Страница 152 из 161
�саак Ньютон писал в 1730 г. в своей книге Opticks:
Если Теорию изготовления Телескопов можно было бы продолжить к Практике, то даже и в этом случае были бы некоторые Пределы, которые нельзя перейти при изготовлении Телескопов. Воздух, через который мы смотрим на Звезды, находится в состоянии вечного Дрожания; как мы можем видеть дрожащее движение Теней, отбрасываемых высокими Башнями, и мерцанием Звезд. Но эти Звезды не мерцают, когда их наблюдают через Телескопы с большими апертурами. Лучи Света, которые попадают на разные части апертуры, дрожат сами по себе, с разным и иногда противоположным действием. Они падают в одно и то же время на разные места сетчатки глаза, и их дрожащие Движения слишком быстры и смешиваются, а не воспринимаются раздельно. � все эти освещаемые Точки создают одну широкую яркую Точку, составленную из этих многих дрожащих Точек, спутано и неразличимо смешанных друг с другом за счет очень коротких и быстрых Дрожаний. �з-за этого Звезда кажется более широкой, чем на самом деле, и совсем без дрожания. Длинные Телескопы могут сделать объект более ярким и большим, в отличие от того, что могут сделать короткие телескопы, но и они не могут устранить размытия Лучей, которые вызываются Дрожанием в Атмосфере. Единственным Средством является прозрачный и спокойный Воздух, такой, который, пожалуй, может быть найден на вершинах высочайших Гор, выше высочайших Облаков.
Очевидно, что необходимы какие-РЅРёР±СѓРґСЊ системы, чтобы исправить эффекты возмущения атмосферой, известные СЃРѕ времен Ньютона. Такой системой является адаптивная оптика. Р�сторически можно сослаться РЅР° первый пример использования адаптивной оптики Архимедом РІ 215 Рі. РґРѕ РЅ. СЌ. для уничтожения СЂРёРјСЃРєРѕРіРѕ флота. РљРѕРіРґР° СЂРёРјСЃРєРёР№ флот приблизился Рє Сиракузам, солдаты, выстроенные РІ линию, смогли сфокусировать РЅР° корабли солнечный свет, используя СЃРІРѕРё щиты РІ качестве зеркал. Таким СЃРїРѕСЃРѕР±РѕРј сотни пучков солнечного света направлялись РЅР° малую область корабля. Р�нтенсивность была достаточной, чтобы поджечь его. Таким образом, как гласит легенда, удалось предотвратить атаку вражеским флотом. Рта оригинальная идея вошла РІ легенду как сжигающее зеркало Архимеда.
Р’ 1953 Рі. Бабкок, который РІ то время был директором астрономической обсерватории Маунт Вилсон РІ Калифорнии, предложил использовать деформируемые оптические элементы, управляемые датчиками волнового фронта, для компенсации искажений изображений РІ телескопе, которые вызываются атмосферой. Рто, РїРѕ-РІРёРґРёРјРѕРјСѓ, самое первое научное предложение использовать адаптивную оптику.
Большинство пионерских работ РїРѕ адаптивной оптике были выполнены американскими военными РІ 1970-С… Рё 1980-С… РіРі. РћРЅРё были заинтересованы РІ применениях, связанных СЃ распространением лазерных пучков РІ атмосфере, для лучшего определения положений спутников Рё для лучшего управления полетом ракет. Рти исследования были строго засекречены. Первая система адаптивной оптики была РІ 1982 Рі. установлена (Рё РґРѕ СЃРёС… РїРѕСЂ работает) Военно-Воздушными Силами РЅР° Гавайях.
В астрономии экспериментальные системы адаптивной оптики начали развиваться с начала 1980-х гг., когда большинство военных работ было все еще засекречено. Две исследовательские программы, одна, включающая астрономов, и другая, относящаяся к военным, развивались параллельно, без взаимного обмена информацией. Первоначально был скептицизм относительно полезности этой техники, и было трудно получить финансирование. В 1991 г. ситуация изменилась. Большинство материалов было рассекречено, и телескопы стали давать более четкие изображения в результате адаптивной оптики. С тех пор военные и академические работники действовали сообща.
Рис. 65 показывает общую схему телескопа, в котором используется адаптивная оптика. Датчик волнового фронта фиксирует волновой фронт приходящей волны для того, чтобы измерить величины нужных локальных деформаций. Система обработки информации превращает ее в сигнал, который сразу же можно использовать для коррекции волнового фронта.
Рис. 65. Схема системы адаптивной оптики. Свет, направляющийся в телескоп, сперва попадает на подвижное зеркало M1, которое корректирует наклон волнового фронта. Затем оставшиеся аберрации исправляются деформируемым зеркалом М2, и исправленная волна направляется на приемник С. Часть света собирается наклонными зеркалами S1 и S2 для получения сигналов, нужных для управления зеркалами M1 и M2