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

О чем говорит ChatGPT О чем говорит ChatGPT

ChatGPT не может действовать: он не умеет играть в игру «Покажи и назови»

Эксперт
7 правил настоящего джентльмена («Нет» не говорить, над девушками шутить, по пабам ходить…) 7 правил настоящего джентльмена («Нет» не говорить, над девушками шутить, по пабам ходить…)

Как почувствовать себя своим среди настоящих английских джентльменов?

Playboy
Как довести девушку до оргазма: 5 важных нюансов, которые тебе стоит знать Как довести девушку до оргазма: 5 важных нюансов, которые тебе стоит знать

Женский оргазм и все, что о нем тебе нужно знать

Playboy
Когда лучше инвестировать в акции Когда лучше инвестировать в акции

Книга «Стоимостное инвестирование в лицах и принципах»

СНОБ
«Лакричная пицца»: солнечная комедия Пола Томаса Андерсона о взрослении «Лакричная пицца»: солнечная комедия Пола Томаса Андерсона о взрослении

«Лакричная пицца» — теплый, смешной и доступный фильм

РБК
Куприн нюхал женщин, Конан Дойл верил в фей: странные привычки знаменитостей Куприн нюхал женщин, Конан Дойл верил в фей: странные привычки знаменитостей

Известные писатели и актеры, которые вели себя необъяснимо с точки зрения логики

Cosmopolitan
«Не наступает на трещины»: что делать с навязчивыми действиями у детей? «Не наступает на трещины»: что делать с навязчивыми действиями у детей?

Безобидная игра может быть признаком обсессивно-компульсивного расстройства

Cosmopolitan
«Я плохой отец, но человек я загадочный»: архив Эдуарда Лимонова выставлен на аукцион «Я плохой отец, но человек я загадочный»: архив Эдуарда Лимонова выставлен на аукцион

Личные вещи и рукописи неопубликованных произведений Эдуарда Лимонова

Forbes
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
План такой: 7 привычек, которые стоит приобрести, если собираешься забеременеть План такой: 7 привычек, которые стоит приобрести, если собираешься забеременеть

Как не превратить планирование беременности в тяжелый путь с испытаниями

Cosmopolitan
6 главных фактов о пользе петрушки для здоровья 6 главных фактов о пользе петрушки для здоровья

Петрушка — это концентрированный источник питательных веществ и витаминов

РБК
Как рассказать о своем фетише Как рассказать о своем фетише

Как выбрать подходящий момент, чтобы рассказать о своих фантазиях?

GQ
Самые горячие мотоциклы 2022 года Самые горячие мотоциклы 2022 года

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

Maxim
Отсекаем лишнее Отсекаем лишнее

Главные действующие лица на арене минималистской архитектуры

AD
«Люди больше не хотят гибкого расписания — они хотят полностью контролировать своё время» «Люди больше не хотят гибкого расписания — они хотят полностью контролировать своё время»

Эксперимент Best Buy: офисные сотрудники сами выбирали где и сколько работать

VC.RU
7 ошибочных суждений о летучих мышах 7 ошибочных суждений о летучих мышах

Обоснованна ли плохая репутация летучих мышей?

Популярная механика
«Закладывается новая эпоха в мировых отношениях» «Закладывается новая эпоха в мировых отношениях»

Андрей Сушенцов о переговорах с США: «Добро пожаловать в реальность»

Эксперт
Диоксид олова помог сделать эффективные перовскитные солнечные элементы Диоксид олова помог сделать эффективные перовскитные солнечные элементы

Скорость нежелательной безызлучательной рекомбинации снизилась на 80 процентов

N+1
Болевые точки: почему появляются язвы во рту и как их лечить Болевые точки: почему появляются язвы во рту и как их лечить

Кто склонен к образованию неприятных язвочек в полости рта и что с ними делать

Cosmopolitan
Секреты долголетия: ученые выяснили правила жизни столетних людей Секреты долголетия: ученые выяснили правила жизни столетних людей

Несмотря на разные биографии, у всех долгожителей есть несколько общих правил

Cosmopolitan
Скучают ли кошки, когда остаются одни? Вот что говорят ученые Скучают ли кошки, когда остаются одни? Вот что говорят ученые

Существует стереотип, что кошки отлично справляются с разлукой. Так ли это?

Cosmopolitan
«Наука и жизнь» № 11, 1982 г. Ещё не кровь, но уже не водица «Наука и жизнь» № 11, 1982 г. Ещё не кровь, но уже не водица

Летом 1982 года проходил в столице Первый Всесоюзный биофизический съезд

Наука и жизнь
LEGO для взрослых. Чем выгоден Low-code и какие задачи с его помощью можно решать LEGO для взрослых. Чем выгоден Low-code и какие задачи с его помощью можно решать

Low-code набирает популярность во всем мире

Inc.
Что такое тейпирование и какую пользу для здоровья и внешности можно от него получить? Что такое тейпирование и какую пользу для здоровья и внешности можно от него получить?

Мы решили рассказать о тейпах и разобраться с особенностями тейпирования

Esquire
5 научных причин, по которым люди видят призраков 5 научных причин, по которым люди видят призраков

Ученые выдвинули целый ряд теорий о том, почему люди видят призраков

Maxim
Как была придумана утопия Как была придумана утопия

Григорий Ревзин о Томасе Море и его «Утопии»

Weekend
Цифровая лихорадка Цифровая лихорадка

Наиболее интересные выступления из конференции CG Event

Популярная механика
10 безумных научных проектов прошлого 10 безумных научных проектов прошлого

Новейшие технологии и научные достижения сподвигают учёных на разные проекты

Популярная механика
Семь самых опасных автомобилей всех времен Семь самых опасных автомобилей всех времен

Почему эти машины особенно смертоносны?

Maxim
Наглядности ради: как эффектно представить данные в табличных редакторах Наглядности ради: как эффектно представить данные в табличных редакторах

Как представить скучные колонки цифр в понятном и визуально привлекательном виде

CHIP
Открыть в приложении