Adaptive Optik

Zu dem Thema *aktive Optik* bzw. *adaptive Optik* werde ich ausführlich was schreiben. Vorab nur erst einmal diese 2 Bilder >>>

Bilder: mpia.de
Bild 1: ohne adaptive Optik
Bild 2: mit adaptiver Optik

Jerry

Hi!

Vorab einmal der Wikipedia-Artikel: http://de.wikipedia.org/wiki/Adaptive_Optik

Die adaptive Optik ist seit nicht ganz 10 Jahren in Verwendung. In H.J.Klemm's Bild sieht man das sehr schön. Durch die Atmosphärische Zirkulation kommt das Licht nicht direkt zu uns bzw. zur Linse. :'( :'( Bei der Adaptiven Optik wird das ganz einfach ausgeglichen indem man den Spiegel verändert. Das geschieht durch Sensoren, die dann mit annähernd Lichtgeschwindigkeit die Daten an den spiegel weiterleitet. Dieser verändert sich dann und gleicht so die Zirkulation effizient aus.

Die meisten größeren Teleskope haben das schon. Man bekommt so Bilder in annähernd Weltraumteleskopqualität.

Mir kam das gerade eine Idee:

Bisher funktioniert die adaptive Optik ja der Gestalt, dass möglichst schnell der Spiegel verändert wird, so dass man das einfallende Licht direkt korrigiert. Neben der notwendigen Reaktionsgeschwindigkeit der Systemsteuerung ist das ganze auch mechanisch einigermaßen komplex.
Könnte man nicht einfach gleichzeitig das unkorrigierte Bild aufnehmen und die Luftdaten messen und dann aus diesem Datenpool im Nachgang die elektronischen Bilder/Daten korrigieren, praktisch pure Bildbearbeitung am Computer?

Für Interferometer scheidet das wohl aus, weil die Störung dort  per Interferenz "technisch verrechnet" wird und der RechenFehler schwer(er) aus dem Ergebnis gerechnet werden kann. Ich denke das gleiche Problem besteht bei normalen Teleskopen ebenso.  Aber das weiß vermutlich jemand anders besser zu sagen.

Na ich weiß nicht ob das so richtig ist, weil Interferenz ist ja nur die Überlagerung zweier oder mehr empfangender Wellen. Wenn jetzt ein Bild störungen aufweißt, sind die Störungen auch in dem Interfrerenzbild enthalten, und da man ja nicht weiß was Nutzinformation und was Störung ist, weiß ich nicht wie man das rausrechnen kann. Ich denke mal das gerade beim zusammenschalten von mehreren optischen Teleskopen die adaptive Optik wichtig ist. Ich glaube beim VLT benutzt man auch im Multiteleskopbetrieb die Adaptive Optik, bin mir aber nicht sicher weil nicht weiß ob bereits alle beim VLT installierten Teleskope über adaptive Optik verfügen.

Habe eben nachgelesen
http://www.eso.org/

Auf dem Paranal scheinen alle 4 Großteleskope darüber zu verfügen (http://www.eso.org/projects/aot/), allerdings können nur 3 von 4 als Interferometer zusammengeschaltet werden. Und dabei wird auch adaptive Optik eingesetzt. (http://www.eso.org/projects/aot/macao_vlti/)

Weshalb ist der Laserstrahl auf diesem Bild sichtbar ? Ist der Strahl so stark, oder wurde er nachträglich eingefügt ?

http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap090816.html

Meine Vermutung:
Lange Belichtungszeit + Streuung des Lasers an der Luft

Kann natürlich auch mit Photoshop gemacht sein.

PS: Das Bild ist ein bischen groß oder?

Da bringt die Schule was
Das hatte ich vor kurzem (so 2 Monate) in Physik: Ein Laser-Strahl an sich ist unsichtbar, wenn es durch z.B. Luft ohne Aerosole geht (also Staubpartikel etc.) Wenn aber etwas wie Staub Dem Laser im Weg ist, reflektieren sie das Licht des Lasers und er ist sichtbar. Also haben ich und tobi die gleiche Vermutung
Hoffendlich hilft das dir.

Da bringt die Schule was
Das hatte ich vor kurzem (so 2 Monate) in Physik: Ein Laser-Strahl an sich ist unsichtbar, wenn es durch z.B. Luft ohne Aerosole geht (also Staubpartikel etc.) Wenn aber etwas wie Staub Dem Laser im Weg ist, reflektieren sie das Licht des Lasers und er ist sichtbar. Also haben ich und tobi die gleiche Vermutung
Hoffendlich hilft das dir.

Dort oben soll die Luft aber besonders klar sein. Das macht das ganze um so verwirrender.

Trotzdem ist in der Luft immer Aerosol enthalten (Staub, Wasserdampf etc.) Außerdem (wie schon erwähnt) wurde es wohl lange belichtet und so kann man den Strahl auch sehen.

Ja, die Belichtungszeit bei dem Bild war ca. 5 Minuten, dabei wurden die Kamera den Sternen nachgeführt, weshalb diese nicht verschmiert sind. Sehen kann man den verwischenden Langzeitbelichtungseffekt dagegen an den Teleskopen selbst, da diese innerhalb der 5 Minuten ebenfalls nachgeführt wurden.

Der Laser ist auch keine kleine Funzel, wie bei den Dingern, die im Schulunterricht eingesetzt werden, sondern hat einen Strahldurchmesser von rund einem halben Meter. Die Wellenlänge liegt bei 589,2 Nanometern, um Natriumatome in ca. 90 km Höhe anzuregen, und damit mitten im sichtbaren Bereich des Spektrums bei gelb/orange. 

Ich hab mal davon gelesen (PM Perspektive 4/2007). Da war sogar das gleich BildMan benutzt den Laser, damit wie genannt die Natrium-Atome in 90km Höhe angeregt werden. Das sieht dann so aus wie ein Stern und man kallibriert damit die Instrumente wie bei einem Referenzstern zum Einstellen der adaptiven Optik.

Siehe auch "Speckle-Interferometrie" in Wikipedia

Das Weltraumkommando der USA macht amerikanischen Astronomen zu schaffen: da die kuenstlichen Laser-Sterne fuer adaptive Optiken militaerische Satelliten gefaehrden koennten, muss jeder Einsatz einige Tage vor der Beobachtung angemeldet werden. Das macht Beobachtungen von kurzfristig auftretenden Ereignissen wie Supernoven schwierig.

Um jeden Satellit ist eine Zone definiert, in dessen Bereich keine Laser eingesetzt werden darf. Das koennen bis zu 15 Beobachtungssekunden sein, waehrenddessen der Laser abgeschaltet werden muss, viel Zeit bei empfindlichen Beobachtungen.

FAZ

Wer hätte gedacht, dass man amerikanische Spionagesatelliten so einfach "ausschalten" kann.

Wer hätte gedacht, dass man amerikanische Spionagesatelliten so einfach "ausschalten" kann.

Ich finde gerade den Artikel nicht mehr, aber vor einigen Tagen stand bei spacewar.com das amerikanische Aufklaerungssatelliten ueber China vor einigen Monaten ploetzlich an Leistung verloren, was auf Laser zurueckgefuehrt wurde. Die Chinesen haben wohl amerikanische Satelliten mit schwachen Lasern anvisiert, um deren genaue Bahn z.B. bzw. herauszufinden, ob die Amerikaner das registrieren wuerden.

Hallo,

blenden von Optiken ist doch "gängig". Die Physik ermöglicht es ... also macht man es . Zur Positionsbestimmung sollte Radar ausreichen.

Moin,

gut gelungene Aufnahmen von terristischen Teleskopen sind selten, da die atmosphärischen Turbulenzen eine Schärfe verhindern.

Seit geraumer Zeit gibt es aber die Technik der *Adaptiven Optik* (AO) die dieses wesentliche Manko mildern kann, so dass die Teleskopbilder so scharf wie nur theoretisch möglich sind. Im Wesentlichen arbeiten Adaptive Optiken mit einem computergesteuerten, deformierbaren Spiegel, der der Bildverzerrung, die durch die atmosphärischen Turbulenzen verursacht wird, entgegenwirkt. Sie basieren auf einer optischen Echtzeitkorrektur, die mit einer sehr hohen Geschwindigkeit von mehreren Hundert Malen/s aus Bilddaten berechnet wird, die von einem Wellenfrontsensos (einer speziellen Kamera) aufgenommen wird. Die vorhandenen  AO-Systeme können aber nur die Effekte der atmosphärischen Turbulenzen in einem relativ kleinen Bereich des Himmels korrigieren - typischerweise 15 ''.

Doch da gibt es ja den *MCAO Demontrator*, der *MAD* (Multi-conjugate Adaptive Optics Demonstrator) genannt wird, ein AO-System fortschrittlicher Generation, fähig, die atmosphärischen Turbulenzen in einem großen Gesichtsfeld (Field of View, FoV) am Himmel zu korrigieren. Es kann erfolgreich ein 1 - 2 ' grosses Gesichtsfeld korrigieren, viel grösser als die ca. 15 ''.



*MAD* ist besonders für VLT als auch für das Extremely Large Telescopes konzipiert.

Jerry

 

Das Picture of the week der ESO. Der Himmel schießt zurück :


Adaptive Optik bringt nicht nur was, sie sieht auch einfach geil aus

Aufgenommen wurde das an der Allgäuer Sternwarte (60cm-Teleskop), die AO wird für das VLT getestet

Am Gemini-Süd Teleskop wurde nach zehnjähriger Entwicklungszeit eine weiterentwickelte adaptive Optik zum Einsatz gebracht. Das neue System setzt gleich fünf, statt nur einem, Laserleitstern ein und benutzt interessanterweise Atmosphären-Modellierungstechniken, die ursprünglich für medizinische bildgebende Anwendungen entwickelt wurden. GeMS (Gemini Multi-Conjugate Adaptive Optics System) ermöglicht ein wesentlich größeres FOV und eine deutlich bessere Auflösung, die, nach Angaben des Gemini Observatoriums, sehr nah am theoretischen Limit der beiden 8-Meter-Teleskope liege.

Hier sieht man den fünffachen Laserleitstern:

Credit: Gemini Observatory/AURA

Und hier das First Light-Bild vom Kugelsternhaufen NGC 288:


Sehr schön sieht man auf der rechten Seite, welche Verbesserung im Vergleich zu herkömmlicher AO erreicht wurde (am besten die Großversion in der unten verlinkten Pressemitteilung anklicken). Dass nun auch größere Himmelsausschnitte mit AO beobachtet werden können, ist ebenso erfreulich. Das verheißt doch gutes für die kommende Generation der Riesenteleskope ab 2020.

Gemini Obervatorium Pressemitteilung: http://www.gemini.edu/node/11715

FOV = Sichtfeld

Mahlzeit!

Es sieht so aus als wenn es eine neue Methode für bessere Bilder von erdgebundenen Teleskopen gibt: Ein vibrierender Spiegel. Zuerst am Magellan-Teleskop in Chile demonstriert und hier wird sie beschrieben:
http://www.wissenschaft.de/erde-weltall/astronomie/-/journal_content/56/12054/2039634/Astronomisch-scharfer-Blick/
Freuen wir uns auf schärfere Bilder und daraus resultierend neue Erkenntnisse.

Gruß
Peter

Ist die technische Neuerung geheim oder weiss vielleicht irgendjemand genaueres als in dem Artikel steht, wie man sich das optisch vorstellen kann? Bei den bisherigen adaptiven Optiken gibt es doch Stempel, die den Spiegel entsprechend Lasermessung an das Flimmern anpassen, was ist das dann mit den Vibrationen, welcher Vorteil entsteht? Ist die neue Technik auch für das E-ELT angedacht?

Das mit den "Vibrationen" ist im wissenschaft.de-Artikel einfach falsch bzw. missverständlich formuliert.
In der Originalpressemitteilung steht nichts von "vibrating".
Diese neue adaptive Optik funktioniert ähnlich wie die bisherigen auch: Mittels Leitstern wird über 585 Aktuatoren die Form des hauchdünnen Korrekturspiegels bis zu 1000mal pro Sekunde verändert um die Luftunruhe herauszufiltern. Und der Clou ist dass man damit im sichtbaren Bereich des Spektrums scharfe Bilder bekommt und nicht "nur" im nahen Infrarot wie bisher.
Was wohl neu sein soll ist, dass der deformierbare Spiegel der Sekundärspiegel des Teleskops ist und keine weiteren Optiken benötigt werden. Außerdem wurde diese spezielle Art der adaptiven Optik jetzt erstmals an einem Großteleskop installiert. An kleineren Teleskopen gibt es das schon länger.
Ich denke nicht dass das E-ELT so etwas gleich bekommt. Das Problem scheint eben zu sein diese Technik auf Großteleskope anzuwenden. Die Installation am 6.5m-Magellan-Teleskop war wohl schon eine große Herausforderung.