ИЗКУСТВЕНА ЗВЕЗДА, АДАПТИВНА И АКТИВНА ОПТИКА

      1. Метод за възпроизвеждане на точков светоизточник, удобен при настройка и тестване качествата на различни оптични прибори. Начините за изработване на изкуствена звезда са много - според нуждите и хрумванията на оптика. Например светеща електрическа крушка, затворена в метална кутия, с пробит малък отвор на една от стените й, отдалечено малко стъклено или метално топче, отразяващо слънчевата светлина, електрическа лампичка с малки размери - като за електрическо фенерче, отдалечена поне на няколко десетки метра и пр.
      Понякога е по-удачно вместо "изкуствена звезда" (малък отвор), лампата да осветява тесен процеп, прорязан в непрозрачна преграда. Например при тестване настройката на скалата за разстоянието на фотографски обектив, често е за предпочитане във фокалата да се фокусира образа на светещ процеп, а не на изкуствена звезда! Последната е по-подходяща при изследване на дифракционната картина в прекия фокус на телеобектив или телескоп. Тогава образът на изкуствената звезда се наблюдава под голямо увеличение.


      2. Изкуствена звезда при телескопите с адаптивна оптика (технология Laser Guide Star Adaptive Optics - LGS-AO):
      Метод за сондиране на атмосферата с лазерен лъч, с мощност около 10 - 15 W, при което на височина около 90 км се възбуждат намиращите се там натриеви атоми, които излъчват жълта светлина, с дължина на вълната 589 nm (на натриевия дублет). Така се образува достатъчно ярка изкуствена звезда, с блясък примерно 9.5 - 11.5m (звездна величина). Тази звезда служи като опорна - следи се от специална система към телескопа, съставена от оптичен анализатор на фронтовете на светлинните вълни, свързан към мощен компютър. В резултат системата деформира с голямо бързодействие специално гъвкаво огледало - елемент от оптичната система на телескопа (вторичното или друго спомагателно, но не и главното). Тези деформации компенсират движенията на образа на наблюдавания обект, породени от турбуленцията в атмосферата. Това значително подобрява качеството и стабилността на образа в телескопа - постига се висока разделителна способност, близка до дифракционния предел.
      Вече съществуват няколко вида гъвкави адаптивни огледала: многосегментни, деформиращи се под действието на множество пиезоелектрични устройства (актуатори) или т.нар. биморфни огледала, съставени от две пиезоелектрични пластини, горната от които е огледална. Към тези пластини, чрез множество електроди се подават електрическите сигнали, предизвикващи леки огъвания на огледалната повърхност. Бързодействието на тези адаптивни системи е голямо - от няколко стотин до няколко хиляди корекции в секунда. В момента съществуват и се разработват още няколко вида адаптивни огледала, работещи на различни принципи.
      Леките движения на образа във фокалата при малките телескопи с апертура 10 - 20 см, породени от турбуленцията, могат да се намалят и чрез плоско подвижно огледало, отразяващо светлината след обектива на телескопа. Движенията на това огледало също се управляват от компютър, свързан към система, следяща образа на по-ярка опорна звезда, избрана видимо близо до наблюдавания обект. Честотата на корекциите може да бъде от около 10 до няколко стотин в секунда - според бързодействието на системата.

      Активна оптика:
      За да остане геометрията на главното огледало непроменена при насочване на телескопа в различни посоки, т.е. за да не се деформира то под собствената си тежест, при големите телескопи от четвърто поколение (VLT, NTT, SUBARU, GEMINI и др.), главното огледало се изработва тънко и гъвкаво, а тежестта му се разпределя върху голям брой активни опори - актуатори. Те представляват особено прецизни електромеханични или хидравлични устройства, които действат подобно на крикове - упражняват регулиран натиск върху задната страна на огледалото и така поддържат правилната му форма. Както и при адаптивната оптика, за измененията на формата на огледалото може да се съди по качеството на образа на изкуствена звезда, образувана в атмосферата с лазер, която се "запалва" видимо близо до изследвания обект. Освен формата на главното огледало, системата регулира прецизно и положението на вторичното огледало.
      Броят на актуаторите, поддържащи главното огледало е различен, според неговата големина или според други технологични особености. Например 3.5 метровото огледало на телескопа NTT (New Technology Telescope) на Европейската Южна обсерватория в Чили, е снабдено със 75 актуатора. 8.2 метровите огледала на четирите телескопа VLT (Very Large Telescope) на същата обсерватория имат по 150 актуатора, а същото по диаметър огледало на SUBARU (Мауна Кея, Хаваи) - 261 актуатора.
      Активна оптика имат и големите телескопи с многосегментни главни огледала, като двата 10 метрови KECK I и KECK II на Мауна Кея, 10 метровият GTC на Канарските острови, 9.2 метровите телескопи с фиксирано насочване над хоризонта HET и SALT (съответно в Тексас и ЮАР) и др. При телескопите с такива огледала, главният проблем е как да се ориентират и контролират отделните им сегменти! Например огледалата на KECK I и II са съставени от по 36 отделни шестоъгълни огледала, всяко с диагонал 1.8 м, подредени едно до друго - подобно на клетките на пчелна пита. Необходимо е фокусите на всички отделни сегменти да се слеят и поддържат в един общ фокус! Това се постига чрез изключително прецизни датчици и актуатори, плавно управляващи положението на всеки един сегмент, с точност до десетохилядна от милиметъра!

      При някои големи радиотелескопи съществува система за следене движенията на фокуса на главната параболична антена, породени от деформации в конструкцията й от вятъра.


      Вижте също:

Оптична стабилизация на образа при фотоапаратите;

Аберации, оптични изкривявания;

Разделителна способност;

Юстиране на оптична система;

Дифракция и интерференция.


Назад към азбучния указател