分割鏡

分割鏡は、1つの大きな曲面鏡のセグメントとして機能するように設計された、より小さな鏡の配列です。セグメントは球面でも非対称でも構いません（より大きな放物面反射鏡の一部である場合^{[ 1 ]} ）。これらは、大型反射望遠鏡の対物レンズとして使用されます。機能させるには、すべての鏡セグメントを精密な形状に研磨し、鏡支持セルに組み込まれたアクチュエータを使用するコンピュータ制御のアクティブ光学システムによって能動的に位置合わせする必要があります。

この概念は、20年の研究を経て1952年に最初の実用的な分割鏡を製作したグイド・ホーン・ダルトゥーロによって開拓されました。 ^{[ 2 ]}その後、 1980年代にローレンス・バークレー国立研究所とカリフォルニア大学のジェリー・ネルソン博士の指導の下で独自に再発見され、さらに発展しました。それ以来、必要な技術はすべて世界中に広まり、将来の大型光学望遠鏡のほぼすべてが分割鏡を使用する計画になっています。

一枚の硬質なガラスで作られた主鏡には技術的な限界があります。このような分割されていない、またはモノリシックミラーは、直径約 8 メートルを超える大きさに作ることはできません。現在使用されている最大のモノリシックミラーは、大型双眼望遠鏡の 2 つの主鏡で、それぞれ直径 8.4 メートルです。したがって、分割ミラーの使用は、大口径望遠鏡の重要な構成要素です。^{[ 3 ] [ 4 ]} 5 メートルをはるかに超えるモノリシックミラーを使用すると 、ミラー自体のコストと、それを支えるために必要な巨大な構造のコストの両方のために、非常に高価になります。そのサイズを超えるミラーは、望遠鏡が異なる位置に回転すると、自重でわずかにたわみ、^{[ 5 ] [ 6 ]}表面の精密な形状も変化します。また、非常に大きなモノリシックミラーよりも、セグメントの方が製造、輸送、設置、および保守が容易です。

分割鏡には、各セグメントが精密な非対称形状を必要とする場合があり、複雑なコンピュータ制御の取り付けシステムに依存するという欠点がある。また、すべてのセグメントが最終画像に回折効果をもたらす。

セグメントミラーの別の用途としては、光学部品のサイズを最小限に抑えるための拡張現実分野が挙げられます。tooz社は、光学スマートグラス素子として使用されるライトガイドから光を取り出し、部分反射セグメントミラーアレイを使用しています。^{[ 7 ]}

世界最大級の光学望遠鏡の中には、分割主鏡を使用しているものがある。これには、以下のような望遠鏡が含まれるが、これらに限定されない。

ケック望遠鏡

ケック望遠鏡2基は、アメリカ合衆国ハワイ州のマウナケア山頂付近、標高4,145メートル（13,600フィート）に位置するマウナケア天文台の中で最も有名な望遠鏡です。両望遠鏡とも、主鏡の直径は10メートル（33フィート）です。   

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の18枚の鏡面セグメントは、ほとんどが2011年に製造されました。^{[ 11 ]}この宇宙望遠鏡は、2021年12月25日にギアナ宇宙センターからアリアン5ロケットで打ち上げられました。 ^{[ 12 ]}

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の鏡面部分

ベリリウム製の鏡片

MSFCにおける極低温試験

金でコーティングされたセグメント

3つの超大型望遠鏡は、次世代の分割鏡望遠鏡となり、2020年代に運用開始が予定されている。ジャイアント・マゼラン望遠鏡は7つの大きなセグメントを使用し、分割鏡望遠鏡のグループに分類されるか、独自のカテゴリーに分類される。30メートル望遠鏡はハワイのマウナケア天文台に建設される予定だが、建設は保留中である。これは492個の六角形のセグメントを使用する。超大型望遠鏡は3つの中で最大となり、主鏡に合計798個のセグメントを使用する。ファーストライトは2028年に予定されている。^{[ 13 ] [ 14 ]}

ELTの概念図

超大型望遠鏡

30メートル望遠鏡

巨大マゼラン望遠鏡

• 最大の光学反射望遠鏡一覧
• チェレンコフ望遠鏡アレイ

• ネルソン、ジェリー（2005）。「分割鏡望遠鏡」。フォイ、ルノー、フォイ、フランソワ＝クロード（編）『天体物理学における光学』。シュプリンガー・サイエンス＋ビジネス・メディア。61 ～ 72ページ。ISBN  978-1-4020-3437-4。