نجوم التوجيه الليزرية
نجوم التوجيه الليزرية هي منارات مرجعية اصطناعية تُنشأ بتسليط شعاع ليزر إلى الغلاف الجوي العلوي، مما يوفر مصدر نقطة ساطع تحتاجه البصريات التكيفية حيث لا يتوفر نجم طبيعي مناسب.
Definition
نجم التوجيه الليزري هو نقطة ضوء اصطناعية تنتجها الليزر في الغلاف الجوي العلوي، وتستخدم كمرجع للموجة للبصريات التكيفية في الاتجاهات التي تكون فيها نجوم التوجيه الطبيعية خافتة جدًا أو غائبة.
Scope
يغطي هذا الموضوع نجوم التوجيه في طبقة الصوديوم التي تثير الذرات على ارتفاع حوالي تسعين كيلومترًا، ومنارات رايلي ذات الارتفاع المنخفض، وتأثير المخروط أو تباين التساوي البؤري (focal anisoplanatism) الذي يحد من مدى جودة أخذ العينات من الاضطراب بواسطة منارة واحدة، والحاجة إلى نجم طبيعي لاستشعار الميل الكلي، والقضايا التشغيلية المتعلقة بسلامة الليزر وتجنب الطائرات والأقمار الصناعية.
Core questions
- لماذا غالبًا ما تكون نجوم التوجيه الطبيعية غير كافية؟
- كيف يتم إنشاء نجم اصطناعي في الغلاف الجوي؟
- ما هو تأثير المخروط ولماذا يحد من الأداء؟
- لماذا لا يزال هناك حاجة إلى نجم طبيعي بجانب منارة الليزر؟
Key theories
- منارات الصوديوم ورايلي
- يُصدر الليزر المضبوط على انتقال الصوديوم ذرات في طبقة على ارتفاع حوالي تسعين كيلومترًا، بينما تستخدم منارة رايلي الضوء المتناثر بواسطة جزيئات الهواء السفلية، وكل منهما ينتج نجمًا مرجعيًا اصطناعيًا.
- تباين التساوي البؤري، تأثير المخروط
- نظرًا لأن المنارة تقع على ارتفاع محدود، فإن مخروط الضوء الذي تستشعره يفوت بعض الاضطرابات التي قد يعبرها شعاع متوازٍ من نجم بعيد، مما يحد من التصحيح ويحفز استخدام منارات متعددة.
- عدم تحديد الميل
- يعود الضوء من منارة الليزر على نفس المسار الذي انطلق منه، لذلك لا يمكنه قياس الميل الكلي للصورة، والذي يجب الحصول عليه من نجم طبيعي خافت.
Clinical relevance
تزيد نجوم التوجيه الليزرية بشكل كبير من جزء السماء الذي يمكن للبصريات التكيفية أن تعمل فيه، حيث أن نجوم التوجيه الطبيعية المناسبة نادرة، وهي ضرورية لأنظمة البصريات التكيفية ذات المجال الواسع والتلسكوبات الكبيرة جدًا التي ترسم الاضطراب في ثلاثة أبعاد.
History
اقتُرح مفهوم نجم التوجيه الليزري في الثمانينيات، مع ظهور العروض التوضيحية المبكرة جزئيًا من أبحاث الدفاع التي رُفعت عنها السرية. أصبحت منارات الصوديوم جاهزة للعمل على التلسكوبات الرئيسية حوالي مطلع القرن، وتدعم أنظمة المنارات المتعددة الآن البصريات التكيفية ذات المجال الواسع.
Key figures
- Laird Thompson
- Renaud Foy
- Antoine Labeyrie
Related topics
Seminal works
- hardy1998
- roddier1999
Frequently asked questions
- لماذا ننشئ نجمًا اصطناعيًا بدلاً من استخدام نجم حقيقي؟
- تحتاج البصريات التكيفية إلى مرجع ساطع قريب جدًا من الهدف في السماء، ولكن النجوم الطبيعية المناسبة موجودة في جزء صغير فقط من الاتجاهات. يمكن لليزر وضع منارة اصطناعية في أي مكان تقريبًا، مما يزيد بشكل كبير من تغطية السماء التي يمكن من خلالها الحصول على صور حادة بالبصريات التكيفية.
- لماذا لا يزال نظام نجم التوجيه الليزري يحتاج إلى نجم طبيعي؟
- يسافر الضوء من منارة الليزر صعودًا وهبوطًا على نفس المسار، لذلك يتم إلغاء أي ميل كلي قد يقيسه. لذلك لا يزال هناك حاجة إلى نجم طبيعي خافت لاستشعار الحركة الكلية للصورة، بينما تتعامل منارة الليزر مع التشوهات الدقيقة وذات الرتبة الأعلى.