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摘 要：随着科技的进步与社会的发展，我们对很多事物的要求越来越高，在天文观测中亦是如此。因为大气层的影响，很多时候使用原有的望远镜所观测到的图像并不清晰。为了获取足够清晰、分辨率足够高的图像，在很多天文研究中使用了幸运成像技术。这一技术使用的设备较为简单，操作更为方面，能帮助获得更好的图片用于研究，推动了天文观测技术的发展，也促进了相关领域的研究。
关键词：天文观测;幸运成像技术;应用分析
引言
在天文观测的时候，各种光线经过大气层对相关物质进行采样时会受到影响，最后形成的图像会模糊，从而影响到正常的观察，影响整体对天体的研究。而幸运成像技术则是通过一些光学原理对已经获取的图片进行处理，使模糊的图片变得清晰，从而有利于更好的观察和探究，使用这一技术推动了天文观测的快速发展，也为天文领域的成长提供了不少的进步空间。
一、幸运成像技术的相关概述
早在上个世紀的六十年代，为了获得优良的天文图像进行观测，很多研究者进行了多种尝试，在七十年代的时候找到了衍射达到极限分辨率的能够图像，随后经过多次计算和演练，终于找到了这个“幸运成像”，为其正式用于天文奠定了基础。
（一）应用的基本原理
在大气层存在一种湍流，十分不稳定，当其进行不规则的运动时就会影响到观测的进行，采集到的图像会非常模糊。为了避免这一种情况影响研究，先辈们经过大量的研究发现了一个“大气相干时间”的区间，当小于这个时间时，大气中的湍流会形成一段时间的冻结，对成像的影响很小，可以形成较为清晰的图片。同时，要形成幸运成像还有一个必须的条件，就是一定要有足够亮度的参考星系，通过这些参考星便于更快的找到基点，拍摄更好的图像。
（二）天文观测中幸运成像的不同系统
在天文观测中使用幸运成像形成图像一般有两种系统，不同的效果会使用到不同的系统技术。
其中一种是单一幸运成像系统。一般来讲幸运成像系统的运用会提高图片的分辨率，利用大气中色散的情况来施行补充，最后使用增焦设备和探测技术进行一个处理，最后形成一个具有高分辨率的图像。单一幸运成像系统在天文观测中常被使用，其主要包括了光学增焦系统、大气色散修正系统、探测仪以及一些滤光系统等。使用这一技术的具体操作过程主要为：首先需要对当时进行观察的大气环境进行考察，再找一些参考星来检测当时大气湍流会对观测产生什么样的影响;通过对不同位置进行采样形成图像，找到最亮的位置，并计算出图像的分辨率，选择最后想要达到的最后标准;最好这些准备之后要按照选取的位置，对一些图像进行叠加处理，最后形成分辨率较高的结果，用于研究[1]。
在单一幸运成像的基础上，获得了分辨率较高的图片，但在天文发展中，为了获取更多的参考，需要使用口径较大的望远镜，但口径越大，获取幸运成像的几率就越小，基于此不少科学做出努力提高口径较大望远镜获取图像的分辨率。在单一系统的基础上，不同的研究员采用了不同的方法，有效的获得了幸运成像：第一种是利用幸运成像技术作为整个获取图像的终端体系安装于具有自适应的光学系统的望远镜中，大型望远镜一般都配有光学系统，可以利用这个特点对那些不清晰的图像进行筛选，最终提高大口径望远镜图像的分辨率。第二种复合型的幸运成像系统一般是将大口径的望远镜分成多个小口径，在每一个小部分上进行幸运成像的操作，最后再进行叠加，形成最后的图像。目前复合型的幸运成像系统有AO+LI、HST等多种，AO+LI系统的分辨率很高，但因为其自适应官学系统，使用时要求自然导星要亮于17 mag，可以观测到的范围小于HST系统，不同的复合系统有不同的优劣势。
二、天文观测中幸运成像技术的应用
因为大气层湍流的影响，天文观测受到了很多限制。21世纪初，剑桥大学开始在天文观测中应用幸运成像技术，并获得了不小的成果，此后在双星系统、球状星团这些天文观测中慢慢得到了广泛的使用。
（一）双星系统中幸运成像系统的应用
对双星系统进行观测有助于对星系质量和其类型的确定，传统的望远镜很难对这些进行一个仔细的观测，因此通过幸运成像系统获取清晰的图像，更有利于实现对其的观察。对双星系进行观察，一方面可以获取不同星系光纤变化的曲线是如何产生的，进而确定观察的区域是否有其他天体;另一方面通过对行星、恒星双星系之间参数进行研究，进而推动这两个天体之间存在的双星数量。进行双星系的观测对于研究伴星质量有重要意义，通过幸运成像可以增大研究双星系统的范围，提高精确度，获得更为准确的数据。经过多年的研究，很多天文学家利用幸运成像系统在双星系统的研究中获得了很大的成就，例如科学家Rica 等人采用这一技术，选择WDS星表中角距在0.2-1.5的样本，对147颗双星展开了424次观察，找到了18颗Hipparcos 双星和2个新双星系统[2]，在双星系统的观察中有了极大的进步。
（二）球状星团中幸运成像系统的应用
Djorgovski 等科学家在进行球状星团的观察时，发现了有差不多1/5的星团存在核心塌缩的情况。将幸运成像运用到这一观察中来，能够较快的获取到清晰的图像，能更快的找到这些星团的准确位置，实现对塌缩情况的分析。如果进行长期有效的观察还能观测到不同星团的运行速度，利用这一数据开展演示，对所有星团的距离、演变进行计算，帮助了解不同星团的年龄、找到新的星团，为更多的天文研究提供更丰富的数据支持。
三、结束语
天文观测中幸运成像技术的运用，能帮助相关天文研究工作的开展，同时有效的提高了普通望远镜成像的分辨率，推动了球状星团和双星系统这些天文观测的开展。同时，随着科技的不断发展，数据获取和处理能力的不断提升，幸运成像技术会获得更加长足的进步和应用。随着这一技术的不断发展，已经形成了Lucky Cam、Fast Cam、Astra Lux这三种主要的幸运成像技术系统，并长期应用于天文科学研究，获得了很多高分辨率的图像。此后，幸运成像技术还将长期应用到天文研究中，为很多重要研究的开展提供更多有效的数据，推动对外星系的探究。
参考文献
[1] 李天泽.幸运成像技术在天文观测中的应用浅析[J].科学中国人，2017，0（8Z）.
[2] 陈朕.基于以太网传输的FPGA幸运成像系统的研究[D].昆明理工大学，2019.
基金项目：本文系西华师范大学2018年省级创新创业训练计划项目“基于西华师大50厘米望远镜开展星团变星研究”的阶段性成果。项目编号：201810638067;项目负责人：刘啸洋;项目学校：西华师范大学
作者简介：刘啸洋 出生年月：1999年8月25日 性别：男 民族：土家 籍贯：湖北咸宁 职务/职称：学生 学历：本科 单位信息（单位全名）：西华师范大学
关键词：天文观测;幸运成像技术;应用分析
引言
在天文观测的时候，各种光线经过大气层对相关物质进行采样时会受到影响，最后形成的图像会模糊，从而影响到正常的观察，影响整体对天体的研究。而幸运成像技术则是通过一些光学原理对已经获取的图片进行处理，使模糊的图片变得清晰，从而有利于更好的观察和探究，使用这一技术推动了天文观测的快速发展，也为天文领域的成长提供了不少的进步空间。
一、幸运成像技术的相关概述
早在上个世紀的六十年代，为了获得优良的天文图像进行观测，很多研究者进行了多种尝试，在七十年代的时候找到了衍射达到极限分辨率的能够图像，随后经过多次计算和演练，终于找到了这个“幸运成像”，为其正式用于天文奠定了基础。
（一）应用的基本原理
在大气层存在一种湍流，十分不稳定，当其进行不规则的运动时就会影响到观测的进行，采集到的图像会非常模糊。为了避免这一种情况影响研究，先辈们经过大量的研究发现了一个“大气相干时间”的区间，当小于这个时间时，大气中的湍流会形成一段时间的冻结，对成像的影响很小，可以形成较为清晰的图片。同时，要形成幸运成像还有一个必须的条件，就是一定要有足够亮度的参考星系，通过这些参考星便于更快的找到基点，拍摄更好的图像。
（二）天文观测中幸运成像的不同系统
在天文观测中使用幸运成像形成图像一般有两种系统，不同的效果会使用到不同的系统技术。
其中一种是单一幸运成像系统。一般来讲幸运成像系统的运用会提高图片的分辨率，利用大气中色散的情况来施行补充，最后使用增焦设备和探测技术进行一个处理，最后形成一个具有高分辨率的图像。单一幸运成像系统在天文观测中常被使用，其主要包括了光学增焦系统、大气色散修正系统、探测仪以及一些滤光系统等。使用这一技术的具体操作过程主要为：首先需要对当时进行观察的大气环境进行考察，再找一些参考星来检测当时大气湍流会对观测产生什么样的影响;通过对不同位置进行采样形成图像，找到最亮的位置，并计算出图像的分辨率，选择最后想要达到的最后标准;最好这些准备之后要按照选取的位置，对一些图像进行叠加处理，最后形成分辨率较高的结果，用于研究[1]。
在单一幸运成像的基础上，获得了分辨率较高的图片，但在天文发展中，为了获取更多的参考，需要使用口径较大的望远镜，但口径越大，获取幸运成像的几率就越小，基于此不少科学做出努力提高口径较大望远镜获取图像的分辨率。在单一系统的基础上，不同的研究员采用了不同的方法，有效的获得了幸运成像：第一种是利用幸运成像技术作为整个获取图像的终端体系安装于具有自适应的光学系统的望远镜中，大型望远镜一般都配有光学系统，可以利用这个特点对那些不清晰的图像进行筛选，最终提高大口径望远镜图像的分辨率。第二种复合型的幸运成像系统一般是将大口径的望远镜分成多个小口径，在每一个小部分上进行幸运成像的操作，最后再进行叠加，形成最后的图像。目前复合型的幸运成像系统有AO+LI、HST等多种，AO+LI系统的分辨率很高，但因为其自适应官学系统，使用时要求自然导星要亮于17 mag，可以观测到的范围小于HST系统，不同的复合系统有不同的优劣势。
二、天文观测中幸运成像技术的应用
因为大气层湍流的影响，天文观测受到了很多限制。21世纪初，剑桥大学开始在天文观测中应用幸运成像技术，并获得了不小的成果，此后在双星系统、球状星团这些天文观测中慢慢得到了广泛的使用。
（一）双星系统中幸运成像系统的应用
对双星系统进行观测有助于对星系质量和其类型的确定，传统的望远镜很难对这些进行一个仔细的观测，因此通过幸运成像系统获取清晰的图像，更有利于实现对其的观察。对双星系进行观察，一方面可以获取不同星系光纤变化的曲线是如何产生的，进而确定观察的区域是否有其他天体;另一方面通过对行星、恒星双星系之间参数进行研究，进而推动这两个天体之间存在的双星数量。进行双星系的观测对于研究伴星质量有重要意义，通过幸运成像可以增大研究双星系统的范围，提高精确度，获得更为准确的数据。经过多年的研究，很多天文学家利用幸运成像系统在双星系统的研究中获得了很大的成就，例如科学家Rica 等人采用这一技术，选择WDS星表中角距在0.2-1.5的样本，对147颗双星展开了424次观察，找到了18颗Hipparcos 双星和2个新双星系统[2]，在双星系统的观察中有了极大的进步。
（二）球状星团中幸运成像系统的应用
Djorgovski 等科学家在进行球状星团的观察时，发现了有差不多1/5的星团存在核心塌缩的情况。将幸运成像运用到这一观察中来，能够较快的获取到清晰的图像，能更快的找到这些星团的准确位置，实现对塌缩情况的分析。如果进行长期有效的观察还能观测到不同星团的运行速度，利用这一数据开展演示，对所有星团的距离、演变进行计算，帮助了解不同星团的年龄、找到新的星团，为更多的天文研究提供更丰富的数据支持。
三、结束语
天文观测中幸运成像技术的运用，能帮助相关天文研究工作的开展，同时有效的提高了普通望远镜成像的分辨率，推动了球状星团和双星系统这些天文观测的开展。同时，随着科技的不断发展，数据获取和处理能力的不断提升，幸运成像技术会获得更加长足的进步和应用。随着这一技术的不断发展，已经形成了Lucky Cam、Fast Cam、Astra Lux这三种主要的幸运成像技术系统，并长期应用于天文科学研究，获得了很多高分辨率的图像。此后，幸运成像技术还将长期应用到天文研究中，为很多重要研究的开展提供更多有效的数据，推动对外星系的探究。
参考文献
[1] 李天泽.幸运成像技术在天文观测中的应用浅析[J].科学中国人，2017，0（8Z）.
[2] 陈朕.基于以太网传输的FPGA幸运成像系统的研究[D].昆明理工大学，2019.
基金项目：本文系西华师范大学2018年省级创新创业训练计划项目“基于西华师大50厘米望远镜开展星团变星研究”的阶段性成果。项目编号：201810638067;项目负责人：刘啸洋;项目学校：西华师范大学
作者简介：刘啸洋 出生年月：1999年8月25日 性别：男 民族：土家 籍贯：湖北咸宁 职务/职称：学生 学历：本科 单位信息（单位全名）：西华师范大学