Все это было в голове у Гийона в конце лета 2002 года, сразу после получения докторской степени, в которой он изучал несколько методов прямого изображения планет. Он посетил обсерваторию в Виктории, Британская Колумбия, рисуя карандашом и бумагой тихим туманным утром, в то время как многие из его коллег все еще спали. "Я помню, как думал о том, насколько неэффективны были эти проекты и задавался вопросом, мог ли я достичь того же эффекта аподизации каким-то образом перемещая свет вокруг, концентрируя его в центре луча, а не просто выбрасывая его по краям", - вспоминает он. Гийон начал рисовать наборы концентрических колец, которые можно было бы использовать для маскировки края зеркала и формирования луча. Прорыв произошел, когда он начал соединять кольца вместе, зарисовывая непрерывные поверхности.
Вместо того, чтобы маскировать плоские края зеркала, чтобы свести к минимуму дифракционные узоры, он понял, что может достичь того же самого и без масок, геометрически вылепив само зеркало. Астрономы уже использовали эту концепцию в радиотелескопах, а недавно, без ведома Гийона, ученые-оптики разработали аналогичные асферические зеркала для изменения формы лазерных лучей. Прорыв Гийона заключался в том, чтобы предложить и развить эту технику как идеальное решение проблемы визуализации планет.
В результате получилась пара странных асферических форм, каждая из которых мягко изогнута в центре и имеет плоскостность по краям. Гийон изобразил, как пучок звездного света растягивается, как кусок резины, когда он отскакивает между ними, концентрируется в центре и разбавляется по краям под действием взаимодействия плоскостности и кривизны. Полученный луч, как он подозревал, будет аподированным и свободным от планетарных колец, сохраняя при этом как можно больше планетарного света. Сфокусированный аподированный луч с линзой дальше заострил бы центральный свет звезды в малюсенькую точку, которая после этого могла бы быть заблокирована простым непрозрачным диском, позволяя любым слабым планетарным фотонам, скрывающимся в нечетких краях луча, пропустить поток света. Такое сочетание высокой пропускной способности и разрешения означает, что планетарный телескоп, использующий коронаграф Гийона, потенциально может быть меньше по размеру и дешевле, чем многие другие конструкции, но в то же время обладает превосходными эксплуатационными характеристиками. Вместо того, чтобы тратить часы или дни на получение полезного изображения Земли вокруг близлежащей звезды, метод Гийона может получить эквивалентное изображение в течение нескольких минут.
После описания своего проекта в работе 2003 года, в последующих исследованиях Гийон и несколько его коллег применили ту же самую технику к объективам и зеркалам, вывели уравнения, описывающие требуемые геометрии асферической области, и предложили использовать его коронационный проект в будущих планетарных телескопах. Два других исследователя, Уэсли Трауб и Роберт Вандербей, обнаружили и исправили потенциально фатальные недостатки нового подхода к аподизации. Гийон назвал его "Фазовая амплитудная аподизация", или PIAA (произносится как PEE-AY), для короткого описания ключевого прорыва этой техники. (Помимо того, что Гийон является мастером оптической физики, он также обладает причудливой склонностью к придумыванию неуклюжих аббревиатур для своих творений).
Изобретение совершенно новой разновидности коронаграфа - редкое событие в оптической науке, а беспрецедентные манипуляции со светом звезд PIAA открыли совершенно новое царство экспериментов и дизайна. Вскоре исследовательские центры НАСА и другие учреждения тщательно проверяли лабораторные характеристики нескольких типов коронаграфов PIAA, проверяя их потенциал по подавлению звездного света на дешевизне. "Важно помнить, что вы получаете науку гораздо быстрее за доллар, потраченный на оптимизацию вашего коронаграфа, чем за счет увеличения апертуры телескопа, размера зеркала, что очень дорого", - говорит Гийон.
Во время одной из наших бесед Гийон показывает мне сильно пикселизированное изображение того, что казалось камнем, разбрызгивающимся в бассейн с водой, окруженный концентрическими пульсациями. На самом деле, камень и пульсации - это задушенные блики от искусственного источника света, подавленные коронарным параграфом PIAA в несколько сотен миллионов раз в вакуумной камере Лаборатории реактивного движения НАСА. Пустота маячит рядом с синтетической звездой и внутренней пульсацией, темное пятно глубокой тени в 10 миллиардов к 1, очищенной от 99,99999999 процентов света, именно там, где настоящая звезда, похожая на Солнце, могла бы укрыть зеркальную Землю. "Если бы мы смотрели на настоящую звезду здесь, и в этом регионе была бы небольшая скалистая планета, то благодаря PIAA мы, по сути, получили бы весь свет этой планеты и увидели бы его так же резко, как позволил бы телескоп", - говорит Гийон.
Гийон считает, что коронаграф PIAA мог бы обеспечить снимки скалистых планет в жилых зонах нескольких близлежащих "красных карликовых" звезд.