Das Infrarot-Weltraumteleskop DARWIN der Europäischen Weltraumbehörde ESA dient der Untersuchung erdähnlicher extrasolarer Planeten. Die Signale mehrerer freifliegender Teleskope werden in einem Interferometer auf geeignete Weise kombiniert, so dass das schwache Planetensignal spektroskopisch untersucht werden kann, um Hinweise auf erdähnliches Leben zu finden. Für eine Sonne/Erde-ähnliche Konstellation in einer Entfernung von ungefähr 50 Lichtjahren muss jedoch das Sternenlicht um einen Faktor 106 unterdrückt werden, damit das Planetenlicht sichtbar wird. Die Unterdrückungseigenschaft eines Robin Laurance-Interferometers wird analysiert für den Fall stochastischer Störungen der Gruppengeometrie und stochastischer Ausrichtungsfehler aktiv geregelter optischer Komponenten. Amplitudenfehler, ungleiche optische Pfadlängen und ungleiche Polarisationseigenschaften der optischen Pfade werden berücksichtigt. Die Sonne/Erde-ähnliche Konstellationen werden numerisch im Wellenlängenbereich von 6 Mikrometer bis 18 Mikrometer untersucht, und der Erwartungswert der Unterdrückung des Sternenlichts wird berechnet. Es wird gezeigt, dass maximale Standardabweichungen von sigmap=2 nm und sigmaA=5x10-4 für die Unterschiede in den optischen Pfadlängen und Amplitudentransmissionen erlaubt sind, um ein Unterdrückungsverhältnis von 60 dB zu erzielen. Diese und andere beispielhafte Ergebnisse bestätigen die Notwendigkeit eines extrem hohen Grades an Gleichheit der Interferometerarme und ermöglichen es, die Abhängigkeit des erreichbaren Unterdrückungsverhältnisses von einzelnen oder kombinierten Fehlern abzuschätzen.

    The European Space Agency's infrared space interferometer DARWIN is dedicated to the investigation of Earth-like extrasolar planets orbiting bright stars. A multi-aperture interferometer fed by free-flying telescopes allows spectroscopic analysis of the weak planet signal which could give hints on the possibility of the existence of Earth-like life. However, for a Sun/Earth-like constellation at an interstellar distance of some 50 light years, a star light suppression of about 60 dB is required to make the weak planet signal visible. In this paper we investigate the nulling capability of a space-based Robin Laurance interferometer in the case of stochastic disturbances of the array geometry and of stochastic alignment errors of the optical components, which both will be actively controlled. Mismatch of amplitude transmission, optical path length, and polarization transmission among the interferometer arms is taken into account. Sun/Earth-like constellations in the wavelength range of 6 microns to 18 microns are numerically analysed and the expected value of the star light rejection ratio is calculated for the Robin Laurance geometry. It is shown that maximum standard deviations of only sigmap= 2 nm and sigmaA=5x10-4 for the differences in optical path length and amplitude transmission can be allowed to obtain a rejection ratio of 60 dB. These and other exemplary numerical results confirm the extreme requirements for interferometer uniformity and give a quantitative insight into the dependence of the attainable rejection ratio an individual and/or combined interferometer imperfections.


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    Title :

    Performance analysis of a space-based multiple-telescope nulling interferometer for DARWIN


    Additional title:

    Analyse eines weltraumgestützten Sternenlicht-Interferometers für DARWIN


    Contributors:
    Wallner, O. (author) / Kudielka, K. (author)

    Published in:

    Publication date :

    2002


    Size :

    6 Seiten, 9 Bilder, 7 Quellen



    Type of media :

    Article (Journal)


    Type of material :

    Print


    Language :

    English




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