傳統(tǒng)光電望遠(yuǎn)鏡與自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)相互獨(dú)立，需要利用專門的變形鏡及其匹配光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣湍流的波前校正，系統(tǒng)光學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，光能利用率低（圖1所示）。基于變形次鏡的自適應(yīng)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，使用可變形的曲面反射鏡作為望遠(yuǎn)鏡的次鏡進(jìn)行波前校正，可以有效簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提升望遠(yuǎn)鏡的光能利用率，減小背景輻射，提高望遠(yuǎn)鏡對(duì)暗弱目標(biāo)、紅外目標(biāo)的觀測(cè)能力（圖2所示）。研究團(tuán)隊(duì)利用夏克-哈特曼波前傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量大氣湍流引入的波前像差，使用73單元壓電驅(qū)動(dòng)式變形次鏡對(duì)波前像差進(jìn)行閉環(huán)校正，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)天文目標(biāo)的高分辨力成像觀測(cè)。
圖3分別展示了5月11日自適應(yīng)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡對(duì)恒星HIP102488的J波段開(kāi)環(huán)和閉環(huán)觀測(cè)圖像。系統(tǒng)閉環(huán)工作時(shí)，恒星圖像的分辨率達(dá)到1.7倍衍射極限。
該試驗(yàn)系統(tǒng)的成功閉環(huán)觀測(cè)，標(biāo)志著我國(guó)基于變形次鏡的自適應(yīng)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡技術(shù)取得重大突破，有望簡(jiǎn)化大口徑地基望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)，提升望遠(yuǎn)鏡探測(cè)能力，促進(jìn)天文學(xué)研究邁向更加暗弱的星體。
圖1 傳統(tǒng)光電望遠(yuǎn)鏡及其自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)
圖2 基于變形次鏡的自適應(yīng)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡
圖3 恒星HIP102488的J波段成像觀測(cè)結(jié)果，左圖為開(kāi)環(huán)圖像，右圖為閉環(huán)圖像