Microgate 的自適應光學技術在深空探索中大顯身手

幾代人對深空探索充滿了向往，這源于他們對揭示宇宙起源的強烈渴望。意大利 Microgate公司 及其客戶也在這段旅程中不斷發現新事物，并獲得靈感。Microgate 由 Vinicio 和 Roberto Biasi 兄弟于 1989 年創立，早期通過為職業體育賽事和賽車賽事提供高精度計時設備贏得了良好的聲譽。之后，他們對極高精度的追求擴展到了太空領域，并發明了用于大型地球望遠鏡的電機控制系統。

通過地球上最大的望遠鏡探索深空
Microgate 與政府間地面天文學研究組織歐洲南方天文臺（ESO）合作，打造了用于最新一代極大望遠鏡（ELT）的自適應鏡片。這些望遠鏡是探索新星系、恒星和行星的重要工具。它們的主要挑戰在于捕捉來自遙遠距離之外的光，以幫助我們更好地了解宇宙的起源。

圖1 Microgate為ESO的極大望遠鏡生產出了高度復雜的自適應光學鏡片。該光學器件由高密度 DC-DC 轉換器模塊供電，能夠校正大氣干擾，提取更多光線，從而實現更高分辨率的成像。

新的 ESO-ELT 望遠鏡配備了直徑達 39 米的主鏡，可以收集來自遙遠恒星和星系的微弱光子。與哈勃或詹姆斯·韋伯太空望遠鏡不同的是，這種利用地面望遠鏡探索宇宙起源的方法有兩個主要優點：

·       尺寸大：新的 ELT 望遠鏡比哈勃望遠鏡大 23 倍。

·       靈活性高：地面望遠鏡可以放置在任意地點，易于升級，而太空望遠鏡則難以維護。

ESO 望遠鏡已經取得了多項突破性發現。例如，天文學家利用 ESO 的設施追蹤了銀河系中心極端引力場中恒星的運動，提供了令人信服的證據，證明那里存在超大質量的黑洞。這一發現榮獲了 2020 年諾貝爾物理學獎。

利用自適應光學技術克服大氣波前干擾

當光線穿過大氣層時，會受到波前像差的干擾，導致能見度下降。Microgate 的自適應光學技術能夠糾正這種干擾現象。捕獲的光線首先由主鏡反射到自適應副鏡，該副鏡會進行物理形變，以重建“平面”波前。在 ESO-ELT 項目中，Microgate 提供了所有實時控制硬件和軟件，使用復雜的非接觸式線性電機對鏡面進行機械變形，從而從物理上操控入射波前，以校正這些大氣干擾（見短視頻演示）。

圖2 輔鏡是由厚度約 1.9 毫米的特種玻璃制成的自適應鏡面。銅色線圈代表線性電機。

ESO-ELT M4 鏡面直徑為 2.4 米，由厚度約為 1.9 毫米的特種玻璃制成。鏡面采用由精密電流驅動器和一系列共置永磁體驅動的音圈電機，提供用于鏡面變形的驅動力。這個過程使用了 5316 個電機，均勻分布在鏡子的整個表面上，每個電機的軸間距（即軸距）約為 30 毫米。

自適應鏡面懸浮在電機線圈產生的磁場上。通過專用控制電流使鏡面局部變形，并使用相同數量的高靈敏度電容式傳感器或位置傳感器來校正形狀，精度達納米級（百萬分之一毫米）。Microgate 工程師使用以約 100kHz 的頻率運行的電子系統，能夠在一毫秒內完全重新定義鏡面的形狀。這樣，無需將望遠鏡發射到太空，便可獲得極其清晰和干凈的成像效果。

Vicor 的高密度模塊驅動自適應光學系統

自適應光學系統的精確操作和熱管理至關重要，所有外露表面的溫度必須接近環境溫度，以避免形成局部湍流。由于空間有限，電源系統的挑戰變得更加艱巨。

圖3 Microgate 使用 Vicor DCM3623 系列 DC-DC 電源模塊對鏡面進行機械變形，以校正大氣干擾。該過程對于提升圖像質量至關重要。

Microgate 選擇使用 Vicor DCM3623 系列 DC-DC 轉換器電源模塊為這一過程供電。電源系統板安裝在氣冷冷板的底部，每個模塊最多可為 36 個電機通道供電，從而簡化了復雜的布線。

Microgate 的硬件工程師 Gerald Angerer 表示：“Vicor 的高效、高功率密度模塊既緊湊又可靠，在電路板上占用的空間很小。這些小型化的電源轉換器是我們的最佳選擇。我們已經使用了 10 多年，目前還沒有能與之媲美的替代品。”

合作揭示宇宙奧秘
Microgate 致力于通過深空探索揭示宇宙的奧秘，而 Vicor 的高密度電源模塊正在推動下一代 ELT 自適應光學系統的發展。通過與 Vicor 及其他世界級合作伙伴的緊密合作，Microgate 正在幫助歐洲南方天文臺等組織探索宇宙的起源，并共同取得改變世界的重大發現。

了解高密度模塊如何幫助 Microgate支持深空探索的更多詳情

 關于 Vicor 公司

Vicor 公司依托一系列專利技術，設計、開發、制造并銷售模塊化電源組件和完整的電源系統。公司總部位于馬薩諸塞州安多弗，面向電源系統市場提供產品，涵蓋企業和高性能計算、工業設備和自動化、電信和網絡基礎設施、車輛和運輸、航空航天和國防等領域。www.vicorpower.com