ГЛАВА 2
АППАРАТУРА И МЕТОДИКА НАБЛЮДЕНИЙ
Все наблюдения, на основе которых выполнена данная работа, были получены в
период с сентября 1998 по январь 2002 г. на 2-м телескопе МЦАМЭИ, установленном
на пике Терскол (л=42.50083°, ц=43.27427°, h=3100 м). Хорошее качество
изображений и высокая прозрачность атмосферы над пиком Терскол обеспечивают
хорошие условия для наблюдений слабых спутников вблизи ярких планет. Для
наблюдений использовался двухканальный фокальный редуктор (ДФР) Института
исследований Солнечной системы Общества им. М. Планка (Германия). ДФР может
работать в моде коронографа, что позволяет успешно проводить наблюдения таких
объектов, как внутренние спутники.
2.1. Двухканальный фокальный редуктор
Фокальный редуктор является оптическим прибором, который позволяет адаптировать
размеры разрешающих элементов приемного детектора, в данном случае ПЗС-матрицы,
к размерам кружка рассеяния изображения. Принято считать, что размер пикселя (в
угл.сек) должен составлять от 1/3 до 1/2 FWHM кружка рассеяния (качества
изображения), обусловленного атмосферой и телескопом. В нашем случае это
соотношение реализуется для синего канала ДФР. Оптическая схема ДФР
представлена на рис. 2.1 и описана подробно в работах [53,73]. Параллельный
пучок, который создается коллиматором (d), попадает на цветовой делитель (f),
где расщепляется на две части. Излучение с длиной волны l>420 нм или l>570 нм
(в зависимости от выбранного цветового делителя) проходит в “красный” канал,
коротковолновая часть отражается в “синий”. Каждый из каналов содержит
ПЗС–матрицу фирмы Photometrics. ПЗС-матрицы охлаждаются с помощью жидкого азота
до температуры -100° С. Перед ними размещены объективы с фокусным расстоянием
140 мм (j), которые строят изображения на ПЗС–матрице (k), оптимизированной для
синей области спектра. Параметры оптической системы прибора и ПЗС–матриц
представлены в табл. 2.1, взятой из работы [73]. В таблице даны характеристики
цветовых делителей и объективов, которые использовались для наблюдений
внутренних спутников.
Рис. 2.1 Оптическая схема двухканального фокального редуктора (объяснения к
схеме см. в тексте).
Оба канала позволяют использовать интерференционные фильтры (h). Размещенное в
кассегреновском фокусе (a) темное стекло может быть использовано для
отслеживания движения Юпитера (b). Рядом с интерференционными фильтрами
находится посадочное место для диафрагмы Лио (g). Для наблюдений слабых
объектов на фоне ярких очень существенным фактором является возможность
использовать эту диафрагму, так как она позволяет избавиться от рассеянного
света, возникающего в трубе телескопа вследствие дифракции на поддерживающих
вторичное зеркало элементах.
Таблица 2.1
Параметры оптических систем и ПЗС–камер ДФР
Коллиматор
F=400 мм, диаметр выходного зрачка 50 мм
“красный канал”
“синий канал”
Цветовой делитель1
l>420 нм
l<390 нм
l>800 нм
500 нм
420 нм
512ґ512 пикселей
576ґ385 пикселей
Размер пикселя
0.022 мм (0.81 угл.сек)
0.027 мм (1.01 угл.сек)
Размер поля
7.8ґ5.2 угл.мин
7.8ґ7.8 угл.мин
Несмотря на то, что блеск Юпитера в выбранной для исследований спектральной
полосе относительно слаб (см. следующий параграф), необходимо было экранировать
диски Юпитера и галилеевых спутников, которые попадали в кадр. Для этой цели
использовались маски, специально изготовленные в Институте исследований
Солнечной системы, которые располагались в фокальной плоскости кассегреновского
фокуса телескопа на месте устройства, которое обычно используется для
гидирования при наблюдениях быстродвижущихся объектов. Маска, закрывающая диск
Юпитера, представляет собой два стекла типа Schott NG1 и BG39 (толщина 0.5 мм),
сложенных вместе. Две подвижные стеклянные маски, расположенные слева и справа
от центральной маски, закрывающей Юпитер, блокируют излучение галилеевских
спутников. Со стороны, противоположной падению лучей, эти маски покрыты
поглощающим хром-никелевым антирефлексным покрытием. Антирефлексное покрытие
нанесено на все стеклянные маски и со стороны падения световых лучей, чтобы
уменьшить рассеяние света. Следует отметить, что стеклянные маски несколько раз
изготавливались заново с учетом опыта, полученного в ходе наблюдений.
Наблюдения внутренних спутников всегда проводились в “красном” канале прибора,
но в разные периоды времени для наблюдений использовались разные объективы. В
1998-1999 гг. наблюдения проводились с объективом, пропускающим излучение в
области спектра 420 нм
нм
Для наблюдений использовался набор широкополосных светофильтров, обеспечивающий
стандартную систему UBVR Джонсона-Моргана и набор светофильтров для регистрации
в узких спектральных полосах и в линиях излучения [73]. Для исследования
спутников был выбран спектральный интервал, где расположена полоса поглощения
метана 870 нмЈlЈ900 нм, содержащегося в атмосфере Юпитера. Наблюдения в этой
спектральной полосе дали возможность уменьшить рассеянный свет от планеты и,
тем самым, выделить изображения спутников, блеск которых составлял 13-17m, а
расстояние спутников от края диска планеты в элонгациях достигало от 20І до
60І.
На рис. 2.2 представлена зависимость видимого альбедо Юпитера от длины волны
для интервала 840 нм
кривая пропускания ф