Funktioniert die adaptive Optik umgekehrt?

Nun ja, die Verschlechterung aufgrund von Unschärfe und Funkeln atmosphärischer Turbulenzen geht in beide Richtungen, und die offensichtlichsten Vorteile könnten nicht für optische Bildgebungssysteme, sondern für die Datenkommunikation und die Verringerung der Signalverschlechterung gelten. Siehe z. B. Verbesserte optische Kommunikationsleistung durch Kombinieren von adaptiver Optik und Pulspositionsmodulation oder Effektivität eines adaptiven Optiksystems in kohärenter optischer Kommunikation von Satellit zu Erde . Die optische Bildgebung aus dem Orbit kann auch von anderen, weniger invasiven Bildverbesserungstechniken profitieren (siehe unten), aber AO könnte eine davon sein. Wenn wir sie verwenden würden, um uns einige andere Welten als die Erde vorzustellen;

Es gibt jedoch einige Probleme bei der Verwendung adaptiver Optiken im Orbit. Erstens verwenden AO leistungsstarke Laser und diese verbrauchen viel Strom. Meines Wissens weitaus mehr davon als Laserkommunikationssysteme, sogar aus einer solchen Entfernung wie der Mond, wie zB LADEE's LLCD (Lunar Laser Communications Demonstration). Aber vielleicht noch wichtiger ist, dass ich mir nicht vorstellen kann, solch starke Laser ohne Protest der Zielnationen aus dem Orbit auf den Boden zu richten. Wie ich höre, billigt die Air Force die Verwendung von bodengestütztem AO auch nicht genau :

Das Air Force Space Command regelt ihre Verwendung zum Schutz vorbeifliegender Satelliten. Alle Verwendungen der Laser müssen Tage im Voraus vom Laser Clearing House auf der Vandenberg Air Force Base genehmigt werden, um zu verhindern, dass der Strahl die Wege eines sich nähernden Raumfahrzeugs kreuzt. Die Laser können den Rumpf eines Fahrzeugs nicht beschädigen, aber sie könnten möglicherweise empfindliche optische Geräte durchbrennen.

Umgekehrt können Sie sich vorstellen, dass FAA und FCC, möglicherweise DOE, etwas zu ihrer Verwendung zu sagen haben. Ganz zu schweigen von all den Problemen, die sich ergeben würden, wenn AO-zertifizierte Laser verwendet würden, um die optische Abbildung von Gebieten anderer Nationen zu verbessern. Andere Welten mit dicken Atmosphären abzubilden (aber mit einem Brechungsindex unter dem kritischen Winkel, was beispielsweise die Venus ausschließt), sicher. Power-Budget erlaubt.

Systeme der adaptiven Optik korrigieren den Wellenfrontfehler, indem sie den Spiegel verformen, und zwar mehrmals pro Sekunde, also mit einer bestimmten Frequenz$f$. Diese Frequenz hängt von der Geschwindigkeit ab$v$der Turbulenz in der Atmosphäre in Bezug auf den Beobachter und die charakteristische Größe der Turbulenz$r_{0}$(eigentlich ist es die Kohärenzlänge).

Eine Faustregel ist$f>\frac{v}{r_{0}}$

Für Bodensystem,$v$ist ungefähr die Windgeschwindigkeit in der Höhe. Wenn Sie ein adaptives optisches System in einen Satelliten einbauen möchten,$v$wird in der Größenordnung der Orbitalgeschwindigkeit liegen, dh ~8 km/s. Sie müssen viel erhöhen, um dies auszugleichen, was bedeutet, dass Ihre Spiegelaktuatoren und Ihr Wellenfrontsensor viel schneller arbeiten müssen, was sehr herausfordernd ist.

Der andere Aspekt des Problems ist, dass AO für die Satellitenbildgebung nicht benötigt wird: Die Unschärfe aufgrund von Turbulenzen ist im Allgemeinen vernachlässigbar im Vergleich zu der Unschärfe aufgrund von Beugung, da Satelliten viel kleinere Spiegel als Bodenteleskope und ihren Abstand zu den turbulenten Schichten haben in der Atmosphäre ist viel größer.

Bearbeiten: eine gute Lektüre zur adaptiven Optik: Die Auswirkungen atmosphärischer Turbulenzen auf astronomische Beobachtungen A. Quirrenbac