Pytanie:
Dlaczego teleskopy używają sześciokątnych elementów lustrzanych zamiast kawałków ciasta?
LocalFluff
2017-12-05 20:23:25 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Niektóre nowe duże teleskopy w najbliższej przyszłości na Ziemi i w kosmosie będą korzystać z wielu luster. Poszczególne elementy lustra będą miały kształt sześciokąta. Zastanawiam się, dlaczego ten kształt jest preferowany od kształtu sektora koła (jak plasterki ciasta). Myślę, że rogi i łączenia luster powodują problemy praktyczne. A wycinek sektora koła ma o połowę mniej rogów i dwa, a nie trzy lub sześć sąsiednich elementów, a także krótsze krawędzie łączące się z sąsiednimi elementami. Czy preferowany jest sześciokątny kształt?

Nie mam wystarczających informacji z góry mojej głowy, aby udzielić w tej chwili dobrej odpowiedzi, ale wydaje mi się, że duża część tego przyczyny tkwi w tym, w jaki sposób lustra mają precyzyjną krzywiznę. Praktycznie jest to łatwiejsze do zrobienia dla sześciokątnego lustra (ponieważ jest zbliżone do okrągłego) niż dla kawałka ciasta.
Powody podane na [stronie internetowej ESO] (https://www.eso.org/sci/facilities/eelt/telescope/mirrors/) i [witrynie TMT] (http://www.tmt.org/observatory/telescope/optics ) stanowią wsparcie dla luster, produkcji, testowania i transportu. Mimo że każdy segment musi być asymetryczny (aby utworzyć razem parabolę), wydaje się, że łatwiej jest pracować z kształtami symetrycznymi, takimi jak sześciokąty, w celu „masowej produkcji” luster.
Może się wydawać, że łuk koła nie ma narożników, ale ciągle się zmienia i trudniej jest z nim pracować niż z linią prostą. W pewnym sensie łuk ma nieskończoną liczbę rogów, a nie żadnego.
Kształt ciasta zapewnia różne współczynniki rozszerzalności cieplnej przy różnych promieniach. Trudny do rzucania i trudny do szlifowania, aby poprawić krzywiznę. Prawdopodobnie utrudni zaprojektowanie adaptacyjnego sprzętu optycznego.
Dwa odpowiedzi:
Florin Andrei
2017-12-06 01:37:16 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Idealny kształt lustra jest okrągły. Najłatwiej to zrobić. Najlepiej zachowuje się podczas użytkowania.

Płytki heksadecymalne są już trudniejsze. Lustro to powierzchnia obrotowa generowana przez krzywą stożkową (koło, parabola, hiperbola, elipsa), którą należy obrabiać z dokładnością większą niż 0,1 mikrona. To niezwykle trudne już w przypadku okrągłego lustra, którego powierzchnię można łatwo odkształcić w pobliżu krawędzi w procesie produkcji.

W przypadku płytek sześciokątnych, zachowanie precyzji w pobliżu narożników jest bardzo twardy - rogi są jak krawędź, ale wykładniczo twardsze. O ile nie podejmiesz specjalnych środków ostrożności i nie wykonasz dodatkowej pracy, masz gwarancję, że skończysz z błędami powierzchni w pobliżu rogów (powierzchnia jest albo zbyt uniesiona, albo zbyt niska, lub ma bardziej złożone zniekształcenie). Opierając się na moim doświadczeniu w tworzeniu okrągłych luster, przypuszczam, że powierzchnia w pobliżu rogów miałaby tendencję do odwracania się (zbyt nisko w stosunku do reszty), co jest wadą, która jest niezwykle trudna do naprawienia - w rzeczywistości jedna z najtrudniejszych.

W przypadku kawałka tortu wszystkie wymienione powyżej problemy znacznie się zwiększają. Tępy kąt płytki sześciokątnej zapewnia pewne wsparcie w obróbce powierzchni, ale ostry kąt kawałka ciasta prawie wcale. Nie mogę nawet sobie wyobrazić trudności, jakie można napotkać podczas wykonywania precyzyjnej powierzchni na kawałku ciasta. Ostry koniec plasterka prawie na pewno byłby gorszej jakości niż reszta.


Większość ludzi nie zdaje sobie sprawy z tego, że utrzymanie dokładnego kształtu lustra podczas użytkowania jest również trudne . Nie możesz po prostu położyć go na twardej powierzchni - nierówne podparcie zniekształciłoby dokładny kształt. Lustra są podparte z tyłu precyzyjnym mechanizmem, z szeregiem elementów wspierających precyzyjnie dzielących ciężar w równych ilościach (lub, jeśli nie są równe, to wywnioskowane z analizy elementów skończonych) i rozmieszczonych w dokładnie obliczonych miejscach.

W przypadku okrągłej lub heksadecymalnej płytki jest to, jeśli nie jest to łatwe, to przynajmniej dobrze zrozumiała i łatwa do opanowania procedura. Kawałek ciasta byłby bardzo trudny do podtrzymania w ten sam równy sposób w pobliżu ostrego końca. Nie można polegać na symetrii kształtu, która zapewni równomierne obciążenie punktów podparcia. Siła podparcia musiałaby być tam specjalnie dostosowana. Prawdopodobnie byłoby to wykonalne, ale trudniejsze.

Jest to problem tylko w przypadku teleskopów naziemnych, które działają pod wpływem grawitacji. Teleskopy kosmiczne nie cierpią z powodu tego problemu.


Alternatywą dla płytek heksowych mogą być również płytki kwadratowe lub trójkąty. Są gorsze niż kafelki heksadecymalne ze wszystkich powodów pokazanych powyżej - rogi mają ostrzejsze kąty, co utrudnia wszystko. Tępe kąty płytek heksadecymalnych nieco łagodzą te problemy.

TLDR: i tak trudno jest wykonać nieokrągłe lustra, ale płytki heksadecymalne są mniej twarde w porównaniu z alternatywami.

Ważna korekta: ** dokładność ** musi być podrzędna, a nie tylko * precyzja *
Carl Witthoft
2017-12-06 00:12:55 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Po pierwsze, sześciokąty pokrywają płaszczyznę - co oznacza, że ​​możesz budować tak duże, jak chcesz, za pomocą jednego kształtu. W praktyce to nie zadziała, ponieważ istnieją różne krzywizny, chociaż znowu wszystkie sześciokąty w danym promieniu będą miały tę samą krzywiznę.

Ponadto prawdopodobieństwo uszkodzenia na końcu „ciasta- plasterek ”jest świetny, współczynnik proporcji (długość do szerokości) jest do bani i pamiętaj, że minimalizacja najdłuższego wymiaru ma kluczowe znaczenie dla kontrolowania kosztów i czasu przygotowania dowolnej sekcji lustra.

Dodaj większość informacji również w początkowych komentarzach.

Ponadto, gdybyś miał plasterki ciasta, byłoby prawie niemożliwe `` ponowne skupienie '' systemu, podczas gdy lokalne sześciokąty są stosunkowo łatwe w obsłudze.



To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...