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

Люди на пределе Люди на пределе

Возможности нашего собственного, среднестатистического тела

Вокруг света
У кого самый маленький член и где прячется ее оргазм: 35 удивительных фактов о половых органах У кого самый маленький член и где прячется ее оргазм: 35 удивительных фактов о половых органах

Размер имеет значение, но не только он

Playboy
Гнилые яблоки для Шиллера и жабья рвота для Ньютона: причуды известных ученых и писателей Гнилые яблоки для Шиллера и жабья рвота для Ньютона: причуды известных ученых и писателей

Нормальных людей не существует, среди гениев — тем более

Playboy
«В равенстве нет ничего сложного»: как Элис Пол возглавила борьбу суфражисток в США «В равенстве нет ничего сложного»: как Элис Пол возглавила борьбу суфражисток в США

Как Элис Пол добилась того, чтобы пункт о равенстве полов внесли в устав ООН

Forbes
Если ребенок слишком впечатлителен Если ребенок слишком впечатлителен

Некоторые взрослые считают их «плаксами», «неженками» и «капризулями»

Psychologies
«Адская молотилка». Десять выстрелов в минуту в одну точку «Адская молотилка». Десять выстрелов в минуту в одну точку

Российская армия приняла на вооружение артиллерийского монстра

Популярная механика
Ментальность краба Ментальность краба

Что случилось со звездным фондом ARK Innovation ETF королевы инвестиций Кэти Вуд

Forbes
Психопаты в доме священника: отрывок из романа букеровской финалистки Патриции Локвуд Психопаты в доме священника: отрывок из романа букеровской финалистки Патриции Локвуд

Автобиографическая книга Патриции Локвуд

Forbes
Биолюминесцентная приманка глубоководных удильщиков оказалась еще и флуоресцентной Биолюминесцентная приманка глубоководных удильщиков оказалась еще и флуоресцентной

Ихтиологам впервые удалось описать биофлуоресценцию у глубоководных удильщиков

N+1
Вера Рубин: история первой женщины, открывшей темную материю Вера Рубин: история первой женщины, открывшей темную материю

Кто такая Вера Рубин и что она сделала для астрофизики?

Популярная механика
Анатолий Найман. «Я прощаюсь с этим временем навек» Анатолий Найман. «Я прощаюсь с этим временем навек»

Вспоминаем одного из знаковых людей отечественной литературы — Анатолия Наймана

СНОБ
Витает в воздухе Витает в воздухе

Творческий путь архитекторов из японского бюро SANAA

AD
Социолог назвала 4 способа пережить профессиональную неудачу и извлечь из нее пользу Социолог назвала 4 способа пережить профессиональную неудачу и извлечь из нее пользу

Как переработать неудачу в опыт, на который можно опереться

Inc.
История Анны Каминской, приемной внучки Ахматовой История Анны Каминской, приемной внучки Ахматовой

Удивительная судьба Анны Каминской — хранительницы ахматовского наследия

СНОБ
10 потрясающих 3D-печатных протезов для... животных 10 потрясающих 3D-печатных протезов для... животных

Как 3D-технологии помогают в лечении животных

Популярная механика
Как включить подсветку клавиатуры на ноутбуке? Как включить подсветку клавиатуры на ноутбуке?

Есть ли на вашем ноутбуке подсветка и как её включить?

CHIP
1 фигура — 2 ракурса. Фотограф раскрыла секрет идеальных кадров для соцсетей 1 фигура — 2 ракурса. Фотограф раскрыла секрет идеальных кадров для соцсетей

Позинг — это своего рода искусство

Cosmopolitan
Дикий мир Земли: самые большие тропические леса планеты Дикий мир Земли: самые большие тропические леса планеты

В тропических лесах проживает половина земных видов растений и животных

Популярная механика
Проявить мягкость Проявить мягкость

Мексиканцы готовы есть десерты на завтрак, обед и ужин

Вокруг света
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
Воля Салаха Воля Салаха

Мохамед Салах — величайший футбольный игрок. Не сегодня — так завтра

GQ
Неандертальцы забрались на вулкан почти сразу после его извержения. Об этом говорят обнаруженные следы Неандертальцы забрались на вулкан почти сразу после его извержения. Об этом говорят обнаруженные следы

Гораздо более интересная история о том, как появился «Ciampate del Diavolo»

Популярная механика
Китайский токамак в течение 17 минут удерживал температуру в несколько раз горячее Солнца Китайский токамак в течение 17 минут удерживал температуру в несколько раз горячее Солнца

Новый мировой рекорд Китайской академии наук

Популярная механика
Власть женщин: что такое матриархат и существовал ли он на самом деле Власть женщин: что такое матриархат и существовал ли он на самом деле

Был ли в истории человечества матриархат?

Forbes
Почему новогодние праздники — лучшее время попробовать интервальное голодание Почему новогодние праздники — лучшее время попробовать интервальное голодание

Попробуем начать новую жизнь — но без мучительных диет и подсчета калорий

Cosmopolitan
Азбука авангарда Азбука авангарда

Отечественные имена и понятия, которые повлияли на мировое искусство

Культура.РФ
О шахматах, Корчном и Каспарове. Отрывок из книги гроссмейстера Анатолия Карпова О шахматах, Корчном и Каспарове. Отрывок из книги гроссмейстера Анатолия Карпова

Фрагмент из автобиографии знаменитого гроссмейстера Анатолия Карпова

СНОБ
Быт или не быт! Добро пожаловать в гости к настоящему британцу Быт или не быт! Добро пожаловать в гости к настоящему британцу

Правила британского дома: как не опозориться, собравшись в гости к англичанину

Популярная механика
Blago White: биография, карьера и личная жизнь рэпера Blago White: биография, карьера и личная жизнь рэпера

Blago White — как появился самый добрый русский артист

Playboy
Когда лучше инвестировать в акции Когда лучше инвестировать в акции

Книга «Стоимостное инвестирование в лицах и принципах»

СНОБ
Открыть в приложении