Adaptivní optika

CZ - adaptivní optika

SK - adaptivna optika

EN - adaptive optics

= systém korigující malým deformovatelným zrcadlem poškození obrazu způsobené seeingem

Vytváření referenční hvězdy. Zdroj: stanice Starfire Optical Range

Popis

Hvězda je z hlediska optiky bodový zdroj světla a její světlo se tak šíří v kulových vlnoplochách (plocha, jejíž body kmitají se stejnou fází). Veliké vzdálenosti hvězd od Země způsobují, že světlo z hvězdy vstupuje do atmosféry již jako vlnoplocha rovinná, kde se jejím vlivem deformuje. K opravě této deformace se využívá adaptivní optiky.

Korekci provádí počítač řízenými posuny pomocných zrcátek, které mají opravit chyby způsobené špatným seeingem. Chyby jsou poté vyhodnocovány analýzou vybrané referenční hvězdy, která se nachází blízko pozorovaného objektu a slouží jako kalibrační zdroj. Ne vždy se však poblíž vhodná hvězda vyskytuje, proto bývá nahrazena paprskem laseru (nejčastěji sodíkového fokusovaným do výšky 90 km). V obou případech obraz hvězdy (ať už skutečné nebo uměle vytvořené laserem) nebude bodový, ale lze podle něho vypočítat, jak se má upravit optika, abychom kompenzovali deformaci vlnoplochy. Tzv. umělá hvězda je využívána častěji než hvězda reálná, důvodem je, že laserem vytvořený "objekt" má přesně definovanou velikost a tvar.
Deformovatelné zrcadlo je schopné změnit svůj tvar až stokrát za sekundu, podle toho jak se mění vlnoplocha, tedy světelný zdroj. Tvar vlnoplochy není závislý na vlnové délce, proto je možné využívat tuto techniku při různých vlnových délkách.

Příklad práce adaptivní optiky
Zdroj: http://slittlefair.staff.shef.ac.uk

Adaptivní optika se využívá u většiny velkých dalekohledů, jako příklad lze uvést "Starfire Optical Range" u Kirtland AFB v Novém Mexiku (stanice známá snímkem rozpadajícího se raketoplánu Columbie). Stanice je určena ke snímání letících družic, dalekohled tedy často mění směr a musí se vypořádat se změnou refrakce atmosféry. Vedle sledované družice míří vždy zelený laser, podle kterého se nepřetržitě upravuje optika (opravy probíhají až tisíckrát za sekundu).

Historie

Jako první přišel s návrhem způsobu měření zkreslení obrazu způsobené atmosférou Horace W. Babcock v roce 1953. Navrhuje použít metodu aktivní optiky i pro korekci seeingu. V návrhu pracuje s izoplanatickým úhlem (poloměr kruhu na obloze, v rámci kterého můžeme atmosférické zkreslení považovat za totožné), který měl velikost několika obloukových sekund.
Od toho roku se začala adaptivní optika rozvíjet, avšak jen pro vojenské účely. Pokroky v této oblasti však většinou tajné a tak se pro astronomické účely začaly využívat až v polovině osmdesátých let.

OBRÁZKY

Deformace světla hvězdy, Zdroj: http://slittlefair.staff.shef.ac.uk/

Využití adaptivní optiky na sluneční granulaci. Převzato z přednášky Michala Švandy

Planeta Uran před a po použití adaptivní techniky. Zdroj: Isaac Newton Group of Telescope

Další příklad použití adaptivní optiky na dvojhvězdu IW Tau. Hvězdy jsou od sebe vzdálené 0.3 obloukové sekundy. Zdroj: Palomar Observatory

Zdroje:

What is Adaptive Optics? - výukový text od University of California Science and Technology Center
Zborník referatov z 12. celoštátneho slnečného seminára, Teplý Vrch 1994. Nitranske tlačiarne, š. p. Nitra: Slovenská ústredná hvezdáreň Hurbanovo, 1995. ISBN 80-85221-19-5.
L10: Adaptive Optics - výukový text od University of Sheffield

Zpět