Почему гигантские телескопы используют активную оптическую технологию и волоконно-оптическую технологию?

Данная статья посвящена тому, почему для гигантских телескопов используются активные оптические технологии и волоконно-оптические технологии. В ней отмечается, что активная оптика позволяет активно устранять проблему деформации зеркал крупных телескопов и улучшать качество изображения. Активная оптика бывает двух видов: с состыкованными зеркалами и с тонкими зеркалами. Волоконно-оптические технологии позволяют решить проблему нагрузки на крупные задние приборы и обеспечить высокую точность измерений, а также осуществлять наблюдения за несколькими объектами, что повышает эффективность наблюдений.

Почему гигантские телескопы используют активную оптическую технологию и волоконно-оптическую технологию?

Использование крупных телескопов для наблюдения за небесными объектами позволяет получать изображения с высоким разрешением. Однако чем больше диаметр телескопа, тем заметнее влияние системных и экологических факторов. Например, вращение зеркала приводит к его деформации из-за изменения силы тяжести, а изменения температуры вызывают тепловое расширение и сжатие зеркала и механических конструкций, что снижает качество изображений, получаемых телескопом. Для устранения этих эффектов были разработаны различные решения, такие как использование зеркал с низким коэффициентом теплового расширения, плавающие системы поддержки зеркал и передовые методы обработки, которые могут в определённой степени компенсировать влияние внешних факторов, но лишь в качестве "пассивной превентивной меры", а не активного улучшения. Позже астрономы предложили концепцию активной оптики. В отличие от традиционной "пассивной оптики", активная оптика предполагает активное преодоление деформации зеркала телескопа во время его работы с помощью механических и оптических средств, что позволяет улучшить качество изображений, получаемых телескопом. В настоящее время существуют два основных вида активной оптики: одна называется активная оптика с мозаичными зеркалами, при которой каждое маленькое зеркало мозаичного зеркала является независимым и может быть использовано для коррекции изображения путём изменения его положения и наклона в режиме реального времени; другая называется активная оптика с тонкими зеркалами, при которой, когда зеркало очень тонкое, его кривизна может быть изменена путём применения давления в режиме реального времени, что приводит к улучшению качества изображения.

Крупные астрономические телескопы, помимо своего огромного диаметра, также имеют довольно большие размеры таких инструментов, как спектрографы. Эти крупные инструменты, подвешенные на телескопе, создают значительную нагрузку на телескоп, а изменение силы тяжести при вращении телескопа также влияет на точность измерений. Как решить эту проблему? В прошлом люди использовали "разрезную оптическую систему" для направления света на фиксированные крупные инструменты, но добавление оптической системы неизбежно снижало эффективность наблюдений телескопа. Поэтому внимание было обращено на оптоволокно, которое может направлять свет в любую точку вблизи телескопа с минимальными потерями энергии. Таким образом, была решена проблема подключения крупных инструментов к телескопу. Кроме того, оптоволокно может использоваться для наблюдения за несколькими целями. Например, если в поле зрения телескопа находятся 100 звёзд, можно использовать 100 волокон для направления их света на крупные устройства для анализа, что значительно повышает эффективность наблюдений.