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

6 главных ошибок при заваривании чая, превращающих благородный напиток в яд 6 главных ошибок при заваривании чая, превращающих благородный напиток в яд

Может ли чай быть вреден для здоровья?

ТехИнсайдер
Все, кроме тебя: что такое синдром упущенной выгоды (FOMO) и почему не стоит ему поддаваться Все, кроме тебя: что такое синдром упущенной выгоды (FOMO) и почему не стоит ему поддаваться

Как противостоять синдрому упущенной выгоды?

Esquire
Бюджетные правила: как грамотно экономить деньги Бюджетные правила: как грамотно экономить деньги

Правила экономии средств от инвестиционного советника

Forbes
Мама, мне скучно... Мама, мне скучно...

Как научить ребенка развлекать себя самостоятельно

Лиза
Семь самых опасных автомобилей всех времен Семь самых опасных автомобилей всех времен

Почему эти машины особенно смертоносны?

Maxim
Одна вокруг света: где находится «обитель Солнца» и живут 500 видов птиц Одна вокруг света: где находится «обитель Солнца» и живут 500 видов птиц

Кругосветное путешествие москвички Ирины Сидоренко и ее собаки Греты: Колумбия

Forbes
Как сделать паузу в отношениях Как сделать паузу в отношениях

Как корректно взять перерыв в отношениях и никого не обидеть

GQ
Радиус протона измерили по переходу 2S−8D атома водорода Радиус протона измерили по переходу 2S−8D атома водорода

Физики сообщили о точном измерении частоты перехода 2S1/2−8D5/2 атома водорода

N+1
Неудачи останавливают лузеров: почему приговор Элизабет Холмс — угроза для визионеров Неудачи останавливают лузеров: почему приговор Элизабет Холмс — угроза для визионеров

Почему предприниматели, которые двигают прогресс, могут попасть за решетку

Forbes
«Путеводитель зоолога по Галактике» «Путеводитель зоолога по Галактике»

Зачем животные двигаются?

N+1
Чтение выходного дня: «Святой папочка» — дерзкая автобиографичная история финалистки Букеровской премии о том, как ужиться с безумной семейкой Чтение выходного дня: «Святой папочка» — дерзкая автобиографичная история финалистки Букеровской премии о том, как ужиться с безумной семейкой

Начало автобиографической истории о переизобретении взрослости Патриции Локвуд

Esquire
Археологи нашли в позднескифских погребениях бляхи в зверином стиле Археологи нашли в позднескифских погребениях бляхи в зверином стиле

Ученые рассказали о раскопках могильника Опушки в Предгорном Крыму

N+1
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
Работник картофельного склада и другие необычные Работник картофельного склада и другие необычные

Звездой может стать любой — эти тиктокеры тому доказательство

Playboy
Северный минимализм Северный минимализм

Интерьер в скандинавском стиле

SALON-Interior
Биг Бен Биг Бен

Бенедикт Камбербэтч — о перевоплощении, удовольствиях и трудностях профессии

Esquire
Овечкин и вечность Овечкин и вечность

Александр Овечкин из хоккейной звезды превращается в величайшего хоккеиста

Men’s Health
На Алтае нашли древнюю мумию ребенка в шелковой одежде На Алтае нашли древнюю мумию ребенка в шелковой одежде

Археологи исследовали мумию ребенка трех-шести лет I-III веков нашей эры

N+1
Как устроен самый мощный ледокол в мире Как устроен самый мощный ледокол в мире

Атомные ледоколы «Арктика» и «Сибирь» — то, чем россияне могут гордиться

Maxim
ТОП-5 ошибок в ремонте кухни, из-за которых ты переплатишь дважды ТОП-5 ошибок в ремонте кухни, из-за которых ты переплатишь дважды

Разбираемся в том, какие ошибки чаще всего встречаются при ремонте кухни

Лиза
Прочь от реальности: топ-11 аудиокниг для каникул Прочь от реальности: топ-11 аудиокниг для каникул

11 аудиокниг — и ровно столько же необычайных миров

Популярная механика
Немарковский теплообмен с резервуаром объяснил эффект Мпембы Немарковский теплообмен с резервуаром объяснил эффект Мпембы

Эффект Мпембы возникает из-за немарковского взаимодействия системы с резервуаром

N+1
Чем полезен булгур и как он помогает нормализовать вес Чем полезен булгур и как он помогает нормализовать вес

Булгур — популярный ингредиент многих блюд Ближнего Востока

РБК
Теория и эксперимент сошлись в описании зарядового радиуса изотопов никеля Теория и эксперимент сошлись в описании зарядового радиуса изотопов никеля

Физики впервые измерили распределения заряда набора ядер

N+1
Playboy выразил поддержку женщинам, обвинившим его основателя Хью Хефнера в насилии Playboy выразил поддержку женщинам, обвинившим его основателя Хью Хефнера в насилии

Сегодняшний Playboy — это не Playboy Хью Хефнера

Forbes
Эволюционный успех ян-рукокрылых объяснили открытым каналом Розенталя Эволюционный успех ян-рукокрылых объяснили открытым каналом Розенталя

Зоологи обнаружили важное отличие между двумя современными группами рукокрылых

N+1
Как правильно худеть женщинам старше 40 лет? 10 работающих советов Как правильно худеть женщинам старше 40 лет? 10 работающих советов

10 советов, которые точно работают в деле снижения веса для женщин старше 40 лет

Cosmopolitan
10 продуктов, которые самые здоровые люди на планете едят каждый день 10 продуктов, которые самые здоровые люди на планете едят каждый день

Что такого бы съесть, чтобы оздоровиться и чувствовать себя на все сто?

Cosmopolitan
Играть на телевизоре без приставки и ПК? Легко, если подключиться к облачному геймингу Играть на телевизоре без приставки и ПК? Легко, если подключиться к облачному геймингу

Как обойтись без консоли и другой технике, и не отказывать себе в топовых играх

CHIP
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
Открыть в приложении