Новый метод предсказательного управления улучшил адаптивную оптику Кека на 20%

Астрономы обсерватории Кек на Гавайях успешно протестировали новый метод предсказательного управления волновым фронтом, основанный на эмпирических ортогональных функциях (EOF). Технология встроена непосредственно в реальный контроллер телескопа Кек-II.

Проблема временного запаздывания — одна из ключевых в экстремальной адаптивной оптике (XAO), необходимой для прямого наблюдения экзопланет. Волновой фронт меняется быстрее, чем система успевает его измерить и скорректировать. Предсказательный подход позволяет компенсировать эту задержку, вычисляя будущее состояние.

Инженеры реализовали алгоритм, который обучается на истории измерений датчика Шэка-Хартманна (SHWFS) и предсказывает корректирующий сигнал. На небесных тестах новый контроллер показал снижение остаточных ошибок волнового фронта на 20% по сравнению с классическим интегратором.

Исследователи провели оптимизацию гиперпараметров фильтра и выяснили, что в разумных пределах изменение параметров не ухудшает производительность ниже уровня интегратора. Дополнительно они проанализировали распределение мощности по главным компонентам и отметили уменьшение площади под кривой компонентной силы примерно на 3%.

Изображения, полученные камерой NIRC2 с фильтром Brackett Gamma=2190 нм, показали сопоставимое качество как по критерию Штреля, так и по контрасту без коронографа. Это подтверждает, что предсказательное управление не вносит артефактов.

Работа не только улучшает текущие наблюдения для сообщества Кека, но и служит прототипом для методов прогнозирования на будущих сверхбольших телескопах (ELT). Успешное внедрение показывает, что машинное обучение может эффективно решать задачи реального времени в астрономии.