Aktiivinen optiikka

Pelikenttä uusiksi

Koolla todella on merkitystä, samoin kuin muodolla. Molemmat ovat tärkeitä rakennettaessa yhä tehokkaampia teleskooppeja. Suurempien pääpeilien ansiosta tähtitieteilijät voivat taltioida enemmän valoa ja täydellisen muotoiset peilipinnat vaaditaan vääristymien välttämiseksi. Näiden kahden tekijän tehokas yhteispeli mahdollistaa himmeämpien kohteiden havaitsemisen. Valitettavasti tämä ei ole milloinkaan ollut helppoa, sillä täydellisen pinnanmuodon säilyttäminen käy sitä hankalammaksi mitä suurempi teleskoopin peili on.

Tämä haaste muodostui merkittäväksi 1960- ja 70-luvuilla. Tuolloin käytössä olleen teknologian avulla tähtitieteilijät ja insinöörit eivät kenneet rakentamaan teleskooppeja, joiden pääpeilit olisivat olleet halkaisijaltaan yli 5 metriä. Tuon rajan jälkeen kuvan laatu huononi huomattavasti, sillä painovoima vääristi peilien muotoa. Tuon aikaista teknologiaa käyttäen yli 5-metristen peilien käyttäminen olisi vaatinut valtavia tukirakennelmia peileille, mikä olisi tarkoittanut korkeampia rakennuskustannuksia. Sen seurauksena olisi tullut kohtuuttoman raskaita rakenteita ilman varmuutta paremmasta kuvanlaadusta. Piti löytää uusi tapa taata optinen tarkkuus.

Tuolloin ESO:n insinööri Raymond Wilson sai loistavan ja "yksinkertaisen" idean, jota kutsutaan aktiiviseksi optiikaksi. Ohutta ja muovailtavaa pääpeiliä säädeltäisiin aktiivisella tukijärjestelmällä, joka ohjaisi tarvittavan voiman korjaamaan painovoiman aiheuttamia vääristymiä teleskoopin vaihtaessa asentoaan (lue lisää ilmaisesta Claus Madsenin kirjoittamasta kirjasta Jewel on the Mountaintop).

Kun ESO:n 3.6-metrin teleskooppi vihittiin käyttöön vuonna 1976, aktiivinen optiikka oli yhä vasta idea Wilsonin mielessä. Siitä syystä teleskoopin pääpeili on puoli metriä paksu ja painaa uskomattomat 11 tonnia.

Uutta konseptia testattiin ESO:n päämajassa ohuella 1-metrin peilillä, jolla oli 75 aktiivisesti säädettävää tukijalkaa. Tällaisessa tukijalassa on moottori, joka liikkuu hyvin hienovaraisesti ja jota voi hallinnoida tarkasti: painamalla peiliä ne korjaavat sen muotoa ja kompensoivat painovoiman aiheuttamaa vääristymää. Teleskoopin liikkuessa tämä aktiivinen järjestelmä voi säilyttää peilin oikean muodon. Tukijalkojen aikaansaamat korjaukset lasketaan reaaliajassa tietokoneella, jonka kuva-analysaattori havaitsee pienimmätkin poikkeamat ideaalisesta peilin muodosta. Aktiivinen optiikka kehitettiin ESO:ssa ja tämän onnistuneen kokeen jälkeen siitä tuli NTT-teleskoopin (New Technology Telescope) hallitseva ominaisuus. Kiitos aktiivisen optiikan, NTT:n 3.58-metrin pääpeili on vain 24 senttimetriä paksu ja painaa 6 tonnia.

Yhden metrin teleskoopin tuenta aktiivisen optiikan koejärjestelyssä ESO:n päämajassa Garchingissa vuonna 1987.
Yhden metrin teleskoopin tuenta aktiivisen optiikan koejärjestelyssä ESO:n päämajassa Garchingissa vuonna 1987. Kuvan oikeudet: ESO
NTT-teleskooppi (New Technology Telescope) toimi aktiivisen optiikan edelläkävijänä.
NTT-teleskooppi (New Technology Telescope) toimi aktiivisen optiikan edelläkävijänä.
Kuvan oikeudet: ESO/C.Madsen. Bacon

NTT:n aloitettua toimintansa vuonna 1990, aktiivinen optiikka on otettu käyttöön kaikissa suurissa teleskoopeissa, mukaanlukien ESO:n VLT-teleskooppi (Very Large Telescope). Wilson sai useita palkintoja keksinnöstään, joka pisti tähtitieteen pelikentän uusiksi.

Jokaisella neljästä VLT:n yksikköteleskoopista (UT, unit telescope) on aikanaan paras aktiivisen optiikan järjestelmä. Järjestelmä säätää niin 8.2-metrin Zerodur-pääpeiliä kuin teleskooppirakenteen huipulla olevaa kevyttä 1.1-metrin berylliumista valmistettua apupeiliäkin. Tästä laitteesta tulevia signaaleja käyttäen teleskoopin peilejä korjataan automaattisesti säännölisin väliajoin

Kiitos tämän teknologian, neljän yksikköteleskoopin pääpeilit painavat kukin 22 tonnia, ovat halkaisijaltaan 8.2 metriä ja ovat silti vain 17 senttimetriä paksuja. Ne ovat jättimäisen ohukaisen muotoisia! Jokainen peili makaa 150 tietokoneella säädeltävän tukijalan päällä, jotka on asennettu äärimmäisen jäykkään koteloon, joka painaa noin 11 tonnia. VLT:n aktiivisen optiikan järjestelmä takaa, että nämä suuret peilit ovat aina optimaalisen muotoisia ja tuottavat aina ensiluokkaisia kuvia maailmankaikkeudesta.

VLT:n aktiivisen optiikan järjestelmä
VLT:n aktiivisen optiikan järjestelmä.
Kuvan oikeudet: ESO
Arvovaltainen astrofysiikan Kavli-palkinto myönnettiin vuonna 2010 Jerry Nelsonille, Raymond Wilsonille ja Roger Angelille heidän osallisuudestaan jättiläisteleskooppien 
kehittämisessä.
Arvovaltainen astrofysiikan Kavli-palkinto myönnettiin vuonna 2010 Jerry Nelsonille, Raymond Wilsonille ja Roger Angelille heidän osallisuudestaan jättiläisteleskooppien kehittämisessä. Kuvan oikeudet: ESO. Bacon

Aktiivisen optiikan tekniikka kohtaa nyt seuraavan suuren haasteensa suunnitteilla olevan ELT -teleskoopin (Extremely Large Telescope) 39-metrisessä pääpeilissä. ELT:n pääpeili koostuu 798 yksittäisestä palasta. Jokaista palaa voidaan liikuttaa männällä ja kallistuslaitteistolla. Täten tämä mosaiikki toimii yhtenä jättiläispeilinä, joka kompensoi lämpötilamuutosten ja painovoiman vaikutukset.

Katso tästä muunmuassa aktiivista optiikkaa käsittelevä ESOcast: Seeing Sharp — Special 50th anniversary episode #3.

Tieteen kohokohtia

Useisiin ESO:n teleskooppeihin asennettu aktiivisen optiikan järjestelmä auttoi tekemään merkittäviä löytöjä:

Lähetä meille kommentteja!
Tilaa uutisia ESO:lta omalla kielelläsi
CDN77:n nopeuttamana
Myyntiehdot
Cookie Settings and Policy

Our use of Cookies

We use cookies that are essential for accessing our websites and using our services. We also use cookies to analyse, measure and improve our websites’ performance, to enable content sharing via social media and to display media content hosted on third-party platforms.

You can manage your cookie preferences and find out more by visiting 'Cookie Settings and Policy'.

ESO Cookies Policy


The European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere (ESO) is the pre-eminent intergovernmental science and technology organisation in astronomy. It carries out an ambitious programme focused on the design, construction and operation of powerful ground-based observing facilities for astronomy.

This Cookies Policy is intended to provide clarity by outlining the cookies used on the ESO public websites, their functions, the options you have for controlling them, and the ways you can contact us for additional details.

What are cookies?

Cookies are small pieces of data stored on your device by websites you visit. They serve various purposes, such as remembering login credentials and preferences and enhance your browsing experience.

Categories of cookies we use

Essential cookies (always active): These cookies are strictly necessary for the proper functioning of our website. Without these cookies, the website cannot operate correctly, and certain services, such as logging in or accessing secure areas, may not be available; because they are essential for the website’s operation, they cannot be disabled.

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
csrftoken
XSRF protection token. We use this cookie to protect against cross-site request forgery attacks.
1st party
Stored
1 year
user_privacy
Your privacy choices. We use this cookie to save your privacy preferences.
1st party
Stored
6 months
_grecaptcha
We use reCAPTCHA to protect our forms against spam and abuse. reCAPTCHA sets a necessary cookie when executed for the purpose of providing its risk analysis. We use www.recaptcha.net instead of www.google.com in order to avoid unnecessary cookies from Google.
3rd party
Stored
6 months

Functional Cookies: These cookies enhance your browsing experience by enabling additional features and personalization, such as remembering your preferences and settings. While not strictly necessary for the website to function, they improve usability and convenience; these cookies are only placed if you provide your consent.

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
Settings
preferred_language
Language settings. We use this cookie to remember your preferred language settings.
1st party
Stored
1 year
ON | OFF
sessionid
ESO Shop. We use this cookie to store your session information on the ESO Shop. This is just an identifier which is used on the server in order to allow you to purchase items in our shop.
1st party
Stored
2 weeks
ON | OFF

Analytics cookies: These cookies collect information about how visitors interact with our website, such as which pages are visited most often and how users navigate the site. This data helps us improve website performance, optimize content, and enhance the user experience; these cookies are only placed if you provide your consent. We use the following analytics cookies.

Matomo Cookies:

This website uses Matomo (formerly Piwik), an open source software which enables the statistical analysis of website visits. Matomo uses cookies (text files) which are saved on your computer and which allow us to analyze how you use our website. The website user information generated by the cookies will only be saved on the servers of our IT Department. We use this information to analyze www.eso.org visits and to prepare reports on website activities. These data will not be disclosed to third parties.

On behalf of ESO, Matomo will use this information for the purpose of evaluating your use of the website, compiling reports on website activity and providing other services relating to website activity and internet usage.

ON | OFF

Matomo cookies settings:

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
Settings
_pk_id
Stores a unique visitor ID.
1st party
Stored
13 months
_pk_ses
Session cookie temporarily stores data for the visit.
1st party
Stored
30 minutes
_pk_ref
Stores attribution information (the referrer that brought the visitor to the website).
1st party
Stored
6 months
_pk_testcookie
Temporary cookie to check if a visitor’s browser supports cookies (set in Internet Explorer only).
1st party
Stored
Temporary cookie that expires almost immediately after being set.

Additional Third-party cookies on ESO websites: some of our pages display content from external providers, e.g. YouTube.

Such third-party services are outside of ESO control and may, at any time, change their terms of service, use of cookies, etc.

YouTube: Some videos on the ESO website are embedded from ESO’s official YouTube channel. We have enabled YouTube’s privacy-enhanced mode, meaning that no cookies are set unless the user actively clicks on the video to play it. Additionally, in this mode, YouTube does not store any personally identifiable cookie data for embedded video playbacks. For more details, please refer to YouTube’s embedding videos information page.

Cookies can also be classified based on the following elements.

Regarding the domain, there are:

As for their duration, cookies can be:

How to manage cookies

Cookie settings: You can modify your cookie choices for the ESO webpages at any time by clicking on the link Cookie settings at the bottom of any page.

In your browser: If you wish to delete cookies or instruct your browser to delete or block cookies by default, please visit the help pages of your browser:

Please be aware that if you delete or decline cookies, certain functionalities of our website may be not be available and your browsing experience may be affected.

You can set most browsers to prevent any cookies being placed on your device, but you may then have to manually adjust some preferences every time you visit a site/page. And some services and functionalities may not work properly at all (e.g. profile logging-in, shop check out).

Updates to the ESO Cookies Policy

The ESO Cookies Policy may be subject to future updates, which will be made available on this page.

Additional information

For any queries related to cookies, please contact: pdprATesoDOTorg.

As ESO public webpages are managed by our Department of Communication, your questions will be dealt with the support of the said Department.