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

«Яндекс» создал промышленных роботов для складов и дарксторов «Яндекс» создал промышленных роботов для складов и дарксторов

«Яндекс» создал и протестировал двух промышленных роботов

Forbes
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
Из бактериальной целлюлозы сделали разлагающиеся в почве соломинки Из бактериальной целлюлозы сделали разлагающиеся в почве соломинки

Бактериальная целлюлоза полностью разлагается в почве за 45 дней

N+1
«Мне, как мужчинам, — водки»: почему не сложились браки Екатерины Фурцевой «Мне, как мужчинам, — водки»: почему не сложились браки Екатерины Фурцевой

Почему не складывалась личная жизнь Екатерины Фурцевой

Cosmopolitan
Кожные метки: почему на теле появляются папилломы и что с ними делать Кожные метки: почему на теле появляются папилломы и что с ними делать

Почему на коже появляются папилломы, несут ли они опасность?

Cosmopolitan
Как сбросить 10 кг и больше без диет: 7 женщин рассказывают, как им это удалось Как сбросить 10 кг и больше без диет: 7 женщин рассказывают, как им это удалось

Эти женщины смогли скинуть вес и рассказали, что именно они делали

Cosmopolitan
Молекулярно-генетическая экспертиза: как ловят маньяков Молекулярно-генетическая экспертиза: как ловят маньяков

Что такое генетический портрет человека и как он помогает ловить преступников?

Популярная механика
«Мать гражданских прав»: как Роза Паркс добилась права не уступать место белым «Мать гражданских прав»: как Роза Паркс добилась права не уступать место белым

Благодаря Розе Паркс некоторые формы расовой сегрегации ушли в прошлое

Forbes
Виктор Олюшин Виктор Олюшин

Врач, переживший блокаду, продолжает исследовать методы лечения опухолей мозга

Собака.ru
«Лучше смерть, чем быть укрытой покрывалом»: история первой иранской женщины-министра «Лучше смерть, чем быть укрытой покрывалом»: история первой иранской женщины-министра

Фаррохру Парса — пионер иранского феминисткого движения

Forbes
Выживут только блокчейны: зачем криптоискусству понадобились NFT-токены Выживут только блокчейны: зачем криптоискусству понадобились NFT-токены

В мире только и разговоров, что о криптовалюте и NFT-токенах

Популярная механика
Домашний вытрезвитель: как быстро вывести алкоголь из организма Домашний вытрезвитель: как быстро вывести алкоголь из организма

Что делать, если похмелье затянулось?

VOICE
Саблезубые тигры. Находки в Крыму Саблезубые тигры. Находки в Крыму

В 2018 году в Крыму при прокладке трассы была открыта большая карстовая пещера

Наука и жизнь
Почему создатели сервиса для помощи ресторанам DocsInBox не повторили успех в ОАЭ Почему создатели сервиса для помощи ресторанам DocsInBox не повторили успех в ОАЭ

В отличие от развития в России, зарубежная экспансия сервиса была неудачной

Forbes
6 проблем со здоровьем, из-за которых шелушится кожа на лице 6 проблем со здоровьем, из-за которых шелушится кожа на лице

Каждый сталкивался с сухостью и шелушением кожи на лице, что с этим делать?

Лиза
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
Робособаки в подземелье: невероятные беспилотные машины в финале соревнований DARPA Робособаки в подземелье: невероятные беспилотные машины в финале соревнований DARPA

Прошел финальный этап соревнований между командами машин

Популярная механика
«Мемориал»* в цифрах и фактах «Мемориал»* в цифрах и фактах

История организации, исследовавшей политические репрессии в СССР

Дилетант
Как быстро похудеть: 3 простых метода Как быстро похудеть: 3 простых метода

Способов безопасного похудения не так уж и мало, как кажется на первый взгляд

Cosmopolitan
Будь готов ко всему Будь готов ко всему

Как справляться с возникающими проблемами собственными силами

Домашний Очаг
Как изменилась пухлая дочь Габи из «Отчаянных домохозяек» — не поверишь глазам! Как изменилась пухлая дочь Габи из «Отчаянных домохозяек» — не поверишь глазам!

Как сейчас выглядит дочка Габи из «Отчаянных домохозяек»?

Cosmopolitan
Гонки болотоходов: машины, бегущие по волнам Гонки болотоходов: машины, бегущие по волнам

Добро пожаловать на гонки болотных багги!

Популярная механика
За закрытыми дверями: как мы соглашаемся с насилием и распространяем его дальше За закрытыми дверями: как мы соглашаемся с насилием и распространяем его дальше

Отрывок из книги «За закрытыми дверями» о домашнем насилии

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
«Люблю шоколад и тортики»: что главная фитоняшка планеты ест каждый день «Люблю шоколад и тортики»: что главная фитоняшка планеты ест каждый день

Как живет и чем питается самая главная фитоняшка Катрин Таня Давидсдоттир

Cosmopolitan
Учёные считают, что шестое массовое вымирание уже началось Учёные считают, что шестое массовое вымирание уже началось

За последние 500 лет вымерло от 7% до 13% видов животных

Популярная механика
Скрытые возможности браузера Google Chrome, о которых ты скорее всего не знаешь Скрытые возможности браузера Google Chrome, о которых ты скорее всего не знаешь

Ты даже не подозреваешь, что в любимом браузере полно тайных кнопок

Maxim
Мы идем искать Мы идем искать

Поиск работы – это тоже работа. Но кто сказал, что нужно делать ее в одиночку?

Cosmopolitan
Когда нас не станет: 15 лучших фильмов про апокалипсис Когда нас не станет: 15 лучших фильмов про апокалипсис

Фильмы про апокалипсис, которые дадут вам пищу для размышлений

Esquire
Давка в «Сокольниках»: как связаны гибель 13 детей и появление советской жвачки Давка в «Сокольниках»: как связаны гибель 13 детей и появление советской жвачки

Как появилась советская жвачка?

Cosmopolitan
Открыть в приложении