다니엘 K. 이노우에 태양망원경

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1. 개요
2. 건설
- 2.1. 망원경 구조
- 2.2. 적응 광학 및 능동 광학
3. 관측 장비
4. 협력 기관
참조

1. 개요

다니엘 K. 이노우에 태양망원경(DKIST)은 미국 하와이에 위치한 태양 관측 망원경이다. 2010년에 건설 계약이 체결되어 2021년 11월에 완공되었으며, 4미터 주경과 적응 광학 및 능동 광학 시스템을 갖춰 태양의 고해상도 이미지를 제공한다. 망원경은 가시광 광대역 이미저(VBI), 가시광 분광 편광계(ViSP), 가시광 파장 가변 필터(VTF), 회절 제한 근적외선 분광 편광계(DL-NIRSP), 극저온 근적외선 분광 편광계(Cryo-NIRSP) 등 다양한 관측 장비를 탑재하고 있으며, 국립 과학 재단, 국립 태양 관측소 등 22개 기관의 협력으로 건설되었다.

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다니엘 K. 이노우에 태양망원경
위치 정보
망원경 건설 예정지 (왼쪽 건물)
기본 정보
이름	다니엘 K. 이노우에 태양망원경
원래 이름	Daniel K. Inouye Solar Telescope
위치	마우이섬, 하와이주, 미국
좌표	좌표: 20°42′24″N 156°15′22″W
표고	3,084 m (10,118 ft)
관측 파장	400 nm (750 THz) - 2,000 nm (150 THz)
건설 시작	2013년 1월
초기 관측 시작	2019년 (예정)
형식	그레고리식 망원경 / 광학 망원경 / 태양 망원경
구경	4.24m
가대	경위대식 가대
웹사이트	다니엘 K. 이노우에 태양망원경 웹사이트
운영
운영 조직	대학 천문 연구 협회
명칭 유래
이름 유래	다니엘 이노우에
추가 정보
중요성	세계에서 가장 강력한 태양 망원경

2. 건설

망원경 건설 계약은 2010년에 체결되었으며, 당시 완공 예정일은 2017년이었다.^[8] 마우이 섬의 할레아칼라에 위치한 망원경 부지에서의 실제 건설은 2013년 1월에 시작되었고,^[9]^[25] 망원경 하우징(건물)은 같은 해 9월에 완료되었다.^[10]

주 거울은 2017년 8월 1일과 2일 밤 사이에 부지로 운송되었으며,^[11]^[26] 같은 달 망원경 구조가 거의 완성되었다. 망원경은 2019년 12월에 완공되어 전례 없는 수준의 태양 이미지를 제공했으며, 퍼스트 라이트를 달성했다.^[3] 태양의 자기장을 측정하기 위한 추가 기기는 2020년 상반기에 추가될 예정이었다.^[3]

2021년 11월 22일, 건설 완료와 함께 첫 과학 관측을 시작하며 운영 단계로의 전환이 공식 발표되었다. 예비 설계 단계를 포함하여 망원경이 완성되기까지는 총 25년 이상이 소요되었다.^[12]

망원경의 이름은 하와이 주 출신의 일본계 미국인으로서 최초로 미국 연방 상원 의원을 역임한 대니얼 K. 이노우에를 기리기 위해 명명되었다.^[22]

건설에는 약 3.44억달러의 비용이 투입되었으며,^[23] 망원경은 할레아칼라 천문대 내 부지에 자리 잡고 있다.^[23] 관측소 부지로 마우이 섬이 선택된 주된 이유는 연중 맑은 날이 많고, 태양 관측에 유리한 지구 대기 조건을 갖추고 있기 때문이다.

2. 1. 망원경 구조

75mm 두께의 f/2 주경은 원래 직경이 4.24m이지만, 외부 12cm를 마스킹하여 유효 직경 4m, f/0.67의 오프셋 오목 포물선 형태를 가진다. 이 거울은 Schott에서 Zerodur 재질로 주조되었으며, 애리조나 대학교의 Richard F. Caris Mirror Laboratory에서 연마되었다. 이후 AMOS의 거울 코팅 시설에서 알루미늄으로 코팅 처리되었다.^[13]^[14]

0.65m 직경의 부경은 초점 거리 1m의 오목 타원체 모양이다. 탄화 규소로 만들어졌으며, 육각대에 장착되어 망원경 구조물의 열팽창이나 휘어짐을 보상하고 거울을 최적의 위치에 유지하는 역할을 한다.

2. 2. 적응 광학 및 능동 광학

다니엘 K. 이노우에 태양망원경(DKIST)의 중요한 부분 중 하나는 적응 광학 및 능동 광학 시스템이다. 이 시스템들은 지구 대기로 인해 발생하는 망원경 이미지의 왜곡을 바로잡는 역할을 한다. 이러한 왜곡은 '시상(seeing)'이라 불리며, 온도 구배나 대기의 다른 요인들 때문에 발생하여 망원경 이미지의 선명도를 크게 떨어뜨릴 수 있다.^[15]^[16]

DKIST의 적응 광학 시스템은 대기의 왜곡을 실시간으로 보정하기 위해 형태를 바꿀 수 있는 가변 거울을 사용한다. 이 시스템에는 들어오는 빛의 왜곡 정도를 측정하는 파면 센서가 포함되어 있으며, 측정된 정보를 바탕으로 가변 거울을 조절하여 왜곡을 상쇄한다.^[17]^[15]

한편, 능동 광학 시스템은 망원경의 초점과 정렬 상태를 일정하게 유지하는 역할을 담당한다. 이를 위해 센서와 액추에이터 네트워크를 이용하여 망원경 거울들의 위치를 계속 감시하고 미세하게 조정함으로써, 망원경이 항상 정확하게 정렬되고 초점이 맞도록 유지한다.^[15]

이러한 적응 광학 및 능동 광학 시스템 덕분에 DKIST는 현재까지 가장 높은 해상도의 태양 이미지를 얻을 수 있다. 이 고해상도 이미지들은 태양 표면과 대기를 더욱 상세하게 연구하는 데 사용되며, 과학자들이 태양 활동과 우주 기상을 일으키는 과정을 더 깊이 이해하는 데 도움을 준다.^[18] 또한, 망원경 렌즈 부분에는 애퍼처 설계가 적용되어, 미세한 코로나를 관측할 때 방해가 되는 산란광을 최소화한다. 이를 통해 미세한 코로나 구조에도 보정 광학 기술을 적용하는 것이 가능해지고, 관측된 이미지를 재구성하는 작업도 수월해진다.

3. 관측 장비

DKIST는 5개의 1세대 관측 장비를 갖출 것으로 예상된다.^[20] 이 장비들은 태양의 다양한 측면을 상세하게 관측하기 위해 설계되었다.

3. 1. 가시광 광대역 이미저 (VBI)

VBI는 회절 제한 성능을 가진 2채널 이미저이다. 각 채널 경로는 간섭 필터와 태양 이미지를 샘플링하는 디지털 과학 CMOS 센서 카메라로 구성된다. 각 카메라는 4k×4k 픽셀 해상도를 갖는다. 간섭 필터는 특정 파장 범위의 햇빛만 통과시키는 대역 통과 필터 역할을 한다. 각 채널에는 모터로 구동되는 빠른 교체 필터 휠에 4개의 서로 다른 간섭 필터가 장착되어 있다.

VBI는 청색 채널(45″ 시야)과 적색 채널(69″ 시야)로 구성되어 있으며, 각 채널은 서로 다른 파장의 빛을 관측한다.

각 파장에서 얻어진 이미지는 높은 프레임 속도(30 fps)로 연속 기록된 후, 디지털 분석 과정을 거쳐 하나의 선명한 이미지(스펙클 재구성)로 합성된다.

VBI는 국립 태양 관측소에서 제작되었다.

3. 1. 1. VBI 청색 채널

393.327 nm, FWHM: 0.101 nm (Ca II K 스펙트럼선, 짙은 보라색)
430.520 nm, FWHM: 0.437 nm (G-band, 보라색)
450.287 nm, FWHM: 0.41 nm (청색 연속 스펙트럼)
486.139 nm, FWHM: 0.0464 nm (H-베타 스펙트럼선, 터키색)

3. 1. 2. VBI 적색 채널

(69″ 시야)

656.282nm, FWHM: 0.049nm (H-알파 스펙트럼선, 밝은 적색)
668.423nm, FWHM: 0.442nm (적색 연속 스펙트럼)
705.839nm, FWHM: 0.578nm (이산화 티타늄(TiO) 스펙트럼선, 짙은 적색)
789.186nm, FWHM: 0.356nm (Fe XI 스펙트럼선)

3. 2. 가시광 분광 편광계 (ViSP)

ViSP는 고층 천문대 (High Altitude Observatory)에서 제작했다.

3. 3. 가시광 파장 가변 필터 (VTF)

VTF는 키펜호이어 태양물리연구소 Kiepenheuer-Institut für Sonnenphysik^deu에서 제작했다.

3. 4. 회절 제한 근적외선 분광 편광계 (DL-NIRSP)

DL-NIRSP는 회절 격자 기반의 적분장 분광기로, 분광 해상도 R=250,000을 가지고 있다. DL-NIRSP는 하와이 대학교 천문학 연구소(Institute for Astronomy, IfA)에서 제작되었다.

3. 5. 극저온 근적외선 분광 편광계 (Cryo-NIRSP)

Cryo-NIRSP는 하와이 대학교의 천문학 연구소(IfA)에서 제작되었다.

4. 협력 기관

2014년 기준으로, 22개의 기관이 다니엘 K. 이노우에 태양망원경(DKIST) 건설 협력에 참여했다.^[21]^[27]

'''운영 사무소:''' 천문학 연구 대학 협회
'''자금 지원 기관:''' 국립 과학 재단
'''주요 연구원:''' 국립 태양 관측소
'''공동 주요 연구원:'''
* 고고도 관측소
* 뉴저지 공과대학교
* 하와이 대학교 천문학 연구소
* 시카고 대학교 천문학·천체물리학과 및 수학과
'''협력 기관:'''
* 공군 연구소
* 캘리포니아 공과대학교 벨란 플라스마 그룹, 응용물리 연구소
* 캘리포니아 주립대학교 노스리지 물리학 및 천문학과
* 콜로라도 연구 협회
* 하버드-스미소니언 천체물리 센터
* 키펜호이어 태양물리 연구소 (독일 프라이부르크)
* 록히드 마틴 태양 및 천체물리 연구소
* 미시간 주립대학교 물리학 및 천문학과
* 몬태나 주립대학교 물리학과
* 미국 항공우주국(NASA) 고다드 우주 비행 센터
* 미국 항공우주국(NASA) 마셜 우주 비행 센터
* 프린스턴 대학교 플라스마 물리학 연구소
* 사우스웨스트 연구소 계측 및 우주 연구부
* 스탠퍼드 대학교 W.W. 한센 실험 물리학 연구소
* 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스
* 캘리포니아 대학교 샌디에고 천체물리학 및 우주 과학 센터
* 콜로라도 대학교 볼더 천체물리학 및 우주 천문학 센터 및 공동 연구소
* 로체스터 대학교 물리학 및 천문학과

참조

_[1] 웹사이트 Solar Telescope Named for Late Senator Inouye http://www.nso.edu/D[...] National Solar Observatory 2013-12-16
_[2] 간행물 World's most powerful solar telescope is up and running 2020-01-29
_[3] 웹사이트 Telescope captures most detailed pictures yet of the sun https://www.theguard[...] 2020-01-29
_[4] 웹사이트 NSF FY2019 Report https://www.nsf.gov/[...] National Science Foundation 2019
_[5] 웹사이트 These are the most detailed images of the sun ever taken https://www.sciencen[...] 2020-01-29
_[6] 웹사이트 Why Build the Inouye Solar Telescope on Haleakalā https://nso.edu/tele[...] 2019-12-18
_[7] Citation U.S. NSF's Daniel K. Inouye Solar Telescope Begins Science Operations Commissioning Phase https://nso.edu/pres[...]
_[8] press release NSF Selects NSO to Build World's Largest Solar Telescope http://www.spaceref.[...] SpaceRef 2010-01-22
_[9] 웹사이트 Building the DKIST – Image Gallery http://dkist.nso.edu[...] dkist.nso.edu null
_[10] Citation Work on Dome Completed, say Spanish Companies http://frenchtribune[...] 2013-09-21
_[11] press release Primary mirror delivered to Daniel K. Inouye Solar Telescope https://www.nsf.gov/[...] National Science Foundation 2017-08-03
_[12] 웹사이트 Great job, team! https://twitter.com/[...] National Solar Observatory null
_[13] 웹사이트 UA Completes Primary Mirror for Advanced Solar Telescope https://uanews.arizo[...] 2015-12-11
_[14] 웹사이트 DKIST M1 Mirror Successfully Aluminized https://www.nso.edu/[...] 2018-06-04
_[15] 웹사이트 '2.0 Wavefront Correction {{error|Error: The retired template {{tn|!}} has been transcluded; see [[mw:Help:Magic words#Escaped characters]] for details. To fix this, use only the code {{Magic word|!}} to generate the | character.}} https://dkist.nso.ed[...] null
_[16] 서적 Adaptive Optics Systems VII SPIE 2020-12-15
_[17] 웹사이트 Massive solar telescope starts science observations https://www.space.co[...] 2022-03-01
_[18] 웹사이트 This is the highest-resolution photo of the sun ever taken https://www.technolo[...] null
_[19] 웹사이트 Solar telescope releases first image of a sunspot https://phys.org/new[...] null
_[20] 웹사이트 DKIST Instruments https://www.nso.edu/[...]
_[21] 웹사이트 Collaborating Institutions http://dkist.nso.edu[...] dkist.nso.edu null
_[22] 뉴스 Solar Telescope Named for Late Senator Inouye http://www.nso.edu/D[...] アメリカ国立太陽観測所 2013-12-06
_[23] 뉴스 マウイ島ハレアカラに巨大天文台建設 http://www.nikkansan[...] null 2015-02-23
_[24] press release NSF Selects NSO to Build World's Largest Solar Telescope http://www.spaceref.[...] SpaceRef 2010-01-22
_[25] 웹사이트 Building the DKIST – Image Gallery http://dkist.nso.edu[...] dkist.nso.edu null
_[26] press release Primary mirror delivered to Daniel K. Inouye Solar Telescope https://www.nsf.gov/[...] アメリカ国立科学財団 2017-08-03
_[27] 웹사이트 Collaborating Institutions http://dkist.nso.edu[...] dkist.nso.edu null
_[28] 웹인용 Solar Telescope Named for Late Senator Inouye http://www.nso.edu/D[...] National Solar Observatory 2013-12-16
_[29] 저널 인용 World's most powerful solar telescope is up and running 2020-01-29
_[30] 웹인용 Telescope captures most detailed pictures yet of the sun https://www.theguard[...] 2020-01-29
_[31] 웹인용 NSF FY2019 Report https://www.nsf.gov/[...] National Science Foundation 2019
_[32] 웹인용 These are the most detailed images of the sun ever taken https://www.sciencen[...] 2020-01-29
_[33] 웹인용 Why Build the Inouye Solar Telescope on Haleakalā https://nso.edu/tele[...] 2019-12-18
_[34] 인용 U.S. NSF's Daniel K. Inouye Solar Telescope Begins Science Operations Commissioning Phase https://nso.edu/pres[...]

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