李天澤

山東省青州第一中學(xué)

幸運(yùn)成像技術(shù)在天文觀測(cè)中的應(yīng)用淺析

李天澤

山東省青州第一中學(xué)

受到大氣湍流等因素的限制和影響，進(jìn)行天文觀測(cè)時(shí)通過(guò)地基望遠(yuǎn)鏡難以實(shí)現(xiàn)高分辨率的天文圖像，因而天文學(xué)家為了能夠?qū)崿F(xiàn)更好的天文觀測(cè)，進(jìn)而促進(jìn)天文領(lǐng)域研究成果的實(shí)現(xiàn)，將幸運(yùn)成像技術(shù)應(yīng)用到天文觀測(cè)領(lǐng)域中，使望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)結(jié)果能夠盡可能的靠近極限分辨率，形成最高分辨率的天文圖像。同時(shí)，幸運(yùn)成像技術(shù)還具備設(shè)施簡(jiǎn)單、應(yīng)用成本相對(duì)較低等特點(diǎn)，不僅有益于相關(guān)科研工作的開(kāi)展，同時(shí)有助于天文愛(ài)好者開(kāi)展天文觀測(cè)研究活動(dòng)。本文通過(guò)對(duì)幸運(yùn)成像技術(shù)在天文觀測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行探析，分析單一幸運(yùn)成像系統(tǒng)和復(fù)合幸運(yùn)成像系統(tǒng)，并對(duì)具體的應(yīng)用方案進(jìn)行解析，旨在提高對(duì)幸運(yùn)成像技術(shù)在天文觀測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

幸運(yùn)成像技術(shù)；天文觀測(cè)；應(yīng)用

引言

幸運(yùn)成像技術(shù)屬于對(duì)天文觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行后期處理的技術(shù)手段，在天文觀測(cè)活動(dòng)中，星光穿越大氣層的過(guò)程中，會(huì)受到大氣湍流的影響，產(chǎn)生光束的波前誤差結(jié)果，則會(huì)在成像使星象出現(xiàn)扭曲或者模糊不清的現(xiàn)象，使得望遠(yuǎn)鏡的空間分辨率受到較大的影響，難以實(shí)現(xiàn)良好的天文觀測(cè)活動(dòng)，而通過(guò)光學(xué)干涉等事后處理技術(shù)的應(yīng)用，則會(huì)有效的降低或者消除大氣湍流對(duì)成像造成的影響，實(shí)現(xiàn)較為清晰的成像結(jié)果，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)信息處理水平也會(huì)繼續(xù)發(fā)展和進(jìn)步，幸運(yùn)成像技術(shù)和其他技術(shù)的融合應(yīng)用，將會(huì)為天文觀測(cè)工作水平帶來(lái)更大空間的拓展。

一、幸運(yùn)成像技術(shù)分析

（一）單一幸運(yùn)成像技術(shù)

幸運(yùn)成像技術(shù)的應(yīng)用一般會(huì)為實(shí)現(xiàn)高分辨率的成像效果，會(huì)采用大氣色散改正鏡來(lái)對(duì)大氣色散效應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，并通過(guò)增焦設(shè)備和探測(cè)終端技術(shù)對(duì)天文觀測(cè)對(duì)象進(jìn)行高幀頻低噪聲的成像技術(shù)處理，單一幸運(yùn)成像系統(tǒng)主要包括大氣色散修正系統(tǒng)、光學(xué)增焦系統(tǒng)、濾光片系統(tǒng)以及CCD探測(cè)器等，主要的工作流程有：首先基于觀測(cè)設(shè)備的口徑以及性能，對(duì)大氣條件和曝光時(shí)間進(jìn)行綜合的考量，再以恒星作為相應(yīng)的參考標(biāo)準(zhǔn)，識(shí)別大氣湍流對(duì)圖像造成的成像影響程度；對(duì)圖像進(jìn)行重新的采樣過(guò)程，以能夠確定觀測(cè)的最亮點(diǎn)位置所在；根據(jù)不同的觀察類型計(jì)算圖像的像質(zhì)；對(duì)圖像的分辨率進(jìn)行確定，并確定所要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，選取符合標(biāo)準(zhǔn)的圖像；最后按照選取圖像的最亮點(diǎn)位置，對(duì)相關(guān)的圖像進(jìn)行疊加，進(jìn)行形成分辨率和信噪比都較高的圖像結(jié)果。

（二）復(fù)合幸運(yùn)成像系統(tǒng)

針對(duì)越大的口徑的天文望遠(yuǎn)鏡其幸運(yùn)圖像成像概率越小的問(wèn)題，科學(xué)家提出將幸運(yùn)成像系統(tǒng)作為設(shè)備終端進(jìn)行安裝的方法來(lái)對(duì)每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)的校正，提高大口徑天文望遠(yuǎn)鏡空間分辨率。同時(shí)將大口徑的天文望遠(yuǎn)鏡劃分成多個(gè)分支子口徑，利用幸運(yùn)成像技術(shù)對(duì)每個(gè)口徑觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行成像質(zhì)量的觀測(cè)，最后有選擇性的對(duì)子圖像進(jìn)行疊加合成。

二、幸運(yùn)成像技術(shù)在天文觀測(cè)中的應(yīng)用

（一）幸運(yùn)成像技術(shù)在雙星系統(tǒng)的觀測(cè)應(yīng)用

在天文觀測(cè)工作中對(duì)雙星系統(tǒng)進(jìn)行觀測(cè)和科學(xué)研究有助于對(duì)其質(zhì)量和恒星的類型進(jìn)行確定，傳統(tǒng)的地基天文望遠(yuǎn)鏡難以對(duì)雙星系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)致的觀測(cè)和研究，而通過(guò)幸運(yùn)成像技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)更高分辨率的成像結(jié)果，有助于實(shí)現(xiàn)有效的雙星系統(tǒng)觀測(cè)工作。通過(guò)衛(wèi)星和地基望遠(yuǎn)鏡，發(fā)現(xiàn)了很多的系外恒星后選題，幸運(yùn)成像技術(shù)的應(yīng)用，能夠通過(guò)高分辨率的天文觀測(cè)結(jié)果，分析和判斷其光變曲線是不是由臨近的行星產(chǎn)生的，故而能夠確定觀測(cè)領(lǐng)域是否存在其他的天體，對(duì)恒星與行星之間引起的參數(shù)變化進(jìn)行科學(xué)分析，進(jìn)而確定恒星與行星之間存在的雙星比例。對(duì)雙星的運(yùn)行軌道進(jìn)行精確的測(cè)量對(duì)于確定伴星之間的質(zhì)量具有重要的作用，但是由于觀測(cè)和測(cè)量手段的局限，使得很多軌道測(cè)量的精度較差，幸運(yùn)成像技術(shù)能夠更大范圍的對(duì)雙星系統(tǒng)進(jìn)行觀測(cè)，形成最小的觀測(cè)角度，進(jìn)而盡可能的實(shí)現(xiàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)的精確性。

（二）幸運(yùn)成像技術(shù)在球狀星團(tuán)的觀察應(yīng)用

科學(xué)家在對(duì)近百個(gè)球狀星團(tuán)的觀測(cè)中，發(fā)現(xiàn)有接近五分之一的星團(tuán)都存在核心塌縮的現(xiàn)象，將幸運(yùn)成像技術(shù)應(yīng)用到對(duì)球狀星團(tuán)的觀測(cè)中，能夠使科學(xué)研究工作盡可能的實(shí)現(xiàn)高分辨率的成像結(jié)果，能夠?qū)η驙钚菆F(tuán)的核心位置實(shí)現(xiàn)精確度更高的觀測(cè)結(jié)果，有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)核心塌縮現(xiàn)象更為細(xì)致的觀察和分析，同時(shí)還有助于在觀測(cè)中測(cè)算球狀星團(tuán)的不同成員的運(yùn)動(dòng)速度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其動(dòng)力學(xué)演示的模型，有助于對(duì)天文觀測(cè)工作的詮釋和展示工作開(kāi)展。另外，幸運(yùn)成像技術(shù)的應(yīng)用還能夠?qū)η驙钚菆F(tuán)成員的演化過(guò)程以及距離進(jìn)行估算，對(duì)整體的星團(tuán)年齡進(jìn)行測(cè)算，有助于更高水準(zhǔn)天文觀測(cè)工作成果的實(shí)現(xiàn)。

結(jié)論

幸運(yùn)成像技術(shù)在天文觀測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用，能夠有效的促進(jìn)其工作成果的實(shí)現(xiàn)，與其他技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了地面望遠(yuǎn)鏡空間分辨率的醫(yī)生，推動(dòng)了在近距離雙星系統(tǒng)和球狀星云天文觀測(cè)中的應(yīng)用，隨著數(shù)據(jù)處理技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，以及計(jì)算機(jī)處理性能的不斷提高，幸運(yùn)成像技術(shù)在天文觀測(cè)中會(huì)有更為廣闊的應(yīng)用空間，在建的SONG項(xiàng)目對(duì)幸運(yùn)成像終端進(jìn)行應(yīng)用，為類地系外行星的搜尋和探測(cè)提供了工作基礎(chǔ)，更多的大口徑望遠(yuǎn)鏡建造，將幸運(yùn)成像技術(shù)應(yīng)用其中，能夠使大口徑望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)結(jié)果的分辨率得到大幅度的提升。幸運(yùn)成像技術(shù)的綜合應(yīng)用會(huì)為天文觀測(cè)工作和相關(guān)科研工作的開(kāi)展提供更多的數(shù)據(jù)支持，天文工作者要加大對(duì)幸運(yùn)成像技術(shù)的研究和應(yīng)用，促進(jìn)對(duì)地外星系的探索能夠取得更豐碩的成果。

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