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

Политики, карьера которых закончилась следствием и судом Политики, карьера которых закончилась следствием и судом

Большая политика – это всегда игра с большими ставками

GQ
Солнечный свет сдвинул равновесие реакции в сторону продуктов Солнечный свет сдвинул равновесие реакции в сторону продуктов

Выход процесса этерификации возрос на 15 процентов

N+1
Как рост влияет на нашу личную и профессиональную жизнь? Спойлер: очень сильно! Как рост влияет на нашу личную и профессиональную жизнь? Спойлер: очень сильно!

Какой рост предпочтительнее — высокий или низкий?

Cosmopolitan
Что будет, если пробурить в Земле сквозную дыру и прыгнуть в нее? Окажетесь ли вы на другом конце света? Что будет, если пробурить в Земле сквозную дыру и прыгнуть в нее? Окажетесь ли вы на другом конце света?

Представим, что мы смогли прорубить сквозную дыру в Земле

Популярная механика
Хочу учиться до 100 лет Хочу учиться до 100 лет

Герои статьи вновь оказались в статусе студентов, когда им было больше 60 лет

Лиза
Не в игры играют Не в игры играют

Гейминг — это не только развлечение, но и большой спорт и бизнес

GQ
Одно расстройство: как американские психиатры изучают психопатию с помощью экспериментов над заключенными в тюрьмах Одно расстройство: как американские психиатры изучают психопатию с помощью экспериментов над заключенными в тюрьмах

Психопатия вызвана дефектом в определенных участках коры головного мозга

Esquire
«Кузов из фольги». Чем недовольны покупатели популярных автомобилей «Кузов из фольги». Чем недовольны покупатели популярных автомобилей

Чем недовольны люди, которые купили популярные в России автомобили

РБК
Свежая юмористическая фантастика: 3 яркие книги, на которые стоит обратить внимание Свежая юмористическая фантастика: 3 яркие книги, на которые стоит обратить внимание

Сегодня мы хотим рассказать вам про три очень забавные серии фантастических книг

Популярная механика
Экологичные поездки: как электромобили изменят индустрию такси Экологичные поездки: как электромобили изменят индустрию такси

Опыт Китая и других стран показывает, что стратегия «озеленяет» транспорт

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
«Галилей и отрицатели науки» «Галилей и отрицатели науки»

Отрывок из книги «Галилей и отрицатели науки» о жизни Галилея в Падуе

N+1
Правильный взгляд на вещи Правильный взгляд на вещи

Ольга Бодрова отметилась в фэнтези Данилы Козловского о дореволюционной России

Tatler
Show must go on: 3 истории, когда день рождения закончился максимально неожиданно Show must go on: 3 истории, когда день рождения закончился максимально неожиданно

Истории о действительно незабываемых днях рождения

Playboy
В России запустят рой микроспутников для трансляции сообщений из космоса В России запустят рой микроспутников для трансляции сообщений из космоса

Выпускник МАИ нашёл новую нишу для бизнеса

Популярная механика
Квантовое распределение ключей преодолело 830 километров оптического волокна Квантовое распределение ключей преодолело 830 километров оптического волокна

Физикам удалось собрать схему распределения квантового ключа

N+1
Не стой у себя на пути: почему работа не должна влиять на самооценку Не стой у себя на пути: почему работа не должна влиять на самооценку

Отрывок из книги «Не стой у себя на пути» — как избавиться от ложных установок

Forbes
Самые романтичные фильмы о новогодних чудесах Самые романтичные фильмы о новогодних чудесах

Увлекательные фильмы, которые погрузят вас в атмосферу новогоднего чуда

Cosmopolitan
Откуда берутся прыщи на спине и как от них избавиться Откуда берутся прыщи на спине и как от них избавиться

Как изменить образ жизни, чтобы избавиться от прыщей на спине

РБК
Главное – говори! Главное – говори!

Чулпан Хаматова празднует 15-летие фонда «Подари жизнь»

Harper's Bazaar
Нуар, Уильям Фолкнер и Ветхий Завет: кем вдохновлялись братья Коэн? Нуар, Уильям Фолкнер и Ветхий Завет: кем вдохновлялись братья Коэн?

Арен Ванян вспомнил все обращения братьев Коэн к литературе

Esquire
Правила жизни Джона Рональда Руэла Толкина Правила жизни Джона Рональда Руэла Толкина

Толкин: "Гоблины — не злодеи, у них просто высокий уровень коррупции"

Esquire
Ей причинили роль Ей причинили роль

Как сложились судьбы звезд легендарного порнофильма «Глубокая глотка»

Esquire
Аллергия на секс: как интимная близость может убить Аллергия на секс: как интимная близость может убить

У тебя есть минимум два способа превратить постельные игры в смертельный номер

Maxim
Гид по секретным отношениям Гид по секретным отношениям

Адреналин, ложь во благо и искусные прикрытия

GQ
Маникюр или качалка? Маникюр или качалка?

Какой он, современный мужчина, как относится к своей внешности?

Домашний Очаг
Наталья Янанис Наталья Янанис

Наталья Янанис пережила страшную зиму 1941/1942-го в Ленинграде

Собака.ru
Почему закладывает уши и может ли это быть опасно Почему закладывает уши и может ли это быть опасно

Когда стоит беспокоиться, если заложило ухо, и как с этим бороться

РБК
Препятствие помогло высыпаться даже медленным гранулам Препятствие помогло высыпаться даже медленным гранулам

Как высыпаются гранулы, если на их пути поставить препятствие

N+1
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
Открыть в приложении