Heterojen bir ortamda kontrollü optik elemanlar kullanılarak. Uyarlanabilir optiğin ana görevleri, gözlem araçlarının çözünürlük sınırını arttırmak, optik radyasyonu alıcı veya hedef üzerinde yoğunlaştırmak vb.
Uyarlanabilir optik, yer tabanlı astronomik teleskopların tasarımında, optik iletişim sistemlerinde, endüstriyel lazer teknolojisinde, oftalmolojide vb. kullanılır; burada sırasıyla atmosferik bozulmaları ve optik sistemlerdeki sapmaları telafi etmeye izin verir. insan gözünün unsurları.
Ansiklopedik YouTube
-
1 / 5
Yapısal olarak, uyarlanabilir bir optik sistem genellikle distorsiyonu ölçen bir sensör (dalga cephesi sensörü), bir dalga cephesi düzelticisi ve sensör ile düzeltici arasında iletişim kuran bir kontrol sisteminden oluşur.
Dalga cephesi sensörleri
Dalga cephesi profilinin hem niteliksel değerlendirmesine hem de niceliksel ölçümüne izin veren çeşitli yöntemler vardır. Şu anda en popüler sensörler girişim tipi ve Shack-Hartmann tipidir.
Girişim sensörlerinin çalışması, iki ışık dalgasının tutarlı bir şekilde eklenmesine ve ölçülen dalga cephesine bağlı olarak yoğunlukta bir girişim modelinin oluşmasına dayanır. Bu durumda, incelenen radyasyondan uzaysal filtreleme ile elde edilen bir dalga, ikinci (referans) ışık dalgası olarak kullanılabilir.
Shack-Hartmann tipi bir sensör, bir dizi mikromercek ve bunların odak düzleminde yer alan bir fotodetektörden oluşur. Her lens tipik olarak 1 mm veya daha az ölçer. Sensör mercekleri, incelenen dalga cephesini alt açıklıklara (bir mikro merceğin açıklığı) bölerek odak düzleminde bir dizi odak noktası oluşturur. Her noktanın konumu, sensör girişine ulaşan ışının dalga cephesinin yerel eğimine bağlıdır. Odak noktalarının enine yer değiştirmelerini ölçerek, alt açıklıkların her biri içindeki ortalama dalga cephesi eğim açılarını hesaplamak mümkündür. Bu değerlerden dalga cephesi profili tüm sensör açıklığı üzerinden hesaplanır.
Dalga cephesi düzelticileri
Uyarlanabilir (deforme olabilen) ayna (İngilizce) dalga cephesi kontrolü ve optik sapma düzeltmesi için en popüler araçtır. Kompozit ayna ile dalga cephesinin düzeltilmesi fikri 1957'de V.P. Linnik tarafından önerildi. Böyle bir sistemin yaratılması olasılığı, teknolojinin gelişmesi ve hassas bilgisayar kontrolü ve izleme olanağı ile bağlantılı olarak 1990'ların ortalarından beri ortaya çıkmıştır.
Özellikle unimorfik (yarı-pasif-bimorf) aynalar yaygınlaşmıştır. Böyle bir ayna, üzerine elektrotların özel bir şekilde yerleştirildiği, piezoelektrik malzemeden yapılmış ince bir plakadan oluşur. Plaka, ön yüzeyinde optik bir yüzeyin oluşturulduğu bir alt tabakaya tutturulur. Elektrotlara voltaj uygulandığında piezoelektrik plaka büzülür (veya genişler), bu da aynanın optik yüzeyinin bükülmesine neden olur. Elektrotların özel mekansal düzeni, karmaşık yüzey kabartmalarının oluşmasına olanak tanır.
Uyarlanabilir aynanın şeklinin kontrol hızı, dinamik sapmaları gerçek zamanlı olarak telafi etmek için kullanılmasına olanak tanır.
Astronomik uygulamalarda, uyarlanabilir optik sistemler, atmosferik türbülansın yarattığı bozulmaları düzeltmek için parlaklık standardı olarak hizmet edecek bir referans kaynağına ihtiyaç duyar ve bu kaynak, incelenen gökyüzü bölgesine yeterince yakın bir açısal mesafeye yerleştirilmelidir. Bazı sistemler, sodyum atomlarının Dünya yüzeyinden 90 km yükseklikte yer tabanlı bir lazerle heyecanlandırılmasıyla oluşturulan böyle bir kaynak olarak "yapay yıldız" kullanır.
Biliyor musun, “Fiziksel boşluk” kavramının yanlışlığı nedir?
Fiziksel boşluk - görecelik kavramı kuantum fiziği sıfır momentuma, açısal momentuma ve diğer kuantum sayılarına sahip olan kuantize edilmiş bir alanın en düşük (temel) enerji durumunu kastediyorlar. Rölativist teorisyenler, fiziksel boşluğu tamamen maddeden yoksun, ölçülemez ve dolayısıyla yalnızca hayali bir alanla dolu bir alan olarak adlandırırlar. Rölativistlere göre böyle bir durum mutlak bir boşluk değil, bazı hayalet (sanal) parçacıklarla dolu bir alandır. Göreli kuantum alan teorisi, Heisenberg'in belirsizlik ilkesine uygun olarak, sanal, yani görünen (kime görünen?), parçacıkların fiziksel boşlukta sürekli doğup kaybolduğunu ve sıfır noktası adı verilen alan salınımlarının meydana geldiğini belirtir. Fiziksel boşluğun sanal parçacıkları ve dolayısıyla kendisi tanım gereği bir referans sistemine sahip değildir, çünkü aksi takdirde Einstein'ın görelilik teorisinin dayandığı görelilik ilkesi ihlal edilir (yani referanslı mutlak bir ölçüm sistemi) fiziksel boşluğun parçacıklarına bağlanmak mümkün hale gelecektir ve bu da SRT'nin dayandığı görelilik ilkesini açıkça çürütecektir. Dolayısıyla, fiziksel boşluk ve onun parçacıkları fiziksel dünyanın unsurları değildir, yalnızca görelilik teorisinin unsurlarıdır; bunlar gerçek dünyada değil, yalnızca göreli formüllerde bulunur ve nedensellik ilkesini ihlal eder (görünür ve ortaya çıkarlar). sebepsiz yere ortadan kaybolması), nesnellik ilkesi (kuramcının isteğine bağlı olarak sanal parçacıklar, var olan veya olmayan olarak düşünülebilir), olgusal ölçülebilirlik ilkesi (gözlemlenebilir değildir, kendi ISO'ları yoktur).
Şu ya da bu fizikçi "fiziksel boşluk" kavramını kullandığında ya bu terimin saçmalığını anlamıyor ya da göreceli ideolojinin gizli ya da açık bir savunucusu olarak samimiyetsiz davranıyor.
Bu kavramın saçmalığını anlamanın en kolay yolu, ortaya çıkışının kökenlerine dönmektir. 1930'larda Paul Dirac tarafından eterin reddedilmesinin netleştiği zaman doğdu. saf formu Büyük bir matematikçinin ama vasat bir fizikçinin yaptığı gibi artık mümkün değil. Bununla çelişen çok fazla gerçek var.
Göreceliği savunmak için Paul Dirac, fiziksel olmayan ve mantıksız kavramı ortaya attı. negatif enerji ve sonra boşlukta birbirini telafi eden iki enerjiden oluşan bir "denizin" varlığı - pozitif ve negatif, ayrıca birbirini telafi eden parçacıklardan oluşan bir "deniz" - sanal (yani görünen) elektronlar ve pozitronlar vakum.
UYARLANABİLİR OPTİK
UYARLANABİLİR OPTİK
Optik cihazların geliştirilmesiyle ilgilenen optik dalı. dinamik sistemler Rastgele bozulmaları telafi etmek ve verimliliği artırmak için dalga cephesi şeklinin kontrolü. çözünürlük sınırı gözlendi cihazlar, alıcıdaki veya hedefteki radyasyon konsantrasyonunun derecesi vb. A. o. 1950'li yıllarda yoğun bir şekilde gelişmeye başladı. ATM'nin neden olduğu ön çarpıklıkları telafi etme görevi ile bağlantılı olarak. türbülans ve üst üste binen bazlar. sınırlama çözünürlük Yer tabanlı teleskoplar. Daha sonra buna, diğer türdeki girişimlere duyarlı yörüngesel teleskoplar ve güçlü lazer yayıcılar oluşturma sorunları da eklendi. Uyarlanabilir optik sistemler dalga sapmalarının sırasına göre sınıflandırılır (bkz. Optik sistemlerin sapmaları), telafi edebildikleri (yani, kiriş kesiti üzerindeki faz düzeltmesinin temsil edildiği polinomun derecesine göre).
En basit sistemler (1. ve 2. derece) sadece parçaları hareket ettirerek dalga cephesinin genel eğimini ve eğriliğini değiştirir. optik sabit bir şekle sahip elemanlar. Üzeri sistemler için yüksek siparişİlk başta, uygun sayıda bağımsız olarak hareket edebilen bölümlere ayrılan aynalar çoğunlukla düzeltici öğeler olarak kullanıldı. Bunların yerini yavaş yavaş esnek (“membran”) aynalar alıyor; bunların yüzeyinin şekli ya aynanın içinde bükülme momentlerinin yaratılmasıyla ya da destekleyici yapıdan gelen kuvvetlerin etkisiyle kontrol ediliyor. Küçük deforme olabilen piezoelektrik aynalar sıklıkla kullanılır. optik alanlara takılı sürücüler. ışık ışınının orta kesit boyutlarına sahip sistemler (teleskop merceğinin odak düzleminden çok uzak olmayan vb.).
Gerekli etki hakkında bilgi, test bozulmaları yöntemiyle veya doğrudan elde edilir. ön tarafın şeklini ölçmek. Bu yöntemlerin her ikisi de hem alıcı hem de verici sistemler oluşturmak için kullanılır.
Pertürbasyon yöntemini (veya açıklık problamayı) test edin. Küçük, kasıtlı girdilere verilen yanıtın ölçülmesini içerir. Bu durumda kontrol edilen parametre genellikle odaklanılan nokta veya hedef tarafından saçılan ışığın yoğunluğudur. Sorumlu oldukları etkiler farklı şekiller faz bozulmaları ya frekansa (multivibratör yöntemi adı verilen yöntem) ya da zamana (çok aşamalı veya sıralı yöntem adı verilen yöntem) göre bölünür. İlk durumda küçük harmonikler uyarılır. fark aynanın (veya bir bütün olarak salınımlı aynanın) farklı bölümleri frekanslar; ortaya çıkan sinyal, sistemi optimize etmek için gerekli ön şekil değişikliklerinin büyüklüğünü ve yönünü belirlemenize olanak tanır. İkinci salınım durumunda, dep. Aynanın bölümleri veya modları zaman içinde sırayla gerçekleştirilir.
Test uyarıları ve faz dağılımının son ayarı için genellikle farklı aynalar kullanılır; biri yüksek zamansal frekanslarla küçük faz değişiklikleri sağlar, ikincisi ise çok daha geniş bir şekil değişikliği aralığına sahiptir ve daha eylemsiz olabilir. Temelin ilişkili komplikasyonu optik tanımdaki yol derecesi yalnızca bir tutarlı olmayan radyasyon alıcısının kullanılmasıyla telafi edilir.
Doğrudan dalga ön şekli. Çok çeşitli ve bazen çok orijinal yollar(esas olarak interferometrik görüntüler), genellikle dalga cephesi dengeleme yöntemi (alıcı sistemler için) ve faz eşlenik yöntemi (yayıcılar için) ile birlikte kullanılır. Telafi yöntemi, bir nokta nesneden gelen radyasyonun dalga cephesinin ideal küresel şekle getirilmesinden oluşur. şekil (atmosferik türbülansın etkisi ve teleskop merceğinin sapmaları nedeniyle kaybolur).
Faz konjugasyon yönteminin şeması. Kalın çizgi orijinalin dalga cephesidir; ince - referans radyasyonunun dalga cephesi; Oklar dalga cephelerinin yayılma yönünü gösterir.
Faz eşlenikleme yönteminde, güçlü bir kaynak tarafından yayılan radyasyonun dalga cephesine, hedef tarafından saçılan ve kaynağa ulaşan referans radyasyonun ön kısmı ile aynı fazda eşlenik bir şekil verilir (Şekil; hedefin ön aydınlatması için, sırayla) Referans radyasyonu elde etmek için hem ana hem de yardımcı radyasyon kaynağı kullanılabilir. Böylece, bu tür bozulmalar, yayılan dalganın üzerine önceden bindirilir ve yayılma yolu boyunca daha sonraki bozulmalar telafi edilir; bu maksimuma ulaşır. radyasyon arka hedefler.
Sık sık A. o. aynı zamanda yüksek güçlü lazer yükselteçlerdeki dalga cephesi bozulmalarının otomatik olarak telafi edilmesi için faz-eşlenik dalgaların kullanımıyla ilişkili lazer teknolojisi alanını da içerir. Bazı durumlarda doğrudan mümkündür. Doğrusal olmayan optik ve holografi yöntemlerini kullanarak bir referans dalgayı eşlenik bir dalgaya dönüştürmek (bkz. Dalga cephesinin tersine çevrilmesi).
Aydınlatılmış.. Hardy J. W., Işık ışınını kontrol etmek için aktif yeni teknik, [çev. İngilizceden], "TIIER", 1978, 66, Sayı 6, s. 31; Uyarlanabilir optik, "J. Opt. Soc. Amer.", 1977, v . 67,№ 3. Yu.A. Ananyev.
Fiziksel ansiklopedi. 5 cilt halinde. - M .: Sovyet Ansiklopedisi. Şef editör A. M. Prokhorov. 1988 .
Diğer sözlüklerde "ADAPTIVE OPTİK" in ne olduğunu görün:
Uyarlanabilir optik, kontrollü optik elemanlar kullanılarak ışığın homojen olmayan bir ortamda yayıldığı zaman ortaya çıkan düzensiz bozulmaları ortadan kaldırmaya yönelik yöntemleri inceleyen fiziksel optiğin bir dalıdır. Uyarlanabilir optiğin ana görevleri ... ... Wikipedia
Otomatik dalga cephesi düzeltmeli optik sistem. 1953 yılında Amerikalı gökbilimci Horace Babcock, atmosferik türbülansın zararlı etkileriyle mücadele etmek için aktif olarak kullanılan yöntemin aynısını kullanmayı önerdi. Astronomik Sözlük
Optik teknolojilerin geliştirildiği optik bölümü. dinamik sistemler Homojen olmayan bir ortamdan (atmosfer, optik sistem) geçerken dalganın elde ettiği rastgele bozuklukları ve bozulmaları telafi etmek için dalga cephesinin şeklinin kontrol edilmesi ... Doğal bilim. ansiklopedik sözlük
- (Yunan optike, görünür, görünür optos'tan görsel algı bilimi), optik radyasyonun (ışık), yayılma süreçlerinin ve ışığın etkisi sırasında ve va'da gözlemlenen olayların incelendiği bir fizik dalı. Optik radyasyon temsil eder... ... Fiziksel ansiklopedi
1728 ansiklopedisinden “Optik” Tablosu Hakkında ... Wikipedia
- (diğer Yunanca ἀστήρ “yıldız, ışık” ve φυσικά “doğa”) astronomi ve fiziğin kesiştiği noktada bilim, yıldızlar, galaksiler vb. gibi astronomik nesnelerdeki fiziksel süreçleri inceleyen bilim. Maddenin fiziksel özellikleri ... ... Vikipedi
Optik optik Yüzeylerden biri düzenli bir şekle sahip olan, yansıtıcı bir tabaka ile kaplanmış ve pürüzlülüğü ışık dalga boyunun yüzde birinden daha büyük olmayan bir parça (cam, metal, cam-seramik veya plastikten yapılmıştır). Bağlı olarak… … Fiziksel ansiklopedi
Sapma teriminin başka anlamları da vardır, bkz. sapma. Işının gitmesi gereken yönden sapmasından kaynaklanan optik sistem hatalarındaki sapmalar veya optik sistemdeki görüntü hataları ... ... Vikipedi
Sapma terimi için diğer anlamlara bakınız. Optik sistemin sapması, ışının ideal bir optik yönde gitmesi gereken yönden sapmasından kaynaklanan bir optik sistemdeki hata veya görüntü hatasıdır ... ... Vikipedi
Bu terimin başka anlamları da vardır, bkz. Reflektör. BTA, SAO, Rusya Reflektör, ışık toplama elemanları olarak aynaları kullanan optik bir teleskoptur. Reflektör ilk kez 1670 civarında Isaac Newton tarafından yapıldı. Bu... ... Vikipedi
Kitabın
- Eğim düzeltmesi için uyarlanabilir optik sistemler. Rezonans uyarlanabilir optik, O. I. Shanin, Kitap, ilk bakışta en basit uyarlanabilir optik sistemleri - eğim düzeltme sistemlerini tasarlamanın fiziksel, hesaplamalı, teorik ve teknik konularını özetlemektedir.… Kategori: Radyo elektroniği Yayıncı: Tekhnosfer, Üretici firma:
Gözlemciye göz kırpıyormuş gibi yıldızların dağılması çok romantik görünüyor. Ancak gökbilimciler için bu güzel pırıltı, hiç de hayranlık uyandırmıyor, tam tersi duygular uyandırıyor. Neyse ki durumu düzeltmenin bir yolu var.
Alexey Levin
Uzay bilimine yeni bir soluk getiren deney, ünlü bir gözlemevinde ya da dev bir teleskopta gerçekleştirilmedi. Uzmanlar bunu 1989 yılında astronomi dergisi The Messenger'da yayınlanan Başarılı Adaptif Optik Testleri makalesinden öğrendiler. Burada, kozmik kaynaklardan gelen ışığın atmosferik bozulmalarını düzeltmek için tasarlanan Come-On elektro-optik sisteminin testlerinin sonuçları sunuldu. Bunlar, 12-23 Ekim tarihleri arasında Fransız gözlemevi OHP'nin (Observatoire de Haute-Province) 152 cm'lik reflektöründe gerçekleştirildi. Sistem o kadar iyi çalıştı ki yazarlar makaleye şöyle başladı: "Gökbilimcilerin uzun zamandır yer tabanlı teleskoplarla çalışma hayali, teleskopların yaratılması sayesinde nihayet gerçekleşti." yeni teknoloji optik gözlemler - uyarlanabilir optik".
Ve birkaç yıl sonra uyarlanabilir optik (AO) sistemler kurulmaya başlandı büyük araçlar. 1993 yılında Şili'deki Avrupa Güney Gözlemevi'nin (ESO) 360 cm'lik teleskopuyla, biraz sonra Hawaii'deki aynı aletle ve ardından 8-10 metrelik teleskoplarla donatıldılar. AO sayesinde, yer tabanlı cihazlar, yalnızca Hubble Uzay Teleskobu'nun yetki alanına giren bir çözünürlükle görünür ışıkta ve kızılötesi ışınlarda daha da yüksek çözünürlükte aydınlatma armatürlerini gözlemleyebiliyor. Örneğin, 1 μm'lik yakın kızılötesi dalga boyunun çok kullanışlı astronomik bölgesinde, Hubble 110 yaylık bir çözünürlük sağlar ve ESO'nun 8 metrelik teleskopları 30 ms'ye kadar çözünürlük sağlar.
Aslında Fransız gökbilimciler AO sistemlerini test ederken, benzer cihazlar ABD'de zaten mevcuttu. Ancak astronominin ihtiyaçları için yaratılmadılar. Bu gelişmelerin müşterisi Pentagon'du.
Scheck-Hartmann sensörü şu şekilde çalışır: Teleskobun optik sisteminden çıktıktan sonra ışık, onu bir CCD matrisine yönlendiren bir dizi küçük mercekten geçer. Kozmik bir kaynaktan veya yapay bir yıldızdan gelen radyasyon bir boşlukta veya ideal olarak sakin bir atmosferde yayılırsa, o zaman tüm mini lensler onu kesinlikle kendilerine tahsis edilen piksellerin merkezine odaklayacaktır. Atmosferin türbülansından dolayı ışınların yakınsama noktaları matrisin yüzeyi boyunca "yürür" ve bu da bozulmaların kendilerinin yeniden yapılandırılmasını mümkün kılar.Hava sorun olduğunda
Gökyüzünde birbirine çok yakın bulunan iki yıldızı teleskopla gözlemlerseniz, görüntüleri tek bir parlak noktada birleşecektir. Işığın dalga yapısından dolayı (kırınım sınırı) bu tür yıldızlar arasındaki minimum açısal mesafe, cihazın çözünürlüğüdür ve ışığın dalga boyuyla doğru orantılı, teleskopun çapıyla (açıklığı) ters orantılıdır. Yani, yeşil ışıkta gözlemlerken üç metrelik bir reflektör için bu sınır yaklaşık 40 açısal ms'dir ve 10 metrelik bir reflektör için - 10 ms'den biraz fazladır (bu açıda küçük bir madeni para, 2000 kilometre).
Ancak bu tahminler yalnızca boşluktaki gözlemler için geçerlidir. Dünya atmosferinde, havanın yoğunluğunu ve sıcaklığını ve dolayısıyla kırılma indeksini saniyede birkaç yüz kez değiştiren yerel türbülans alanları sürekli olarak ortaya çıkar. Bu nedenle kozmik bir kaynaktan gelen ışık dalgasının atmosferde ön yüzü kaçınılmaz olarak yayılır. Sonuç olarak, geleneksel teleskopların gerçek çözünürlüğü en iyi durum senaryosu 0,5−1 yaysaniyedir ve kırınım sınırının çok gerisindedir.
Önceden düzeltilmiş gökyüzü bölgelerinin boyutu, kenarları 15 yay olan hücrelerle sınırlıydı. Mart 2007'de çoklu-bağlantılı uyarlamalı optik (MCAO) ilk kez ESO'nun teleskoplarından birinde test edildi. Farklı irtifalardaki türbülansı araştırır, bu da düzeltilmiş görüş alanının boyutunun iki veya daha fazla yay dakikasına çıkarılmasını mümkün kılar. Astronomi ve astrofizik profesörü ve Santa Cruz Kaliforniya Üniversitesi Uyarlanabilir Optik Merkezi direktörü Claire Max, Başbakan'a "AO'nun yetenekleri bu yüzyılda büyük ölçüde genişledi" dedi. — Büyük teleskoplar, MCAO'yu da içeren, iki ve üç deforme olabilen aynaya sahip sistemlere sahiptir. Yeni dalga cephesi sensörleri ortaya çıktı ve daha güçlü bilgisayar programları. Yansıtıcı yüzeyin şeklini piezoelektrik aktüatörlerden daha iyi ve daha hızlı değiştirmeyi mümkün kılan mikroelektromekanik aktüatörlü aynalar oluşturulmuştur. Son yıllarda, 5-10 ark dakika çapında bir görüş alanında on veya daha fazla kaynağın aynı anda izlenebildiği deneysel çok nesneli uyarlamalı optik (MOAO) sistemleri geliştirilmiş ve test edilmiştir. Önümüzdeki on yılda faaliyete geçecek yeni nesil teleskoplara kurulacaklar.”Yol Gösterici Yıldızlar
Bir teleskoptan geçen ışık dalgalarını saniyede yüzlerce kez analiz ederek atmosferik türbülansın izlerini tespit eden ve bu verilere dayanarak, atmosferik girişimi etkisiz hale getirmek için teleskopun odağına yerleştirilen deforme olabilen bir aynanın şeklini değiştiren bir cihaz hayal edelim. ve ideal olarak nesnenin görüntüsünü "vakum" haline getirin. Bu durumda teleskobun çözünürlüğü yalnızca kırınım sınırıyla sınırlıdır.
Ancak bir incelik var. Tipik olarak uzak yıldızlardan ve galaksilerden gelen ışık, güvenilir dalga cephesi yeniden inşası için çok zayıftır. Gözlemlenen nesnenin yakınında, ışınları teleskopa neredeyse aynı yol boyunca giden parlak bir kaynak olup olmadığı başka bir konudur - atmosferik girişimi okumak için kullanılabilirler. Fransız gökbilimcilerin 1989'da test ettiği tam da bu şemaydı (biraz küçültülmüş biçimde). Birkaç parlak yıldız (Deneb, Capella ve diğerleri) seçtiler ve uyarlanabilir optik kullanarak kızılötesi ışıkta gözlemlendiğinde görüntülerinin kalitesini gerçekten geliştirdiler. Kısa süre sonra, dünya gökyüzündeki kılavuz yıldızları kullanan bu tür sistemler, gerçek gözlemler için büyük teleskoplarda kullanılmaya başlandı.
Ancak dünya gökyüzünde çok az parlak yıldız olduğundan, bu teknik gök küresinin yalnızca %10'unu gözlemlemek için uygundur. Ancak doğa doğru yerde uygun bir yıldız yaratmadıysa, yüksek irtifada atmosferde bir parıltıya neden olacak bir lazer kullanarak telafi sistemi için referans ışık kaynağı haline gelecek yapay bir yıldız yaratabilirsiniz.
Bu yöntem 1985 yılında Fransız gökbilimciler Renaud Foix ve Antoine Labeyrie tarafından önerildi. Aynı sıralarda ABD'li meslektaşları Edward Kibblewhite ve Laird Thomson da benzer sonuçlara vardılar. 1990'ların ortasında, JSC ekipmanıyla eşleştirilen lazer yayıcılar, ABD'deki Lick Gözlemevi'ndeki ve İspanya'daki Calar Alto Gözlemevi'ndeki orta büyüklükteki teleskoplarda ortaya çıktı. Ancak bu tekniğin 8-10 metrelik teleskoplarda uygulama alanı bulması yaklaşık on yıl sürdü.
Uyarlanabilir bir optik sistemin aktüatörü, dalga cephesi sensörlerinden bozulma verilerini alan ve analiz eden bir kontrol sisteminden gelen komutlara göre piezoelektrik veya elektromekanik aktüatörler (aktüatörler) kullanılarak bükülen, deforme olabilen bir aynadır.Askeri ilgi
Uyarlanabilir optiğin tarihinin sadece açık bir tarafı değil, aynı zamanda gizli bir tarafı da vardır. Ocak 1958'de Pentagon, Savunma Gelişmiş Savunma Ajansı adında yeni bir yapı kurdu. Araştırma projeleri- Gelişmiş Araştırma Projeleri Ajansı, ARPA (şimdi DARPA), yeni nesil silahlara yönelik teknolojilerin geliştirilmesinden sorumludur. Bu departman uyarlanabilir optiklerin yaratılmasında birincil rol oynadı: Sovyet yörünge araçlarını gözlemlemek için, atmosferik girişime duyarlı olmayan mümkün olan en yüksek çözünürlüğe sahip teleskoplar gerekliydi ve gelecekte balistik füzeleri yok etmek için lazer silahları oluşturma görevi kabul edildi.
1960'ların ortalarında ARPA'nın kontrolü altında atmosferik bozuklukları ve lazer radyasyonunun hava ile etkileşimini incelemek için bir program başlatıldı. Bu, New York Eyaletindeki Griffis Hava Kuvvetleri Üssü'nde bulunan RADC (Roma Hava Geliştirme Merkezi) araştırma merkezinde yapıldı. Test alanı üzerinde uçan bombardıman uçaklarına monte edilen güçlü spot ışıkları, referans ışık kaynağı olarak kullanıldı ve bu o kadar etkileyiciydi ki, korkan bölge sakinleri bazen polisle temasa geçti!
1973 baharında ARPA ve RADC, RTAC (Gerçek Zamanlı Atmosfer Telafisi) programının bir parçası olarak atmosferik bozuklukların etkisi altında ışık saçılımını telafi eden cihazların geliştirilmesine katılmak üzere özel şirket Itec Optical Systems ile sözleşme imzaladı. Itec çalışanları AO'nun üç ana bileşenini de yarattı: ön ışık bozukluklarını analiz etmek için bir interferometre, bunları düzeltmek için deforme olabilen bir ayna ve bir kontrol sistemi. Beş inç çapındaki ilk aynaları, yansıtıcı bir alüminyum filmle kaplanmış camdan yapılmıştı. Destek plakasına, elektrik darbelerinin etkisi altında 10 mikron kadar büzülme ve uzama kapasitesine sahip piezoelektrik aktüatörler (21 parça) yerleştirilmiştir. Zaten aynı yıl gerçekleştirilen ilk laboratuvar testleri de başarıyı gösterdi. Ertesi yaz, yeni bir dizi test, deneysel ekipmanın bir lazer ışınını birkaç yüz metre mesafeye kadar düzeltebildiğini gösterdi.
Tamamen bilimsel olan bu deneyler henüz sınıflandırılmamıştı. Bununla birlikte, 1975 yılında, JSC'nin Pentagon'un çıkarları doğrultusunda geliştirilmesi için kapalı CIS (Telafi Edici Görüntüleme Sistemi) programı onaylandı. Buna uygun olarak daha gelişmiş dalga cephesi sensörleri ve yüzlerce aktüatörlü deforme edilebilir aynalar oluşturuldu. Bu ekipman, Hawaii'nin Maui adasındaki Haleakala Dağı'nın tepesinde bulunan 1,6 metrelik bir teleskopun üzerine kuruldu. Haziran 1982'de, onun yardımıyla ilk kez kabul edilebilir kalitede yapay bir Dünya uydusunun fotoğraflarını elde etmek mümkün oldu.
Lazer görüşlü
Maui'de deneyler birkaç yıl daha devam etse de geliştirme merkezi Maui'ye taşındı. özel bölge New Mexico'daki Kirtland Hava Kuvvetleri Üssü'nden uzun süredir lazer silahları üzerinde çalıştıkları gizli Sandia Optik Menzil (SOR) eğitim alanına. 1983 yılında Robert Fugate liderliğindeki bir grup, atmosferik homojensizliklerin lazer taramasını inceleyecekleri deneylere başladı. Bu fikir Amerikalı fizikçi Julius Feinleib tarafından 1981 yılında ortaya atılmıştı ve artık pratikte test edilmesi gerekiyordu. Feinleib, AO sistemlerinde atmosferik homojensizlikler üzerinde ışık kuantumunun elastik (Rayleigh) saçılımını kullanmayı önerdi. Dağınık fotonların bir kısmı ayrıldıkları noktaya geri döner ve gökyüzünün karşılık gelen kısmında neredeyse noktasal bir kaynağın karakteristik bir parıltısı - yapay bir yıldız belirir. Fugate ve meslektaşları, Dünya'ya giderken yansıyan radyasyonun dalga cephesindeki bozulmaları kaydettiler ve bunları, gökyüzünün aynı kısmından gelen yıldız ışığındaki benzer bozulmalarla karşılaştırdılar. Bozulmaların neredeyse aynı olduğu ortaya çıktı ve bu da AO problemlerini çözmek için lazer kullanma olasılığını doğruladı.
Bu ölçümler karmaşık optikler gerektirmiyordu; basit ayna sistemleri yeterliydi. Ancak daha güvenilir sonuçlar elde etmek için bunların 1987 yılında SOR'a kurulan iyi bir teleskopla tekrarlanması gerekiyordu. Fugate ve asistanları, insan yapımı yıldızlarla uyarlanabilir optiklerin doğduğu deneyler yaptı. Şubat 1992'de, bir gök cismi olan Betelgeuse'un (Orion takımyıldızındaki en parlak armatür) önemli ölçüde geliştirilmiş ilk görüntüsü elde edildi. Kısa süre sonra, yöntemin yetenekleri bir dizi başka yıldızın, Satürn'ün halkalarının ve diğer nesnelerin fotoğraflarında gösterildi.
Fugate'in ekibi yapay yıldızları saniyede 5.000 darbe üreten güçlü bakır buharlı lazerlerle aydınlattı. Böylesine yüksek bir flaş frekansı, en kısa ömürlü türbülansların bile taranmasını mümkün kılar. İnterferometrik dalga cephesi sensörlerinin yerini, 1970'lerin başında icat edilen (bu arada, yine Pentagon tarafından görevlendirilen) daha gelişmiş Scheck-Hartmann sensörü aldı. Itec tarafından sağlanan 241 aktüatörlü ayna, saniyede 1664 kez şekil değiştirebiliyor.
Daha yükseğe çıkar
Rayleigh saçılımı oldukça zayıf olduğundan 10−20 km yükseklik aralığında uyarılır. Yapay referans yıldızından gelen ışınlar birbirinden uzaklaşırken, çok daha uzak bir kozmik kaynaktan gelen ışınlar tamamen paraleldir. Bu nedenle dalga cepheleri türbülanslı katmanda eşit derecede bozulmaz, bu da düzeltilmiş görüntünün kalitesini etkiler. İşaret yıldızlarını daha yüksek bir rakımda aydınlatmak daha iyidir, ancak Rayleigh mekanizması burada uygun değildir.
1991 baharında Pentagon uyarlanabilir optik üzerine yapılan çalışmaların çoğunun gizliliğini kaldırmaya karar verdi. 1980'lerin gizliliği kaldırılan sonuçları gökbilimcilerin malı oldu.
Bu sorun 1982 yılında Princeton Üniversitesi profesörü Will Harper tarafından çözüldü. Yaklaşık 90 km yükseklikteki mezosferde, mikrometeoritlerin yanması nedeniyle orada çok sayıda sodyum atomunun biriktiği gerçeğinden yararlanmayı önerdi. Harper, lazer darbeleri kullanarak bu atomların rezonans ışıltısını harekete geçirmeyi önerdi. Eşit lazer gücünde böyle bir parıltının yoğunluğu, Rayleigh saçılması sırasındaki ışık yoğunluğundan dört kat daha yüksektir. Bu sadece bir teoriydi. Pratik uygulaması, Massachusetts'teki Hanscom Hava Kuvvetleri Üssü'nde bulunan Lincoln Laboratuvarı personelinin çabaları sayesinde mümkün oldu. 1988 yazında, mezosferik fenerler kullanılarak çekilen yıldızların ilk görüntüleri alındı. Ancak fotoğrafların kalitesi yüksek değildi ve Harper'ın yönteminin uygulanması uzun yıllar süren cilalamayı gerektiriyordu.
2013 yılında, sekiz metrelik Gemini teleskopları için tasarlanan, dış gezegenlerin fotoğraflanması ve spektrografisinin yapılmasına yönelik benzersiz Gemini Planet Imager cihazı başarıyla test edildi. AO'nun, görünür parlaklığı, etrafında yörüngede oldukları yıldızların parlaklığından milyonlarca kat daha az olan gezegenleri gözlemlemesine olanak tanır.1991 baharında Pentagon uyarlanabilir optik üzerine yapılan çalışmaların çoğunun gizliliğini kaldırmaya karar verdi. Bununla ilgili ilk raporlar Mayıs ayında Seattle'daki Amerikan Astronomi Birliği konferansında yapıldı. Bunu kısa süre sonra dergi yayınları takip etti. Her ne kadar ABD ordusu çatışmaya devam etse de uyarlanabilir optik 1980'lerin gizliliği kaldırılan sonuçları gökbilimcilerin malı oldu.
Büyük Dengeleyici
Santa Cruz Üniversitesi'nden astronomi ve astrofizik profesörü Claire Max, "AO, ilk kez yer tabanlı teleskopların çok uzak galaksilerin yapısı hakkında veri elde etmesini mümkün kıldı" diyor. — AO döneminin başlangıcından önce, optik aralıkta yalnızca uzaydan gözlemlenebiliyorlardı. Galaksinin merkezindeki süper kütleli kara deliğin yakınındaki yıldızların hareketine ilişkin tüm yer tabanlı gözlemler de AO kullanılarak gerçekleştirilmektedir.
JSC ayrıca Güneş Sistemi çalışmalarına da çok katkıda bulundu. Onun yardımıyla asteroit kuşağı hakkında, özellikle ikili asteroit sistemleri hakkında kapsamlı bilgiler elde edildi. JSC, Güneş Sistemindeki gezegenlerin ve uydularının atmosferleri hakkındaki bilgileri zenginleştirdi. Bu sayede Satürn'ün en büyük uydusu Titan'ın gaz kabuğunun gözlemleri on beş yıldır yapılıyor ve atmosferindeki günlük ve mevsimsel değişiklikler takip edilebiliyor. Yani dış gezegenler ve uydularındaki hava koşulları hakkında halihazırda çok büyük miktarda veri birikmiş durumda.
Uyarlanabilir optik, bir bakıma karasal ve uzay astronomisinin yeteneklerini eşitlemiştir. Bu teknoloji sayesinde dev aynalara sahip en büyük sabit teleskoplar, daha iyi çözünürlük Hubble'dan ya da henüz fırlatılmamış James Webb IR Teleskobu'ndan. Ayrıca ölçüm aletleri yer tabanlı gözlemevleri için, uzay ekipmanının tasarımına tabi olan katı ağırlık ve boyut kısıtlamaları yoktur. Profesör Max şu sonuca vardı: "Uyarlanabilir optiğin birçok branşı kökten değiştirdiğini söylemek abartı olmaz." modern bilim Evren hakkında."
