PRIMA Sterrenseparator voor VLTI telescopen

De PRIMA-installatie is gemaakt voor het gelijktijdig interferometrisch waarnemen van twee objecten. Afhankelijk van de instellingen kan PRIMA worden gebruikt om ofwel beelden te maken van het zwakkere van twee objecten met behulp van een faseinterferentietechniek (afbeeldingsinstelling) of om de hoekscheiding te meten tussen twee objecten (astrometrie-instelling). In de astrometrie-instelling is PRIMA in staat exoplaneten en bruine dwergen te detecteren. De sterrenscheider (Star Separator - STS) is een opto-mechanisch systeem dat in staat is het licht van twee astronomische objecten te scheiden en het naar de langeslag vertragingslijn te leiden. De STS compenseert voor veldrotatie, stabiliseert de bundelhoek en regelt de laterale en axiale uitlijning van de pupil. Choppen en/of tegen-choppen op het wetenschappelijk object of de geleidester is ook geïmplementeerd. Het STS-systeem is een unieke combinatie van precisie, optica, geavanceerd mechanisch ontwerp en hoogwaardige regeltechniek.

STS- vereisten

De belangrijkste vereisten voor de sterrenscheider zijn:

• Gelijktijdige waarnemingen van twee objecten in het Coude-brandpuntsvlak. Dat is de belangrijkste functie. De objecten bevinden zich binnen 2 arcmin van elkaar.
• Richten op en volgen van sterren. De aarde draait, wat resulteert in een roterend Coude-brandpuntsvlak en dus een draaiende afbeelding van de twee objecten. De sterrenscheider moet deze beweging compenseren met een nauwkeurigheid van 0,01 arcsec en een resolutie van 0,002 arcsec.
• Choppen op een ster. Richten op een object en de donkere achtergrond bij een frequentie van 1-5 Hz biedt de mogelijkheid de achtergrond af te trekken van het beeld van het object waardoor het resultaat van de observatie sterk wordt verbeterd.
• Hoekregeling. De hoek van de uitvoer moet geregeld worden om deze uitgelijnd te houden met de vertragingslijnen en vervolgens met de detectoren.
• Pupil-uitlijning. De uittreepupil moet zorgvuldig uitgelijnd zijn met de intreepupil, om vignettering te voorkomen en te zorgen voor een goede overlap voor het metrologisch systeem.

Beschrijving ontwerp STS

De UT en de AT sterrenscheider zijn athermisch, d.w.z. het systeem vereist alleen aanpassing voor eventuele temperatuurveranderingen die worden verwacht bij het brandpunt van de telescoop gedurende de nacht. De temperatuur heeft dus geen invloed op de prestaties. De mechanismen zijn gebaseerd op flexuren, wat resulteert in een zeer stijf systeem zonder speling of hysteresis. De eerste eigenfrequentie van de STSD is hoger dan 100Hz. De chopfrequentie is 5Hz met een amplitude van 1,5". De oplooptijd is 20 ms en er is geen sprake van doorschieten of waarneembare rimpels op het plateau. De hoekresolutie van het mechanisme is 15 nanorad met een herhaalbaarheid van 40 nanorad. De STS bestaat uit de volgende elementen:

• Een veldscheider bestaande uit twee concave, sferische spiegels
• VeldSelectiespiegels (FS) voor richten/volgen
• Een BundelCompressor-spiegel (BC) voor het afbeelden van het Coude-brandpunt
• Een Pupil Re-imager (PR)-spiegel voor het opnieuw afbeelden van de pupil op de aangegeven positie
• Een niet-axiale parabool voor een horizontaal gecollimeerde uittreebundel van 80 mm diameter