“宋”望遠鏡夏克哈特曼光學系統設計

寇松峰，劉根榮，牛冬生，葉 宇,王國民

(1.中國科學院國家天文臺 南京天文光學技術研究所，江蘇 南京 210042;2.中國科學院天文光學技術重點實驗室，江蘇 南京 210042)

引言

中國“宋”項目標準節點望遠鏡(以下簡稱SONG望遠鏡)是一臺口徑1 m、F36.7的地平式望遠鏡，是國際合作SONG(stellar oscillations network group)項目的重要組成部分，其主要科學目標有兩條[1,2]：

1) 采用高分辨率光譜成像進行恒星的星震學研究；

2) 進行幸運成像研究，通過微引力透鏡現象尋找系外行星。

所謂幸運成像就是利用望遠鏡快速獲取大量短曝光圖像，從中選取高信噪比的部分，通過配準、疊加等算法進行處理，最終得到高分辨率的圖像[3]。由于短曝光圖像不存在積分效應引起的圖像模糊，所以其中包含了被觀測目標的高分辨率信息，使得高質量圖像重構成為可能。為了提高短曝光圖像的像質，同時又不損失科學儀器終端接受到的光能量，SONG望遠鏡采用了主鏡主動支撐技術，以保證望遠鏡80 %能量集中在0.3″范圍內。不同于實時在線的主動光學技術，該方法是在望遠鏡的一個耐氏焦點上安裝了夏克哈特曼(S-H)，另一個耐氏焦點上安裝科學儀器如圖1所示。在觀測工作開始前使用S-H三鏡(M3)之后的波面誤差進行檢測和校正。校正完成后，M3鏡旋轉180°將光線引入科學儀器進行觀測。觀測過程中，支撐裝置通過采集高度軸數據實現主鏡面型校正的開環控制。

SONG S-H需要以自然星為目標，實現望遠鏡波前誤差測量。為了滿足望遠鏡接近衍射極限成像質量的檢測需要，S-H光學設計像質應達到衍射極限，并能夠消除準直鏡焦距誤差、微透鏡陣精度等造成的系統誤差，測試精度應高于0.125″。……