Voor zowel astronomen als natuurkundigen zijn de diepten van de ruimte een schatkamer die ons de antwoorden kan geven op enkele van de meest diepgaande vragen van het bestaan. Het observeren van diepe ruimte levert echter een deel van de uitdagingen op, niet in de laatste plaats de visuele nauwkeurigheid.
In dit geval gebruiken wetenschappers zogenaamde Active Optics om externe invloeden te compenseren. De techniek werd voor het eerst ontwikkeld in de jaren 80 en was gebaseerd op het actief vormgeven van de spiegels van een telescoop om vervorming te voorkomen. Dit is nodig bij telescopen met een diameter van meer dan 8 meter en gesegmenteerde spiegels.
Definitie:
De naam Active Optics verwijst naar een systeem dat een spiegel (meestal de primaire) in zijn optimale vorm houdt tegen alle omgevingsfactoren. De techniek corrigeert voor vervormingsfactoren, zoals zwaartekracht (bij verschillende telescoophellingen), wind, temperatuurveranderingen, vervorming van de telescoopas en andere.
Adaptive Optics vormt actief de spiegels van een telescoop om vervorming door invloeden van buitenaf (zoals wind, temperatuur en mechanische belasting) te voorkomen, terwijl de telescoop actief stil en in optimale vorm wordt gehouden. De techniek heeft de bouw van telescopen van 8 meter en die met gesegmenteerde spiegels mogelijk gemaakt.
Gebruik in de astronomie:
Historisch gezien moesten de spiegels van een telescoop erg dik zijn om hun vorm te behouden en om nauwkeurige waarnemingen te garanderen terwijl ze door de lucht zochten. Dit werd echter al snel onhaalbaar omdat de vereisten voor afmetingen en gewicht onpraktisch werden. Nieuwe generaties telescopen die sinds de jaren tachtig zijn gebouwd, vertrouwden in plaats daarvan op zeer dunne spiegels.
Maar omdat deze te dun waren om zichzelf in de juiste vorm te houden, werden er twee methoden geïntroduceerd om dit te compenseren. De ene was het gebruik van actuatoren die de spiegels stijf en in een optimale vorm zouden houden, de andere was het gebruik van kleine, gesegmenteerde spiegels die de meeste zwaartekrachtvervorming zouden voorkomen die voorkomt in grote, dikke spiegels.
Deze techniek wordt gebruikt door de grootste telescopen die het afgelopen decennium zijn gebouwd. Dit omvat onder andere de Keck-telescopen (Hawaii), de Nordic Optical Telescope (Canarische eilanden), de New Technology Telescope (Chili) en de Telescopio Nazionale Galileo (Canarische eilanden).
Andere applicaties:
Naast astronomie wordt Active Optics ook voor een aantal andere doeleinden gebruikt. Deze omvatten laseropstellingen, waarbij lenzen en spiegels worden gebruikt om de koers van een gefocuste straal te sturen. Interferometres, apparaten die worden gebruikt om storende elektromagnetische golven uit te zenden, vertrouwen ook op Active Optics.
Deze inferometers worden gebruikt voor astronomie, kwantummechanica, kernfysica, glasvezel en andere gebieden van wetenschappelijk onderzoek. Actieve optica wordt ook onderzocht voor gebruik bij röntgenbeeldvorming, waar actief vervormbare invalspiegels zouden worden gebruikt.
Adaptieve optiek:
Active Optics moet niet worden verward met Adaptive Optics, een techniek die op een veel kortere tijdschaal werkt om atmosferische effecten te compenseren. De invloeden die actieve optica compenseren (temperatuur, zwaartekracht) zijn intrinsiek langzamer en hebben een grotere amplitude in aberratie.
Aan de andere kant corrigeert Adaptive Optics voor atmosferische vervormingen die het beeld beïnvloeden. Deze correcties moeten veel sneller zijn, maar hebben ook een kleinere amplitude. Daarom gebruikt adaptieve optiek kleinere corrigerende spiegels (vaak de tweede, derde of vierde spiegel in een telescoop).
We hebben veel artikelen over optica geschreven voor Space Magazine. Hier is de fotonzeef die de optica kan revolutioneren, wat heeft Galileo uitgevonden?, Wat heeft Isaac Newton uitgevonden?, Wat zijn de grootste telescopen ter wereld?
We hebben ook een hele aflevering van Astronomy Cast opgenomen over Adaptive Optics. Luister hier naar aflevering 89: Adaptive Optics, aflevering 133: Optical Astronomy en aflevering 380: The Limits of Optics.
Bronnen:
- Wikipedia-actieve optica
- Science Daily - Actieve optica
- European Southern Observatory - Active Optics
- Australia Telescope National Facility - Active Optics
