“‘星星在眨眼’‘繁星闪烁’这些常见于文学作品中的描述,其实都是因为大气湍流的扰动。”中国科学院光电技术研究所饶长辉研究员介绍说,地面上大口径望远镜受到大气湍流的影响,分辨能力其实与20厘米口径的小望远镜相当,很难达到最佳的性能和工作状态。
1953年美国天文学家巴布科克提出,用实时测量光学波前误差并加以实时补偿校正的方法来解决大气湍流等动态干扰,如果补偿过程足够快,就可以使望远镜等光学系统具有自动适应环境变化、克服动态扰动、始终保持理想性能的能力。但限于当时的技术条件,该技术直到20世纪70年代才真正起步,而后发展迅速。
在科学家看来,这一传统的自适应光学技术好比给望远镜配了一副眼镜,通过一系列技术手段测量大气扰动,并进行实时调整进而抵消扰动造成的图像模糊、抖动。
近期,饶长辉研究员带领团队在传统自适应光学技术上更进一步,研制出中国首块73单元变形次镜,该次镜每秒可对自身进行500次调整,通过将其与1.8米望远镜对接,近日首次获取了天文目标的高分辨率图像。
据悉,星体传来的光线经过望远镜主镜反射后,会抵达望远镜的“二传手”次镜,而后再交由自适应光学等多个系统对信息进行进一步的处理、分析。饶长辉团队研制出的可以变形的次镜,相当于给望远镜做了“近视矫正手术”,从而不用再佩戴近视眼镜。
饶长辉介绍说,该技术用望远镜本身的部件来消除大气扰动的影响,大大简化了系统的复杂程度,在1.8米望远镜上减少了12次对光信号的反射与透射,对于相同口径的望远镜,其光能利用率可提升85%,可观测天体的距离提升为原来的1.4倍。
该试验系统的成功闭环观测,标志着中国基于变形次镜的自适应光学望远镜技术取得重大突破,有望简化大口径地基望远镜的结构,提升望远镜探测能力,促进天文学研究迈向更加暗弱的星体。(完)
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