地上光学望遠鏡の口径がますます大きくなるにつれて、風の乱れは望遠鏡の画像品質に影響を与える最も重要な要素の一つとなっています。風の乱れが望遠鏡システムの性能に及ぼす影響の法則や作用機構を深く研究するために、時域の観点から風の乱れの作用下での望遠鏡の応答の時系列シミュレーションとシステム性能の予測を行いました。まず、望遠鏡の構造構成を簡単に紹介し、有限要素法を用いて構造動力学モデルを構築しました。モーダル変換法により動力学モデルをモード座標系に変換し、モデルの次元を削減し計算効率を高めました。次に、2次元確率場に基づく風速時系列シミュレーション法を提案し、望遠鏡ドーム内の風速場を時間および空間位置に応じて変化する2次元確率場として表現しました。波数スペクトルを導入することで、スペクトル表現法における各離散サンプリング点での相互パワースペクトル行列のコレスキー分解で発生する数値的不安定性の問題を克服し、空間および時間周波数範囲内でほぼ連続した確率場を表現でき、数値計算には高速フーリエ変換（FFT）アルゴリズムを導入しシミュレーション効率を向上させました。最後に、2m口径望遠鏡を例に風速環境の時系列シミュレーションを行い、外部平均風速10m/sおよび15m/sの風乱れの作用下での望遠鏡の性能を予測しました。シミュレーション解析結果は、望遠鏡主鏡に作用する風乱れがそれぞれ最大約45nmおよび70nmの面形誤差を引き起こし、副鏡およびトラスに作用すると主に低周波数の主副鏡相対位置および角度偏差をもたらすことを示しました。

地上望遠鏡;確率場;風乱れ;時系列シミュレーション;動力学モデル