Оптический спектрограф для спектромагнитографа космического базирования «Тахомаг-МКС»

Кожеватов И.Е., Руденчик Е.А., Силин Д.Е., Стукачев С.Е., Куликова Е.Х.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Кожеватов И.Е., Руденчик Е.А., Силин Д.Е., Стукачев С.Е., Куликова Е.Х. Оптический спектрограф для спектромагнитографа космического базирования «Тахомаг-МКС» // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 7. С. 59–71. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-07-59-71

Kozhevatov I.E., Rudenchik E.A., Silin D.E., Stukachev S.E., Kulikova E.Kh. Optical spectrograph for the Takhomag-International Space Station space-based spectromagnetograph [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2022. V. 89. № 7. P. 59–71. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-07-59-71

Ссылка на англоязычную версию:

I. E. Kozhevatov, E. A. Rudenchik, D. E. Silin, S. E. Stukachev, and E. Kh. Kulikova, "Optical spectrograph for the Takhomag-International Space Station space-based spectromagnetograph," Journal of Optical Technology. 89(7), 409-417 (2022). https://doi.org/10.1364/JOT.89.000409

Аннотация:

Предмет исследования. оптический спектрограф, разработанный для солнечного спектромагнитографа космического базирования «Тахомаг-МКС». Статья является второй из серии статей, посвященных разработке этого прибора, планируемого к размещению на российском сегменте Международной космической станции. В первой из статей серии, опубликованной в этом же журнале, представлено описание солнечного оптического телескопа, являющегося составной частью прибора. Цель работы заключалась в разработке оптического спектрографа для спектромагнитографа «Тахомаг-МКС», который бы обладал необходимыми характеристиками для измерения эффекта Зеемана в выбранных спектральных линиях при значениях магнитных полей, характерных для солнечной фотосферы. Метод. Схема спектрографа «Тахомаг-МКС» является классическим вариантом линзовой внеосевой схемы спектрографа Литтрова. В качестве рабочих спектральных линий были выбраны FeI 6301,5 Å и FeI 6302,5 Å. Использование линзового варианта схемы спектрографа позволило выполнить требования по ограничениям на его габариты
без применения оптических элементов с асферической формой поверхности. Основные результаты. Показано, что, несмотря на жесткие ограничения по массе и габаритам, связанные с условиями эксплуатации, спектрограф обеспечивает построение практически безаберрационных изображений (параметр Марешаля лучше λ/20) спектра солнечной фотосферы с угловым разрешением 0,35″ по критерию Рэлея, соответствующим угловому разрешению солнечного оптического телескопа спектромагнитографа «Тахомаг-МКС», со спектральным диапазоном 2,52 Å и спектральным разрешением около 30 мÅ. Это меньше, чем ширина используемых спектральных линий, которая составляет от 42,4 мÅ в сильных пятнах до 49,1 мÅ в спокойной фотосфере и обусловлена хаотическими движениями атомов вдоль луча зрения и неразрешаемой структурой микротурбулентных скоростей. Практическая значимость. Разработка спектромагнитографа «Тахомаг-МКС» поможет в решении актуальных задач физики Солнца и физики плазмы и создаст задел для подготовки к более сложным миссиям, связанным с исследованиями Солнца с близких расстояний.

Ключевые слова:

солнечный магнитограф, оптический спектрограф, спектральное разрешение, компенсация аберраций

Благодарность:

Работа выполнена в рамках Федеральной космической программы за счет финансовых средств государственного контракта «МКС (Эксплуатация) — Эксплуатация-3» и была поддержана Министерством науки и высшего образования РФ (проект № 0030-2021-0015).

Коды OCIS: 120.6200, 350.1260, 350.6090, 220.4830, 220.1000

Список источников:

1. Mickey D.L., Canfield R. C., Labonte B. J., et al. The imaging vector magnetograph at Haleakala // Solar Physics. 1996. V. 168. Р. 229–250.
2. Кожеватов И.Е., Обридко В.Н., Руденчик Е.А., Черагин Н.П., Куликова Е.Х. Солнечный спектромагнитограф // Приборы и техника эксперимента. 2002. № 1. С. 107–112.
3. Kosugi T., Matsuzaki K., Sakao T., et al. The Hinode (Solar-B) mission: An overview // Solar Physics. 2007. V. 243. P. 3–17.
4. Oraevsky V.N., Galeev A.A., Kuznetsov V.D., Zelenyi L.M. Russian payload for “interhelioprobe” (“interhelios”) mission // Advances in Space Research. 2002. V. 29. P. 2041–2050.
5. Kuznetsov V.D., Zelenyi L.M., Zimovets I.V., et al. The Sun and heliosphere explorer — the interhelioprobe mission // Geomagnetism and Aeronomy. 2016. V. 56. P. 781–841.
6. Кожеватов И.Е., Силин Д.Е., Стукачев С.Е. Солнечный оптический телескоп для спектромагнитографа космического базирования «ТАХОМАГ-МКС» // Оптический журнал. 2021. Т. 88. № 9. C. 52–62.
7. Lites B.W., Akin D.L., Card G., et al. The Hinode spectro-polarimeter // Solar Physics. 2013. V. 283. P. 579–599.
8. Elmore D.F., Casini R., Card G.L., et al. A new spectro-polarimeter for solar prominence and filament magnetic field measurements // Proc. SPIE. 2008. V. 7014, Ground-based and Airborne Instrumentation for Astronomy II, 701416.
9. Кожеватов И.Е., Иошпа Б.А., Обридко В.Н., Руденчик Е.А., Куликова Е.Х. Вторая версия солнечного спектромагнитографа ИЗМИРАН. Ч. 1. Конструкция прибора // Приборы и техника эксперимента. 2011. № 4. С. 130–138.
10. Руденчик Е.А., Обридко В.Н., Кожеватов И.Е., Безрукова Е.Г. Вторая версия солнечного спектромагнитографа ИЗМИРАН. Ч. 2. Алгоритмы предварительной обработки данных // Приборы и техника эксперимента. 2011. № 4. С. 139–147.
11. Schmidt W., Beck C., Kentischer T., Elmore D., Lites B. POLIS: A spectropolarimeter for the VTT and for GREGOR // Astron. Nachr. 2003. V. 324. № 4. P. 300–301.