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使用支持多核功能的NI LabVIEW開發(fā)世界最大望遠鏡

作者: 時間:2009-07-14 來源:網(wǎng)絡 收藏

Author(s):
Jason Spyromilio - European Southern Observatory

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/195806.htm

Industry:
Research, Aerospace/Avionics

Products:
, Real-Time Module

The Challenge:
使用商業(yè)購買即可使用(COTS)的解決方案,用于特大型自適應光學實時控制中的高性能計算(HPC)。

The Solution:
將NI 的圖形化編程環(huán)境和處理器結(jié)合在一起,開發(fā),證明COTS 技術(shù)能夠用于控制歐洲特大型(E-ELT),目前E-ELT 處于原型設計階段。

為了進行尺寸對比,兩個人和一輛汽車位于E-ELT 邊上。M1 主鏡面的直徑是42 米,其鏡面的制造是分段完成的

概述
歐洲南方天文臺(ESO)是由13 個歐洲國家支持的天文研究機構(gòu)。我們已經(jīng)開發(fā)并部署了一些世界上最先進的。我們目前在智利的安第斯山地區(qū)分布著三個站點,即La Silla、Paranal 以及Chajnantor 天文臺。我們總是采用創(chuàng)新技術(shù),例如在La Silla 的3.6米望遠鏡上使用第一個通用用戶自適應光學系統(tǒng),在La Silla 的3.5米新技術(shù)望遠鏡(NTT)上部署主動光學系統(tǒng),以及在Paranal 運用大型望遠鏡(VLT)的整合操作和關(guān)聯(lián)干涉儀。此外,我們還和北美、東亞合作伙伴進行合作,建立Atacama大型毫米陣列(ALMA),它是耗資十億美元的66 天線亞毫米望遠鏡,計劃于2012 年在Chajnantor 大草原建成。

我們的下一個項目是E-ELT。這個主鏡直徑42 米的望遠鏡設計已經(jīng)進入了階段B,并且獲得了1 億美元的資金,用于初期設計和原型開發(fā)。在階段B 之后,預計在2010 年底開始進行建造。

大規(guī)模主動、自適應光學系統(tǒng)
42 米望遠鏡吸收了ESO和天文界在主動自適應光學與分段鏡面方面的經(jīng)驗。主動光學系統(tǒng)包含了傳感器、促動器和控制系統(tǒng),從而使望遠鏡能夠維持正確的鏡面形狀。我們可以自動維護望遠鏡的正確配置,減少在光學設計中的任何殘留象差,提高效率和容錯性。這些望遠鏡在夜間需要每分鐘都進行主動光學系統(tǒng)校正,從而確保成像只受到大氣效應的影響。

自適應光學系統(tǒng)使用相似的方法,在數(shù)百赫茲的頻率下監(jiān)視大氣效應,并使用經(jīng)過特殊加工的可變形薄型鏡面加以校正。擾動尺度決定了這些可變形鏡面上促動器的數(shù)量。波前傳感器快速運行,對大氣進行采樣,將所有失真轉(zhuǎn)換為相應的鏡面動作指令。這需要支持高速計算的硬件和軟件。

控制復雜的系統(tǒng)需要十分強大的處理能力。對于在過去部署的控制系統(tǒng)而言,我們基于虛擬機環(huán)境(VME)實時控制可以開發(fā)專用的控制系統(tǒng),這不但十分昂貴而且十分耗時。我們現(xiàn)在與NI 工程師們一起合作, 使用COTS軟件和硬件,使E-ELT 上的主分段鏡面的控制系統(tǒng)(稱為M1)性能達到新的高度。同時我們也在研究基于COTS 的可能解決方案,用于望遠鏡鏡面自適應實時控制(稱為M4)。

M1是包含984 個六邊形鏡面的分段鏡面,總直徑達到42 米,每個鏡面的重量約為330 磅,直徑在1.5 至2 米之間。與之相比,哈勃空間望遠鏡的主鏡面的直徑不過2.4 米。E-ELT 的一個單體主鏡面本身就比世界上最大的光學望遠鏡大三倍,并且五個這樣的鏡面將協(xié)同工作。

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