DOI: 10.17586/1023-5086-2022-89-07-59-71
УДК 520.248
Илья Емельянович Кожеватов1, Евгений Антонович Руденчик2, Дмитрий Евгеньевич Силин3*, Сергей Евгеньевич Стукачев4, Елена Хусаиновна Куликова5
1, 3, 4Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук, Нижний Новгород, Россия
2Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова Российской академии наук, г. Троицк, Москва, Россия
5Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Россия
1kozh-ie@mail.ru https://orcid.org/0000-0003-1169-7547
3silindm@list.ru https://orcid.org/0000-0001-5962-2080
4stukachev@ipfran.ru https://orcid.org/0000-0002-4307-5542
5keх-2010@mail.ru https://orcid.org/0000-0001-5183-2024
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 l/20) спектра солнечной фотосферы с угловым разрешением 0,35І 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).
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. DOI: 10.17586/1023-5086-2022-89-07-59-71
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.
