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

Тема для состоятельных господ Тема для состоятельных господ

Инвестиции в медицину — это красиво, интересно и благородно

Forbes
Сибирь китайская: разворот на восток Сибирь китайская: разворот на восток

Регионы Сибири и Дальнего Востока связаны с китайским бизнесом и рынком

Эксперт
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
Переход в облако только начинается, а прогнозы о будущем метавселенных могут не сбыться: тренды до 2030 года Переход в облако только начинается, а прогнозы о будущем метавселенных могут не сбыться: тренды до 2030 года

Даже становясь лучше, новые технологии не смогут заменить старые и привычные

VC.RU
Без права налево: как на Руси следили наказывали неверных жен и «гулящих» девиц Без права налево: как на Руси следили наказывали неверных жен и «гулящих» девиц

Что случалось с женщинами, которые изменяли мужу, на Руси

Cosmopolitan
Аллергия на секс: как интимная близость может убить Аллергия на секс: как интимная близость может убить

У тебя есть минимум два способа превратить постельные игры в смертельный номер

Maxim
Детский гардероб и воспитание: как одежда влияет на самооценку ребенка Детский гардероб и воспитание: как одежда влияет на самооценку ребенка

Как привить ребенку чувство вкуса?

Cosmopolitan
5 горнолыжных курортов, где можно отлично покататься 5 горнолыжных курортов, где можно отлично покататься

Cнега хватит всем!

Лиза
Ключ поверни и полетели: пять аэромобилей, которые можно будет купить Ключ поверни и полетели: пять аэромобилей, которые можно будет купить

Летающие автомобили — отличное средство от пробок!

Playboy
Почему болит левый бок: 14 возможных причин Почему болит левый бок: 14 возможных причин

Причин, по которым может болеть левый бок, довольно много. Вот некоторые из них

Cosmopolitan
«Сейчас бы действовал более формально и через менеджеров»: основатель Xsolla — об уроках после массовых увольнений «Сейчас бы действовал более формально и через менеджеров»: основатель Xsolla — об уроках после массовых увольнений

В чем ошибся основатель Xsolla, обвиняя своих сотрудников в невовлеченности?

VC.RU
В темноте и за углом В темноте и за углом

Зрение военного времени

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
6 мультфильмов 2021 года, которые понравятся и детям, и взрослым 6 мультфильмов 2021 года, которые понравятся и детям, и взрослым

5 классных новых мультфильмов, на которых зевать точно не будет никто!

Cosmopolitan
Выспись, наконец: 6 советов, как отдохнуть за каникулы на год вперед Выспись, наконец: 6 советов, как отдохнуть за каникулы на год вперед

Отстреляться впрок не удастся, а вот сформировать здоровые привычки — очень даже

Playboy
Ленивая йога: как разминать тело, не отходя далеко от кровати Ленивая йога: как разминать тело, не отходя далеко от кровати

Даже лежание на диване можно обернуть себе на пользу

Esquire
Ветер перемен Ветер перемен

C Нового года мы обычно начинаем новую жизнь

Здоровье
Умный шляпник Умный шляпник

Виртуозное владение ремеслом не мешает Нику Фуке создавать бунтарский стиль

Robb Report
Не мальчик, но муж: 10 лучших ролей Эндрю Гарфилда Не мальчик, но муж: 10 лучших ролей Эндрю Гарфилда

Эндрю Гарфилд давно и старательно трудится на передовой кино

Esquire
Как и зачем бренды и артисты проникли в видеоигры: репортаж Esquire из виртуальной реальности Как и зачем бренды и артисты проникли в видеоигры: репортаж Esquire из виртуальной реальности

Почему люди готовы тратить тысячи (а иногда и миллионы) на виртуальные предметы?

Esquire
Забыть нельзя запомнить Забыть нельзя запомнить

Антон Филипенко об актерских работах и трудности держать в голове имена и даты

OK!
Властелин колеса и его две крепости Властелин колеса и его две крепости

Марко Липранди придумал свой вариант дуатлона в горах

Men’s Health
Широко открывая глаза Широко открывая глаза

Изучать свои чувства — это как ступить на экзотический, неизведанный остров

Psychologies
Не NFT единым: как устроен рынок стикеров азиатского мессенджера Line, где авторы зарабатывают миллионы долларов в год Не NFT единым: как устроен рынок стикеров азиатского мессенджера Line, где авторы зарабатывают миллионы долларов в год

Четыре миллиона художников рисуют своих персонажей для мессенджера

VC.RU
Свежие и классные: новые российские сериалы, которые тебя удивят Свежие и классные: новые российские сериалы, которые тебя удивят

Драма, черная комедия и политическая сатира — классные российские сериалы

Cosmopolitan
Распахнули веки! Бибер, Хадид, Лайвли и другие звезды, изменившие разрез глаз Распахнули веки! Бибер, Хадид, Лайвли и другие звезды, изменившие разрез глаз

Кто из западных звезд скорректировал доставшийся им от природы разрез глаз?

Cosmopolitan
Девять значимых событий 2021 года в физике и астрономии Девять значимых событий 2021 года в физике и астрономии

Самые важные события прошедшего года в физических и астрономических областях

Наука и жизнь
Советские солдаты возле убитого двойника Гитлера Советские солдаты возле убитого двойника Гитлера

В мае 1945 года по Берлину распространился слух, что обнаружен труп Гитлера

Дилетант
В бешмете и черкеске В бешмете и черкеске

Некоторые элементы одежды горцев стали частью униформы русской армии

Дилетант
«Мемориал»* в цифрах и фактах «Мемориал»* в цифрах и фактах

История организации, исследовавшей политические репрессии в СССР

Дилетант
Открыть в приложении