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

Шахзад Ансари: «У подрывных инноваций есть и темная сторона» Шахзад Ансари: «У подрывных инноваций есть и темная сторона»

Беседа с ведущим экспертом по внедрению инноваций Шахзадом Ансари

РБК
«Быть обнаженной в 62 года сложно»: Эмма Томпсон смогла преодолеть стеснение «Быть обнаженной в 62 года сложно»: Эмма Томпсон смогла преодолеть стеснение

Эмма Томпсон поделилась наблюдениями о красоте женского тела

Cosmopolitan
Как оформить договор купли-продажи автомобиля. Полная инструкция Как оформить договор купли-продажи автомобиля. Полная инструкция

Разбираемся в нюансах заполнения ДКП

РБК
Саблезубые тигры. Находки в Крыму Саблезубые тигры. Находки в Крыму

В 2018 году в Крыму при прокладке трассы была открыта большая карстовая пещера

Наука и жизнь
Стала мамой от донора спермы и счастлива: как сегодня живет Лариса Черникова Стала мамой от донора спермы и счастлива: как сегодня живет Лариса Черникова

Как сложилась судьба автора "Влюбленный самолет" Ларисы Черниковой?

Cosmopolitan
7 самых известных слепых знаменитостей 7 самых известных слепых знаменитостей

Как люди с частичным или полным отсутствием зрения изменили мир

Maxim
Что будет, если пробурить в Земле сквозную дыру и прыгнуть в нее? Окажетесь ли вы на другом конце света? Что будет, если пробурить в Земле сквозную дыру и прыгнуть в нее? Окажетесь ли вы на другом конце света?

Представим, что мы смогли прорубить сквозную дыру в Земле

Популярная механика
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
Как славянская мифология покорила весь киномир Как славянская мифология покорила весь киномир

Как нечисть отечественного производства составила конкуренцию гламурным вампирам

СНОБ
Поднебесные создания Поднебесные создания

Прошло всего полгода после Токио — и вот уже открываются новые Олимпийские игры

GQ
Playboy выразил поддержку женщинам, обвинившим его основателя Хью Хефнера в насилии Playboy выразил поддержку женщинам, обвинившим его основателя Хью Хефнера в насилии

Сегодняшний Playboy — это не Playboy Хью Хефнера

Forbes
Московская гага Московская гага

Как Роман Абрамович из любителя балета стал продюсером шумных постановок

Forbes
На здоровье На здоровье

С чего начинались и к чему пришли пять современных направлений медицины

N+1
Оксинитрид титана позволил получить перовскитные солнечные элементы с рекордной эффективностью Оксинитрид титана позволил получить перовскитные солнечные элементы с рекордной эффективностью

Замена оксида титана на оксинитрид улучшила характеристики солнечного элемента

N+1
Физики создали оптическую квантовую батарею на сверхпоглощении Физики создали оптическую квантовую батарею на сверхпоглощении

Физики впервые продемонстрировали эффект сверхпоглощения света

N+1
Их не нужно готовить: список самых здоровых продуктов для тех, кто вечно занят Их не нужно готовить: список самых здоровых продуктов для тех, кто вечно занят

Здоровые продукты, которые стоит держать в холодильники для перекуса

Cosmopolitan
Личный опыт: как мы отказались от столичных разрабов и начали хантить айтишников из СНГ Личный опыт: как мы отказались от столичных разрабов и начали хантить айтишников из СНГ

Чем так хороши айтишники из СНГ?

Inc.
«Путеводитель зоолога по Галактике» «Путеводитель зоолога по Галактике»

Зачем животные двигаются?

N+1
Опыт одной фиксации: как смотреть «Фотоувеличение» Антониони 50 лет спустя Опыт одной фиксации: как смотреть «Фотоувеличение» Антониони 50 лет спустя

«Фотоувеличение» — кино-загадка о молодом лондонском фотографе

Esquire
Как правильно копить деньги и что делать, если хочется тратить Как правильно копить деньги и что делать, если хочется тратить

Финансовое поведение предполагает, что человек не тратит все, что зарабатывает

Forbes
Curiosity обнаружил на Марсе углеродный след жизни. Главные новости науки сегодня Curiosity обнаружил на Марсе углеродный след жизни. Главные новости науки сегодня

Марсоход Curiosity обнаружил отложения бедные изотопом углерод-13

Популярная механика
«Моя веснянка»: история любви русской девушки и немецкого офицера «Моя веснянка»: история любви русской девушки и немецкого офицера

История любви Марии Васильевой и Отто Адама навсегда осталась в истории

Cosmopolitan
Искусство ничего не делать: правила инвестиций от трейдера с годовой прибылью в 300% Искусство ничего не делать: правила инвестиций от трейдера с годовой прибылью в 300%

Отрывок из книги «Таинственные маги рынка» Джека Швагера

Forbes
Когда лучше инвестировать в акции Когда лучше инвестировать в акции

Книга «Стоимостное инвестирование в лицах и принципах»

СНОБ
Уровень интеллекта зависит от того, сколько у тебя здоровых зубов Уровень интеллекта зависит от того, сколько у тебя здоровых зубов

Как здоровье зубов влияет на умственные способности?

Maxim
Кейт Миддлтон. Как стать королевой Кейт Миддлтон. Как стать королевой

Правила жизни современной Золушки – герцогини Кембриджской

Лиза
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
Страх смерти и магазины у дома: что угрожает крупным торговым центрам Страх смерти и магазины у дома: что угрожает крупным торговым центрам

Эксперты и участники рынка назвали главные риски для мегамоллов

Forbes
Время для любви Время для любви

Мне казалось, что с появлением малыша я поменяюсь кардинально. Именно внутренне

Домашний Очаг
Теория поколений: кто идет на смену альфам и в чем их особенность Теория поколений: кто идет на смену альфам и в чем их особенность

Какими будут представители нового поколения

Forbes
Открыть в приложении