一、背景 今年鸽王James Webb Space Telescope（JWST)搭乘圣诞专列终于成功上天。作为一款“折叠屏”天文望远镜，其口径已经达到6.5米，镜片表面采用真空纳米级镀金工艺，绝对是望远镜中的高富帅。同时，配备4款高性能相机和光谱仪，土豪中的战斗机。今天主要介绍下如何逆向JWST的真实参数并评估其可行性，逆向结果肯定不是真实的JWST的设计参数，文献公开报道的参数也未必是真实的参数。 二、初始结构建立 从公开的文献报告[1]，可以找到一张高清的光路图及光路参数。
以三镜的V3坐标和Fine Steering Mirror的V3坐标可推导其离轴角≈8′（0.1311°），大概长这个样子（骚气的小尾辫子）。
中心视场的成像质量达到衍射极限（稍作优化，均conic系数，高阶非球面系数文献未显示有，暂且认为没有用） 从另一篇文献[2]中查得JWST的望远镜视场大小至少单个相机和光谱仪的在2.2×2.2 arcmin，直接设置该视场，逆向的初始结构下，边缘视场的成像质量非常恶劣。
简单优化达不到理想效果。game over。基本可以判定文献报道的不是最终(真实)参数。 二、增加自由度进行优化 猜测某1片或2片镜片使用了4阶/6阶/8阶的非球面。 由于主镜的口径较大，采用了18片正六边形segments组成，故保留其圆锥曲面设置（接近抛物面的椭球面），便于检测。 不妨尝试将次镜设置成8阶非球面，再来看优化后的非球面加工相关的departure和slope。 （备注:次镜实际上凸面，因此凸面的球面检测需要采用Hindle法较为麻烦，这里仅作为举例，未必是最合理的高阶非球面选取) 首先，优化结果如下：
此时全视场内均达到衍射极限，与文献初始结构的区别在于次镜面型参数和三镜参数与位置进行了调整。 其次，我们来比较加工的差异：
优化后的次镜与最佳拟合球面偏差的Sag分布图
文献报道conic系数的次镜与最佳拟合球面的Sag分布图 优化前后的次镜departure为0.1134和0.127，slope为2.7E-3和2.6E-3，两者相差不大，基本一致。 参考文献 [1] Lightsey, P. A. , et al. "James Webb Space Telescope: large deployable cryogenic telescope in space." Optical Engineering 51(2012). [2] Eads, Ryker W. , and J. R. P. Angel . "A 20 m wide-field diffraction-limited telescope." Philosophical Transactions of The Royal Society A Mathematical Physical and Engineering Sciences 379.2188(2021):20200141. |
官方公众号
官方客服
