Για τους αστρονόμους και τους φυσικούς, τα βάθη του διαστήματος είναι ένας θησαυρός που μπορεί να μας δώσει τις απαντήσεις σε μερικά από τα πιο βαθιά ερωτήματα της ύπαρξης. Από πού ερχόμαστε, πώς ήμασταν, πώς ξεκίνησαν όλα, κ.λπ. Ωστόσο, η παρατήρηση του βαθέως διαστήματος παρουσιάζει το μερίδιό της στις προκλήσεις, το λιγότερο από τα οποία είναι η οπτική ακρίβεια.
Σε αυτή την περίπτωση, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν αυτό που είναι γνωστό ως Active Optics για να αντισταθμίσουν τις εξωτερικές επιρροές. Η τεχνική αναπτύχθηκε για πρώτη φορά κατά τη δεκαετία του 1980 και βασίστηκε στην ενεργή διαμόρφωση των κατόπτρων ενός τηλεσκοπίου για την πρόληψη της παραμόρφωσης. Αυτό είναι απαραίτητο με τηλεσκόπια που έχουν διάμετρο άνω των 8 μέτρων και έχουν τμηματικούς καθρέφτες.
Ορισμός:
Το όνομα Active Optics αναφέρεται σε ένα σύστημα που διατηρεί έναν καθρέφτη (συνήθως τον πρωτεύοντα) στο βέλτιστο σχήμα του έναντι όλων των περιβαλλοντικών παραγόντων. Η τεχνική διορθώνει τους παράγοντες παραμόρφωσης, όπως η βαρύτητα (σε διαφορετικές κλίσεις του τηλεσκοπίου), ο άνεμος, οι αλλαγές θερμοκρασίας, η παραμόρφωση του άξονα του τηλεσκοπίου και άλλοι.
Τα δίδυμα τηλεσκόπια Keck που πυροβολούν τον οδηγό λέιζερ τους ρίχνουν αστέρια στην καρδιά του Γαλαξία σε μια όμορφα καθαρή νύχτα στην κορυφή της Μάουνα Κέα. Πίστωση: keckobservatory.org/Ethan
Το Adaptive Optics διαμορφώνει ενεργά τους καθρέφτες ενός τηλεσκοπίου για να αποτρέψει την παραμόρφωση λόγω εξωτερικών επιρροών (όπως ο άνεμος, η θερμοκρασία και η μηχανική καταπόνηση), ενώ διατηρεί το τηλεσκόπιο ενεργά ακίνητο και στο βέλτιστο σχήμα του. Η τεχνική επέτρεψε την κατασκευή τηλεσκοπίων 8 μέτρων και τηλεσκοπίων με τμηματικούς καθρέφτες.
Χρήση στην Αστρονομία:
Ιστορικά, οι καθρέφτες ενός τηλεσκοπίου έπρεπε να είναι πολύ χοντροί για να διατηρούν το σχήμα τους και να εξασφαλίζουν ακριβείς παρατηρήσεις καθώς έψαχναν στον ουρανό. Ωστόσο, αυτό έγινε σύντομα ανέφικτο καθώς οι απαιτήσεις μεγέθους και βάρους έγιναν ανέφικτες. Οι νέες γενιές τηλεσκοπίων που κατασκευάστηκαν από τη δεκαετία του 1980 βασίζονται σε πολύ λεπτούς καθρέφτες.
Αλλά επειδή αυτά ήταν πολύ λεπτά για να διατηρηθούν στο σωστό σχήμα, εισήχθησαν δύο μέθοδοι για την αντιστάθμιση. Ο ένας ήταν η χρήση ενεργοποιητών που θα κρατούσαν τους καθρέφτες άκαμπτους και σε βέλτιστο σχήμα, ο άλλος ήταν η χρήση μικρών, τμηματικών κατόπτρων που θα απέτρεπαν το μεγαλύτερο μέρος της βαρυτικής παραμόρφωσης που εμφανίζεται σε μεγάλους, χοντρούς καθρέφτες.
Αυτή η τεχνική χρησιμοποιείται από τα μεγαλύτερα τηλεσκόπια που έχουν κατασκευαστεί την τελευταία δεκαετία. Αυτό περιλαμβάνει το Τηλεσκόπια Keck (Χαβάη), η Σκανδιναβικό οπτικό τηλεσκόπιο (Κανάρια Νήσοι), η Τηλεσκόπιο Νέας Τεχνολογίας (Χιλή), και το Εθνικό τηλεσκόπιο Galileo (Κανάρια Νησιά), μεταξύ άλλων.
Το Τηλεσκόπιο Νέας Τεχνολογίας (NTT) πρωτοστάτησε στα Ενεργά Οπτικά. Πίστωση: ESO/C.Madsen. Μπέικον
Άλλες εφαρμογές:
Εκτός από την αστρονομία, το Active Optics χρησιμοποιείται και για πολλούς άλλους σκοπούς. Αυτά περιλαμβάνουν ρυθμίσεις λέιζερ, όπου χρησιμοποιούνται φακοί και καθρέφτες για να κατευθύνουν την πορεία μιας εστιασμένης δέσμης. Τα συμβολόμετρα, συσκευές που χρησιμοποιούνται για την εκπομπή παρεμβαλλόμενων ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, βασίζονται επίσης στην Ενεργή Οπτική.
Αυτά τα συμβολόμετρα χρησιμοποιούνται για τους σκοπούς της αστρονομίας, της κβαντικής μηχανικής, της πυρηνικής φυσικής, των οπτικών ινών και άλλων τομέων επιστημονικής έρευνας. Τα ενεργά οπτικά διερευνώνται επίσης για χρήση στην απεικόνιση ακτίνων Χ, όπου θα χρησιμοποιούνται ενεργά παραμορφώσιμα κάτοπτρα πρόσπτωσης βόσκησης.
Προσαρμοστική οπτική:
Τα Active Optics δεν πρέπει να συγχέονται με Προσαρμοστική οπτική , μια τεχνική που λειτουργεί σε πολύ μικρότερο χρονικό διάστημα για να αντισταθμίσει τα ατμοσφαιρικά φαινόμενα. Οι επιρροές που αντισταθμίζουν τα ενεργά οπτικά (θερμοκρασία, βαρύτητα) είναι εγγενώς πιο αργές και έχουν μεγαλύτερο εύρος εκτροπής.
Η εντύπωση του καλλιτέχνη από το ευρωπαϊκό εξαιρετικά μεγάλο τηλεσκόπιο που αναπτύσσει λέιζερ για προσαρμοστική οπτική. Πίστωση: ESO/L. Calçada/N. Risinger
Από την άλλη πλευρά, το Adaptive Optics διορθώνει τις ατμοσφαιρικές παραμορφώσεις που επηρεάζουν την εικόνα. Αυτές οι διορθώσεις πρέπει να είναι πολύ πιο γρήγορες, αλλά και να έχουν μικρότερο πλάτος. Εξαιτίας αυτού, η προσαρμοστική οπτική χρησιμοποιεί μικρότερα διορθωτικά κάτοπτρα (συχνά το δεύτερο, τρίτο ή τέταρτο κάτοπτρο σε ένα τηλεσκόπιο).
Έχουμε γράψει πολλά άρθρα για την οπτική για το Universe Today. Εδώ είναι Το κόσκινο φωτονίων θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στην οπτική , Τι εφηύρε ο Γαλιλαίος; , Τι εφηύρε ο Ισαάκ Νεύτων; , Ποια είναι τα μεγαλύτερα τηλεσκόπια στον κόσμο;
Έχουμε επίσης ηχογραφήσει ένα ολόκληρο επεισόδιο του Astronomy Cast all about Adaptive Optics. Ακου εδώ, Επεισόδιο 89: Adaptive Optics , Επεισόδιο 133: Οπτική Αστρονομία , και Επεισόδιο 380: Τα όρια της οπτικής .
Πηγές: