JWST-Spiegel können jeweils "in Kipp-, Kipp-, Kolben-, horizontaler und vertikaler Dezentrierung und Taktung positioniert werden". Was bedeutet das?

Dieses interessante Papier von Robert Warden bezieht sich auf jedes Spiegelsegment auf JWST mit sechs Aktuatoren, die sechs Freiheitsgrade bei der Positionierung bieten (plus einen weiteren, um die Krümmung zu optimieren). Diese Freiheitsgrade werden als „Tip, Tilt, Piston, Horizontal & Vertical Decentering and Clocking“ bezeichnet. Kann ich davon ausgehen, dass "Kolben, horizontale und vertikale Dezentrierung" der 3D-Positionierung im Raum entsprechen und "Kippen, Neigen und Takten" der Haltung entsprechen? Könnte jemand helfen, diese in eine explizitere Terminologie zu übersetzen?

Auch das Erfordernis von vollen sechs Freiheitsgraden klingt nach Übertreibung. Ich stelle mir vor, dass drei Freiheitsgrade für fast die gesamte erforderliche Korrektur sorgen würden: Bewegung entlang der z-Achse und Neigen und Gieren in Bezug auf die z-Achse. Spielt es, solange diese ersten drei Korrekturen vorliegen, eine große Rolle, wo genau der Spiegel in der xy-Ebene steht oder ob er leicht um seine z-Achse gedreht ist (rollt)? (hier wird die z-Achse als senkrecht zur Ebene des Spiegelsegments angenommen)

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Kann ich davon ausgehen, dass "Kolben, horizontale und vertikale Dezentrierung" der 3D-Positionierung im Raum entsprechen und "Kippen, Neigen und Takten" der Haltung entsprechen? Könnte jemand helfen, diese in eine explizitere Terminologie zu übersetzen?

Wie explizit??

Um Ihre direkte Frage zu beantworten: Ja, Sie haben das Konzept. Es gibt eine "Translation" oder nur eine X-, Y-, Z-Bewegung, gefolgt von einer "Rotation" um die X-, Y-Achse. Das Takten ist eine Drehung um Z. (Angenommen, Z ist normal zur Spiegelfläche)

Stellen Sie sich einfach eine Tischplatte mit einem Teller darauf vor. "Kolben" hebt die Platte flach nach oben vom Tisch ab. "Horizontal und vertikal" ist analog zum einfachen Herumschieben der Platte auf der Tischoberfläche. "Kippen und Kippen" bedeutet das Anheben einer Kante der Platte. Schließlich bedeutet "Takten", dass der Teller so gedreht wird, dass das, was Sie leicht erreichen möchten, direkt vor Ihnen liegt. (oder was dir nicht gefällt, ist weg!)

Als Nebenbemerkung ... im Januar habe ich eine Berechnung basierend auf Wardens Getriebezahlen durchgeführt und glaube, dass jeder Hexapod-Aktuator bei der Spiegelauslösung 50 feine Zyklen durchlaufen hat.

bearbeiten um hinzuzufügen:

Aufgrund der Art und Weise, wie der Aktuator einen einzigen Motor verwendet, um sowohl den Grob- als auch den Feinmodus anzutreiben, wurde ein interessanter Koppler entwickelt. (Abb. 5 in Wardens Papier) Als die Spiegelsegmente 12 mm von der verstauten Position entfernt wurden, wurde gleichzeitig auch der Feinmodus gefahren. Da der Feinmodus von einer Kamera gesteuert wird, beugte der Spiegel seine Fokusformung 50 Mal in vollem Umfang. Wenn die Segmente die ausgefahrene Position erreichen, kehrt der Antriebsmotor um und die Kupplung 'rückt sich zurück' vom Grobantrieb, wobei nur der Feinmechanismus angetrieben bleibt.

Ja, ich denke du hast recht. 'Clocking' hat mich etwas verwirrt. Wenn ich „Uhren“ und „Teleskop“ google, bezieht es sich auf Mechanismen zum Verfolgen von Sternen über den Nachthimmel. Ich bin sicher, wie Sie sagen, "Kippen, Neigen und Takten" bezieht sich auf "Neigen, Gieren und Rollen" entlang der Z-Achse.
Irgendwelche Erkenntnisse zum letzten Absatz der Frage?
@ Roger Wood Ich werde der Erste sein, der zugibt, dass ich keineswegs ein Experte für diese Art von Optik bin. Ich verbrachte jedoch meine Jugend in der Fotografie und arbeitete im College semiprofessionell mit Fachkameras, bei denen die vordere Objektivplatte und die hintere Filmplatte unabhängig voneinander geneigt und gedreht werden konnten. Ich „war“ sachkundig. UND SO ... über die Notwendigkeit einer Spiegelsegmenttaktung. Ich glaube, dies hängt damit zusammen, dass der Spiegel parabolisch ist und die Segmentoberfläche nicht symmetrisch zur Z-Achse ist. Ich freue mich über Feedback dazu!
Die Kante jedes Segments hat drei verschiedene Richtungen, was zu einem Beugungsmuster mit Spitzen in drei Richtungen führt. Wenn die Segmente nicht gleichmäßig "getaktet" sind, dh wenn ihre Kanten in mehr als drei Richtungen verlaufen, wird das Beugungsmuster komplexer, was nicht erwünscht ist.
DANKE! Ich habe mich gefragt, welche Art von Effekten bei einem segmentierten Spiegel berücksichtigt werden müssen. Wurde eine Kantenweichung (in Ermangelung eines besseren Begriffs) verwendet? War auch irgendein Teil meines Verständnisses erheblich fehlerhaft? Ich glaube, @David Hammen hat viel früher kommentiert: "Roll hilft bei Astigmatismusproblemen." Ist das so ähnlich?
Nein, deine Antwort ist großartig :) Aber ich bin mir nicht sicher, was du mit "Randweichzeichnung" meinst? Wrt. Wie Rollen Astigmatismus heilen würden, weiß ich nicht, ich würde denken, dass Astigmatismus dadurch verursacht wird, dass die Segmente unterschiedliche Höhen / Formen und daher unterschiedliche Brennpunkte haben. Aber ich denke, es hat mit der Asymmetrie des Spiegels zu tun, die dazu führt, dass die Wellenfront … hmm … „asymmetrisch“ ist, weil es kein besseres Wort gibt. Es gibt hier ein Dokument , das helfen könnte. Übrigens, stellen Sie sicher, dass Sie Leute "markieren", wenn Sie möchten, dass sie eine Benachrichtigung über Ihre Kommentare erhalten :)

Jeder der Hauptspiegel hat sieben Freiheitsgrade, nicht sechs. Nur der Sekundärspiegel hat nur sechs Freiheitsgrade. Die sechs Freiheitsgrade für die achtzehn Primärspiegel und den einen Sekundärspiegel dienen der Positionierung und Ausrichtung. Der siebte Freiheitsgrad in jedem der achtzehn Hauptspiegel betrifft die Formgebung.

Ja, das habe ich in der Frage erwähnt
Roll hilft bei Astigmatismusproblemen. Shaping hilft einigen, aber da es nur einen DOF zum Shaping gibt, reicht es nicht ganz aus.
guter Punkt. Es gibt eine absichtliche zylindrische Komponente der Spiegeloberfläche, aber jeder zusätzliche zylindrische Fehler könnte möglicherweise durch eine Rollanpassung korrigiert werden. (Bezieht sich "Takten" auf Rollen?)
"Die sechs Freiheitsgrade ... dienen der Positionierung und Haltung." Ich dachte, dass viele zum Anpassen der Form der Hauptspiegelsegmente verwendet werden, nicht nur für ihre Starrkörperhaltung, irre ich mich? Natürlich kann das Ändern der Form eines Spiegels mit fester Position und das Ändern der Position eines Spiegels mit fester Form einige überlappende optische Optimierungsfunktionen haben, aber ich dachte, dass sie die Spiegel mit den Stellgliedern wirklich biegen.
@uhoh ja, ich hatte den gleichen Eindruck, aber anscheinend ist nur eine für die sphärische Korrektur (Brennweite), die anderen sechs für die starre Körperposition und -haltung. Wikipedia JWST sagt ähnlich "Sechs Positionsaktuatoren mit einem weiteren ROC-Aktuator (Krümmungsradius) in der Mitte, um die Krümmung anzupassen". Sie müssen sich sehr darauf verlassen können, dass sich die Form der Spiegel zwischen der Herstellung bei Raumtemperatur und der endgültigen Betriebstemperatur auf eine kleine vorhersehbare Weise ändert.
@RogerWood Interessant! Danke
@RogerWood Da keine atmosphärischen Turbulenzen zu bewältigen sind, muss die Form jedes Segments bei größeren räumlichen Frequenzen nicht angepasst werden. Als nächstes vermute ich angesichts der gesamten Konstruktionskrümmung der Primärbaugruppe, dass der Unterschied zwischen sphärischer und asphärischer Krümmung oder zumindest die durch den 7. Aktuator verursachte Verformung jedes Segments zu gering ist, um auf vernünftige Weise kontrollierbar zu sein.
@RogerWood Ich vermute, dass Sie sich inzwischen die verschiedenen "Hexapoden" -Videos angesehen haben. Ist der Begriff "Taktung" von Mirror jetzt klar? Da der Primärspiegel als Ganzes ungefähr parabolisch ist, muss jedes einzelne Segment drehbar sein, um die beste Leistung zu erzielen.
@Roger Wood Ich vermute, dass die Bearbeitung jedes Segments (drei verschiedene „Typen“ im Hauptspiegel) und die Position der Ankerpunkte für den 7. Aktuator so abgestimmt wurden, dass die Deformationsabstimmung jedes Segments mit der Gesamtleistung des Parabolspiegels übereinstimmt.
JWST-Spiegel können jeweils "in Kipp-, Kipp-, Kolben-, horizontaler und vertikaler Dezentrierung und Taktung positioniert werden". Was bedeutet das?
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