激光技術是天文及航天發展的重要支柱，而澳大利亞(ya) 國立大學（ANU）的研究人員正在努力拓寬激光技術在天文空間領域的應用。他們(men) 的研究顯示：激光技術不但可以優(you) 化地麵望遠鏡影像（自適應光學），亦有助於(yu) 緩解世界上日益嚴(yan) 重的太空碎片問題。

特製的激光設備可以用光子給廢棄的衛星碎片一個(ge) 輕微的“推力”，所提供的能量剛好足夠改變其軌道，以防止可能發生的碰撞。

路基激光係統的藝術想象圖

Credit: ESO/L. Calada.

激光技術的應用在天文學中有著悠久的曆史。類似哈勃這樣的空間望遠鏡之所以能夠捕捉到清晰、壯觀的圖像，是因為(wei) 相較地麵望遠鏡，它們(men) 避免了大氣擾動 （導致恒星在夜空中“閃爍”的效應）。但是空間望遠鏡囿於(yu) 火箭運載器限製，鏡麵大小有限。地麵上的天文台憑借其更大的口徑和自適應光學技術，因而擁有更強大的觀測能力。

正如澳大利亞(ya) 國立大學教授席琳·迪奧格維爾（Celine D’orgeville）解釋的那樣：“如果沒有自適應光學，地麵上觀測到的太空天體(ti) 像一團模糊的光。這是由於(yu) 地球的大氣層扭曲了從(cong) 天體(ti) 射來的光線。但有了自適應光學，這些天體(ti) 變得更容易被觀測，其圖像也更加清晰。從(cong) 本質上講，自適應光學能夠校正大氣層造成的失真，確保強大的地麵望遠鏡能夠捕捉到清晰的、令人讚歎的圖像。”

席琳·迪奧格維爾研究員在斯特朗洛山天文台使用配備自適應光學跟蹤係統的天文望遠鏡進行觀測

Credit: Celine D’Orgeville/The Australian National University.

自適應光學係統的工作原理是通過向天空發射強大的激光，以激發太空邊緣鈉層中的粒子（鈉層係由隕石燃燒產(chan) 生）。從(cong) 望遠鏡觀測視角，被激發的鈉原子如同一顆明亮的人造恒星——明亮到其射回的光線足以用來測量大氣層扭曲光線的程度。

通過這些信息，地麵望遠鏡鏡麵便可以進行相應的輕微調整從(cong) 而抵消大氣層對光畸變的影響。為(wei) 了契合千變萬(wan) 化的大氣條件，該矯正過程每秒進行數千次。

使用自適應光學係統觀測獵戶座大星雲(yun)

Credit：ESO

這項技術非常適合被用來觀測在天空中緩慢移動的遙遠恒星與(yu) 星係，但澳大利亞(ya) 國立大學的研究人員並不滿足於(yu) 此。他們(men) 對自適應光學技術不斷改進，使其能夠跟蹤在近地軌道快速移動的衛星和太空碎片。

當一塊太空垃圾將要與(yu) 近地軌道的其他物體(ti) （如太空垃圾、人造衛星、空間站等）相碰撞（這種情況發生的頻率遠比我們(men) 想象的要高），那麽(me) 自適應光學係統的跟蹤激光可以引導二次紅外激光“擊中”目標，進而將太空垃圾推離原有軌道，避免慘案的發生。在全球各地廣泛地布置類似激光係統無疑將大大減少災難性碰撞的發生。

地球軌道上運行的物體(ti) 約95%為(wei) 太空垃圾（衛星碎片）

Credit: NASA.

然而在政治上，該技術的應用勢必會(hui) 遇到很多阻力！盡管在太空垃圾的問題上進行全球合作能夠帶來明顯的成效，但誤用變軌激光器很可能會(hui) 造成外交難題。因此，在完善技術的同時，國家之間亦需在技術管製與(yu) 國際空間法方麵做出突破，以達成新的國際共識。幸運的話，澳大利亞(ya) 國立大學的研究可能成為(wei) 這一領域國際合作新規則的催化劑。

澳大利亞(ya) 國立大學的研究在通信領域也有價(jia) 值。其研究項目的一個(ge) 商業(ye) 合作夥(huo) 伴，光電係統(EOS)，希望利用該係統開發衛星和地麵之間的激光通信。

總的來說，自適應光學係統正在把激光變成我們(men) 在太空探索中最有用的工具之一，它們(men) 的未來是光明的。

[譯者注：此處的“光明”係雙關(guan) ，既說明激光本身是明亮的，又指出由激光技術主導的自適應光學係統擁有巨大的發展前景。]

責任編輯：毛明遠

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Credits: ESO APEX NASA