b'\n_START_ARTICLE_\nAdaptiivinen optiikka\n_START_PARAGRAPH_\nAdaptiivinen optiikka (AO) on tekniikka, jolla voidaan parantaa optisten j\xc3\xa4rjestelmien toimintaa v\xc3\xa4hent\xc3\xa4m\xc3\xa4ll\xc3\xa4 aaltorintaman v\xc3\xa4\xc3\xa4ristymien vaikutusta. Sit\xc3\xa4 k\xc3\xa4ytet\xc3\xa4\xc3\xa4n esimerkiksi suurissa optisissa teleskoopeissa korjaamaan ilmakeh\xc3\xa4n aiheuttamia h\xc3\xa4iri\xc3\xb6it\xc3\xa4 ja retinan valokuvaamisessa kompensoimaan silm\xc3\xa4n kudosten optista vaikutusta. Adaptiviinen optiikka perustuu aaltorintaman muodon mittaamiseen ja sen kompensoimiseen vaihetta moduloivalla laitteella kuten mukautuvalla peilill\xc3\xa4 tai nestekiteell\xc3\xa4. Tekniikkaa ideoitiin ensimm\xc3\xa4isen kerran 1950-luvulla, mutta vasta tietotekniikan kehittyminen mahdollisti adaptiivisen optiikan laajamittaisen k\xc3\xa4yt\xc3\xb6n siviilisovelluksissa 1990-luvulla.\n_START_SECTION_\nHistoria\n_START_PARAGRAPH_\nT\xc3\xa4htitieteess\xc3\xa4 optiikan kehittyminen alkoi kaukoputken keksimisell\xc3\xa4 1600-luvulla ja 1900-luvulle tultaessa saavutettiin tilanne, jossa ilmakeh\xc3\xa4n turbulenssi oli suurin t\xc3\xa4htitieteellist\xc3\xa4 kuvanlaatua rajoittava tekij\xc3\xa4. Kaukoputken halkaisijan kasvattaminen 20\xc2\xa0cm suuremmaksi ei en\xc3\xa4\xc3\xa4 parantanut kuvien erotuskyky\xc3\xa4. T\xc3\xa4st\xc3\xa4 huolimatta isompia kaukoputkia pyrittiin rakentamaan, jotta valoa voitiin ker\xc3\xa4t\xc3\xa4 enemm\xc3\xa4n himme\xc3\xa4mpien t\xc3\xa4htien havainnoimiseksi. Siten optisten teleskooppien koko jatkoi kasvamistaan, ja 1940-luvulle tultaessa saavutettiin nelj\xc3\xa4n metrin halkaisija._NEWLINE_Perinteinen peilikaukoputkien rakennustekniikka k\xc3\xa4ytti kuvanlaadun varmistamiseksi massaa. Siten rakenteista saatiin tarpeeksi j\xc3\xa4ykki\xc3\xa4 h\xc3\xa4iritsevien v\xc3\xa4r\xc3\xa4htelyjen poistamiseksi. J\xc3\xa4rjestelmien koon kasvaessa t\xc3\xa4m\xc3\xa4 oli kuitenkin ep\xc3\xa4k\xc3\xa4yt\xc3\xa4nn\xc3\xb6llist\xc3\xa4, ja tilalle tuli aktiivinen optiikka. Kaukoputken p\xc3\xa4\xc3\xa4peilist\xc3\xa4 ei tehty en\xc3\xa4\xc3\xa4 raskasta, vaan sen pinnan alle sijoitettiin mekaanisesti liikuteltavia osia. N\xc3\xa4in peilin muoto voitiin dynaamisesti s\xc3\xa4\xc3\xa4t\xc3\xa4\xc3\xa4 optimaaliseksi korjaamaan hitaasti muuttuvien tekij\xc3\xb6iden kuten painovoiman, tuulen, l\xc3\xa4mp\xc3\xb6tila- ja paine-erojen vaikutus._NEWLINE_Aktiivisessa optiikassa peilin muotoa voidaan korjata vain noin kerran sekunnissa, mik\xc3\xa4 on liian hidasta ilmakeh\xc3\xa4n turbulenssin reaaliaikaiselle kompensoimiselle. Siit\xc3\xa4 huolimatta juuri t\xc3\xa4h\xc3\xa4n pyrkiv\xc3\xa4\xc3\xa4 adaptiivista optiikkaa ehdotettiin ensimm\xc3\xa4isen kerran jo 1950-luvulla. Sen aikainen tekniikka oli kuitenkin liian kypsym\xc3\xa4t\xc3\xb6nt\xc3\xa4 niin \xc3\xa4\xc3\xa4rimm\xc3\xa4isiin vaatimuksiin._NEWLINE_AO-tutkimus sai vauhtia vasta 1970-luvulla sotateknologian tarpeista. Motivaationa toimivat ensi sijassa vieraiden valtioiden salaisten satelliittien vakoileminen ja lasers\xc3\xa4teiden tarkka kohdistaminen kaukokohteiseen. 1970-luvun loppuun menness\xc3\xa4 useita AO-j\xc3\xa4rjestelmi\xc3\xa4 k\xc3\xa4ytettiin s\xc3\xa4\xc3\xa4nn\xc3\xb6llisesti puolustusk\xc3\xa4yt\xc3\xb6ss\xc3\xa4. T\xc3\xa4ll\xc3\xa4 v\xc3\xa4lin t\xc3\xa4htitieteilij\xc3\xa4t keskittyiv\xc3\xa4t kompensoimaan ilmakeh\xc3\xa4n aiheuttamia h\xc3\xa4ir\xc3\xb6it\xc3\xa4 j\xc3\xa4lkik\xc3\xa4sittelymenetelmill\xc3\xa4 kuten t\xc3\xa4pl\xc3\xa4interferometrialla._NEWLINE_AO-tekniikan menestys sotilask\xc3\xa4yt\xc3\xb6ss\xc3\xa4 her\xc3\xa4tti my\xc3\xb6s t\xc3\xa4htitieteilij\xc3\xb6iden kiinnostuksen. Soveltaminen t\xc3\xa4htitieteess\xc3\xa4 oli kuitenkin huomattavasti vaikeampaa, sill\xc3\xa4 useimmat mielenkiintoiset kohteet ovat huomattavasti keinotekoisia satelliitteja himme\xc3\xa4mpi\xc3\xa4. Mutta 1990-luvun puoliv\xc3\xa4list\xc3\xa4 l\xc3\xa4htien AO on ollut s\xc3\xa4\xc3\xa4nn\xc3\xb6llisess\xc3\xa4 k\xc3\xa4yt\xc3\xb6ss\xc3\xa4 useimmilla maailman suurimmista t\xc3\xa4htikaukoputkista.\n_START_SECTION_\nToimintaperiaate\n_START_PARAGRAPH_\nPerinteist\xc3\xa4 ensimm\xc3\xa4isen sukupolven AO-j\xc3\xa4rjestelm\xc3\xa4\xc3\xa4 on havainnollistettu oheisessa kuvassa. Kaukaisesta kohteesta tuleva aaltorintama olisi ideaalitilanteessa, ilman ilmakeh\xc3\xa4n aiheuttamia h\xc3\xa4ir\xc3\xb6it\xc3\xa4, t\xc3\xa4ysin tasainen. N\xc3\xa4m\xc3\xa4 h\xc3\xa4iri\xc3\xb6t korjataan tavallisesti iteratiivisesti._NEWLINE_J\xc3\xa4rjestelm\xc3\xa4\xc3\xa4n saapuva valo ohjetaan ensin mukautuvalle peilille, josta se heijastetaan eteenp\xc3\xa4in s\xc3\xa4teenjakajalle. Peilin muoto muuttaa aaltorintamaa, ja s\xc3\xa4teenjakaja jakaa valon erityisen aaltorintama-anturin ja tieteellisen kameran kesken. Aaltorintama-anturin mittausten perusteella nopea reaaliaikainen tietokone laskee, millainen korjaus mukautuvan peilin tarvitsee tehd\xc3\xa4 virheett\xc3\xb6m\xc3\xa4n aaltorintaman aikaansaamiseksi. Muutamien iteraatioiden j\xc3\xa4lkeen peili on saatu muotoon, joka korjaa huomattavan osan ilmakeh\xc3\xa4n aiheuttamista virheist\xc3\xa4._NEWLINE_T\xc3\xa4htitieteellisess\xc3\xa4 k\xc3\xa4yt\xc3\xb6ss\xc3\xa4 rajoittava tekij\xc3\xa4 on yleens\xc3\xa4 tarkkailtavan kohteen kirkkaus. Vain harvat t\xc3\xa4hdet ovat riitt\xc3\xa4v\xc3\xa4n valomaisia, jotta niist\xc3\xa4 tuleva valo riitt\xc3\xa4\xc3\xa4 luotettavien aaltorintamamittausten laskemiseen. Mittaukset t\xc3\xa4ytyy tehd\xc3\xa4 v\xc3\xa4hint\xc3\xa4\xc3\xa4n sata kertaa sekunnissa, jotta turbulenssin korjaaminen olisi mielek\xc3\xa4st\xc3\xa4, ja mit\xc3\xa4 tihe\xc3\xa4mmin mukautuvan peilin muotoa halutaan korjata, sit\xc3\xa4 enemm\xc3\xa4n fotoneita AO tarvitsee. K\xc3\xa4yt\xc3\xa4nn\xc3\xb6ss\xc3\xa4 t\xc3\xa4hdest\xc3\xa4 saapuvat fotonit t\xc3\xa4ytyy my\xc3\xb6s jakaa AO-j\xc3\xa4rjestelm\xc3\xa4n ja tieteellisen kameran kesken. Useimmat j\xc3\xa4rjestelm\xc3\xa4t k\xc3\xa4ytt\xc3\xa4v\xc3\xa4t s\xc3\xa4teenjakajaa, joka erottelee valon aallonpituuden mukaan. Siten aaltorintamamittaukset voidaan tehd\xc3\xa4 n\xc3\xa4kyv\xc3\xa4ll\xc3\xa4 valolla, ja tieteellinen kamera toimii l\xc3\xa4hi-infrapuna-alueella, joka k\xc3\xa4rsii ilmakeh\xc3\xa4n turbulenssista lyhyit\xc3\xa4 aallonpituuksia v\xc3\xa4hemm\xc3\xa4n.\n_START_SECTION_\nVaikutus kuvanlaatuun\n_START_PARAGRAPH_\nKun riitt\xc3\xa4v\xc3\xa4n isolla teleskoopilla otetaan t\xc3\xa4hdest\xc3\xa4 kuva lyhyell\xc3\xa4 valotusajalla, ilmakeh\xc3\xa4n aiheuttamat aaltorintamah\xc3\xa4iri\xc3\xb6t muuttavat t\xc3\xa4hden rikkonaiseksi t\xc3\xa4pl\xc3\xa4kuvioksi. T\xc3\xa4llaisessa kuviossa yksitt\xc3\xa4isen t\xc3\xa4pl\xc3\xa4n halkaisija riippuu teleskoopin erottelukyvyst\xc3\xa4 (aallonpituus jaettuna aukon halkaisijalla), ja turbulenssin hetkitt\xc3\xa4inen tilanne m\xc3\xa4\xc3\xa4r\xc3\xa4\xc3\xa4 t\xc3\xa4plien keskin\xc3\xa4isen sijainnin. Kun katsotaan animaatiota per\xc3\xa4kk\xc3\xa4isi\xc3\xa4 t\xc3\xa4pl\xc3\xa4kuvista, n\xc3\xa4hd\xc3\xa4\xc3\xa4n hidasta kehittymist\xc3\xa4 tuulen kuljettaessa eri tavoin py\xc3\xb6rteilev\xc3\xa4\xc3\xa4 ilmaa teleskoopin yli. Kun riitt\xc3\xa4v\xc3\xa4n tehokas AO-j\xc3\xa4rjestelm\xc3\xa4 otetaan k\xc3\xa4ytt\xc3\xb6\xc3\xb6n, t\xc3\xa4pl\xc3\xa4kuvio k\xc3\xa4yt\xc3\xa4nn\xc3\xb6ss\xc3\xa4 h\xc3\xa4vi\xc3\xa4\xc3\xa4, ja t\xc3\xa4hdest\xc3\xa4 saadaan huomattavasti tiiviimpi kuva._NEWLINE_Kun valotusaika on pitk\xc3\xa4, ilman AO-korjausta saatu t\xc3\xa4pl\xc3\xa4kuvio sumentuu yhdeksi isoksi kiekoksi. T\xc3\xa4llaista kuvaa sanotaan seeing-rajoitetuksi, ja sen laadun m\xc3\xa4\xc3\xa4r\xc3\xa4\xc3\xa4 ilmakeh\xc3\xa4n rauhallisuus. AO-korjausta k\xc3\xa4ytett\xc3\xa4ess\xc3\xa4 pitk\xc3\xa4k\xc3\xa4\xc3\xa4n valotusaika ei sumenna kuvaa samalla tavoin, vaan hyviss\xc3\xa4 olosuhteissa voidaan p\xc3\xa4\xc3\xa4st\xc3\xa4 jopa pelk\xc3\xa4st\xc3\xa4\xc3\xa4n teleskoopin halkaisijasta ja k\xc3\xa4ytetyn valon aallonpituudesta riippuvaan diffraktio-rajoitettuun kuvanlaatuun. Siten parhaat maan p\xc3\xa4\xc3\xa4ll\xc3\xa4 toimivat optiset teleskoopit ovatkin jo vuosia voittaneet esimerkiksiHubble-teleskoopin infrapuna-alueella otettujen kuvien erotuskyvyss\xc3\xa4.'