用hcipy生成全球知名望远镜的孔径
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摘要:HCIPy光学仿真库集成了16种国际知名望远镜的孔径模型,包括ELT(39米)、GMT(24.5米)、TMT(30米)等大型地基望远镜,以及HST(2.4米)、JWST(6.5米)等空间望远镜。这些模型涵盖运行中(✅)、建设中(🔨)、规划中(🗓️)和概念阶段(💡)的各类望远镜配置,如分段镜面(ELT)、多镜组合(GMT)等特殊结构。通过Python代码可快速生成标准化的光瞳函数模型,为光学仿真提供基准参考。该集成既包含帕洛玛山5.1米海尔望远镜等经典设备,也整合了HiCAT实验室系统等专用测试平台。
望远镜孔径
hcipy中封装了许多指名望远镜的孔径模型,如下图所示

绘图代码如下
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from hcipy import *
aperture_funcs = [
('ELT', make_elt_aperture),
('GMT', make_gmt_aperture),
('TMT', make_tmt_aperture),
('Hale', make_hale_aperture),
('LUVOIR-A', make_luvoir_a_aperture),
('LUVOIR-B', make_luvoir_b_aperture),
('Magellan', make_magellan_aperture),
('VLT', make_vlt_aperture),
('HiCAT', make_hicat_aperture),
('HabEx', make_habex_aperture),
('HST', make_hst_aperture),
('JWST', make_jwst_aperture),
('Keck', make_keck_aperture),
('EAC2', make_eac2_aperture),
('Subaru', make_subaru_aperture),
('SCExAO', make_scexao_aperture),
]
pupil_grid = make_pupil_grid(512)
n_width = 4
n_height = 4
for i, (label, aperture) in enumerate(aperture_funcs):
img = evaluate_supersampled(aperture(normalized=True), pupil_grid, 4)
ax = plt.subplot(n_height, n_width, i + 1)
ax.set_title(label)
imshow_field(img, cmap='gray', interpolation='bilinear', ax=ax)
ax.axis('off')
plt.tight_layout()
plt.show()
望远镜简介
上图绘制的都是国际知名望远镜,各图对应关系如下
| 简称 | 全称 | 类型 | 主镜口径 | 状态 | 地点/归属 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ELT | 极大(Extremely Large)望远镜 | 地基 | 39 米 | 🔨 | 智利 (ESO) | 在建最大光学望远镜,分段镜面。 |
| GMT | 巨麦哲伦(Giant Magellan)望远镜 | 地基 | 24.5 米 | 🔨 | 智利 (GMT Org) | 7个8.4米圆镜组成,等效口径大。 |
| TMT | 三十米(Thirty Meter)望远镜 | 地基 | 30 米 | 🗓️ | 夏威夷 (计划) | 分段镜面,因选址问题进度受阻。 |
| Hale | 海尔(Hale)望远镜 | 地基 | 5.1 米 | ✅ | 美国 (帕洛玛山) | 经典望远镜,HCIPy 常用作基准对比。 |
| LUVOIR-A | 大型紫外/光学/红外 巡天望远镜 A |
天基 | 15 米 | 💡 | NASA (研究) | 原旗舰级概念,分段镜面,现演化为 HWO 。 |
| LUVOIR-B | 大型紫外/光学/红外 巡天望远镜 B |
天基 | 8 米 | 💡 | NASA (研究) | 较小版本概念,单块主镜。 |
| Magellan | 麦哲伦(Magellan)望远镜 | 地基 | 6.5 米 | ✅ | 智利 (拉斯坎帕纳斯) | 包含 Baade 和 Clay 两台,单块主镜。 |
| VLT | 甚大(Very Large)望远镜 | 地基 | 8.2 米 | ✅ | 智利 (ESO) | 由 4 台单元望远镜组成,HCIPy 中常指单台单元。 |
| HiCAT | 高对比度成像测试台 (High Contrast Imaging Testbed) | 实验室 | N/A | ✅ | 美国 (JPL) | JPL日冕仪原理验证实验台。 |
| HabEx | 宜居系外行星天文台 (Habitable Exoplanet Observatory) | 天基 (概念) | 4 米 | 💡 | NASA (研究) | 专注于寻找宜居行星的概念任务。 |
| HST | 哈勃(Hubble)空间望远镜 | 天基 | 2.4 米 | ✅ | NASA/ESA | 经典空间望远镜,单块主镜。 |
| JWST | 詹姆斯·韦伯(James Webb)空间望远镜 | 天基 | 6.5 米 | ✅ | NASA/ESA/CSA | 红外为主,分段镀金镜面,位于 L2 点。 |
| Keck | 凯克望远镜 (Keck Telescopes) | 地基 | 10 米 | ✅ | 美国 (夏威夷) | 早期成功的分段镜面望远镜,共两台。 |
| EAC2 | ExAO Color 2 (实验配置) | 实验室 | N/A | ✅ | 实验室配置 | 通常指特定的自适应光学实验光瞳配置。 |
| Subaru | 昴星团(Subaru)望远镜 | 地基 | 8.2 米 | ✅ | 美国 (夏威夷) | 日本国家天文台,单块主镜。 |
| SCExAO | 昴星团日冕仪极端自适应光学 (Subaru Coronagraphic Extreme AO) | 仪器 | 8.2 米 | ✅ | 夏威夷 (Subaru 上) | 安装在 Subaru 上的高对比度成像仪器。 |
其中,末尾字母T表示望远镜(Telescope),ST表示空间望远镜(Space Telescope),状态符号如下
- ✅运行中
- 🔨建设中
- 🗓️规划中
- 💡概念阶段
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