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

Археологи раскопали в южной галерее Денисовой пещеры 3154 каменных артефакта Археологи раскопали в южной галерее Денисовой пещеры 3154 каменных артефакта

Найденные каменные артефакты относятся к среднему и верхнему палеолиту

N+1
Стартап как на ладони. Что знают о вашем проекте инвесторы с предпринимательским опытом? Стартап как на ладони. Что знают о вашем проекте инвесторы с предпринимательским опытом?

Как знания о работе в стартапе изнутри изменили систему оценки проектов

Inc.
5 причин все же посмотреть «Этерна: Часть первая» 5 причин все же посмотреть «Этерна: Часть первая»

«Этерна: Часть первая» — какой получилась экранизация русского фэнтези

Maxim
Искусственный или натуральный: 9 мифов о производстве меха Искусственный или натуральный: 9 мифов о производстве меха

Вокруг добычи меха много мифов — какие из них не имеют отношения к реальности

РБК
Беги без оглядки: 9 признаков того, что твой мастер маникюра не профессионал Беги без оглядки: 9 признаков того, что твой мастер маникюра не профессионал

Как найти хорошего мастера маникюра?

VOICE
Хорошая фигура и стиль: в чем подвох? Хорошая фигура и стиль: в чем подвох?

Почему наличие хорошей фигуры не всегда значит, что стиль тоже на высоте?

Cosmopolitan
“От разговоров о цвете обоев я как выжатый лимон” “От разговоров о цвете обоев я как выжатый лимон”

Смогут ли женщины найти поддержку друг в друге?

Psychologies
Пизанская башня по-американски: история одной высотки, которая с каждым годом наклоняется все сильнее Пизанская башня по-американски: история одной высотки, которая с каждым годом наклоняется все сильнее

«Башня Тысячелетия» каждый год понемногу отклоняется от центральной оси

Популярная механика
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
Правда ли, что характер кошки зависит от ее породы? Правда ли, что характер кошки зависит от ее породы?

Что важнее: порода и или воспитание, когда речь идет о характере кошки?

Cosmopolitan
Пушистые любимцы: 50 удивительных фактов про кошек Пушистые любимцы: 50 удивительных фактов про кошек

Без кота и жизнь не та, но что мы о них знаем?

Playboy
Когда лучше инвестировать в акции Когда лучше инвестировать в акции

Книга «Стоимостное инвестирование в лицах и принципах»

СНОБ
Как создать собственный NFT: разбираемся в нюансах Как создать собственный NFT: разбираемся в нюансах

Что можно превратить в NFT и как это сделать

CHIP
Как влияют на полёты самолётов вышки 5G: страшная правда Как влияют на полёты самолётов вышки 5G: страшная правда

Мобильная связь 5G может помешать работе оборудования самолётов?

Популярная механика
Археологи нашли в Месопотамии древнейшие остатки проса Археологи нашли в Месопотамии древнейшие остатки проса

Жители Северного Ирака начали возделывать просо во II тыс. до н.э

N+1
Оксиды азота и озон помешали насекомым-опылителям найти цветки Оксиды азота и озон помешали насекомым-опылителям найти цветки

Загрязнение воздуха снизило численность опылителей и количество посещений цветов

N+1
Нужны ли миру цифровые деньги? Объясняет эксперт Нужны ли миру цифровые деньги? Объясняет эксперт

Кто лидирует в гонке цифровых валют и что будет, если деньги уйдут в digital?

Inc.
«Мог стать знаменитым танцовщиком, но поднимаю с земли какашки»: как устроена миллиардная индустрия выгула собак в США «Мог стать знаменитым танцовщиком, но поднимаю с земли какашки»: как устроена миллиардная индустрия выгула собак в США

Легко ли гулять с питомцами и с какими причудами собачников приходится мириться?

VC.RU
Культ страха: почему мы так любим фильмы ужасов Культ страха: почему мы так любим фильмы ужасов

Почему люди обожают ужастики и что посмотреть, чтобы пережить катарсис?

Forbes
Детские запреты: какие ошибки родителей мешают тебе стать хорошей матерью Детские запреты: какие ошибки родителей мешают тебе стать хорошей матерью

Отрывок из книги «Хочу быть мамой, и папой тоже» Лены Фейгин

Cosmopolitan
Из подрядчиков в стартпап: история маркетингового сервиса Popmechanic Из подрядчиков в стартпап: история маркетингового сервиса Popmechanic

Как идея стартапа превратилась в бизнес стоимостью 105 млн. руб.

Inc.
Как жить счастливее и чувствовать себя лучше. Интервью с нейрофизиологом Как жить счастливее и чувствовать себя лучше. Интервью с нейрофизиологом

Ученый Елена Белова — о том, что такое «железо» и «софт» в мозге

РБК
Техосмотр-2022: кто никогда его не пройдет (важный список для всех) Техосмотр-2022: кто никогда его не пройдет (важный список для всех)

Наиболее частые ошибки, с которыми не получить диагностическую карту

РБК
Самые горячие мотоциклы 2022 года Самые горячие мотоциклы 2022 года

Если ты страдаешь от острого мототоксикоза, мы подкинем дров в огонь

Maxim
Удивительная история одноместного персонального вертолета 1950-х годов De Lackner HZ-1 Удивительная история одноместного персонального вертолета 1950-х годов De Lackner HZ-1

Без скепсиса смотреть на этот гибрид газонокосилки и вертолета невозможно

Maxim
Инфантильный мужчина: 5 признаков парня, который ищет мамочку Инфантильный мужчина: 5 признаков парня, который ищет мамочку

Как уберечь себя от пожизненной позиции мамы для инфантильного мужчины?

Cosmopolitan
«Леша никогда не хотел Сэма! Даже когда он родился»: Айза упрекнула Гуфа «Леша никогда не хотел Сэма! Даже когда он родился»: Айза упрекнула Гуфа

Айза Долматова рассказала об отношениях с бывшим мужем

Cosmopolitan
Сага о бедрах: почему они нас беспокоят (вне зависимости от типа фигуры) Сага о бедрах: почему они нас беспокоят (вне зависимости от типа фигуры)

Разбираем типы женских фигур и рассуждаем о том, почему бедра — это проблема

Cosmopolitan
Что делать в Катаре зимой Что делать в Катаре зимой

Причины, по которым нужно провести холодный сезон в Катаре

GQ
Жаворонки против сов: что такое циркадные ритмы и как они работают Жаворонки против сов: что такое циркадные ритмы и как они работают

На что влияют циркадные ритмы и можно ли их настроить?

РБК
Открыть в приложении