Россыпь звезд, будто подмигивающих наблюдателю, выглядит очень романтично

Популярная механикаHi-Tech

Адаптивная оптика: как рассмотреть звёзды на небе?

Россыпь звезд, будто подмигивающих наблюдателю, выглядит очень романтично. Но у астрономов это красивое мерцание вызывает вовсе не восхищение, а совершенно противоположные чувства. К счастью, есть способ исправить ситуацию.

Алексей Левин

Эксперимент, вдохнувший новую жизнь в науку о космосе, был выполнен не в знаменитой обсерватории и не на гигантском телескопе. Специалисты узнали о нем из статьи Successful Tests of Adaptive Optics, опубликованной в астрономическом журнале The Messenger в 1989 году. Там были представлены результаты испытаний электрооптической системы Come-On, предназначенной для корректировки атмосферных искажений света космических источников. Их провели с 12 по 23 октября на 152-см рефлекторе французской обсерватории OHP (Observatoire de Haute-Province). Система сработала настолько хорошо, что авторы начали статью утверждением, что «давняя мечта астрономов, работающих на наземных телескопах, наконец-то исполнилась благодаря созданию новой техники оптических наблюдений — адаптивной оптики».

e95448b8613b926a4dfe67466cd08b01.jpg

А через несколько лет системы адаптивной оптики (АО) начали ставить на большие инструменты. В 1993 году ими оснастили 360-см телескоп Европейской южной обсерватории (ESO) в Чили, чуть позже — такой же инструмент на Гавайях, а затем и 8−10-метровые телескопы. Благодаря АО в наземные инструменты можно наблюдать светила в видимом свете с разрешающей способностью, которая была уделом лишь космического телескопа Hubble, а в инфракрасных лучах — даже с более высокой. Например, в очень полезном для астрономии участке ближней инфракрасной зоны с длиной волны 1 мкм Hubble обеспечивает разрешение в 110 угловых мс, а 8-метровые телескопы ESO — до 30 мс.

На самом деле, когда французские астрономы испытывали свою систему АО, в США уже существовали аналогичные устройства. Но создали их вовсе не для нужд астрономии. Заказчиком этих разработок был Пентагон.

b68f91c88d1a2d147e315593cf8a142a.jpg
Глаза АО. Сенсор Шека-Хартмана работает так: покинув оптическую систему телескопа, свет проходит сквозь решетку из небольших линз, направляющих его на ПЗС-матрицу. Если бы излучение космического источника или искусственной звезды распространялось в вакууме или в идеально спокойной атмосфере, то все мини-линзы фокусировали бы его строго в центре отведенных им пикселей. Из-за атмосферных завихрений точки схождения лучей «гуляют» по поверхности матрицы, и это позволяет реконструировать сами возмущения.

Когда воздух помеха

Если наблюдать в телескоп две звезды, расположенные на небосводе очень близко друг к другу, их изображения сольются в одну светящуюся точку. Минимальное угловое расстояние между такими звездами, обусловленное волновой природой света (дифракционный предел), — это и есть разрешающая способность прибора, и она прямо пропорциональна длине волны света и обратно пропорциональна диаметру (апертуре) телескопа. Так, для трехметрового рефлектора при наблюдениях в зеленом свете этот предел составляет около 40 угловых мс, а для 10-метрового — чуть больше 10 мс (под таким углом мелкая монета видна с расстояния 2000 км).

Однако эти оценки справедливы только для наблюдений в вакууме. В земной атмосфере постоянно возникают участки локальной турбулентности, которая несколько сотен раз в секунду изменяет плотность и температуру воздуха и, следовательно, его показатель преломления. Поэтому в атмосфере фронт световой волны от космического источника неминуемо расплывается. В результате реальная разрешающая способность обычных телескопов в лучшем случае составляет 0,5−1 угловую секунду и сильно не дотягивает до дифракционного предела.

84b4525c5e3b3c62412f69863b0d88bc.jpg
Прощупывая атмосферу. Ранее размеры корректируемых зон небосвода ограничивались клетками со стороной в 15 угловых мс. В марте 2007 года на одном из телескопов ESO была впервые опробована мультисопряженная адаптивная оптика (MCAO). Она прощупывает турбулентности на разных высотах, что позволило увеличить размер корректируемого поля зрения до двух и более угловых минут. «В этом столетии возможности АО сильно расширились, — говорит «ПМ» профессор астрономии и астрофизики Клэр Макс, директор Центра адаптивной оптики Калифорнийского университета в Санта-Крус. — На больших телескопах установлены системы с двумя и тремя деформируемыми зеркалами, к числу которых относится и МСАО. Появились новые сенсоры волнового фронта и более мощные компьютерные программы. Созданы зеркала с микроэлектромеханическими актуаторами, позволяющими изменять форму отражающей поверхности лучше и быстрее, чем актуаторы на пьезоэлектриках. В последние годы разработаны и опробованы экспериментальные системы мультиобъектной адаптивной оптики (МОАО), с помощью которых можно одновременно отслеживать до десяти и более источников в поле зрения диаметром 5−10 угловых минут. Их установят на телескопах нового поколения, которые приступят к работе в следующем десятилетии».

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Прожектор перестройки Прожектор перестройки

Что мешает российской экономике расти?

Forbes
Хоккей для всех Хоккей для всех

Ночная хоккейная лига (НХЛ), масштабный проект российского любительского спорта

Men’s Health
Во что поиграть вдвоем на PlayStation 4: топ-5 игр для веселого кооператива Во что поиграть вдвоем на PlayStation 4: топ-5 игр для веселого кооператива

5 лучших игр для PS4 на двоих

CHIP
Рожденные в рубашке: как поймать удачу и превратить свои страдания в прибыль Рожденные в рубашке: как поймать удачу и превратить свои страдания в прибыль

Отрывок из книги Роба Мура «Возможность»

Forbes
ТОП-5 ошибок в ремонте кухни, из-за которых ты переплатишь дважды ТОП-5 ошибок в ремонте кухни, из-за которых ты переплатишь дважды

Разбираемся в том, какие ошибки чаще всего встречаются при ремонте кухни

Лиза
Красота не панацея: супермодели, которым изменяли любимые мужчины Красота не панацея: супермодели, которым изменяли любимые мужчины

Изменяют всем: богатым, успешным, хозяйственным, добрым девушкам

Cosmopolitan
Как выбрать робот-пылесос: главные правила Как выбрать робот-пылесос: главные правила

10 главных правил, которым стоит следовать при выборе домашнего робота-пылесоса

Популярная механика
Как зарабатывать состояния во время войн и мировых кризисов: советы гуру инвестиций Как зарабатывать состояния во время войн и мировых кризисов: советы гуру инвестиций

Отрывок из книги «История инвестиционных стратегий»

Forbes
Как пережить конец света: лучшие фильмы про апокалипсис и выживание Как пережить конец света: лучшие фильмы про апокалипсис и выживание

Фильмы о том, как человечество пытается пережить апокалипсис

Forbes
Полеты на паутине и отстрел зомби: топ-7 игр, наполненных духом Рождества Полеты на паутине и отстрел зомби: топ-7 игр, наполненных духом Рождества

Подборка самых интересных релизов, чтобы ты не скучал на новогодних праздниках

Maxim
Скрытые возможности браузера Google Chrome, о которых ты скорее всего не знаешь Скрытые возможности браузера Google Chrome, о которых ты скорее всего не знаешь

Ты даже не подозреваешь, что в любимом браузере полно тайных кнопок

Maxim
С кожей что-то не так: что такое атопический дерматит и как его лечить С кожей что-то не так: что такое атопический дерматит и как его лечить

О симптомах и способах лечения атопического дерматита

РБК
Пандемия дала время на осмысление, и теперь правила диктуют соискатели: как изменилось отношение к смене работы на рынке Пандемия дала время на осмысление, и теперь правила диктуют соискатели: как изменилось отношение к смене работы на рынке

Нет смысла отрицать, что соискатели пользуются преимуществами нынешнего климата

VC.RU
Как исправить неудачный Новый год и что делать с плохим настроением Как исправить неудачный Новый год и что делать с плохим настроением

Если понадобится преодолеть тоску и вернуть себе хорошее настроение

РБК
Норвежские археологи завершили раскопки погребального корабля викингов Норвежские археологи завершили раскопки погребального корабля викингов

Археологи раскопали в Геллестаде корабельное погребение эпохи викингов

N+1
Исполнение желаний без марафонов: как ставить цели и получать что хочешь Исполнение желаний без марафонов: как ставить цели и получать что хочешь

Собрали работающие техники по достижению целей для тех, кто полагается на себя

РБК
С кого начинался Голливуд: 7 великих актеров, которые изменили историю кино С кого начинался Голливуд: 7 великих актеров, которые изменили историю кино

С каких актеров началась история Голливуда?

Cosmopolitan
Важные вещи, которых не хватает на планете, а ты и не подозревал Важные вещи, которых не хватает на планете, а ты и не подозревал

Подборка дефицитных вещей, без которых пандемия покажется цветочками

Maxim
10 приложений, которые помогут стать здоровее и счастливее 10 приложений, которые помогут стать здоровее и счастливее

Бросить курить, больше двигаться — для этих целей найдется свое приложение

РБК
Все о диетах: самые популярные и эффективные Все о диетах: самые популярные и эффективные

Нутрициологи сходятся во мнении, что диеты часто идут во вред, а не на пользу

РБК
Лучше спросить заранее: популярные вопросы в области стоматологии Лучше спросить заранее: популярные вопросы в области стоматологии

Что нового появилось в современной стоматологии?

Популярная механика
Давние страницы: 5 увлекательных исторических книг Давние страницы: 5 увлекательных исторических книг

Подборка отличных исторических романов

Популярная механика
Как выбрать онлайн-курс: простая инструкция, которая пригодится каждому Как выбрать онлайн-курс: простая инструкция, которая пригодится каждому

Чтобы не стать жертвой мошенников, нужно выбирать онлайн-курс тщательно

Популярная механика
Старики на обочине: как злая ирония Берроуза и Буковски превратилась в шаблон и стухла Старики на обочине: как злая ирония Берроуза и Буковски превратилась в шаблон и стухла

Почему сейчас аутоагрессивная культура битников не вдохновляет

Playboy
Как работает матрица большого телескопа: подробно о сложном Как работает матрица большого телескопа: подробно о сложном

Астрономы обсерватории Китт-Пик пробуют внедрить альтернативу адаптивной оптике

Популярная механика
Картина, написанная служанкой Картина, написанная служанкой

Необычная история портрета графа Орлова-Чесменского

Дилетант
«История найма чаще всего унизительна для человека» — стартап Facancy хочет изменить HR-рынок в России. Получится ли у него? «История найма чаще всего унизительна для человека» — стартап Facancy хочет изменить HR-рынок в России. Получится ли у него?

Facancy запустил алгоритм, дающий оценку зарплат всем активным объявлениям

Inc.
Как менялась Рената Литвинова: из угловатой девчонки в утонченную диву Как менялась Рената Литвинова: из угловатой девчонки в утонченную диву

В это трудно поверить, но Ренате Литвиновой уже 55 лет!

Cosmopolitan
«Три одинаковых незнакомца»: что известно про эксперимент с разлученной тройней «Три одинаковых незнакомца»: что известно про эксперимент с разлученной тройней

Чем вызвана связь между близнецами и что на неё влияет?

Cosmopolitan
Юмор — это серьезно: как маленькая шутка может укрепить авторитет и повысить статус Юмор — это серьезно: как маленькая шутка может укрепить авторитет и повысить статус

Отрывок из книги «Юмор — это серьезно. Ваше секретное оружие в бизнесе и жизни»

Forbes
Открыть в приложении