Dla astronomów i fizyków głębiny kosmosu są skarbnicą, która może dostarczyć nam odpowiedzi na niektóre z najgłębszych pytań o istnieniu. Obserwacja kosmosu wiąże się jednak z wieloma wyzwaniami, z których nie mniej ważna jest dokładność wizualna.
W tym przypadku naukowcy używają tak zwanej Active Optics, aby zrekompensować wpływy zewnętrzne. Technika ta została po raz pierwszy opracowana w latach 80. i polegała na aktywnym kształtowaniu luster teleskopu, aby zapobiec deformacji. Jest to konieczne w przypadku teleskopów o średnicy przekraczającej 8 metrów i segmentowanych lusterek.
Definicja:
Nazwa Active Optics odnosi się do systemu, który utrzymuje lustro (zwykle pierwotne) w optymalnym kształcie w stosunku do wszystkich czynników środowiskowych. Technika koryguje czynniki zniekształceń, takie jak grawitacja (przy różnych nachyleniach teleskopu), wiatr, zmiany temperatury, deformacja osi teleskopu i inne.
Adaptive Optics aktywnie kształtuje lusterka teleskopu, aby zapobiec deformacji pod wpływem czynników zewnętrznych (takich jak wiatr, temperatura i obciążenia mechaniczne), jednocześnie utrzymując teleskop nieruchomo w optymalnym kształcie. Technika ta pozwoliła na budowę 8-metrowych teleskopów i tych z segmentowymi lustrami.
Zastosowanie w astronomii:
Historycznie lustra teleskopu musiały być bardzo grube, aby utrzymać swój kształt i zapewnić dokładne obserwacje podczas przeszukiwania nieba. Jednak wkrótce stało się to niewykonalne, ponieważ wymagania dotyczące wielkości i wagi stały się niepraktyczne. Nowe generacje teleskopów budowanych od lat 80. polegały na bardzo cienkich lustrach.
Ponieważ jednak były zbyt cienkie, aby utrzymać się we właściwym kształcie, wprowadzono dwie metody kompensacji. Jednym z nich było użycie siłowników, które utrzymywałyby lusterka sztywne i w optymalnym kształcie, drugim było zastosowanie małych, segmentowanych luster, które zapobiegałyby większości zniekształceń grawitacyjnych występujących w dużych, grubych lustrach.
Z tej techniki korzystają największe teleskopy, które zostały zbudowane w ostatniej dekadzie. Obejmuje to między innymi Teleskopy Keck (Hawaje), Nordycki Teleskop Optyczny (Wyspy Kanaryjskie), Teleskop Nowej Technologii (Chile) i Telescopio Nazionale Galileo (Wyspy Kanaryjskie).
Inne aplikacje:
Oprócz astronomii, Active Optics jest również wykorzystywany do wielu innych celów. Należą do nich układy laserowe, w których soczewki i lustra są używane do sterowania przebiegiem skupionej wiązki. Interferometry, urządzenia używane do emitowania zakłócających fal elektromagnetycznych, również korzystają z Active Optics.
Te inferometry są wykorzystywane do celów astronomii, mechaniki kwantowej, fizyki jądrowej, światłowodów i innych dziedzin badań naukowych. Aktywna optyka jest również badana pod kątem zastosowania w obrazowaniu rentgenowskim, w którym zastosowano by aktywnie odkształcalne lusterka padające.
Optyka adaptacyjna:
Aktywnej optyki nie należy mylić z optyką adaptacyjną, techniką działającą w znacznie krótszym czasie, aby skompensować efekty atmosferyczne. Wpływy, które kompensuje aktywna optyka (temperatura, grawitacja) są z natury wolniejsze i mają większą amplitudę aberracji.
Z drugiej strony, optyka adaptacyjna koryguje zniekształcenia atmosferyczne wpływające na obraz. Poprawki te muszą być znacznie szybsze, ale mają również mniejszą amplitudę. Z tego powodu optyka adaptacyjna wykorzystuje mniejsze zwierciadła korekcyjne (często drugie, trzecie lub czwarte lustro w teleskopie).
Napisaliśmy wiele artykułów o optyce dla Space Magazine. Oto sito Photon może zrewolucjonizować optykę, co wynalazł Galileo ?, co wynalazł Isaac Newton ?, jakie są największe teleskopy na świecie?
Nagraliśmy też cały odcinek Astronomy Cast All about Adaptive Optics. Posłuchaj tutaj, odcinek 89: Optyka adaptacyjna, odcinek 133: Astronomia optyczna i odcinek 380: Granice optyki.
Źródła:
- Wikipedia - optyka aktywna
- Science Daily - Active Optics
- Europejskie Obserwatorium Południowe - Active Optics
- National Telescope Australia Facility - Active Optics
