Картины космоса, собранные большими наземными телескопами, которые оборудованы новыми системами, часто превышают качество изображений с Космического телескопа Хаббл. Устранение атмосферных помех путем ввода поправок в изображение, позволило вновь строить проекты гигантских оптических телескопов.

Если Вы когда-либо смотрели на заход или восход солнца, Вы, вероятно, видели колебания и мерцания атмосферы вблизи горизонта, которые подобно струям горячего воздуха, деформируют внешний вид объектов около горизонта. Подобные свойства атмосферы также вызывают мерцание звезд, поскольку их свет искажается на пути к наблюдателю на Земле.

Эти эффекты атмосферных возмущений (рефракция, влажность, повышенная температура воздуха и т.п.) мешают астрономам исследовать небо с Земли. Уже почти 10 лет, как был достигнут предел качества и разрешения для наблюдения космических объектов с земли. По этой причине в 1990 году на орбиту был выведен телескоп Хаббл, который позволил нам увидеть четкие картины космоса без искажений.

Но ученым из Lawrence Livermore National Laboratory удалось придумать системы корректировки изображений, которые помогают астрономам точно узнать состав и размер атмосферных слоев воздуха там, куда они хотят направить свои телескопы. Эти данные заносятся в компьютер, который автоматически вносит поправки в изображение за атмосферные флуктуации. Полученные таким образом изображения часто превышают качество изображений с Космического телескопа Хаббл.

Направляющие звезды долго играли важную роль в определении показателей оптических свойств атмосферы. Астрономы выбирают яркую, стабильную звезду вблизи той области небесной сферы, где они надеялись затем вести наблюдения. На основании полученных данных о направляющей звезде, они вносили исправления в изображения адаптивной оптикой, которые деформируют световые пучки в телескопе, исправляя атмосферную рефракцию.

Но проблема состояла в том, что астрономы находят подходящие по яркости звезды только на одном проценте участка небесной сферы. Тем самым, для остальных участков неба качественные и четкие картины получать не удавалось.

На Конференции по Лазерам и Электрооптической Квантовой Электронике 2002 и Лазерной Научной Конференции, прошедшей 19-23 мая, в Лог Бич, Динна Пеннингтон сообщила, что она и ее коллеги из Lawrence Livermore National Laboratory открыли для наблюдений намного большую часть неба, путем ввода искусственных звезд, которые заменяют естественные. По предварительным оценкам, искусственная направляющая система может позволить получать данные об атмосферной турбулентности почти для 3/5 всей небесной сферы.

Исследователи создают искусственную направляющую звезду пучком лазера через атмосферу в направлении предполагаемого объекта, который они собираются наблюдать. Частота лазера выбирается определенно, чтобы возбудить атомы натрия, заставляя их испускать желтый свет. Натрия в нашей атмосфере сравнительно мало, но падающие метеоры осаждают сконцентрированный слой атомов в мезосфере, приблизительно на уровне девяноста километров выше земной поверхности. Лазерный пучок красится в небе, когда пучок фотонов проходит через богатый натрием слой атмосферного воздуха.

Конечно, естественные звезды лучше для исправления атмосферных нарушений. Они ведь расположены в практической бесконечности, относительно размеров земного масштаба. Искусственные направляющие звезды, по сравнению с ними находятся слишком близко и полностью выявить все атмосферные погрешности не позволяют. Но они дают астрономам колоссальные выгоды от предполагаемого улучшения качества изображения для ранее мало исследуемых большими телескопами участков неба.

Атмосферная турбулентность затормозила смысл создания еще более крупных телескопов, которые бы позволили повысить разрешающую способность наблюдаемых объектов. Новая технология с применением лазерной системы искусственных направляющих звезд раздвинула эти пределы. Телескопы будущего могут состоять из набора зеркал от тридцати до сотни метров в поперечнике.

Информация для контакта:

James Riordon, jriordon@aip.org, 301-209-3084, American Institute of Physics