¿Por qué los telescopios gigantes utilizan tecnología de óptica activa y fibra óptica?

Este artículo explica por qué los telescopios gigantes utilizan la tecnología de óptica activa y la tecnología de fibra óptica. Se indica que la tecnología de óptica activa puede compensar activamente el problema de la deformación de los espejos de los telescopios de gran diámetro para mejorar la calidad de la imagen, y se divide en dos tipos: óptica activa de espejos ensamblados y óptica activa de espejos delgados. La tecnología de fibra óptica puede resolver el problema de la carga y la precisión de las mediciones de los instrumentos grandes de la parte trasera, y también puede realizar observaciones de múltiples objetivos para mejorar la eficiencia de la observación.

¿Por qué los telescopios gigantes utilizan tecnología de óptica activa y fibra óptica?

El uso de telescopios de gran diámetro para observar objetos celestes permite obtener imágenes de alta resolución. Sin embargo, cuanto mayor es el diámetro del telescopio, más significativo es el impacto del sistema y del entorno. Por ejemplo, la rotación del espejo puede deformarlo debido a los cambios de gravedad, y los cambios de temperatura pueden causar expansión térmica y contracción en el espejo y la estructura mecánica, lo que reduce la calidad de las imágenes del telescopio. Para eliminar estos efectos, se han ideado diversas soluciones, como el uso de materiales de espejo de baja expansión, sistemas de soporte de espejo flotante y procesos de fabricación de vanguardia, que pueden compensar en cierta medida los efectos de los cambios ambientales, pero solo de forma «pasiva», sin «mejorar» activamente la situación. Más tarde, los astrónomos propusieron el concepto de óptica activa. En comparación con la «óptica pasiva» tradicional, la óptica activa consiste en utilizar medios mecánicos y ópticos durante el funcionamiento del telescopio para contrarrestar activamente la deformación del espejo del telescopio y, por lo tanto, mejorar la calidad de las imágenes del telescopio. Actualmente, la tecnología de óptica activa se divide en dos categorías principales: la óptica activa de espejo compuesto, en la que cada pequeño espejo del espejo compuesto es independiente y se puede ajustar su posición y ángulo de inclinación en tiempo real para corregir la imagen; y la óptica activa de espejo delgado, en la que, cuando el espejo es muy delgado, se puede aplicar presión para cambiar su curvatura en tiempo real y, por lo tanto, mejorar la imagen.

Además de su gran diámetro, los telescopios astronómicos grandes también tienen instrumentos y equipos como espectrógrafos que son bastante grandes. Estos grandes instrumentos, colgados del telescopio, suponen una gran carga para el telescopio, y la deformación por gravedad causada por su rotación también afecta la precisión de las mediciones. ¿Cómo resolver este problema? En el pasado, las personas utilizaban un «camino óptico plegable» para dirigir la luz hacia grandes instrumentos fijos, pero los sistemas ópticos adicionales inevitablemente reducían la eficiencia de observación del telescopio. Por lo tanto, las personas voltearon su atención a la fibra óptica, que puede dirigir la luz a cualquier posición cercana al telescopio con muy poca pérdida de energía. El problema de la conexión entre los grandes instrumentos y el telescopio quedó resuelto. Además, la fibra óptica también se puede utilizar en la observación de múltiples objetos. Si hay 100 estrellas en el campo de visión del telescopio, se pueden utilizar 100 fibras ópticas para dirigir la luz de las estrellas a los grandes equipos para su análisis, lo que aumenta enormemente la eficiencia de la observación.