OPTICAL PERFORMANCE OF BREADBOARD AMON-RA IMAGING CHANNEL INSTRUMENT FOR DEEP SPACE ALBEDO MEASUREMENT

심우주 지구 반사율 측정용 아몬라 가시광 채널의 광학 시스템 제조 및 성능 평가

The AmonRa instrument, the primary payload of the international EARTHSHINE mission, is designed for measurement of deep space albedo from L1 halo orbit. We report the optical design, tolerance analysis and the optical performance of the breadborad AmonRa imaging channel instrument optimized for the mission science requirements. In particular, an advanced wavefront feedback process control technique was used for the instrumentation process including part fabrication, system alignment and integration. The measured performances for the complete breadboard system are the RMS 0.091 wave(test wavelength: 632.8 nm) in wavefront error, the ensquared energy of 61.7%($in\;14\;{\mu}m$) and the MTF of 35.3%(Nyquist frequency: $35.7\;mm^{-1}$) at the center field. These resulting optical system performances prove that the breadboard AmonRa instrument, as built, satisfies the science requirements of the EARTHSHINE mission.

지구와 태양 사이의 중력 평형점에서 혜일로 궤도로 운용되며, 심우주 반사율(albedo)을 측정코자 하는 EARTHSHINE 미션의 과학적 목적에 최적화된 아몬라 가시광 채널의 성능 인증 모델용 광학 시스템 개발을 완료하였다. 아몬라 광학계 설계 요구사항에 부합하는 설계안과 공차분석 결과를 바탕으로 광학 시스템의 설계, 부품 제작, 결합, 정렬, 성능 검증까지의 전 공정을 순수 국내 개발하였으며 특히 측정된 부품들의 광파면 오차를 결합 및 성능 평가 공정에 역투입하는 신 공법에 의하여 성능 검증을 실시하였다. 최종 결합 및 정렬이 완료되어 측정한 아몬라 광학계의 광파면 오차는 중심 시야에서 RMS 0.091 wave(기준 파장: 632.8nin)이며, Ensquared Energy(EE) 성능은 61.7%($14{\mu}m$ 이내), 변조전달함수(MTF) 성능은 35.3%(기준 주파수: $35.7mm^{-1}$)이다. 위 결과들은 아몬라 가시광 채널의 요구사항을 모두 만족시킴으로써 개발된 아몬라 가시광 채널 광학계가 EARTHSHINE 미션의 과학목적을 완수할 수 있음을 증명하였다.