JWST – Ariane 5 ECA – Kourou ELA-3 – 25.12.2021 12:20 UTC

[Pyhesty]

а вот горизонтальный шум линзой уже не обьяснить...

какой горизонтальный шум?

слева на сером можно увидеть через строчку изменение яркости, это типичный шум на зарядовых CCD
он должен калиброваться (но плохо) по закрытым от света элементам с краю строки

А разве нельзя сделать радиометрическую коррекцию по относительным уровням "четных-нечетных" строк, набрав статистику при разных уровнях освещенности?

непонятно, что имеется в виду под радиометрической коррекцией,
причина строкового шума понятная, если предположить, что  АЦП в данной случае применено классическое CCD, то в момент выдачи темновых пикселей с края кадра (обычно 8-16) АЦП запоминает опорный BIAS для всей строки, который в последующем вычитает. Что приводит к смещению уровня всей строки. Каждый раз на каждой строке этот уровень будет какой-то свой. В случае мощной низкочастотной помехи мы наблюдаем широкую полосу смещения общего уровня. 
Коррекцию уровня можно сделать, но что бы это было научно достоверно (а не косметический эффект) нужно приложить значительные усилия. По нашему опыту, можно заранее юстировать всю электронику (в части моментов подачи сигналов на управляющие цепи детектора), что бы минимизировать уровень помех на определенной температуре, так что да, возможно, когда температура будет в норме, структурные шумы будут минимальные.

[anti-dote]

непонятно, что имеется в виду под радиометрической коррекцией

radiometric calibration of CCD sensors

[DiZed]

То есть, это фотография в свете звёзд в безлунную ясную ночь. Только в ближнем инфракрасном диапазоне.

ага! яркий сегмент - это "звездного зайчика" сенсор поймал
This "selfie" was created using a specialized pupil imaging lens inside of the NIRCam instrument that was designed to take images of the primary mirror segments instead of images of space. This configuration is not used during scientific operations and is used strictly for engineering and alignment purposes. In this case, the bright segment was pointed at a bright star, while the others aren't currently in the same alignment. This image gave an early indication of the primary mirror alignment to the instrument.

[Andrei]

Зачем фантазировать про ccd. Прочитайте хотя-бы про детекторы на Вэббе https://webb.nasa.gov/content/about/innovations/infrared.html

Там есть ссылки. Тонкая структура полосок в сигнале это калибровочные и нормальные пиксели. Там очень специфический детектор H2RG Теледайна и считывание.

[Pyhesty]

Зачем фантазировать про ccd. Прочитайте хотя-бы про детекторы на Вэббе https://webb.nasa.gov/content/about/innovations/infrared.html

Там есть ссылки. Тонкая структура полосок в сигнале это калибровочные и нормальные пиксели. Там очень специфический детектор H2RG Теледайна и считывание.

то что там бутерброд ROIC и глубокое охлаждение, не отменяет, что это ПЗС прибор и принцип схожий
поле идеального детектора должно быть однородным по чувствительности, все остальное от лукавого
ps: если приведете цитату на которую ссылаетесь, то сможем подискутировать, я не нашел нигде упоминания, что часть пикселов в чувствительной области отличаются

[Z-putnik]

А как сделано это селфи? Это отражение во вторичном зеркале? А что служило источником освещения? На какую камеру снимали?

This "selfie" was created using a specialized pupil imaging lens inside of the NIRCam instrument that was designed to take images of the primary mirror segments instead of images of space. This configuration is not used during scientific operations and is used strictly for engineering and alignment purposes.

Пишут, что это оптика в одной из камер, специально чтобы мониторить сегменты зеркала.

[Andrei]

то что там бутерброд ROIC и глубокое охлаждение, не отменяет, что это ПЗС прибор и принцип схожий
поле идеального детектора должно быть однородным по чувствительности, все остальное от лукавого
ps: если приведете цитату на которую ссылаетесь, то сможем подискутировать, я не нашел нигде упоминания, что часть пикселов в чувствительной области отличаются

https://www.researchgate.net/publication/318814138_Improved_Reference_Sampling_and_Subtraction_A_Technique_for_Reducing_the_Read_Noise_of_Near-infrared_Detector_Systems
Fig A1.

[strat]

Минус 232 и идентифицирован первый сегмент из 18 

[ОАЯ]

Убрал в ЧД.

[strat]

https://arxiv.org/abs/astro-ph/0309076
«Открыто слабое переменное инфракрасное излучение от сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики! Это стало возможным благодаря возросшему угловому разрешению приборов и новым данным о движении звезд вокруг черной дыры. Ранее излучение приписывалось одной из этих звезд, но сейчас можно четко говорить о том, что оно исходит из области размером не более 5 а.е. (это 80 шварцшильдовских радиусов для 4 миллионов масс Солнца). Авторы полагают, что это излучение может быть связано с наблюдавшимися рентгеновскими вспышками. А именно, те же электроны, что были ответственны за рентгеновское излучение, порождают и наблюдаемое инфракрасное.»

[Вячеслав Землянский]

Видео про механизм подгонки сегментов:

[ОАЯ]

Спасибо! С механикой все более или менее понятно. Проблемы с пониманием начинаются, когда представляешь, что все зайчики от сегментов сведены. Есть описание (уже приводилось)
Acton-Scott
Вот бы получить ответы на такие вопросы из этого документа
1. Как во время предварительного сведения в стороне от центра получается убрать астигматизм и выполнить точную фокусировку?
2. Лучи от каждого сегмента сводятся по одному вплоть до точной окончательной  фазировки?
3. Нет ли способа просто объяснить как собирают в финальной настройке цветную картину?
4. В описании нет ни слова про поправки на дрожание, увод в сторону, перемещении звезды за счет навигации телескопа.
(для себя сделал машинный перевод статьи, но это мало помогло. Могу поместить этот перевод где-нибудь, если что

Спойлер

ЗОНДИРОВАНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ ВОЛНОВЫМ ФРОНТОМ ДЛЯ КОСМИЧЕСКОГО ТЕЛЕСКОПА JAMES WEBB
1. ВВЕДЕНИЕ
Наиболее уникальным аспектом измерения и контроля волнового фронта (WFSC) на JWST является то, что обсерватория не содержит фактического датчика волнового фронта. Однако камера ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) [1] была разработана с учетом измерения волнового фронта. Масштаб пластины NIRCam позволяет делать критические выборки изображений на расстоянии = 2 м. Это поддерживает режим визуализации зрачка для установления ограничений зрачка и для диагностики. Восемь из 48 фильтров NIRCam Позиции колес содержат аппаратное обеспечение, специально предназначенное для поддержки WFSC. Наконец, инструмент NIRCam на самом деле состоит из два независимых и полностью резервированных модуля, каждый из которых может поддерживать WFSC. Большинство WFSC действия происходят в NIRCam. Другие научные инструменты на JWST используются для измерения зависящих от поля ошибки волнового фронта (раздел 2.10).
Обсерватория была спроектирована так, чтобы полагаться на пассивную стабильность. Таким образом, WFSC не выполняется автоматически. Снимки, сделанные научными инструментами, отправляются из обсерватории через глубокий космос. Сеть в Научно-операционный центр (SOC). В SOC первоначальная обработка как науки, так и инженерные данные выполняются подсистемой управления полетами (FOS), которая направляет научные данные в Подсистема управления данными (DMS) [2]. DMS переформатирует, калибрует и собирает отдельные экспозиции в изображения научного качества. Затем DMS направляет изображения в программное обеспечение для обнаружения и управления волновым фронтом. Подсистема (ВСС). WSS — это подсистема SOC, состоящая из трех компонентов: WSS Executive (WEx) [3],
Программное обеспечение для анализа волнового фронта (WAS) и программное обеспечение для управления зеркалом (MCS). WEx предоставляет интерфейс для
SOC и позволяет исследователю волнового фронта управлять WAS и MCS, просматривать предыдущие сеансы и исследовать текущее состояние зеркальных сегментов. WEx вызывает WAS для обработки волнового фронта на изображении. данных и генерирует новые рекомендуемые положения зеркал. Затем WEx вызывает MCS для планирования команд и обеспечить безопасное перемещение на новые позиции. WEx отправляет эти команды в подсистему планирования предложений. (PPS) для прикрепления к посещению обсерватории, и PPS включает это посещение в расписание, отправляемое в FOS для загрузки. 34 в Обсерваторию. Этот визит включает получение подтверждающих изображений, и цикл повторяется по мере того, как ошибка волнового фронта уменьшается.
уменьшенный.
Сегменты PM управляются гексаподами, которые обеспечивают шесть движений твердого тела для каждого сегмента: поршень, X и перемещение по оси Y, наклон по осям X и Y и синхронизация. Поскольку глобальная фигура ПМ осесимметрична, тангенциальная перевод сегмента вырождается с синхронизацией, оставляя пять уникальных движений твердого тела. Радиус Кривизну (ROC) каждого сегмента можно отрегулировать с помощью 7-го привода. SM также управляется гексаподом. Приводы шестигранников PM и SM имеют механизмы грубой и точной регулировки. Грубые механизмы поддерживают изменения длины в несколько миллиметров, с размером шага около 50 нм. При  cовершении грубых движений ошибка около 1% от заданного хода. Тонкий механизм имеет диапазон около 8 мкм с размером шага около 7 нм. Когда точный механизм достигает конца своего доступного хода, грубый механизм автоматически отключается. включен, а точный механизм установлен в центре своего диапазона. Всякий раз, когда включается грубый механизм, существует дополнительная погрешность в 1 микрон в длине привода. Следовательно, взаимодействие между Механизмы грубой и тонкой очистки должны учитываться на протяжении всего процесса ввода в эксплуатацию.
Сквозной процесс ввода в эксплуатацию WFSC был тщательно протестирован на оборудовании с использованием масштабной модели телескопа [4] и посредством компьютерного моделирования с использованием Интегрированной Модели Телескопа (ITM) [5]. ITM использует модель трассировки оптических лучей телескопа для создания состояния оптического волнового фронта телескопа и формы изображения после включения всех известных важных деталей процесса формирования изображения на каждом этапе ввода в эксплуатацию. Таким образом, изображения очень реалистичны. Данные изображения, представленные в статье, были сгенерированы с помощью ITM.

2. ПРОЦЕСС ВВОДА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ WFSC
Деятельность WFSC начинается примерно через 45 дней после запуска, когда телескоп развернут, и пассивно охлаждается примерно до 80 градусов К, когда научные инструменты могут начать делать снимки. Охлаждение продолжается в течение всего процесса ввода в эксплуатацию, пока не достигнет своей рабочей температуры, около 40 градусов по Кельвину. То Процесс ввода в эксплуатацию WFSC был разработан с учетом трех руководящих принципов:
• Исправьте наибольший тип ошибок, присутствующих на данном шаге.
• Постоянно улучшайте юстировку телескопа (или уменьшайте ошибку волнового фронта).
• Сведите к минимуму большие перемещения приводов.
Общий вид процесса ввода в эксплуатацию WFSC показан на рис. 1. Процесс состоит из трех этапов:
общие этапы операций. На первом этапе, местоположении сегмента и позиционировании, мы устанавливаем приблизительное направления телескопа и определить грубые ошибки наведения каждого из 18 сегментов. Связанные изображения с каждым сегментом идентифицируются и перемещаются в локальный массив изображений для дальнейшего анализа волнового фронта.
Во-вторых фазе, мы концентрируемся на устранении ошибок волнового фронта, которые существуют локально внутри каждого сегмента. Большой поршень ошибки между сегментами, мощность и астигматизм на уровне сегмента, а также большие ошибки, зависящие от поля. исправлено.
На третьем этапе мы синхронизируем отдельные сегменты относительно друг друга и корректируем любые остаточные значения. зависящие от поля ошибки волнового фронта. После исправления ошибок, зависящих от поля, операция вернется к один из трех предыдущих этапов процесса, в зависимости от размера исправляемых ошибок в нескольких полях.
В конце этой статьи мы подробно опишем процессы отдельных компонентов, представив результаты на основе сквозного моделирования ввода в эксплуатацию, полученного с помощью ITM.

2.1 Мозаика изображения и определение точки прицеливания
Когда телескоп будет развернут в космосе, ожидается, что каждый сегмент PM будет направлен на другой части неба с разбросом примерно 10 угловых минут в диаметре. Также может быть смещение между точкой прицеливания, определяемой средним углом неба, наблюдаемым в телескоп, и точкой, указанной звездные датчики космических кораблей. Если эта «ошибка направления» незначительна — скажем, 15 угловых минут или меньше, мы наведем телескопа на яркую изолированную звезду и сформируйте мозаику изображений, покрывающую эту область, например, показанную на рис.
2. В этом случае направление визирования телескопа будет просто определено как геометрический центр тяжести 18 точек. Проблема определения направления становится более сложной, если ошибка направления значительно больше. чем 20 угловых минут. Количество изображений, загрузок, точек обсерватории и требуемое время увеличиваются.
с квадратом ошибки направления. Далее становится труднее найти яркую звезду, достаточно изолированы от соседних звезд. Если это окажется так, у нас также есть возможность направить телескоп к умеренно густому звездному полю и использовать новый метод кросс-корреляции [6], чтобы установить телескоп прицел. Есть некоторый шанс, что не все 18-сегментные пятна будут обнаружены на этом этапе, и в этом случае
отсутствующие сегменты будут обнаружены с помощью процесса поиска сегментов, описанного ниже.

2.2 Развертка фокуса
Изображения, полученные на предыдущем шаге, могут быть значительно не в фокусе из-за присущей им неопределенности. развертывания оптики. Глобальную ошибку фокусировки можно исправить, отрегулировав СМ в поршне. Главная цель в Focus Sweep состоит в том, чтобы получить по крайней мере 1 изображение, которое достаточно хорошо сфокусировано, чтобы можно было управлять с помощью Fine.
Датчик наведения (FGS) [11] на последующих шагах. SM будет сканироваться через фокус, охватывая диапазон примерно 400 микрон, в пять шагов. Пример такого сканирования показан на рисунке 3. Наш план состоит в том, чтобы применить методы восстановления фазы [7] к изображениям из каждого видимого сегмента, чтобы определить ошибку фокусировки, связанную с с этим сегментом и примените коррекцию поршня SM, которая обеспечивает наилучший общий фокус. Однако и безапеллируя к фазовому восстановлению, из рисунка 3 очевидно, что поправка примерно на +400 микрон приведет к глобальное улучшение фокусировки.

2.3 Идентификатор сегмента
Убедившись, что телескоп находится в фокусе, следующим шагом является определение того, какой сегмент соответствует каждому изображению в мозаике. Мы делаем это, тщательно планируя серию наведений телескопа, чтобы все изображения сегментов в конечном итоге отображаются в поле зрения NIRCam. В первом указывающем месте все 18 сегменты слегка наклонены, так что изображение соответствующего сегмента перемещается на несколько угловых секунд в поперечном направлении.
фокальная плоскость NIRCam. В каждом последующем месте наведения сегменты, идентифицированные во время предыдущих операций исключены. Изображения поля снимаются до и после наклона каждого сегмента. Как показано на рисунке 4, простой операция разности покажет, когда изображение сегмента было перемещено. Тщательно следя за наведение телескопа и связь между изображениями и наклонами сегментов, можно будет узнать местоположение изображения каждого сегмента относительно установленного направления.
Если вышеуказанный процесс не может идентифицировать все 18 сегментов, можно найти отсутствующий сегмент, выдав серия наклонных движений сегмента для отсутствующего сегмента по спирали, с получением изображений до и после каждого переехать. Для удобства можно поставить в очередь до 200 ходов, сделать снимки, а затем  проанализировать их, охватив большую область. больше, чем у инструментов NIRCam.
После того, как все 18 сегментов были идентифицированы, выдаются наклоны сегментов PM, чтобы привести изображения сегментов в шестиугольный массив, как показано на рисунке 5-b. Поскольку это потенциально большие перемещения, мы ожидаем, что будет неизбежная неопределенность местоположения изображения. Первоначально сегменты будут наклонены так, чтобы связанные изображения рядом с центром одного детектора одной из мозаик детектора 2x2 NIRCam, что дает нам максимально допустимый запас на ошибки в ходах. Изображения записываются до и после перемещения каждого сегмента, поэтому изображения сегментов можно увидеть, входя в поле науки, и идентифицировать их. Если изображение сегмента не соответствует науке полностью, мы просто вернемся к операции спирального поиска для этого сегмента. После перемещения всего сегмента изображений в поле зрения NIRCam, мы будем выполнять более мелкие и точные движения для формирования массива.

2.4 Глобальное выравнивание
Со всеми 18 изображениями в массиве на NIRCam мы начинаем процесс устранения волнового фронта на уровне сегмента. ошибки. Размытость изображения, вызванную дрожанием, теперь можно уменьшить, задействовав FGS космического корабля, который измеряет ошибки наведения на частоте 15 Гц для привода зеркала с быстрым рулевым управлением (FSM). Одно из лучших изображений сегмента в массиве идентифицируется как путеводная звезда (например, изображение в положении «2 часа» на рис. 5), а петля FGS замыкается. Как и в случае Focus Sweep, SM перемещается в поршне для создания расфокусированных изображений. Потому что этот поршень движение приведет к перемещению изображений сегментов, соответствующие команды наклона/наклона также отправляются каждому сегмент, чтобы сохранить положение каждого изображения в массиве. Узкополосный фильтр в NIRCam с центром на 2,12. микрон используется в процессе визуализации, создавая изображения, подобные показанным на рисунке 5.
Каждое отдельное изображение извлекается из более крупного массива 2048 X 2048 и группируется со своим аналогом из другие положения фокусировки. Алгоритм поиска фазы применяется к каждой группе изображений для восстановления фазы. на связанном сегменте, удаляя термины, связанные с наклоном сегмента в массиве. 18 результирующих фазовые карты сшиваются вместе, чтобы сформировать фазу полного PM. Корректирующие ходы выдаются в ПМ сегменты и СМ по результатам фазы.
Глобальное выравнивание выполняется на двух разных этапах процесса ввода в эксплуатацию WFSC с использованием нескольких итераций на каждом шаге. Каждый раз, когда вызывается глобальное выравнивание, ошибки волнового фронта, соответствующие этому шагу, исправлено. Ссылаясь на рисунок 1, шаг 4 сначала вызывает глобальное выравнивание для корректировки мощности на уровне сегмента. Как показано в Рисунок 5-d, мощность действительно является доминирующим термином. Мощность корректируется локально перемещением сегментов в поршне,
и глобально, перемещая СМ в поршень.
После корректировки мощности на уровне сегмента получают и анализируют другой набор данных изображения для получения другой волновой фронт. Это показано на рисунке 5-е. Любая оставшаяся мощность в сегментах будет скорректирована вместе с
с сегментарным астигматизмом, который в настоящее время является доминирующим. Астигматизм на уровне сегмента может быть частично уменьшен применяя небольшие повороты сегментов вокруг их нормальных осей (тактирование). Промежуточная фаза на рис. 5-e показывает признаки астигматизма на уровне сегментов. Когда есть явное указание на глобальный термин, мы можем сначала исправить астигматизм в глобальном масштабе, переведя или наклон СМ по осям X и Y.
Глобальное выравнивание вызывается во второй раз (Шаг после исправления любых больших ошибок поршня, которые существуют между сегменты PM (через процесс Coarse Phasing, шаг 6) и любые большие ошибки в нескольких полях (шаг 7). Потому что те ошибки считаются исправленными на данный момент, мы не делаем никаких дальнейших корректировок в SM во время второго Глобального выравнивания. Мощность на уровне сегмента корректируется путем регулировки радиуса кривизны (ROC). приводы на сегментах. Остаточный астигматизм на уровне сегмента снова корректируется регулировкой синхронизации, и наконец, путем радиального перемещения сегментов по отношению к центру ПМ. Пример полученной фазы после внесения этих поправок показано на рис. 5-f. Один сегмент (положение «6 часов») имеет остаточный астигматизм. потому что для его исправления потребовались бы движения за пределами зоны безопасности, установленной для этого сегмента. Все другие сегменты показывают только остаточную кому и небольшую сферическую аберрацию.

2.5 Наложение изображений
Целью наложения изображений является перемещение изображений отдельных сегментов таким образом, чтобы они располагались точно поверх друг друга в центре поля, готовясь к грубому фазированию. Субпиксельное наложение должно быть получено, в то время как
точные механизмы актуатора вблизи центра их динамического диапазона. Наложение изображений выполняется 3 раза. В первой операции между сегментами, вероятно, будут существовать большие ошибки поршня, так что сложенные изображения будут объединяться бессвязно. В следующих двух операциях ошибки поршня будут намного меньше, а сложенные изображения будут слаженно сочетать. Таким образом, в первом случае мы полагаемся на центроиды изображения для выполнения суммирования. Во-вторых две операции, мы полагаемся на фазовый поиск.
На первый взгляд суммирование через центроиды может показаться простым процессом; однако он усложняется четырьмя практические ограничения:
• Точность любого большого перемещения сегмента составляет около 1%. Поскольку мы будем перемещать изображения сегментов из местах, которые находятся в сотнях пикселей от места наложения, лучшее, что мы могли бы сделать, это стек в пределах нескольких пикселей, где наша цель состоит в том, чтобы сложить в пределах доли пикселя. Итерационные ходы могут быть применяется для точного позиционирования каждого пятна. Однако, как только в точку стека перемещается более одного места,
возникает путаница в пятнах, и центроид неуложенного пятна не может быть определен. Следовательно, последний ход в укладке нужно делать вслепую.
• В дополнение к указанной выше неопределенности, перемещение более 80 пикселей NIRCam вызовет грубые механизмы, которые должны быть задействованы на 1 или нескольких исполнительных механизмах сегмента, что приводит к примерно 1 микрону
неопределенность в длине привода.
• Мы должны быть осторожны, чтобы не использовать больше, чем небольшое количество точного диапазона в процессе стека, так как это понадобится для последующих действий. Следовательно, окончательная команда укладки должна быть выдана в таком таким образом, чтобы оставить тонкие механизмы вблизи их центров.
• Система точного наведения (FGS) должна быть активна во время сбора данных. Поскольку изображения сложены, изображений сегментов, доступных для навигации, становится меньше. Следовательно, путеводная звезда должна быть изменена, в конечном итоге ориентируясь на сложенные изображения. В первом процессе наложения изображений (шаг 5) мы устраняем вышеуказанные ограничения, складывая изображения в 3 группы по 6. Первая группа сегментов наклонена от их положения в большем массиве к меньшему массиву с точностью до около 40 пикселей от точки стека. Снимки делаются до и после каждого движения. Из-за неточностей привода, подмножество точек не окажется в желаемых местах; следовательно, центр тяжести каждого пятна измеряется
и выдаются корректирующие ходы. Затем центроиды снова измеряются с пятнами в этом меньшем массиве. Это показано на рисунке 6а. Затем пятна перемещаются в точку стека с использованием грубых механизмов, при этом намеренно центрируя тонкие механизмы на всех приводах. За этой операцией центрирования следуют команды для перемещения в точки назад к их первоначальное расположение на рисунке 6a. Однако, поскольку тонкие механизмы были центрированы, ошибки в результирующие местоположения пятен существуют (рис. 6b). Центроиды повторно измеряются, и небольшие корректирующие движения выдан, чтобы преобразовать массив, как показано на рисунке 6c.
Поскольку тонкие механизмы были центрированы, когда пятна находились рядом с местом стека, окончательный стек команда оставит тонкие механизмы почти по центру, за исключением того, что необходимо для исправления неопределенности в процессе центрирования. Центроиды измеряются в последний раз, и пятна перемещаются в точку суммирования. (Рисунок 6г).
Описанный выше процесс повторяется с использованием еще 2 групп по 6 сегментов. Перед тем, как окончательная группа сегментов может быть уложенной, необходимо переместить направляющую с одного из крайних сегментов на уложенную группу.
Наложение изображений используется на шагах 5, 9 и 12 (рис. 1) в качестве предшественника грубой фазы. Первый раз грубый
Фазирование, цель состоит в том, чтобы просто уменьшить большие ошибки поршня (~ 100 микрон) между сегментами до несколько микрон. Большая точность не нужна, а значит, укладка не обязательно должна быть идеальной. Когда грубо Снова вызывается фазирование (шаги 11 и 13), нам нужно, чтобы точность стекирования была как можно выше. Как следствие, мы используем извлечение фазы, реализованное на шаге Fine Phasing (раздел 2. для измерения и контроля любого остаточного ошибка наконечника/наклона среди сегментов. Процесс суммирования на основе извлечения фазы проще, чем процесс на основе центроида. 17 из 18 сегментов наклоняются от большого массива к точке стека, оставляя одно место неподвижным для направления. Приводы
управляется таким образом, чтобы получить желаемую длину при центрировании тонкой
механизмы. Из-за ранее обсуждавшихся ошибок пятна будут падать разбросанными вокруг точки стека примерно на 10 пикселей (среднеквадратичное значение) при демонстрации когерентной интерференции. Изображения снимаются с 6 различными положениями расфокусировки (-8, -4, 0, +4, +8, +12 волны PTV на 2,12 мкм). Алгоритм восстановления геометрической фазы (GPR) [12] применяется к оцените ошибки наклона/наклона на 17 сегментах, чтобы использовать их в качестве начальной оценки для алгоритма тонкой фазы. То Алгоритм восстановления фазы надежно определяет корректирующие команды наклона/наклона, необходимые для точного сложения 17 картинки. В рамках этой коррекции подаются команды на ввод 18-го сегмента, а наведение передается к сложенной группе. Несколько итераций этого процесса почти идеально совместят изображения.

2.6 Грубая фазировка
Большие ошибки поршня между отдельными сегментами измеряются с помощью измерения рассеянных интерференционных полос (DFS). методика [8]. Принцип работы DFS прост. Представьте себе систему визуализации, входное отверстие состоит из двух сегментов, между которыми находится неизвестная ошибка поршня. Образ, сформированный в монохроматический свет имеет характерную форму, определяющую ошибку поршня по модулю 2. Образ, сформированный в немного другая длина волны будет содержать тонкие различия, в зависимости от значения модуля в ошибка поршня, а также остаточный поршень. При нескольких длинах волн должна быть возможность определить поршень значение точно. В технологии DFS используется континуум света, который рассеивается по детектору. В присутствии ошибок поршня спектр принимает вид цирюльника, как показано в верхней части рисунка 7.
Анализируя «полосы» на этом паттерне, можно очень точно определить погрешности поршня.
Конкретное оборудование, используемое в приборе NIRCam для формирования спектров, известно как рассеянный Гартман. Датчики (ДХС). Элемент DHS показан справа на рис. 8. Субапертурная маска размещена на внутренней изображение зрачка (или главного зеркала) для формирования 10 отдельных пар субапертур (рис. . Гризмы, расположенные после
маска обеспечивает дисперсию, видимую на изображении. К каждой субапертуре прилагается дополнительная призма для смещения связанный спектр с уникальной частью детектора NIRCam. В NIRCam два элемента DHS используются для пример поршневых различий, которые существуют между 20 парами сегментов. Смоделированные изображения показаны в внизу рисунка 7. Один из элементов DHS повернут на 60 градусов. Два модуля NIRCam используют противоположные углы поворота для выборки различных пар сегментов. Следовательно, мы можем отобрать до 30 различных сегментов.
пары, если это необходимо. По мере измерения и исправления ошибок поршня точность алгоритма грубой фазы снижается, с увеличением разделения полос до тех пор, пока не исчезнут полосы. Чтобы избежать этого эффекта, мы всегда делаем изображения DHS.
до и после добавления небольшого известного смещения поршня (~ 3 микрона) к некоторым сегментам. Пораженные сегменты на рис. 8 заштрихованы темнее. В совокупности мы всегда гарантируем адекватный сигнал для анализа.
Как только значения поршня для всех 20 субапертур определены, выполняется простой алгоритм линейной реконструкции. применяется для определения поправок на поршень для 18 сегментов. Каждое субапертурное отверстие может воспринимать различия в поршнях, как размером около 350 микрон. За пределами 350 микрон контраст интерференционных полос становится слишком малым для анализа. С нашим
текущая неопределенность развертывания сегмента, мы, как правило, не видим таких больших ошибок поршня. В случае, если мы сталкиваемся со значением поршня за пределами диапазона захвата, мы обычно можем определить все поправки поршня,
так как проблема немного завышена. Если несколько субапертур дают полосы, которые невозможно проанализировать, мы может обратиться ко второму каналу NIRCam за дополнительной информацией. В крайнем случае, мы все еще можем реконструировать
решение поршня кусочно, что приводит к разрыву поршня между секциями, в противном случае поэтапными сегментов ПМ. Затем к группам сегментов применяется процедура сканирования до тех пор, пока не будут видны полосы. Несмотря на то что сканирование интерференционных полос — трудоемкий процесс, он расширяет потенциальный диапазон грубой фазировки до погрешность поршня в несколько миллиметров для использования в аварийном режиме.
Грубая фаза используется три раза в номинальном сценарии ввода в эксплуатацию. В первый раз он вызывается для измерять и исправлять большие погрешности поршня, уменьшая их примерно до 5 микрон на субапертуру. Второй раз это При вызове остаточные ошибки измеряются и сводятся к близким к нулю значениям. Однако, по всей вероятности, коррекция эти окончательные значения поршня приведут к включению грубых механизмов на некоторых сегментах, что приведет к
потенциальная погрешность в 1 микрон для всех задействованных приводов и средняя погрешность поршня около 0,6 микрона в сегменты ПМ. Поскольку тонкая фазировка (раздел 2. будет проводиться на длине волны 2,12 мкм, грубые механизмы могут поставить нас за пределы диапазона захвата тонкой фазы, создав 2 неоднозначность в финальном результат. Следовательно, грубая фаза называется 3-й раз с целью обнаружения (и удаления) последней малой фазы. ошибки поршня. Как правило, все ошибки поршня уменьшаются до значения менее примерно 250 нм.

2.7 Грубое определение и управление несколькими полями
После исправления больших ошибок поршня и ошибок волнового фронта на уровне сегмента доминирующая несоосность в телескоп, вероятно, будет неправильным размещением СМ, что приведет к полевой ошибке. Мы чувствуем устранить эти ошибки, поместив изображения сегментов в уменьшенную версию массива изображений, показанного на рисунке 5. Путем измерения относительных центроидов, поскольку этот шаблон перемещается в разные точки поля одного канала NIRCam, мы можем
определить ошибки позиционирования СМ [10].

2.8 Точная фазировка
Операция Fine Phasing используется для измерения и исправления небольших ошибок фазирования между сегментами PM. В в общем, это только параметры наконечника, наклона и поршня, хотя при желании можно применить любой тип коррекции.
Расфокусированные изображения снимаются в NIRCam с использованием слабых линз, помещенных в фильтр и колеса зрачка каждой NIRCam. модуль. В колесах зрачков есть пара линз (+/- 8 волн) и одна линза (+4 волны) в колесе фильтров.
В совокупности мы можем записывать изображения, снятые с волнами -8, -4, 0, +4, +8, +12 PTV расфокусировки (на 2,12 мкм). длина волны) без изменения номинального фокуса NIRCam или телескопа. К этим расфокусированным изображениям применяется алгоритм восстановления фазы [7] для восстановления волнового фронта. Пример тонкой фазировки показано на рис. 9. Эти изображения были сделаны непосредственно перед последней операцией грубой фазировки; следовательно, на некоторых сегментах все еще имеется относительно большой остаточный поршневой член. Второй пример показан на Рисунок 10, полученный после завершения процесса тонкой фазировки. В этом результате волновой фронт равен 50 нм RMS, исправив все, кроме комы на уровне сегмента и сферической аберрации.

2.9 Мультиинструментальное зондирование и управление несколькими полями
После завершения точной фазировки телескоп должен быть хорошо выровнен, за исключением любых ошибок, зависящих от поля. которые были упущены из виду в операции Coarse Multi-Field (раздел 2.7). Записываем расфокусированные изображения на 5 поле точки в каждом из научных инструментов, используя около 100 микрон поршня SM для создания расфокусировки. Фаза К этим изображениям применяются алгоритмы поиска для определения зависимых от поля ошибок волнового фронта.
Восстановить фазу на этих изображениях сложнее [9], чем на изображениях NIRCam, по нескольким причинам:
• Изображения, как правило, широкополосные. (В случае инструментов Fine Guider полоса пропускания весь ближний ИК-спектр.)
• Изображения недостаточно дискретизированы для некоторых длин волн.
• В случае спектрографа ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) массив микрозатворов и внутренняя диафрагма требуют использования алгоритма многоплоскостной дифракции.
• Уровень расфокусировки минимален из-за необходимости сопровождения во время экспозиции. (Обратите внимание, что изображения также будут расфокусированы на Fine Guider, и существует ограничение на степень расфокусировки, FGS может разместиться.)
Однако в пользу фазового поиска работает тот факт, что мы уже будем знать мелкие детали в волновой фронт из результата Fine Phasing в NIRCam. Следовательно, все, что потребуется алгоритму поиска фаз, для оценки - это условия мощности и астигматизма из-за смещения нескольких полей, а также внутренние ошибки в каждом инструмент [10]. В настоящее время мы не планируем непосредственно измерять волновой фронт в NIRSpec как часть этого процесса.
Тем не менее, мы сохраняем возможности, если это окажется необходимым.
2.10 Техническое обслуживание
По завершении процесса ввода в эксплуатацию измерения точной фазы будут автоматически запланированы. и обрабатывались каждые два дня и анализировались для отслеживания юстировки телескопа. Базовый план заключается в применении небольшого
коррекция юстировки телескопа по мере необходимости, примерно каждые две недели. Работы по техническому обслуживанию будут ответственность Научного института космического телескопа.

[свернуть]

).

[strat]

Теперь так 

[АСПОС ОКП]

Магия юстировки...
Такое впечатление, что захватили с собой апертурную маску )

[Просто Василий]

Чтото с крайней правой какой-то звездец

[anti-dote]

Чтото с крайней правой какой-то звездец

Вполне возможно, что наложились изображения звезды от двух зеркал.

[АСПОС ОКП]

[ОАЯ]

Чтото с крайней правой какой-то звездец

Вполне возможно, что наложились изображения звезды от двух зеркал.

"Грубые механизмы поддерживают изменения длины в несколько миллиметров, с размером шага около 50 нм. При  cовершении грубых движений ошибка около 1% от заданного хода. Тонкий механизм имеет диапазон около 8 мкм с размером шага около 7 нм. Когда точный механизм достигает конца своего доступного хода, грубый механизм автоматически отключается. включен, а точный механизм установлен в центре своего диапазона. Всякий раз, когда включается грубый механизм, существует дополнительная погрешность в 1 микрон в длине привода."

Еще как дополнение к образу настройщика
https://www.youtube.com/watch?v=KNP2EEHM_8g&feature=emb_imp_woyt
Из
https://support.zemax.com/hc/en-us/articles/1500005577422-JWST-part-2-Modeling-the-James-Webb-Telescope-segments-in-OpticStudio-webinar

[Andrei]

Это только одна из фаз юстировки. Сначала 18 сегментов разводят по порядку, каждый сегмент тут сам по себе, некоторые в фокусе, некоторые нет. Затем их во второй фазе откорректировать, чтобы каждое изображение поимерно как сегмент А6 выглядело. И затем  третьей фазе сведут в один фокус. После этого встроенным лазерным интерферометром будут волновой фронт корректировать и опять выбирать полиномы коррекции.
https://m.youtube.com/watch?time_continue=95&v=QlwatKpla8s&feature=emb_logo
https://blogs.nasa.gov/webb/category/james-webb-space-telescope/

На этой картине результат просто первой сортировки как есть, с грубой коррекцией фокуса. Очень даже неплохо. Основное и вторичное зеркало будут еще юстировать и периодически проверять снова. И это только малая доля всех калибровок. Вот ссылка по полную планируемую программу для всех инструментов https://www.stsci.edu/jwst/science-execution/approved-programs/cycle-1-calibration
Это к вопросу почему сразу "картинки" нет.

Вообще Вэбб это в первую очередь инфракрасный инструмент. Поэтому все "цветные" человеческие картинки будут лишь для визуализации, в искусственной шкале цветов. Основные данные в ик это абсолюная интенсивность (типа холодный-горячий), это такая муторная  гадость, что лучше не связываться:). Но там есть и спектрограф и возможность комбинированния разных диапазонов, из дальнего ИК до красного примерно. Но "человеческого" зрения у Вэбба нет.

[strat]

Но картинку как Хаббл он сможет тоже выдавать? Просто у него ещё и инфракрасный диапазон захватывается что можно отдельно визуализировать или делать композицию видимого и инфракрасного спектра визуализированный для человеческих глаз