåíèÿ ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ R = = 100 000 íà ñïåêòðîãðàôå ñ äèàìåòðîì êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà 200 ìì, îñíàùåííîì êàìåðîé ñ îòíîñèòåëüíûì îòâåðñòèåì A = 1:2 è ýøåëëå-ðåøåòêîé ñ tgθb = 4, íåîáõîäèìî âîëîêíî ñ ÷èñëîâîé àïåðòóðîé NA = 0,22 è äèàìåòðîì ÿäðà ∅ = 40 ìêì ëèáî
52 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
âîëîêíî c NA = 0,11 è ∅ = 80 ìêì. Òåõíîëîãè÷åñêàÿ ñëîæíîñòü èçãîòîâëåíèÿ ïîäîáíûõ âîëîêîí çàêëþ÷àåòñÿ â íåîáõîäèìîñòè îäíîâðåìåííî âûïîëíèòü äâà âçàèìîèñêëþ÷àþùèõ óñëîâèÿ, à èìåííî âîëîêíî ñ ìàëîé ÷èñëîâîé àïåðòóðîé äîëæíî èìåòü êàê ìîæíî ìåíüøèé äèàìåòð ÿäðà. Äåëî â òîì, ÷òî â òîíêîì âîëîêíå íà áîëüøîé äëèíå âîçðàñòàþò ïîòåðè ñâåòà íà ìèêðîäåôåêòàõ è èçáåæàòü ïîäîáíûõ ïîòåðü ñâåòà ìîæíî òîëüêî çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ ÷èñëîâîé àïåðòóðû îïòè÷åñêîãî âîëîêíà. Ê òîìó æå äëÿ óìåíüøåíèÿ ïîòåðü ñâåòà â äëèííîâîëíîâîì äèàïàçîíå â òîíêîì âîëîêíå äîëæíî áûòü ïîâûøåíî îòíîøåíèå äèàìåòðà îáîëî÷êè ê äèàìåòðó ÿäðà. Ñîãëàñîâàíèå àïåðòóðû ñâåòîâîãî ïó÷êà, èäóùåãî îò òåëåñêîïà, íà âõîäå â âîëîêíî, à òàêæå ñîãëàñîâàíèå àïåðòóðû ïó÷êà ñ àïåðòóðîé êîëëèìàòîðà íà âûõîäå èç âîëîêíà âëåêóò çà ñîáîé óñòàíîâêó äîïîëíèòåëüíûõ îïòè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ. Âûõîäÿùèé èç âîëîêíà ïó÷îê ñâåòà ëèøåí öåíòðàëüíîé òåíè, âîçíèêàþùåé çà ñ÷åò ýêðàíèðîâàíèÿ âòîðè÷íûì çåðêàëîì òåëåñêîïà, è èìååò ýêñïîíåíöèàëüíîå ðàñïðåäåëåíèå èíòåíñèâíîñòè. Èçáåæàòü äîïîëíèòåëüíûõ ïîòåðü ñâåòà â çåðêàëüíûõ è çåðêàëüíî-ëèíçîâûõ êàìåðàõ ïîìîæåò èñïîëüçîâàíèå â îïòîâîëîêîííûõ ñïåêòðîãðàôàõ ÷èñòî ëèíçîâûõ êàìåð. Èçãîòîâëåíèå êðóïíîãàáàðèòíûõ (äèàìåòðîì îò 200 äî 300 ìì) è ñâåòîñèëüíûõ (A ≥ 1:2) ëèíçîâûõ êàìåð ñ íåáîëüøèì ÷èñëîì ïîâåðõíîñòåé, ñ õîðîøî èñïðàâëåííûìè àáåððàöèÿìè (â òîì ÷èñëå è êðèâèçíîé ïîëÿ) òàêæå ÿâëÿåòñÿ ñëîæíîé çàäà÷åé.
Ïîýòîìó óïîìÿíóòûå âûøå ñïåêòðîãðàôû HIRES è UVES ðàçðàáàòûâàëèñü, êàê è ÍÝÑ, áåç èñïîëüçîâàíèÿ îïòè÷åñêîãî âîëîêíà, õîòÿ êîíñòðóêòèâíî îïòîâîëîêîííîå ñî÷åòàíèå ÿâëÿåòñÿ âîçìîæíûì.
Âòîðîé âîçìîæíîñòüþ ïîâûøåíèÿ ïîçèöèîííîé òî÷íîñòè ñïåêòðîãðàôà ÿâëÿåòñÿ ñîçäàíèÿ òàê íàçûâàåìîãî êîíòðîëèðóåìîãî ñïåêòðîãðàôà, ãäå îñíîâíàÿ ôóíêöèÿ ïîâûøåíèÿ ñòàáèëüíîñòè âîçëîæåíà íà ñèñòåìó ðåãèñòðàöèè è îáðàáîòêè ñèãíàëà. Êîíöåïöèÿ êîíòðîëèðóåìîãî ñïåêòðîãðàôà áîëåå ïîäðîáíî èçëîæåíà â ðàáîòå [43].
Îòìåòèì, ÷òî êîðîòêîâîëíîâàÿ îáëàñòü íàçåìíîãî ÓÔ äèàïàçîíà ñïåêòðà, äîñòóïíàÿ ñïåêòðîãðàôó ÍÝÑ, ïåðåêðûâàåòñÿ ñ äëèííîâîëíîâîé îáëàñòüþ äèàïàçîíà, â êîòîðîì áóäåò ðàáîòàòü ñïåêòðîãðàô HIRDES [44] êîñìè÷åñêîãî ïðîåêòà “ÑïåêòðÓÔ” [45]. Òàêèì îáðàçîì, íàçåìíûå íàáëþäåíèÿ óæå ñåãîäíÿ ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû äëÿ ïîäãîòîâêè ðÿäà íàó÷íûõ ïðîãðàìì îðáèòàëüíîãî òåëåñêîïà. Ïîíÿòíî, ÷òî ïðèìåíåíèå îïòîâîëîêîííîãî ñî÷åòàíèÿ ñóùåñòâåííî ïîíèæàåò ñâåòîñèëó ñïåêòðîãðàôà â íàçåìíîì óëüòðàôèîëåòå. Ïîýòîìó, îöåíèâàÿ ïåðñïåêòèâû ñîçäàíèÿ îïòîâîëîêîííîãî ñïåêòðîãðàôà âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ äëÿ ÁÒÀ [46], ìû íå
èñêëþ÷àåì âîçìîæíîñòü äàëüíåéøåãî èñïîëüçîâàíèÿ ÍÝÑ.
Âûâîäû
Ìíîãîëåòíèé îïûò ðàáîò ïî ñïåêòðîñêîïèè âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ íà 6-ìåòðîâîì òåëåñêîïå ïîçâîëèë ðåøèòü çàäà÷ó ñîçäàíèÿ ñïåêòðîãðàôà ÍÝÑ ñ õàðàêòåðèñòèêàìè, íå óñòóïàþùèìè ëó÷øèì ïðèáîðàì òàêîãî êëàññà. Ïðè ñîçäàíèè ñïåêòðîãðàôà ÍÝÑ áûë âíåäðåí ðÿä íîâøåñòâ. Âî-ïåðâûõ, íîâûì ÿâëÿåòñÿ ñàì ôàêò ñîçäàíèÿ ýøåëëå-ñïåêòðîãðàôà âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ ñ áîëüøèì äèàìåòðîì êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà (235 ìì), ýòî áûë ïåðâûé ïðèáîð ïîäîáíîãî óðîâíÿ â Ðîññèè è Åâðîïå. Âî-âòîðûõ, áîëüøîé äèàìåòð êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà çàñòàâèë íàñ ïîñòðîèòü ñîñòàâíóþ ðåøåòêó ñ áîëüøèì óãëîì áëåñêà è íàì ïðèøëîñü ðåøàòü ïðîáëåìû þñòèðîâêè è ýêñïëóàòàöèè (íà ïîäâèæíîì òåëåñêîïå) ìîçàè÷íîé ýøåëëå-ðåøåòêè. Â-òðåòüèõ, íîâûì ÿâëÿþòñÿ ñáîðêà è ââîä â ýêñïëóàòàöèþ ñïåêòðîãðàôà íåïîñðåäñòâåííî íà ðàáîòàþùåì òåëåñêîïå, ñ ïîñëåäóþùèì ïîâûøåíèåì ýêñïëóàòàöèîííûõ õàðàêòåðèñòèê è ðàñøèðåíèåì âàðèàíòîâ íàáëþäåíèé. Â-÷åòâåðòûõ, íîâûì ÿâëÿåòñÿ èíòåãðàöèÿ ñïåêòðîãðàôà â êîìïëåêñ ñïåêòðàëüíîé àïïàðàòóðû âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ 6-ìåòðîâîãî òåëåñêîïà, ñîñòîÿùèé ñåãîäíÿ èç òðåõ ñïåêòðîãðàôîâ, èìåþùèõ îáùèå ñðåäñòâà êàëèáðîâêè è ñîïðîâîæäåíèÿ îáúåêòà. È, íàêîíåö, íîâûì ÿâëÿåòñÿ è òî, ÷òî àâòîðàìè ñïåêòðîãðàôà ÿâëÿþòñÿ àñòðîíîìû, íåêîòîðûå èç êîòîðûõ èìåþò òðèäöàòèëåòíèé îïûò ñïåêòðîñêîïè÷åñêèõ íàáëþäåíèé íà 6-ìåòðîâîì òåëåñêîïå.
Àêòèâíîå èñïîëüçîâàíèå ÍÝÑ ðàçëè÷íûìè ãðóïïàìè èññëåäîâàòåëåé ïîçâîëÿåò ñ÷èòàòü, ÷òî ñïðîñ íà ïðèáîðû òàêîãî òèïà íå áóäåò ñíèæàòüñÿ è íåîáõîäèìà ðàçðàáîòêà áîëåå ñîâåðøåííîãî ñïåêòðîãðàôà, ñ ïðèâëå÷åíèåì ñîâðåìåííîãî ïîòåíöèàëà îòå÷åñòâåííîãî îïòè÷åñêîãî ïðèáîðîñòðîåíèÿ.
Èññëåäîâàíèÿ áûëè ïîääåðæàíû ãðàíòàìè ÐÔÔÈ (ïðîåêòû 99-02-18339, 01-02-16093, 02-02-16085, 0402-17564, 05-07-90087, 07-02-00247), ïðîãðàììîé ôóíäàìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé “Ïðîòÿæåííûå îáúåêòû âî Âñåëåííîé”, ïðîãðàììîé Îòäåëåíèÿ ôèçè÷åñêèõ íàóê ÐÀÍ è ãðàíòàìè Àìåðèêàíñêîãî Ôîíäà ãðàæäàíñêèõ èññëåäîâàíèé è ðàçâèòèÿ (CRDF, ïðîåêòû RP1-2264 è RUP1-2687-NA-05).
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
11. Èîàííèñèàíè Á.Ê. Òåëåñêîï ñ äèàìåòðîì çåðêàëà 6 ìåòðîâ. I. Èñõîäíûå äàííûå // Àñòðîôèçè÷. èññëåä. (Èçâ. Ñïåö. àñòðîôèç. îáñåðâ. ÀÍ ÑÑÑÐ). 1971. Ò. 3. Ñ. 3–19.
12. Ãóñåâ Î.Í., Çàíäèí Í.Ã., Ëîáà÷åâ Ì.Â. Ïëàíåòíûé ñïåêòðîãðàô // ÎÌÏ. 1976. ¹ 12. Ñ. 63–64.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
53
13. Âàñèëüåâ À.Ñ., Åâçåðîâ À.Ì., Ëîáà÷åâ Ì.Â., Ïåéñàõñîí È.Â. Îñíîâíîé çâåçäíûé ñïåêòðîãðàô ÁÒÀ // ÎÌÏ. 1977. ¹ 2. Ñ. 31–34.
14. Çàíäèí Í.Ã., Êîëåñíèêîâ À.Å., Ïåéñàõñîí È.Â., Ëîáà÷åâ Ì.Â. Ñâåòîñèëüíûé ñïåêòðîãðàô ñ ÝÎÏîì äëÿ ãëàâíîãî ôîêóñà ÁÒÀ // ÎÌÏ. 1977. ¹ 2. Ñ. 34–37.
15. Çàíäèí Í.Ã., Ãóñåâ Î.Í., Ïåéñàõñîí È.Â. Çâåçäíûé ñïåêòðîãðàô ñî ñêðåùåííîé äèñïåðñèåé // ÎÌÏ. 1977. ¹ 6. Ñ. 20–23.
16. Áàëåãà È.È., Âåðåùàãèíà Ð.Ã., Ìàðêåëîâ Ñ.Â., Íåáåëèöêèé Â.Á., Ñîìîâ Í.Í., Ñîìîâà Ò.À., Ñïèðèäîíîâà Î.È., Ôîìåíêî À.Ô., Ôîìåíêî Ë.Ï., ×åïóðíûõ Ã.Ñ. Òåëåâèçèîííûé ìíîãîêàíàëüíûé ñïåêòðîôîòîìåòð 6-ìåòðîâîãî òåëåñêîïà ÀÍ ÑÑÑÐ // Àñòðîôèçè÷. èññëåä. (Èçâ. Ñïåö. àñòðîôèç. îáñåðâ. ÀÍ ÑÑÑÐ). 1979. Ò. 11. Ñ. 248–255.
17. Àôàíàñüåâ Â.Ë., Áàëåãà Þ.Þ., Ãðóäçèíñêèé Ì.À., Êàö Á.Ì., Ìàðêåëîâ Ñ.Â., Íîùåíêî Â.Ñ., Öóêêåðìàí È.È. Àðõèòåêòóðà òåëåâèçèîííî-âû÷èñëèòåëüíîãî êîìïëåêñà äëÿ àñòðîôèçè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé // Òåõí. ñðåäñòâ ñâÿçè. Ñåðèÿ “Òåõíèêà òåëåâèäåíèÿ”. 1987. Â. 5. Ñ. 13–21.
18. Äðàáåê Ñ.Â., Êîïûëîâ È.Ì., Ñîìîâ Í.Í., Ñîìîâà Ò.À. Äâóõïðîöåññîðíûé àïïàðàòóðíî-ïðîãðàììíûé êîìïëåêñ – ñêàíåð ÁÒÀ. I. Íîâûå âîçìîæíîñòè è îïèñàíèå ðàáîòû // Àñòðîôèçè÷. èññëåä. (Èçâ. Ñïåö. àñòðîôèç. îáñåðâ. ÀÍ ÑÑÑÐ). 1986. Ò. 22. Ñ. 64–72.
19. Ãàæóð Ý.Á., Êëî÷êîâà Â.Ã., Ïàí÷óê Â.Å. Îïûò ðàáîòû ñ ýøåëëå-ñïåêòðîìåòðîì Çåáðà íà 6-ìåòðîâîì òåëåñêîïå // Ïèñüìà â Àñòðîíîìè÷. æóðíàë. 1990. Ò. 16. Ñ. 473–480.
10. Êëî÷êîâà Â.Ã., Ïàí÷óê Â.Å. Ñâåòîñèëüíûé ýøåëëåñïåêòðîìåòð óìåðåííîãî ðàçðåøåíèÿ ñ ñèñòåìîé ñ÷åòà ôîòîíîâ (Çåáðà) // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 1991. ¹ 70. Ñ. 1–27.
11. Êëî÷êîâà Â.Ã., Ïàí÷óê Â.Å. Êîíöåïöèÿ àñòðîñïåêòðîñêîïèè íà 6 ì-òåëåñêîïå // Àñòðîôèçè÷. èññëåä. (Èçâ. Ñïåö. àñòðîôèç. îáñåðâ. ÀÍ ÑÑÑÐ). 1991. Ò. 33. Ñ. 3–28.
12. Àôàíàñüåâ Â.Ë., Äîäîíîâ Ñ.Í., Ìèõàéëîâ Â.Ï. Ìóëüòèîáúåêòíûå ñïåêòðîãðàôû 6-ìåòðîâîãî òåëåñêîïà: íàñòîÿùåå è áóäóùåå // Ñîîáùåíèÿ ÑÀÎ ÀÍ ÑÑÑÐ. 1987. Â. 53. Ñ. 54–56.
13. Àôàíàñüåâ Â.Ë., Äîäîíîâ Ñ.Í., Ëîðåíö Õ., Òåðåáèæ Â.Þ. Ìíîãîùåëåâîé ñïåêòðîãðàô ÁÒÀ: ìåòîäèêà íàáëþäåíèé ñ òåëåâèçèîííîé ñèñòåìîé ñ÷åòà ôîòîíîâ // Ñîîáùåíèÿ ÑÀÎ ÀÍ ÑÑÑÐ. 1988. Â. 59. Ñ. 41–45.
14. Afanasiev V.L., Vlasjuk V.V., Dodonov S.N., Sil’chenko O.K. Multi Pupil Fiber Spectrometer of the 6-meter telescope // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÀÍ ÑÑÑÐ. 1990. ¹ 54. Ñ. 1–11.
15. Êëî÷êîâà Â.Ã., Ïàí÷óê Â.Å., Ðÿä÷åíêî Â.Ï. Àâòîêîëëèìàöèîííûé ýøåëëå-ñïåêòðîìåòð 6-ì òåëåñêîïà // Ïèñüìà â Àñòðîíîìè÷. æóðíàë. 1991. Ò. 17. Ñ. 645–652.
16. Panchuk V.E. 6 m telescope spectroscopy: statistics of techniques and programmes // Bulletin Special Astrophys. Observatory RAS. 1998. V. 44. P. 65–70.
17. Ïàí÷óê Â.Å., Êëî÷êîâà Â.Ã., Ãàëàçóòäèíîâ Ã.À., Ðÿä÷åíêî Â.Ï., ×åíöîâ Å.Ë. Ýøåëëå-ñïåêòðîìåòð ñ ìàòðèöåé ÏÇÑ äëÿ 6 ì-òåëåñêîïà // Ïèñüìà â Àñòðîíîìè÷. æóðíàë. 1993. Ò. 19. Ñ. 1061–1069.
18. Panchuk V.E., Najdenov J.D., Klochkova V.G., Ivanchik A.V., Yermakov S.V., Murzin V.A. High resolution spectroscopy of faint objects at the 6m telescope // Bulletin Special Astrophys. Observatory RAS. 1998. V. 44. P. 127–131.
19. Schroeder D.J., Hilliard R.L. Echelle efficiencies: theory and experiment // Appl. Opt. 1980. V. 19. ¹ 16. P. 2833– 2841.
20. Ïàí÷óê Â.Å., Êëî÷êîâà Â.Ã., Íàéäåíîâ È.Ä. Ñïåêòðàëüíûé êîìïëåêñ ôîêóñà Íýñìèòà 6-ìåòðîâîãî òåëåñêîïà ÁÒÀ. I. Ýøåëëå-ñïåêòðîãðàô ñ áîëüøèì äèàìåòðîì êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 1999. ¹ 135. Ñ. 1–18.
21. Ïàí÷óê Â.Å., Êëî÷êîâà Â.Ã., Íàéäåíîâ È.Ä., Âèòðè÷åíêî Ý.À., Âèêóëüåâ Í.À., Ðîìàíåíêî Â.Ï. Ñïåêòðàëüíûé êîìïëåêñ ôîêóñà Íýñìèòà 6-ìåòðîâîãî òåëåñêîïà ÁÒÀ. IV. Ñâåòîñèëüíûé ýøåëëå-ñïåêòðîãðàô ÐÛÑÜ // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 1999. ¹ 139. Ñ. 1–15.
22. Ïàí÷óê Â.Å. Ñïåêòðàëüíûé êîìïëåêñ ôîêóñà Íýñìèòà 6 ì-òåëåñêîïà. VII. Îñíîâíîé çâåçäíûé ñïåêòðîãðàô // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 2001. ¹ 154. Ñ. 1–18.
23. Ïàí÷óê Â.Å., Þøêèí Ì.Â., Íàéäåíîâ È.Ä. Ñïåêòðàëüíûé êîìïëåêñ ôîêóñà Íýñìèòà 6 ì-òåëåñêîïà ÁÒÀ. XI. Ïîâûøåíèå ýôôåêòèâíîñòè ýøåëëå-ñïåêòðîãðàôîâ ôîêóñà Íýñìèò-2 // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 2003. ¹ 179. Ñ. 1–20.
24. Ìàðêåëîâ Ñ.Â., Ìóðçèí Â.À., Áîðèñåíêî À.Í., Èâàùåíêî Í.Ã., Àôàíàñüåâà È.Â., Àðäèëàíîâ Â.À., Âäîâèí Â.Ô., Åëèñååâ À.È., Ëàïêèí È.Â. Âûñîêî÷óâñòâèòåëüíûå ÏÇÑ-ñèñòåìû äëÿ îïòè÷åñêîé àñòðîíîìèè // Òåç. äîêë. XII íàó÷íî-òåõíè÷åñêîé êîíôåðåíöèè “Ïóòè ðàçâèòèÿ òåëåâèçèîííûõ ôîòîýëåêòðîííûõ ïðèáîðîâ è óñòðîéñòâ íà èõ îñíîâå”. ÑÏá., 2001. Ñ. 78–79.
25. Ïàí÷óê Â.Å., Ïèñêóíîâ Í.Å., Êëî÷êîâà Â.Ã., Þøêèí Ì.Â., Åðìàêîâ Ñ.Â. Ñïåêòðàëüíûé êîìïëåêñ ôîêóñà Íýñìèòà 6-ìåòðîâîãî òåëåñêîïà ÁÒÀ. X. Ïîçèöèîííûå è ôîòîìåòðè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè êâàðöåâîãî ýøåëëåñïåêòðîãðàôà ÍÝÑ ñ êðóïíîôîðìàòíîé ìàòðèöåé “Óïïñàëà ÏÇÑ” // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 2002. ¹ 169. Ñ. 1–15.
26. Êëî÷êîâà Â.Ã., Åðìàêîâ Ñ.Â., Ïàí÷óê Â.Å., Òàâîëæàíñêàÿ Í.Ñ., Þøêèí Ì.Â. Ñïåêòðàëüíûé êîìïëåêñ ôîêóñà Íýñìèòà 6-ìåòðîâîãî òåëåñêîïà ÁÒÀ. II. Ïîçèöèîííûå è ôîòîìåòðè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ýøåëëå-ñïåêòðîãðàôà ñ áîëüøèì äèàìåòðîì êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 1999. ¹ 137. Ñ. 1–15.
27. Ïàí÷óê Â.Å., Êëî÷êîâà Â.Ã., Þøêèí Ì.Â., Ðîìàíåíêî Â.Ï., Íàéäåíîâ È.Ä., Åðìàêîâ Ñ.Â. Ýøåëëå-ñïåêòðîïîëÿðèìåòð ïåðâè÷íîãî ôîêóñà ÁÒÀ // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 2001. ¹ 159. Ñ. 1–23.
28. Ïàí÷óê Â.Å., Þøêèí Ì.Â., Åìåëüÿíîâ Ý.Â. Òåìïåðàòóðíûé è ïîçèöèîííûé ìîíèòîðèíã ñïåêòðîãðàôîâ ôîêóñà Íýñìèò-2 ÁÒÀ // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 2006. ¹ 211. Ñ. 1–16.
54 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
29. Èâàíîâ À.À., Ïàí÷óê Â.Å., Øåðãèí Â.Ñ. Ñïåêòðàëüíûé êîìïëåêñ ôîêóñà Íýñìèòà 6-ìåòðîâîãî òåëåñêîïà ÁÒÀ. VIII. Ëîêàëüíûé êîððåêòîð ïîëîæåíèÿ çâåçäû // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 2001. ¹ 155. Ñ. 1–19.
30. Ïàí÷óê Â.Å., ßêîïîâ Ì.Â., Åìåëüÿíîâ Ý.Â. Ñîïðîâîæäåíèå íåáåñíîãî îáúåêòà ïðè âûñîêîýôôåêòèâíûõ ñïåêòðîñêîïè÷åñêèõ èññëåäîâàíèÿõ. I. Ùåëåâàÿ ñïåêòðîñêîïèÿ // Ìàòåðèàëû 51-é íàó÷íî-ìåòîäè÷. êîíôåð. Ñòàâðîïîëüñêîãî ãîñ. óíèâåðñèòåòà “Óíèâåðñèòåòñêàÿ íàóêà – ðåãèîíó” / Ïîä ðåä. Ïàäàëêà Â.Â. Ñòàâðîïîëü, 2006. Ñ. 194–195.
31. Najdenov I.D., Panchuk V.E. Zeeman effect measuring devices in the spectrometers of the BTA Nasmyth foci // Bulletin Special Astrophys. Observatory RAS. 1996. V. 41. P. 143–147.
32. Ïàí÷óê Â.Å., Àëèåâ À.Í., Êëî÷êîâà Â.Ã., Þøêèí Ì.Â. Ìåòîäû îïðåäåëåíèÿ ëó÷åâûõ ñêîðîñòåé çâåçä // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 2004. ¹ 192. Ñ. 1–38.
33. Panchuk V.E., Yermakov S.V., Bondarenko Yu. The iodine absorption cell for the BTA Nasmyth-2 focus spectrometers // Bulletin Special Astrophys. Observatory RAS. 1998. V. 44. P. 132.
34. Ïàí÷óê Â.Å. Ñïåêòðàëüíûé êîìïëåêñ ôîêóñà Íýñìèòà 6-ì òåëåñêîïà. V. Ìåòîä äâàæäû ñêðåùåííîé äèñïåðñèè // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 2000. ¹ 144. Ñ. 1–19.
35. Ïàí÷óê Â.Å., Àëèåâ À.Í. Ê çàäà÷å äîïïëåðîâñêîãî ïîèñêà ýêçîïëàíåò // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 2004. ¹ 204. Ñ. 1–12.
36. Íàéäåíîâ È.Ä. Ñïîñîá èçìåðåíèÿ çååìàíîâñêîãî ðàñùåïëåíèÿ ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé // À. ñ. ¹ 1520358. Áþë. èçîáð. 1989. ¹ 41. Ñ. 1–4.
37. Hanisch R.J., Farris A., Greisen E.W., Pence W.D., Schlesinger B.M., Teuben P.J., Thompson R.W., Warnock A. Definition of the Flexible Image Transport System (FITS) // Astronomy & Astrophysics. 2001. V. 376. P. 359–380.
38. Êîíîíîâ Â.Ê., Êëî÷êîâà Â.Ã. Áàíê íàáëþäàòåëüíûõ äàííûõ ODA-B/SS. Îñíîâíàÿ àðõèâíàÿ áàçà // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 2004. ¹ 194. Ñ. 1–20.
39. Þøêèí Ì.Â., Êëî÷êîâà Â.Ã. Êîìïëåêñ ïðîãðàìì îáðàáîòêè ýøåëëå ñïåêòðîâ // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 2004. ¹ 206. Ñ. 1–21.
40. Ïàí÷óê Â.Å. Òåõíèêà ñïåêòðîñêîïèè çâåçä íà ÁÒÀ: ðåàëèçîâàííûå âîçìîæíîñòè è ïåðñïåêòèâû // Ïðåïðèíò ÑÀÎ ÐÀÍ. 1999. ¹ 141. Ñ. 1–13.
41. Ïàí÷óê Â.Å., Êëî÷êîâà Â.Ã. 30 ëåò ðàáîòû ÁÒÀ: ñïåêòðîñêîïèÿ âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ //  ñá. “ÑÀÎ – 40 ëåò” / Ïîä. ðåä. Áàëåãè Þ.Þ. Íèæíèé Àðõûç, 2006. Ñ. 32–67.
42. Êëî÷êîâà Â.Ã. 6 ì-òåëåñêîï â ïîèñêå ïðîÿâëåíèé ýâîëþöèè çâåçä âáëèçè AGB //  ñá. “ÑÀÎ – 40 ëåò” / Ïîä. ðåä. Áàëåãè Þ.Þ. Íèæíèé Àðõûç, 2006. Ñ. 107–148.
43. Ïàí÷óê Â.Å., Þøêèí Ì.Â. Àíàëèç òî÷íîñòíûõ õàðàêòåðèñòèê ñïåêòðîñêîïè÷åñêèõ íàáëþäåíèé // Îïòè÷åñêèé æóðíàë. 2006. Ò. 73. ¹ 4. Ñ. 60–64.
44. Kappelmann N., Barnstedt J., Gringel W., Werner K., Becker-Ross H., Florek S., Graue R., Kampf D., Reutlinger A., Neumann C., Shustov B., Sachkov M., Panchuk V., Yushkin M., Moisheev A., Skripunov E. HIRDES UV spectrographs // Proc. SPIE. 2006. V. 6266. P. 164–174.
45. Áîÿð÷óê À.À., Øóñòîâ Á.Ì. Âîçìîæíîñòè óëüòðàôèîëåòîâîé îáñåðâàòîðèè “Ñïåêòð-ÓÔ” è ïðèíöèïû îðãàíèçàöèè íàáëþäåíèé // Â ñá. “Óëüòðàôèîëåòîâàÿ Âñåëåííàÿ” / Ïîä ðåä. Øóñòîâà Á.Ì., Âèáå Ä.Ç. Ì.: ÃÅÎÑ, 2001. Ñ. 7–30.
46. Ïàí÷óê Â.Å., Êëî÷êîâà Â.Ã., Þøêèí Ì.Â. “Ñïåêòðîñêîïèÿ çâåçä íà ÁÒÀ: ïðîáëåìû ðàçâèòèÿ” //  ñá. “Ìåòîäû ñïåêòðîñêîïèè â ñîâðåìåííîé àñòðîôèçèêå” / Ïîä ðåä. Ìàøîíêèíîé Ë. è Ñà÷êîâà Ì. Ì.: ßíóñ-Ê, 2007. Ñ. 166–177.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
55