Astronomioiden ja fyysikoiden kannalta avaruuden syvyydet ovat aarreaitta, joka saattaa antaa meille vastauksia joihinkin olemassaolon syvimpiin kysymyksiin. Syvän tilan havaitseminen tuo kuitenkin esille oman osuutensa haasteista, joista vähiten mainittakoon visuaalinen tarkkuus.
Tässä tapauksessa tutkijat käyttävät niin sanottua aktiivista optiikkaa kompensoimaan ulkoiset vaikutukset. Tekniikka kehitettiin ensimmäisen kerran 1980-luvulla, ja se luottaa aktiivisesti kaukoputken peilien muotoiluun muodonmuutosten estämiseksi. Tämä on tarpeen teleskoopeilla, joiden halkaisija on yli 8 metriä ja joissa on segmentoidut peilit.
Määritelmä:
Nimi Active Optics viittaa järjestelmään, joka pitää peilin (yleensä ensisijaisen) optimaalisessa muodossaan kaikkia ympäristötekijöitä vastaan. Tekniikka korjaa vääristystekijöitä, kuten painovoimaa (erilaisissa teleskoopin kaltevuuksissa), tuulta, lämpötilan muutoksia, kaukoputken akselin muodonmuutoksia ja muita.
Adaptiivinen optiikka muotoilee aktiivisesti kaukoputken peilit estääkseen ulkoisten vaikutusten (kuten tuulen, lämpötilan ja mekaanisen rasituksen) aiheuttamat muodonmuutokset pitäen kaukoputken aktiivisesti paikallaan ja optimaalisessa muodossaan. Tekniikka on mahdollistanut 8 metrin kaukoputkien ja segmenttipeileillä varustettujen kaukoputkien rakentamisen.
Käyttö tähtitieteessä:
Historiallisesti kaukoputken peilien on pitänyt olla erittäin paksuja pitämään muotoaan ja varmistamaan tarkkoja havaintoja etsiessään taivaalta. Tämä kuitenkin tuli pian mahdottomaksi, kun koko- ja painovaatimukset muuttuivat epäkäytännöllisiksi. Uudet 1980-luvulta lähtien rakennetut kaukoputket ovat luoneet sen sijaan erittäin ohuille peileille.
Mutta koska nämä olivat liian ohuita pitääkseen itsensä oikeassa muodossa, kompensoimiseksi otettiin käyttöön kaksi menetelmää. Toinen oli käyttölaitteiden käyttö, jotka pitäisivät peilit jäykinä ja optimaalisessa muodossa, toinen oli pienten, segmentoitujen peilien käyttö, jotka estäisivät suurimman osan painovoiman vääristymästä, joka tapahtuu suurissa, paksuissa peileissä.
Tätä tekniikkaa käyttävät suurimmat teleskoopit, joita on rakennettu viimeisen vuosikymmenen aikana. Tähän kuuluvat muun muassa Keck-teleskoopit (Hawaii), pohjoismainen optinen teleskooppi (Kanariansaaret), uuden teknologian teleskooppi (Chile) ja Telescopio Nazionale Galileo (Kanariansaaret).
Muut sovellukset:
Tähtitieteen lisäksi aktiivista optiikkaa käytetään myös moniin muihin tarkoituksiin. Näihin kuuluvat laser-asetukset, joissa linssejä ja peilejä käytetään ohjaamaan tarkennetun säteen kulkua. Interferometrit, laitteet, joita käytetään häiritsevien sähkömagneettisten aaltojen lähettämiseen, luottavat myös aktiiviseen optiikkaan.
Näitä inferometrejä käytetään tähtitieteen, kvanttimekaniikan, ydinfysiikan, kuituoptiikan ja muun tieteellisen tutkimuksen aloihin. Aktiivista optiikkaa tutkitaan myös käytettäväksi röntgenkuvauksessa, jossa aktiivisesti muotoaan muuttavia laiduntamispeilejä käytettäisiin.
Adaptiivinen optiikka:
Aktiivista optiikkaa ei pidä sekoittaa adaptiiviseen optiikkaan, tekniikkaan, joka toimii paljon lyhyemmällä aikavälillä ilmakehän vaikutusten kompensoimiseksi. Vaikutukset, jotka aktiivinen optiikka kompensoi (lämpötila, painovoima), ovat luonnostaan hitaampia, ja niiden poikkeavuuksien amplitudi on suurempi.
Toisaalta Adaptive Optics korjaa ilmakehän vääristymiä, jotka vaikuttavat kuvaan. Näiden korjausten on oltava paljon nopeampia, mutta myös pienemmän amplitudin. Tämän vuoksi mukautuva optiikka käyttää pienempiä korjaavia peilejä (usein teleskoopin toinen, kolmas tai neljäs peili).
Olemme kirjoittaneet monia artikkeleita optiikasta Space Magazine -lehteen. Tässä on Photon-seula, joka voisi mullistaa optiikan. Mitä Galileo kekseli? Mitä Isaac Newton keksitsi ?, Mitkä ovat maailman suurimmat kaukoputket?
Olemme myös nauhoittaneet kokonaisen jakson tähtitieteen näyttelijöistä, jotka koskevat adaptiivista optiikkaa. Kuuntele tästä, Jakso 89: Adaptiivinen Optiikka, Jakso 133: Optinen Tähtitiede ja Jakso 380: Optiikan rajat.
Lähteet:
- Wikipedia - Aktiivinen optiikka
- Science Daily - Aktiivinen optiikka
- Euroopan eteläinen observatorio - aktiivinen optiikka
- Australialainen kaukoputki - aktiivinen optiikka
