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

25 вещей, которые на самом деле ненавидят женщины 25 вещей, которые на самом деле ненавидят женщины

Эта статья поможет тебе прожить чуть более счастливую и долгую жизнь

Maxim
«На музыке: Наука о человеческой одержимости звуком» «На музыке: Наука о человеческой одержимости звуком»

Отрывок из книги Дэниела Левитина о том, как наш мозг воспринимает музыку

N+1
Ученые разработали тест для оценки полноценности прожитой жизни Ученые разработали тест для оценки полноценности прожитой жизни

Как проверить, насколько полноценную жизнь вы прожили?

Популярная механика
Теория подталкивания: как стартап ветерана Google меняет поведение сотрудников Теория подталкивания: как стартап ветерана Google меняет поведение сотрудников

Стартап Лазло Бока помогает выявить, что помогло бы сотрудникам достигать целей

Forbes
«Аллея кошмаров»: любите цирк, цирк, цирк «Аллея кошмаров»: любите цирк, цирк, цирк

«Аллея кошмаров» состоит из разных сюжетов, но композиция ее закольцовывается

GQ
Papa Roach — о борще с водкой, всепоглощающем страхе и жизни рок-звезды Papa Roach — о борще с водкой, всепоглощающем страхе и жизни рок-звезды

Papa Roach — об изменениях в музыкальной индустрии, безудержных пьянках и другом

GQ
Как рассказать о своем фетише Как рассказать о своем фетише

Как выбрать подходящий момент, чтобы рассказать о своих фантазиях?

GQ
Песчинка и собирательница помета оказались самыми маленькими сухопутными улитками Песчинка и собирательница помета оказались самыми маленькими сухопутными улитками

Зоологи описали два новых вида миниатюрных улиток из Вьетнама и Лаоса

N+1
Властелин колеса и его две крепости Властелин колеса и его две крепости

Марко Липранди придумал свой вариант дуатлона в горах

Men’s Health
Без «пжлст», мемов и капслока: правила делового общения в мессенджерах Без «пжлст», мемов и капслока: правила делового общения в мессенджерах

Почему не стоит использовать в деловой переписке капслок и сокращения?

Forbes
В бешмете и черкеске В бешмете и черкеске

Некоторые элементы одежды горцев стали частью униформы русской армии

Дилетант
Обыкновенные шакалы колонизировали Эстонию меньше чем за десять лет Обыкновенные шакалы колонизировали Эстонию меньше чем за десять лет

В последние десятилетия обыкновенные шакалы быстро расселяются по Европе

N+1
«Сделать то, чего от себя не ждешь» «Сделать то, чего от себя не ждешь»

Александра Ребенок много лет живет в режиме постоянного переключения

OK!
Как мозг хранит воспоминания: ученые изучали рыб, чтобы ответить на этот вопрос Как мозг хранит воспоминания: ученые изучали рыб, чтобы ответить на этот вопрос

Воспоминания - одна из самых загадочных вещей. Как они записываются в мозге?

Популярная механика
Почему котики такие милые? Этому есть 8 научно обоснованных причин Почему котики такие милые? Этому есть 8 научно обоснованных причин

Почему кошки кажутся нам маленькими детьми?

Cosmopolitan
Как «самый опасный» криптоанархист угрожает планам Байдена по контролю за оружием Как «самый опасный» криптоанархист угрожает планам Байдена по контролю за оружием

ПО Уилсона способно превратить кусок алюминия в основу для штурмовой винтовки

Forbes
Новое слово в энергетике: зачем России нужен атомный реактор с замыканием топливного цикла Новое слово в энергетике: зачем России нужен атомный реактор с замыканием топливного цикла

Началось строительство свинцового атомного реактора на быстрых нейтронах

Популярная механика
11 упражнений с гирей для новичков и профессиональных спортсменов 11 упражнений с гирей для новичков и профессиональных спортсменов

Тренировки с гирей улучшают общее состояние организма

РБК
Это не Альцгеймер: 7 причин, по которым может ухудшаться память Это не Альцгеймер: 7 причин, по которым может ухудшаться память

Тебе кажется, что ты забываешь всё, и боишься, что это ранняя деменция?

Cosmopolitan
Нежеланное повышение: как быть, если вы не хотите управлять людьми Нежеланное повышение: как быть, если вы не хотите управлять людьми

Есть ли способ продвигаться в компании, но не идти в управление?

VC.RU
«Я вся, как наглухо застегнутая» «Я вся, как наглухо застегнутая»

Как Анна Франк была символом, а стала человеком

Weekend
Создатель бизнес-доминанты: что нужно знать об ИТ-архитекторах Создатель бизнес-доминанты: что нужно знать об ИТ-архитекторах

Почему профессия IT-архитектора скоро окажется одной самых востребованных

Популярная механика
11 знаменитых актеров и актрис, которых мы не видели молодыми 11 знаменитых актеров и актрис, которых мы не видели молодыми

Мы привыкли видеть их в обрамлении седин и морщин, а они тоже были молодыми!

Maxim
Гонка за орбитальный кинематограф: съемка фильма Гонка за орбитальный кинематограф: съемка фильма

Россия первой в мире сняла на орбите художественный фильм

Популярная механика
Мои третьи роды Мои третьи роды

История нашей героини о том, как она забеременела и родила третий раз

9 месяцев
Одна вокруг света: ночевка в пустыне и Долина желаний Одна вокруг света: ночевка в пустыне и Долина желаний

157-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко: Колумбия

Forbes
Как питание помогает добиваться высоких спортивных результатов Как питание помогает добиваться высоких спортивных результатов

Делимся с вами советами по питанию от олимпийского чемпиона по фигурному катанию

GQ
Диета Николь Кидман: как помолодеть и похудеть на 10 кг за две недели Диета Николь Кидман: как помолодеть и похудеть на 10 кг за две недели

Вот уже несколько лет Николь Кидман сидит на омолаживающей диете

VOICE
Как защитить своих детей от травм во время зимних развлечений: советы для родителей Как защитить своих детей от травм во время зимних развлечений: советы для родителей

Какие меры безопасности нужно соблюдать зимой во время активной прогулки?

Популярная механика
10 попыток создать дешевый автомобиль 10 попыток создать дешевый автомобиль

Если денег нет, а ехать надо…

Maxim
Открыть в приложении