Астрономы обсерватории Китт-Пик пробуют внедрить альтернативу адаптивной оптике

Популярная механикаНаука

Как работает матрица большого телескопа: подробно о сложном

Астрономы обсерватории Китт-Пик пробуют внедрить альтернативу адаптивной оптике – ПЗС-матрицы с ортогональным переносом зарядов.

Марат Мусин

На фоне легендарного телескопа Mayall и крупнейшего в мире спектрографа, работающих в обсерватории Китт-Пик, телескоп WIYN не так грандиозен и мог бы затеряться. Однако использованные на нем новейшие технологии ставят его в один ряд с самыми грандиозными инструментами наземной астрономии.

Песок и камень

На всей планете не так уж и много мест, в которых географические и климатические условия сложились для астрономов-наблюдателей наилучшим образом. Это засушливая чилийская пустыня Атакама, где стоят четыре 8,2-метровых гиганта обсерватории VLT и массив миллиметровых телескопов ALMA. Это гора Мауна-Кеа на Гавайях, где телескопов больше, чем на любой другой вершине планеты, и нагорья Антарктиды, где работает 10-метровый South Pole Telescope. В этом же ряду расположилась и пустыня Сонора на границе США с Мексикой: здесь работает Национальная обсерватория Китт-Пик.

d734775bb7433d267e4fe0dfb4bf0b92.jpg
Частично заполненный OTCCD-матрицами массив телескопа WIYN. Именно в такой конфигурации (девять матриц в центре и четыре по краям) телескоп работал первые два года. Сегодня их число доведено до 30.

Сонора, одна из самых больших, сухих и жарких пустынь Северной Америки, занимает территорию нескольких штатов. Здесь живут индейцы племени папаго — «тохоно-оодхам», «люди пустыни», близкие к народу пима. Возвышающаяся над местностью гора Китт-Пик (на местном языке оодхам — Лолигам) для них до сих пор священна, но не настолько, как расположенный чуть дальше пик Бабоквивари. Поэтому — в отличие от аборигенов Гавайских островов, которые недавно все-таки заблокировали строительство на Мауна-Кеа нового 30-метрового телескопа — землю на Китт-Пик индейцы отдали в аренду еще более полувека назад по вполне сходной цене в четверть доллара за акр. Новый договор, подписанный в начале XXI века, оставил эти условия в силе и сделал возможной модернизацию телескопов. Работники обсерватории могут спокойно планировать работу на десятилетия вперед, не опасаясь проблем с индейцами. Отсутствие поблизости городов снижает световое загрязнение неба, высота в 2000 м над уровнем моря уменьшает толщину атмосферы над обсерваторией, а засушливый климат обеспечивает порядка 260 «чистых», безоблачных ночей в году (72%). Сегодня на склонах Китт-Пик, как грибы на пне, плотно расположились «шляпки» 26 телескопов. Гора открыта для посетителей, и любой человек, не обязательно астроном, может обойти эту территорию. Главное — не шуметь, о чем напоминают заботливые надписи: «Пожалуйста, сохраняйте тишину: днем астрономы спят».

3168fbb1c7061fa298e604acc9544744.jpg
Влияние различных слоев атмосферы на изображение звезды. В обычной фотографии ПЗС почти вытеснены матрицами на основе технологии комплементарной структуры металл-оксид-полупроводник — КМОП. Эта технология позволяет интегрировать на одном кристалле и матрицу светочувствительных детекторов, и цифровую электронику для обработки полученного с нее сигнала. В КМОП-матрицах снятие сигнала происходит со множества пикселей параллельно и одновременно. Это позволяет, в частности, не дожидаться окончания экспонирования и получать данные в режиме реального времени. Однако для профессиональной астрономии в некоторых случаях все еще удобнее и выгоднее использовать старые добрые ПЗС — в первую очередь из-за очень низкого уровня шума при высоком уровне чувствительности.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Открыть в приложении