Вся суть телескопов в том, чтобы собирать свет. И тем не менее, ясными ночами в таких местах, как Чили и Гавайи, где установлены одни из крупнейших в мире телескопов, позволяющих заглянуть в космос, на самом деле они делают обратное — запускают в небо оранжевые лазерные лучи. Все дело в том, что наша Земля имеет довольно плотную атмосферу, которая никогда не стоит на месте. Он перемещается, и это продолжает сбивать приходящий звездный свет с курса. Именно это подталкивание и заставляет его мерцать. Мерцание — приятное зрелище для человеческого глаза, но для телескопа, который собирает свет в течение определенного периода времени для построения изображения, оно превращает эти острые точки света в размытие.
Вот тут-то и приходит на помощь метод, называемый адаптивной оптикой. Используя его, телескопы способны в любой момент отклонить свет так, как он должен был бы выглядеть, если бы с ним не вмешался воздух. Чтобы выяснить это, необходимо отслеживать яркую опорную звезду, известную как опорная звезда. В частности, измеряется, насколько воздух искажает свет этой звезды. Затем компьютер изменяет форму гибкого зеркала внутри телескопа примерно 1000 раз в секунду, чтобы компенсировать деформацию.
К сожалению, это умное решение, но с одной большой загвоздкой: оно работает только в том случае, если опорная звезда находится рядом с тем, что изучает телескоп. Однако найти яркие звезды в нужном месте непросто, поэтому вместо этого астрономы создают свои собственные звезды. Они делают это с помощью лазеров, обычно оранжевого цвета. Каждый лазерный луч заставляет небольшой участок высоко в атмосфере светиться, как звезда. Эти «звезды» можно перемещать прямо рядом с целью телескопа.
Как лазер превращается в звезду
В частности, лучи нацелены на тонкий слой атомов натрия, образовавшийся из сгорающих в атмосфере метеоров, который лежит на высоте около 90 километров от поверхности. А поскольку эти атомы реагируют на один очень специфический оттенок оранжево-желтого света, лучи должны быть настроены соответствующим образом, что приводит к их оранжевому цвету. Как только луч попадает в этот слой, атомы поглощают его и светятся тем же цветом. Часть этого свечения затем возвращается обратно в телескоп. Для него свечение похоже на слабую звезду.
Раньше попасть в этот слой было довольно сложно. Старые системы работали на токсичных красителях, и для их стабильности требовались дни инженерной работы. Однако современные лазеры остаются заблокированными всю ночь, и все, что для этого нужно, — это нажать одну кнопку.
Несмотря на это, на одиночный лазер влияет турбулентность. В отличие от света далеких галактик, который пересекает гораздо более широкий столб воздуха, свет лазерной звезды падает только через узкий конус, поскольку он парит внутри атмосферы. Вот почему крупные обсерватории теперь запускают одновременно несколько лазеров. Несколько лазеров создают дополнительные ложные звезды, покрывая несколько разных точек вокруг цели. Вместе они показывают, как весь столб воздуха преломляет свет. Затем показания собираются и сшиваются в трехмерную карту турбулентности, как при компьютерной томографии. В свою очередь, карта сообщает гибкому зеркалу телескопа, как лучше наклоняться, чтобы лучше улавливать свет от реальных звезд.
Семь лазеров, более четкое изображение и выключатель
Этот хитрый маленький трюк позволяет наземным телескопам конкурировать с космическими телескопами. Многие из крупнейших телескопов мира также используют его. Европейская южная обсерватория использует его на своем Очень Большом Телескопе (VLT), телескопе, состоящем из четырех больших телескопов в чилийской пустыне Атакама. В то время как VLT начинался с одного лазера еще в 2006 году, ESO модернизировала его в 2016 году, оснастив один из телескопов четырьмя лазерами. Эти лазеры также чрезвычайно мощны — в 4000 раз сильнее, чем установленный законом предел для лазерных указателей, ориентированных на потребителя.
К 2018 году эта установка позволила VLT делать снимки Нептуна в видимом свете более четкие, чем снимки орбитального космического телескопа Хаббл. Другими словами, телескоп, застрявший в пределах атмосферы, превзошел телескоп, летающий в идеальных условиях. С тех пор ESO добавила лазеры и к трем другим телескопам, в результате чего общее количество лазеров на VLT выросло до семи. Но на этом все не заканчивается, так как ESO готовит к выпуску Чрезвычайно Большой Телескоп – новый огромный телескоп, построенный вокруг самого большого в мире зеркала. Он также будет использовать лазеры.
Теперь вам может быть интересно, вызывают ли такие мощные лазеры, направленные в небо, беспокойство для самолетов, проходящих над головой. Дешевые лазерные указки уже могут ослепить пилота, так что потенциально они могут оказаться еще хуже. Однако в VLT используется система безопасности, которая автоматически выключает лазеры, как только самолет приближается к лучу.
