Зеркальные телескопы ВУФ диапазона для внеатмосферной солнечной астрономии

• Автор: Слемзин, Владимир Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 220 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Излучение Солнца в вакуумно-ультрафиолетовой области спектра и задачи

ВУФ-астрономии

§1.1. Исследования рентгеновского и ВУФ-излучения Солнца

§1.2. Развитие космической солнечной рентгеновской и ВУФ-астрономии

§1.3. Излучение Солнца в коротковолновой области спектра

§1.4. Актуальные задачи внеатмосферной солнечной ВУФ-астрономии

1.4.1. Фундаментальные задачи исследования природы солнечной активности

1.4.2. Мониторинг солнечного ВУФ-излучения и прогнозирование космической погоды

1.4.3. Исследование воздействия солнечной активности на атмосферу Земли
Выводы по главе
Глава 2. Физические основы зеркальной оптики рентгеновского и ВУФ - диапазонов и ее применение в солнечных телескопах
§2.1. Принципы построения зеркальной оптики рентгеновского и ВУФ - диапазонов
2.1.1. Коэффициенты отражения сплошных сред с абсолютно гладкой поверхностью..
2.1.2. Влияние шероховатости поверхности на отражение и рассеяние рентгеновского и ВУФ - излучения
2.1.3. Исследование применимости метода полного интегрального рассеяния (TIS) для оценки шероховатости поверхности
2.1.4. Интерпретация результатов измерений рассеяния с помощью точной теории
§2.2. Отражение излучения от многослойных интерференционных структур (МИС)
2.2.1. Принцип работы МИС и основные соотношения
2.2.2. Влияние шероховатости и вариаций параметров слоев на характеристики МИС .
2.2.3. Изготовление и исследование пробных зеркал с многослойным покрытием
§2.3. Аппаратура и методы исследований качества зеркал для рентгеновского и ВУФ диапазонов спектра
2.3.1. Установка ИКАР для испытаний рентгеновской и ВУФ-оптики
2.3.2. Измерения углового разрешения и спектральных свойств зеркал с многослойным покрытием
§2.4. Развитие технологии изготовления зеркал для солнечных ВУФ-телескопов
§2.5. Изготовление плоских и сферических зеркал для телескопов ТЕРЕК/Фобос и ТЕРЕК-К/КОРОНАС-И
§2.6. Изготовление параболических зеркал для телескопа СПИРИТ Т2 по проекту
КОРОНАС-Ф
§2.7.Развитие технологии изготовления асферических подложек с сверхгладкими
поверхностями
§2.8. Исследование стабильности характеристик зеркал с многослойным покрытием
Выводы по главе
Глава 3. Оптические схемы и фотометрические характеристики спектрально-селективных солнечных ВУФ-телескопов проекта КОРОНАС
§3.1. Выбор оптической схемы телескопа
3.1.1. Зеркальные системы скользящего падения
3.1.2. Системы зеркал нормального падения с многослойным отражающим покрытием
§3.2. Выбор спектральных каналов телескопа
§3.3. Оптимизация спектральных каналов телескопов
§3.4 . Фотометрические характеристики спектрально-селективных телескопов ВУФ -
диапазона
§3.5 . Качество изображения солнечных телескопов ВУФ-диапазона
Выводы по Главе
Глава 4. Солнечные ВУФ-телсскопы проектов Фобос-1, Коронас-И, Коронас-Ф и PROBA
§4.1. Телескопы ТЕРЕК проекта Фобос-1 и ТЕРЕК-К проекта КОРОНАС-И
4.1.1. Телескоп ТЕРЕК КА «Фобос-1»
4.1.2. Телескоп ТЕРЕК для спутника КОРОНАС-И
§4.2. Телескопы комплекса СПИРИТ спутника КОРОНАС-Ф
4.2.1. Программа наблюдений Солнца комплексом СПИРИТ
§4.3. Фотометрические характеристики телескопов СПИРИТ и их коррекция в течение полета спутника КОРОНАС-Ф
4.3.1. Функции температурного отклика
4.3.2. Функции плоского поля и коррекция дефектов изображений
4.3.3. Измерение ФРТ и рассеянного света во время солнечных затмений
§4.4. Точность фотометрической калибровки
Выводы по главе
Глава 5. Результаты исследований ВУФ-излучсния Солнца с помощью телескопов
СПИРИТ на спутнике КОРОНАС-Ф
§5.1. Исследование вариаций потока ВУФ-излучения в максимуме и на спаде солнечной
активности 23-го цикла
§5.2. Исследования эруптивных явлений на Солнце
5.2.1. Исследования структуры диммингов
5.2.2. Исследования временных характеристик диммингов и их связи с глобальной структурой магнитного поля
5.2.3. Исследования корональных волн и распространения диммингов
5.2.4. Анализ абсорбционных явлений, сопутствующих эрупции
§5.3. Исследования поглощения солнечного излучения в верхней атмосфере Земли и его
связи с геомагнитными явлениями
Выводы по главе
Заключение
Благодарности
Список цитированной литературы

Расчеты излучения плазмы солнечной короны, выполненные в 1970-80х годах [64, 65] показывают, что излучение солнечной плазмы в рентгеновском диапазоне состоит из ряда интенсивных водородо- и гелиеподобных линий ионов Fe, Mg, Si, Ne, О, которые возбуждаются при высоких температурах в несколько миллионов градусов (МК) и выше. Эти линии группируются, в основном, в узком интервале 1 - 22 А. Линии с менее высокой температурой возбуждения порядка 1 МК и ниже в рентгеновской области значительно слабее. Поэтому рентгеновский диапазон более всего подходит для исследования горячей плазмы с температурой Т > 2 МК, например, во вспышках.
Диапазон 100-400А представляет наибольшие возможности для изучения широкого круга процессов солнечной активности. Это объясняется несколькими причинами. Во-первых, в этой области спектра находятся яркие линии ионов высокообильных элементов, соответствующие всем диапазону температур солнечной плазмы от верхней хромосферы до наиболее горячих структур короны. Типичные спектры Солнца в ВУФ-области спектра для спокойных областей Солнца и области вспышки, построенные по данным расчетов с помощью базы данных CHIANTI [67, 68], представлены на рис. 1.13. Спектр ВУФ-излучения состоит из спектральных линий ионов разной кратности - Fe, Не, Si, Mg, Ni, О и др. В спокойном состоянии ВУФ-излучение генерируется в плазме переходного слоя и короне Солнца в виде спектральных линий ионов, возбуждающихся при температурах от 20 тысяч до 2 миллионов градусов Кельвина (МК). В области вспышек кратность ионов возрастает в соответствии с ростом температуры до 10-30 МК. Непрерывный спектр в ВУФ-диапазоне значительно слабее линий и практически не заметен при спектральном разрешении порядка 1 А. Отметим, что линии разной температуры возбуждения располагаются в спектре достаточно далеко друг от друга, что позволяет разделить область 100-400 А на отдельные спектральные каналы, соответствующие разным температурам. Сравнивая изображения Солнца в этих каналах можно получить данные о температурной структуре солнечной плазмы.
Во-вторых, и не в последнюю очередь, интерес к этому диапазону связан с тем, что в нем можно получить наиболее высокую чувствительность телескопа благодаря удачному сочетанию спектральных свойств отражающих многослойных покрытий на основе пары Мо-Si и спектральных фильтров на основе пленок металлов, прежде всего, алюминия.