Aktive Optik

Aktoren der aktiven Optik des Gran Telescopio Canarias.

Die aktive Optik wird bei Spiegelteleskopen eingesetzt, um die Spiegelkrümmung auszugleichen, die beim Schwenken des Teleskops entsteht.

In der Astronomie werden Spiegelteleskope mit immer größeren Hauptspiegeln gebaut, um die lichtsammelnde Wirkung und das Auflösungsvermögen zu steigern. Dabei kommen vor allem Glaskeramiken (z. B. Zerodur der Firma Schott AG, Mainz) zum Einsatz, da diese einen sehr kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen. Aus Gewichtsgründen werden die Spiegel möglichst dünn gebaut. Dadurch verlieren sie aber an Steifigkeit, und beim Schwenken verbiegen sie sich durch ihr eigenes Gewicht, was Abbildungsfehler hervorruft.

Um diese Abbildungsfehler zu korrigieren, werden die Spiegel auf Aktoren gelagert. Über eine Regelungseinheit werden Ist- und Soll-Geometrie des Spiegels verglichen, und über die Aktoren kann eine Verformung des Spiegels gegebenenfalls ausgeglichen werden.

Die aktive Optik wurde 1989 zuerst beim New Technology Telescope der ESO eingesetzt, 1992 folgte Keck-1. Die vier Teleskope des Very Large Telescope (VLT), das Large Binocular Telescope (LBT) und das Gran Telescopio Canarias verwenden diese Technik ebenso.

Während die aktive Optik langsame mechanische Einflüsse des Teleskops ausgleicht, reduziert die adaptive Optik die sich schnell ändernden störenden Einflüsse der Atmosphäre. Typischerweise wird mit einem Shack-Hartmann-Sensor die Wellenfront vermessen und dann bei der aktiven Optik der Hauptspiegel, bei der adaptiven Optik ein kleinerer Hilfsspiegel im Strahlengang zur Fehlerkorrektur verbogen. Bei der langsamen aktiven Optik sind die Stellglieder typischerweise motorisch oder hydraulisch verstellbare Auflagerpunkte. Bei der ungleich schnelleren adaptiven Optik kommen dagegen typischerweise Piezoaktuatoren oder Schwingspulen-Aktuatoren zum Einsatz.

Literatur

• M. D. Rhodes: Thermal active optics technique for correcting symmetrical distortions in space telescope mirrors. NASA Langley Research Center, 1970, Abstract, pdf NASA Technical Reports Server, abgerufen am 7. Juli 2016

• John W. Hardy: Active optics – A new technology for the control of light. IEEE, Proceedings, Vol. 66, Juni 1978, S. 651–697, bibcode:1978IEEEP..66..651H, pdf@dtic.mil, abgerufen am 7. Juli 2016

• William J. Cuneo: Active Optical Devices and Applications. Proceedings of the Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers, April, 1980, Washington, DC, bibcode:1980SPIE..228.....C, pdf@dtic.mil, abgerufen am 7. Juli 2016

• Raymond N. Wilson: Reflecting Telescope Optics I, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2nd ed. 2004, corr. reprint 2007, ISBN 978-3-540-76581-3, doi:10.1007/978-3-540-76581-3

• Raymond N. Wilson: Reflecting Telescope Optics II, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1999, ISBN 978-3-642-08223-8, doi:10.1007/978-3-662-08488-5

• Gérard R. Lemaitre: Astronomical optics and elasticity theory Springer, Berlin 2009, ISBN 978-3-540-68904-1, doi:10.1007/978-3-540-68905-8

Weblinks

• Artikel über Aktive Optik der ESO (engl.; PDF-Datei; 1,80 MB)