Целью проекта является решение актуальной научно-технической задачи, связанной с применением методов и систем адаптивной оптики в схеме 6-метрового телескопа Специальной астрофизической обсерватории РАН, для повышения его разрешающей способности в условиях турбулентной и рассеивающей атмосферы. Впервые будет поставлена и, что самое главное, решена задача компенсации фазовых флуктуаций в широкоапертурных (6 и более метров) наземных телескопах, расположенных в достаточно неблагоприятных астроклиматических условиях.

   Одной из ключевых особенностей разрабатываемой адаптивной системы для телескопа БТА САО РАН будет использование четырёх контуров коррекции современными (в том числе и предельно быстродействующими) деформируемыми зеркалами и принципиально нового алгоритма работы адаптивного контура, а также программируемых спецвычислителей на базе ПЛИС-технологии. Первый контур будет включать компенсацию квазистатических аберраций основного зеркала телескопа, в том числе и при его смещении внутри самого купола. Второй контур будет предназначен для коррекции общих наклонов излучения, приходящего от опорной звезды - достаточно медленная система стабилизации светового пучка. А два остальных контура будут включать в себя компенсацию крупно- и мелкомасштабных аберраций. Важной, но пока до конца нерешенной проблемой остаётся необходимость получения информации об остаточных фазовых флуктуациях для каждого контура коррекции. Для разработки алгоритмов управления адаптивной системой будет использоваться локальная модель турбулентной атмосферы. Такая модель будет получена в результате проведения исследований с использованием измерений текущего состояния уровня турбулентности атмосферы вблизи самого телескопа. При распространении излучения на протяжённой трассе с сильной турбулентностью частота изменения фазовых флуктуаций может превышать 200 Гц. Для коррекции таких искажений необходима адаптивная система, работающая с частотой более 2000 Гц. Используемый в большинстве современных адаптивных систем датчик Шака-Гартмана способен обеспечить скорость обработки данных в несколько килогерц даже в случае большого количества субапертур линзового растра (порядка 400). Однако, с повышением частоты получения изображений уменьшается время экспозиции, а, соответственно, и количество световой энергии, попадающей на датчик волнового фронта. Это приводит к необходимости применения сверхчувствительных охлаждаемых камер, работа с которыми имеет свои особенности. Поэтому применение датчика Шака-Гартмана и алгоритма фазового сопряжения в подобной системе приводит к сложностями, а иногда принципиально невозможно, в том числе ввиду не единственности решения задачи аппроксимации волнового фронта методом наименьших квадратов. Также проблемой является не только разработка алгоритмов управления адаптивными зеркалами, но и самой электронной системы - современные компьютеры и их интерфейсы не позволяют осуществлять управление выходным каскадом усилителей с частотами более 700 - 800 Гц. Поэтому в проекте предлагается использование программируемых логических интегральных схем ПЛИС. Более того, будет разработана быстрая адаптивная оптическая система апертурного зондирования под управлением ПЛИС, состоящая из деформируемого зеркала на толкателях, блока управления зеркалом и скоростного приёмника оптического излучения с фазовым детектором. Для достижения требуемого быстродействия система будет использовать алгоритм апертурного зондирования с частотной модуляцией каналов адаптивного корректора. Проведённые нами предварительные оценки показали, что частота полного цикла коррекции такой адаптивной системы будет достигать 2500–3000 Гц, что позволит компенсировать флуктуации фазы излучения на телескопах наземного базирования в полосе частот до 250–300 Гц.

   По результатам лабораторных и натурных испытаний макета, будут доработаны схемы существующих спектрографов высокого разрешения БТА, а также разработаны предложения для развития систем сверхвысокого спектрального разрешения. .

при поддержке