近代中国人用激光导星怎样探索那深邃的星空？

2021-01-04 14:45

《国家宝藏》通过讲述历史故事的模式，解读国宝的历史密码。其中，历史故事中不乏很多仰望星空的先贤。特别是金嵌珍珠天球仪的前世传奇中，那少为人知的玉贞仪，正是她让我们更加相信，从古至今的中国人，从未停止仰望和探索那深邃的远方。那么，近代中国人对星空的探索又是怎样的呢？让我们从现代望远镜开始星空探索之旅。

巨型望远镜与激光导星的诞生有何联系？

现代光学望远镜利用自适应光学来修正地球大气层带来的波前扰动，以避免成像模糊。激光导星的出现诞生于400多年前的光学望远镜，目前已成为人类探索宇宙奥秘最为重要的科学工具之一。而且，天文观测要求望远镜不断提高分辨率和灵敏度，因此望远镜的口径越做越大，但并不是口径大的望远镜就能看得更清晰。那么，如何解决大型望远镜成像模糊分辨率低的问题呢？

解决这一问题的方法就是通过发展自适应光学技术修正大气带来的波前畸变，使望远镜达到近衍射极限分辨率“视力极限”。而激光导星是通过向天空投射激光产生人造导星来纠正天文观测中由大气扰动造成的一种自适应光学技术。因此，全球大多数大型光学望远镜都会先向天空发出一道激光光束，接着再开始整晚的天文观测。

观测天体对焦成功，激光导星如何发挥作用？

既然，激光是望远镜自适应系统的关键要素，而自适应光学能纠正大气湍流的影响。那没有自适应光学系统的话，星辰与星系在高放大率下光线的底端会见到畸变与朦胧。而有了自适应光学系统，观测到的星辰与星系会稳定又清晰。那么，激光导星是如何在天体观测项目中发挥作用？

激光导星技术能够测量大气湍流造成的畸变，并加以逆转，让地面上的望远镜生成与空间望远镜一样清晰的影像。地面上的天文台发射激光到高空天然形成的钠原子层，使得原子发出荧光。通过望远镜看来，那些光看起来像是一颗靠近我们观测目标的明黄色星星（人工导星）。本来望远镜见到的人工导星是个锐点，但大气层畸变导星向下发出的光线，于是，观测画面会看到人工导星周围一团模糊。

光线穿过望远镜后，从变形发射镜反射出来。通过电脑调整反射镜产生的凹凸与斜度，让反射产生的畸变抵消大气层湍流造成的畸变，一团模糊重新锐点，从而实现衍射极限成像。此举也使得观测目标成功对焦。

让技术用得其所，激光导星技术有何应用？

尽管如此，激光导星自适应光学仍然还是一个比较新的领域，有极高的技术要求。更何况，激光辅助的自适应光学系统必须按照每台望远镜具体情况建造，成本相当昂贵。既然如此昂贵，为了让技术用得其所，激光导星技术又可以应用在哪些方面？

激光导星自适应光学主要在空间态势感知和光学卫星通信等领域应用广泛。除天文观测外，星地激光通信、空间目标识别、空间碎片激光跟踪与清理以及激光武器的战术应用等，也会受到大气湍流影响，同样需要激光导星自适应光学为其补偿波前畸变等误差。