מהן אופטיקה פעילה?

Send

עבור אסטרונומים ופיזיקאים כאחד, עומק החלל הוא אוצר בלום שעשוי לספק לנו את התשובות לכמה מהשאלות העמוקות ביותר בקיום. עם זאת, התבוננות במרחב העמוק מציגה את חלקה באתגרים, לא פחות מהם הדיוק החזותי.

במקרה זה, מדענים משתמשים במה שמכונה Active Optics כדי לפצות על השפעות חיצוניות. הטכניקה פותחה לראשונה בשנות השמונים והסתמכה על עיצוב פעיל של מראות טלסקופ למניעת עיוות. זה הכרחי עם טלסקופים שהם קוטרים העולים על 8 מטרים ויש להם מראות מפולחות.

הגדרה:

השם Active Optics מתייחס למערכת השומרת על מראה (בדרך כלל הראשית) בצורתה האופטימלית כנגד כל הגורמים הסביבתיים. הטכניקה מתקנת עבור גורמי עיוות, כגון כוח משיכה (בשיפוע טלסקופ שונה), רוח, שינויי טמפרטורה, עיוות ציר הטלסקופ ועוד.

אופטיקה אדפטיבית מעצבת באופן פעיל את מראות הטלסקופ למניעת דפורמציה כתוצאה מהשפעות חיצוניות (כמו רוח, טמפרטורה ולחץ מכני) תוך שמירה על הטלסקופ בצורה פעילה ובצורה האופטימלית. הטכניקה אפשרה לבנות טלסקופים באורך 8 מטרים ואלה עם מראות מפולחות.

השתמש באסטרונומיה:

מבחינה היסטורית, מראות הטלסקופ נאלצו להיות עבות מאוד בכדי לשמור על צורתן ולהבטיח תצפיות מדויקות בזמן שחיפשו בשמים. עם זאת, זה הפך עד מהרה לבלתי ניתן לביצוע מכיוון שדרישות הגודל והמשקל נעשו בלתי מעשיות. דורות חדשים של טלסקופים שנבנו מאז שנות השמונים הסתמכו על מראות דקות מאוד.

אך מכיוון שאלו היו דקים מכדי לשמור על עצמם בצורה הנכונה, הוכנסו שתי שיטות לפיצוי. האחד היה השימוש במפעילים אשר יחזיקו את המראות בצורה נוקשה ובצורה אופטימלית, והשני היה השימוש במראות קטנות וחתוכות אשר ימנעו את מרבית עיוות הכבידה המתרחש במראות גדולות ועבות.

בטכניקה זו משתמשים בטלסקופים הגדולים שנבנו בעשור האחרון. זה כולל את טלסקופים של קק (הוואי), הטלסקופ האופטי הנורדי (האיים הקנריים), הטלסקופ הטכנולוגי החדש (צ'ילה), והגלקסי הטלסקופי נציונל (האיים הקנריים), בין היתר.

יישומים אחרים:

בנוסף לאסטרונומיה, אופטיקה פעילה משמשת גם למספר מטרות אחרות. אלה כוללים מערכי לייזר, שבהם משתמשים בעדשות ובמראות כדי להנווט את מסלול הקורה הממוקדת. אינטרפרומטרים, מכשירים המשמשים לפליטת גלים אלקטרומגנטיים מפריעים, נשענים גם על אופטיקה אקטיבית.

התנאים הללו משמשים למטרות אסטרונומיה, מכניקת קוונטים, פיזיקה גרעינית, סיבים אופטיים ותחומים אחרים של מחקר מדעי. אופטיקה פעילה נחקרת גם לצורך שימוש בהדמיית רנטגן, שם ישתמשו במראות שכיחות רעיה מעוותות באופן פעיל.

אופטיקה אדפטיבית:

אין להתבלבל עם אופטיקה אקטיבית עם אופטיקה אדפטיבית, טכניקה הפועלת בטווח זמן קצר בהרבה כדי לפצות על השפעות אטמוספריות. ההשפעות שאופטיקה פעילה מפצה עליהן (טמפרטורה, כוח משיכה) הן איטיות יותר במהותן, ויש להן משרעת גדולה יותר בסטייה.

לעומת זאת, אופטיקה אדפטיבית מתקנת עיוותים אטמוספריים המשפיעים על התמונה. תיקונים אלה צריכים להיות מהירים הרבה יותר, אך יש גם משרעת קטנה יותר. בגלל זה, אופטיקה אדפטיבית משתמשת במראות מתקנות קטנות יותר (לרוב במראה השנייה, השלישית או הרביעית בטלסקופ).

כתבנו מאמרים רבים על אופטיקה עבור מגזין החלל. להלן מסננת הפוטונים שעלולה לחולל מהפכה באופטיקה, מה המציא גלילאו ?, מה המציא אייזק ניוטון ?, מהם הטלסקופים הגדולים בעולם?

הקלטנו גם פרק שלם של אסטרונומיה קאסט שכולל אופטיקה אדפטיבית. האזינו כאן, פרק 89: אופטיקה אדפטיבית, פרק 133: אסטרונומיה אופטית, ופרק 380: גבולות האופטיקה.

מקורות: