激光引导星
为了克服引导星的限制,最有效的方法是人为制造一颗引导星,这也被称为激光导星(LGS)。大气中间层的钠原子或一些其他位于低层大气的微粒都能够反射脉动的激光从而造成狭小的光斑。前者反射的光集中在90千米的高度(纳共振),后者大概集中在10到20千米(瑞利漫散)。这样一个人造引导星可以离目标星无限地近,波前传感器通过测量反射的激光来纠正来自目标星光束的波前的扭曲。 美国的一些签有军事合同的实验室已经宣布人造激光引导星在国防部高级研究项目处Maui光学站的60厘米望远镜[Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), Maui Optical Station (AMOS)]和美国空军星火光学1.5米望远镜(U.S. Air Force Starfire Optical Range)上成功应用。他们都取得了大约0.15角秒的分辨率并证明了激光探测的可能。主动战略防御组织(SDIO)和美国海军宣布在圣地亚哥的一台1米望远镜上像分辨率提高了近10倍。而对于一些用于天文(非军事)的系统来说,美国第一次完成了人造引导星的天文观测,另外还有应用于3.5米ARC望远镜的芝加哥自适应光学系统(ChAOS)。
目前激光引导星仍有很多物理上的限制。首先是焦点等晕现象,也被称为圆锥效应,这个问题在发展的初级阶段就相当明显。因为人造引导星一般位于较低的高度,散射的光被望远镜收集形成锥形光束,但是这样的光束和来自遥远观测对象的星光经过的湍流层的路径并不相同,这将导致相位估计错误。解决的方法是在观测对象周围同时使用多颗人造引导星。通过钠共振技术可以减小误差,最终效果相当于一台8米望远镜利用距离观测目标10"的引导星进行修正后得到的效果。对于2/265米波长9等的观测对象,这样的结果还算合理。 更严重的是图像的移动或倾斜。人造星的中心在天空中看来是不动的,但是观测对象的位置看起来是横向移动的(也被称为倾斜)。最简单的解决方法是给自适应光学系统添加倾斜矫正器,但是这受限于有限的光子数据。更复杂的解决方法是使用两套自适应光学系统,一套用于观测对象,一套用于人造引导星。光子数据将随着第二个自适应光学系统的应用而大大增加。 通过前面所说的第二项技术,对自然引导星亮度的要求降低了,于是在观测对象周围找到一颗自然引导星的概率跟着增大,也就是天空覆盖率的增大(如果一台8米望远镜在1到2微米波段观测,天空覆盖率大约是百分之八十)。很明显,望远镜口径越大,天空覆盖率就越大,因为口径的增大带来的像分辨率的增大得到了充分利用。另一方面,它暗含着很大的技术难度,因为要求所有的部件都是相同的(可变形透镜、波前传感器和人造引导星等)。
应用多色激光器也是解决星像倾斜的一种方法,但这只适用于高度90千米的钠共振散射。多色激光器激发位于不同状态的钠原子并利用大气对不同波长的光折射率的微小差异来做出修正。其主要的不足是由电离层饱和而造成的有限的反射。多色光引导星不需要任何的自然引导星,天空覆盖率达到了百分之一百,但目前的实验情况并不十分理想。