Cechy teleskopów zwierciadlanych

Zwyczajowo nazywa się odbłyśnik dowolne urządzenie, którego główną funkcją jest odbijanie... W ten sposób powstał teleskop zwierciadlany wykorzystujący to zjawisko optyczne. Zamiast soczewki w obiektywie urządzenia znajduje się zwierciadło wklęsłe, które odbija i kieruje wiązki światła do okularu w celu oglądania lub fotografowania obrazu. Rozważmy główne cechy wyróżniające teleskop zwierciadlany.

Teleskop zwierciadlany różni się od innego rodzaju lunety refrakcyjnej tym, że zamiast układu soczewkowego montuje się w nim wklęsłe lustro wykonane z metalu lub szkła. Takie urządzenia są często nazywane właśnie tak - teleskopem "lustrzanym".

Odróżnienie teleskopu lustrzanego od ogniotrwałego jest dość łatwe, nawet bez doświadczenia astronomicznego. Schemat drugiego jest dość prosty. Jest to tubus, którego średnica zależy od średnicy soczewki obiektywu znajdującej się na końcu zwróconym w stronę obserwowanego obiektu. Na drugim końcu tubusu znajduje się okular - soczewka o mniejszej średnicy, przez którą prowadzona jest obserwacja. Długość tubusu takiego urządzenia zależy od ogniskowej soczewki i wytrzymałości materiału, z którego może być wykonana.

Inaczej wygląda teleskop z wklęsłym zwierciadłem, ponieważ ma zupełnie inną zasadę działania i budowę. Na końcu rury zwróconej w stronę nieba takie urządzenie na ogół może nie mieć niczego, ponieważ lustro jest zamocowane na drugim końcu.Ale okular z reguły znajduje się z boku na górze tubusu. Droga promieni, w przeciwieństwie do refraktora, jest w pewnym stopniu blokowana przez pryzmat lub płaskie zwierciadło umieszczone wzdłuż środkowej osi tubusu, w którym zbierane jest światło, które zostaje odbite do okularu. Konstrukcja odbłyśnika nie wymaga obowiązkowego użycia rury, a zatem jest pozbawiona ograniczeń, które pojawiają się w refraktorach.... Wszystkie nowoczesne duże teleskopy, w tym kosmiczne, są ułożone według następującego schematu: tubus w nich zastąpiony jest lekką konstrukcją siatkową, której zadaniem jest utrzymanie wszystkich elementów układu optycznego.

Astronomowie amatorzy z powodzeniem stosowali oba typy teleskopów i oba mają swoje zalety i wady, spowodowane w jednym przypadku załamaniem strumienia światła przechodzącego przez soczewkę, w drugim jego odbiciem od powierzchni, która może mieć różne krzywizny. Do obserwacji związanych z przesuwem i ruchem urządzenia lepiej zastosować refraktor, jego konstrukcja jest mocniejsza. Transport odbłyśnika jest niepożądany, gdyż może powodować przemieszczenie elementów konstrukcyjnych względem osi, po czym konieczne będzie wyregulowanie ich położenia za pomocą śrub - wyrównanie. Taki teleskop można postawić w obserwatorium amatorskim.

Zastosowanie zwierciadła wklęsłego jako soczewki jest wynikiem badań naukowych mających na celu zmniejszenie dystorsji powodowanych przez soczewki (aberracje chromatyczne i sferyczne). Badania w tym kierunku prowadzono w wielu krajach Europy, szczególnie pomyślnie odnosili w nich angielscy naukowcy. W 1663 r. James Gregory jako pierwszy zaproponował zastosowanie odblaskowego lustra wklęsłego zamiast soczewki refrakcyjnej (podobno wynalazł pierwszy teleskop zwierciadlany), w 1673 r. słynny Robert Hooke ucieleśniał opisany system urządzenia optycznego.

Jednak wielki Isaac Newton po raz pierwszy stworzył działający teleskop z soczewką lustrzaną w 1668 roku.

Droga reflektorów nie była łatwa, urządzenia soczewkowe, jednocześnie ulepszane, dawały wyraźniejszy i jaśniejszy obraz. Znaczący wkład w ich rozwój wnieśli naukowcy z Europy kontynentalnej (Niemcy, Francuzi, Włosi). Wydawało się, że reflektor pozostanie na poziomie urządzenia eksperymentalnego.

Poszukiwania poszły w kierunku ulepszenia powłoki i produkcji luster. Następnie, w celu zmniejszenia zniekształceń, do systemu proponowanego przez Newtona wielokrotnie wprowadzano różne innowacje, co doprowadziło do pojawienia się zasadniczo różnych schematów teleskopów zwierciadlanych, w tym wersji hybrydowych, w których w jednym produkcie zastosowano soczewki i lustra. Pojawienie się nowych materiałów i technologii umożliwiło tworzenie coraz doskonalszych systemów, a brak konieczności stosowania nieporęcznej tuby w konstrukcji teleskopu umożliwił zwielokrotnienie jego wydajności.

Wszystkie odbłyśniki łączy jedno – zastosowanie wklęsłego lustra jako soczewki... Proponowano jednak, aby dalszy bieg promieni zbieranych przez lustro był kierowany na okular na różne sposoby.

System odbłyśników, opracowany przez Isaaca Newtona, uważany jest za klasyczny. Lustro główne nie posiada otworów i jest stosunkowo łatwe w produkcji. Płaskie lustro znajdujące się w pobliżu jego ogniska odbija strumień światła prostopadle do linii środkowej. Okular znajduje się z boku.

Schemat teleskopu Newtona jest najprostszy w wykonaniu i jest szeroko stosowany wśród astronomów amatorów, którzy tworzą własny sprzęt obserwacyjny. A firmy produkujące sprzęt dla astronomii amatorskiej produkują takie urządzenia w dużych ilościach.

Zaproponowany w 1663 r. schemat teleskopu lustrzanego okazał się bardzo udany, ponieważ daje obraz bezpośredni i może być używany nie tylko do obserwacji astronomicznych, ale także w warunkach ziemskich. W środku zwierciadła wklęsłego robi się otwór, odbite od niego światło jest kierowane do otworu przez drugie, również wklęsłe zwierciadło, okular ustawia się wzdłuż osi teleskopu, jak refraktor lub konwencjonalny teleskop.

Schemat, opracowany i wdrożony przez Laurenta Cassegraina w latach 70. XVIII wieku, przypomina schemat Gregory'ego. Lustro wklęsłe posiada również otwór w części środkowej. Urządzenia różnią się kształtem drugiego lustra - w rozważanym układzie jest ono wypukłe. Teleskopy budowane według tego schematu, o charakterystyce zbliżonej do urządzeń Gregory'ego, są znacznie krótsze. System Cassegraina, udoskonalony przez radzieckiego astronoma Dmitrija Maksutowa, jest obecnie używany na całym świecie do tworzenia amatorskich reflektorów.

Kolejną modyfikacją teleskopu Cassegraina był system Ritchie-Chretien opracowany w latach 20. XX wieku. Dzięki odmiennemu kształtowi luster udało się uzyskać większe pole widzenia, co okazało się wygodne do obserwacji poruszających się obiektów (asteroidy, komety, planety). I także w tym systemie udało się zredukować niektóre zniekształcenia.

Podjęto kilka prób zastosowania lustra wklęsłego bez odbłyśnika blokującego strumień świetlny. Na początku lat 70. XVII wieku William Herschel zaprojektował taki teleskop zwierciadlany, którego okular w żaden sposób nie zasłaniał zwierciadła głównego. Umożliwiło to znaczne zwiększenie mocy urządzenia, ale spowodowało silne zniekształcenia w postaci komy. W latach 60. XVIII wieku podobny projekt opracował i wdrożył M.V. Lomonosov. Obecnie urządzenia z takim schematem optycznym są używane do obserwacji specjalnych, nie są szeroko stosowane w astronomii amatorskiej ze względu na złożoność urządzenia i regulacji.

System Dietrich Korsch został opracowany w latach 70-tych. Wyróżnia się obecnością nie dwóch, a trzech luster, co pozwala skorygować większość zniekształceń.

Urządzenia tego systemu są szeroko stosowane do produkcji różnych urządzeń optycznych - od lornetek i monokularów po teleskopy amatorskie. Ich główną zaletą jest znaczne skrócenie długości urządzenia przy zachowaniu ogniskowej. Zwierciadła są ustawione pod kątem do osi optycznej bez wzajemnego blokowania.

System Cassegraina, udoskonalony na początku XX wieku przez Bernharda Schmidta, stał się powszechny. Jest to schemat hybrydowy, w którym oprócz zwierciadła wklęsłego zastosowano obiektyw obiektywu.

W XX wieku teleskopy zwierciadlane zdecydowanie wyparły refraktory ze wszystkich ważnych obserwatoriów astronomicznych. Wraz z rozwojem technologii wytwarzania średnica luster montowanych w teleskopach zaczęła rosnąć.

W 1917 roku największy na świecie reflektor stał się obserwatorium w Stanach Zjednoczonych (stan Waszyngton), którego lustro osiągnęło średnicę 100 cali (2,5 metra). Po II wojnie światowej wyprodukowano urządzenie z 5-metrowym lustrem, które zainstalowano również w Kalifornii.

Największym teleskopem azymutalnym w Starym Świecie pozostaje Wielki Teleskop Azymutalny, stworzony w ZSRR w połowie lat 70. ubiegłego wieku, zamontowany w Republice Karaczajo-Czerkieskiej w obserwatorium na dużych wysokościach.

Największy na świecie nowoczesny teleskop z solidnym zwierciadłem został zainstalowany w stanie Arizona w USA. To jest Duży Teleskop Lornetkowy. Wyposażony jest w dwa identyczne lustra o średnicy 8,4 metra. Urządzenie zostało zbudowane w 2005 roku.

Największe dziś to urządzenia z prefabrykowanymi lustrami segmentowymi: Wielki Teleskop Kanaryjski, Wielki Teleskop Południowoafrykański i Teleskop Hobby-Eberleya (USA).

Korzystanie z teleskopu lustrzanego nie jest takie trudne. Jednak w przeciwieństwie do refraktora takie urządzenie wymaga bardzo ostrożnego obchodzenia się. Ponieważ tubus reflektora jest zawsze otwarty, może do niego dostać się kurz. Osadzając się na powierzchni lustra, bardzo wyraźnie zmniejsza jego refleksyjność.

Problematyczne jest również przesuwanie odbłyśnika, ponieważ elementy konstrukcyjne mają tendencję do poruszania się pod wpływem drgań. Zwykle manipulacje z użyciem teleskopów lustrzanych kończą się żmudną regulacją (wyrównaniem). Teleskop można regulować za pomocą śrub regulacyjnych, których obrót powoduje przesuwanie lustra, nie da się tego zrobić szybko bez odpowiedniego doświadczenia.