Cada uno de los espejos JWST se puede "posicionar en punta, inclinación, pistón, descentramiento y sincronización horizontal y vertical". ¿Qué quiere decir esto?

Este interesante artículo de Robert Warden se refiere a que cada segmento de espejo en JWST tiene seis actuadores que brindan seis grados de libertad en el posicionamiento (más uno más para modificar la curvatura). Estos grados de libertad se describen como "punta, inclinación, pistón, descentrado horizontal y vertical y sincronización". ¿Puedo suponer que el "pistón, el descentramiento horizontal y vertical" corresponden al posicionamiento 3D en el espacio y la "punta, inclinación y sincronización" corresponden a la actitud? ¿Alguien podría ayudar a traducir esto a una terminología más explícita?

Además, requerir seis grados de libertad completos suena como una exageración. Imagino que tres grados de libertad cubrirían casi toda la corrección requerida: movimiento a lo largo del eje z y cabeceo y guiñada con respecto al eje z. Siempre que estas tres primeras correcciones estén disponibles, ¿importa mucho dónde se encuentra exactamente el espejo en el plano xy o si está ligeramente girado alrededor de su eje z (giro)? (aquí el eje z se toma como perpendicular al plano del segmento del espejo)

Respuestas (2)

¿Puedo suponer que el "pistón, el descentramiento horizontal y vertical" corresponden al posicionamiento 3D en el espacio y la "punta, inclinación y sincronización" corresponden a la actitud? ¿Alguien podría ayudar a traducir esto a una terminología más explícita?

Que explícito??

Para responder a su pregunta directa, sí, tiene el concepto. Hay "Traslación" o simplemente movimiento X,Y,Z seguido de "Rotación" sobre el eje X,Y. El reloj es la rotación sobre Z. (asumiendo que Z es normal a la superficie del espejo)

En pocas palabras, imagina una mesa con un plato encima. "Pistón" está levantando el plato hacia arriba de la mesa. "Horizontal y vertical" es análogo a simplemente empujar el plato sobre la superficie de la mesa. "Inclinar e inclinar" equivale a levantar un borde de la placa. Finalmente, "cronometrar" es girar el plato para que lo que quieras llegar fácilmente esté justo frente a ti. (¡o lo que no te gusta está lejos!)

Como nota al margen... en enero hice un cálculo basado en los números de engranajes de Warden y creo que cada actuador hexápodo pasó por 50 ciclos finos en el despliegue del espejo.

editar para agregar:

debido a la forma en que el actuador usa un solo motor para impulsar los modos grueso y fino, se ideó un acoplador interesante. (fig. 5 en el artículo de Warden) Cuando los segmentos del espejo se movían 12 mm desde la ubicación de almacenamiento, el modo fino también se activaba al mismo tiempo. Dado que el modo fino es impulsado por una leva, el espejo flexionó su enfoque dando forma en toda su extensión 50 veces. Cuando los segmentos alcanzan la posición desplegada, el motor de accionamiento se invierte y el acoplador 'retrocede' del accionamiento grueso, dejando solo el mecanismo fino accionado.

Sí, creo que tienes razón. 'Clocking' fue el que me tenía un poco desconcertado. Cuando busco en Google 'reloj' y 'telescopio' se refiere a mecanismos para rastrear estrellas en el cielo nocturno. Estoy seguro de que, como usted dice, 'punta, inclinación y reloj' se refiere a 'cabeceo, guiñada y balanceo' a lo largo del eje z.
alguna idea con respecto al último párrafo de la pregunta?
@Roger Wood Seré el primero en admitir que no soy de ninguna manera un experto en este tipo de óptica. Sin embargo, pasé mi juventud en la fotografía y en la universidad trabajé de manera semiprofesional con cámaras de visualización en las que la placa de la lente frontal y la placa de la película trasera se podían inclinar y girar de forma independiente. Yo 'estaba' bien informado. Y ASÍ... sobre la necesidad de cronometraje de segmentos de espejo. Creo que esto se relaciona con el hecho de que el espejo es parabólico y la superficie del segmento no es simétrica con respecto al eje Z. ¡Agradezco comentarios sobre esto!
El borde de cada segmento tiene tres direcciones diferentes, lo que da como resultado un patrón de difracción con picos en tres direcciones. Si los segmentos no están sincronizados por igual, es decir, si sus bordes están en más de tres direcciones, el patrón de difracción será más complejo, lo cual no es deseable.
¡GRACIAS! Me preguntaba qué tipo de efectos debían considerarse con un espejo segmentado. ¿Se empleó algún 'ablandamiento' de borde (a falta de un término mejor)? Además, ¿alguna parte de mi comprensión fue significativamente defectuosa? Creo que @David Hammen comentó mucho antes "Roll ayuda a curar los problemas de astigmatismo". ¿Es este tipo de la misma cosa?
No, tu respuesta es genial :) Pero no estoy seguro de lo que quieres decir con "suavizado de bordes". escritura cómo el rollo curaría el astigmatismo, no sé, creo que el astigmatismo sería causado por los segmentos que tienen diferentes alturas/formas y, por lo tanto, diferentes focos. Pero creo que tiene que ver con la asimetría del espejo que hace que el frente de onda sea... hmm... "asimétrico" a falta de una palabra mejor. Hay un documento aquí que podría ayudar. Por cierto, asegúrate de "etiquetar" a las personas si quieres que reciban una notificación de tus comentarios :)

Cada uno de los espejos primarios tiene siete grados de libertad, no seis. Es solo el espejo secundario que solo tiene seis grados de libertad. Los seis grados de libertad para los dieciocho espejos primarios y el espejo secundario son para posicionamiento y actitud. El séptimo grado de libertad en cada uno de los dieciocho espejos primarios se aplica a la formación.

Sí, lo mencioné en la pregunta.
Roll ayuda a curar los problemas de astigmatismo. Dar forma ayuda un poco, pero dado que solo hay un DOF para dar forma, no es suficiente.
buen punto. hay un componente cilíndrico deliberado en la superficie del espejo, pero cualquier error cilíndrico adicional podría corregirse potencialmente mediante un ajuste de balanceo. (¿"cronometrar" se refiere a rodar?)
"Los seis grados de libertad... son para el posicionamiento y la actitud". Pensé que muchos se usan para ajustar la forma de los segmentos del espejo primario, no solo su actitud de cuerpo rígido, ¿me equivoco? Por supuesto, cambiar la forma de un espejo de posición fija y cambiar la posición de un espejo de forma fija puede tener alguna funcionalidad de optimización óptica superpuesta, pero pensé que realmente doblan los espejos con los actuadores.
@uhoh sí, tenía la misma impresión, pero, aparentemente, solo uno es para corrección esférica (distancia focal), los otros seis son para posición y actitud de cuerpo rígido. Wikipedia JWST dice casi lo mismo "Seis actuadores posicionales con un actuador ROC (radio de curvatura) adicional en el centro para ajustar la curvatura". Deben estar muy seguros de que los espejos cambiarán de forma de forma predecible entre la fabricación a temperatura ambiente y la temperatura de funcionamiento final.
@RogerWood ¡Interesante! Gracias
@RogerWood, dado que no hay turbulencia atmosférica con la que lidiar, no es necesario ajustar la forma de cada segmento a frecuencias espaciales mayores. Luego, dada la curvatura de diseño general del ensamblaje primario, sospecho que la diferencia entre la curvatura esférica y asférica o, al menos, la deformación causada por el 7º actuador) de cada segmento es demasiado pequeña para ser controlable de manera sensata.
@RogerWood Supongo que a estas alturas ya habrás visto los diversos videos de "hexápodos". ¿Está claro ahora el término "reloj" del espejo? Dado que el espejo primario en su conjunto es aproximadamente parabólico, cada segmento individual debe tener la capacidad de rotarse para lograr el mejor rendimiento.
@Roger Wood Sospecho que el mecanizado de cada segmento (tres 'tipos' diferentes en el espejo primario) y la ubicación de los puntos de anclaje para el séptimo actuador se ajustaron para que el ajuste de la deformación de cada segmento fuera consistente con el rendimiento general del espejo parabólico.
Cada uno de los espejos JWST se puede "posicionar en punta, inclinación, pistón, descentramiento y sincronización horizontal y vertical". ¿Qué quiere decir esto?
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