Χαρακτηριστικά τηλεσκοπίων ανακλαστήρα

Είναι συνηθισμένο να καλείτε έναν ανακλαστήρα οποιαδήποτε συσκευή της οποίας η κύρια λειτουργία είναι να ανακλά... Έτσι, ένα τηλεσκόπιο ανακλαστήρα δημιουργήθηκε χρησιμοποιώντας αυτό το οπτικό φαινόμενο. Αντί για φακό, βρίσκεται ένας κοίλος καθρέφτης στον αντικειμενικό φακό της συσκευής, ο οποίος αντανακλά και κατευθύνει τις δέσμες φωτός στον προσοφθάλμιο φακό για την προβολή ή τη φωτογράφηση μιας εικόνας. Ας εξετάσουμε τα κύρια διακριτικά χαρακτηριστικά ενός τηλεσκοπίου ανακλαστήρα.

Ένα τηλεσκόπιο ανακλαστήρα διαφέρει από έναν άλλο τύπο διαθλαστικού τηλεσκοπίου στο ότι είναι εγκατεστημένο σε αυτό ένα κοίλο κάτοπτρο κατασκευασμένο από μέταλλο ή γυαλί αντί για σύστημα φακών. Συχνά τέτοιες συσκευές ονομάζονται τηλεσκόπια «καθρέφτη».

Είναι αρκετά εύκολο να διακρίνει κανείς ένα αντανακλαστικό τηλεσκόπιο από ένα πυρίμαχο, ακόμη και χωρίς εμπειρία στην αστρονομία. Το σχέδιο του δεύτερου είναι αρκετά απλό. Πρόκειται για έναν σωλήνα, η διάμετρος του οποίου εξαρτάται από τη διάμετρο του αντικειμενικού φακού που βρίσκεται στο άκρο που βλέπει προς το παρατηρούμενο αντικείμενο. Στο άλλο άκρο του σωλήνα υπάρχει ένα προσοφθάλμιο - ένας φακός μικρότερης διαμέτρου, μέσω του οποίου πραγματοποιείται η παρατήρηση. Το μήκος του σωλήνα μιας τέτοιας συσκευής καθορίζεται από την εστιακή απόσταση του φακού και την αντοχή του υλικού από το οποίο μπορεί να κατασκευαστεί.

Ένα τηλεσκόπιο με κοίλο καθρέφτη φαίνεται διαφορετικό, αφού έχει εντελώς διαφορετική αρχή λειτουργίας και δομής. Στο άκρο του σωλήνα που βλέπει στον ουρανό, μια τέτοια συσκευή, γενικά, μπορεί να μην έχει τίποτα, αφού ο καθρέφτης είναι στερεωμένος στο άλλο άκρο.Αλλά το προσοφθάλμιο, κατά κανόνα, βρίσκεται στο πλάι στο πάνω μέρος του σωλήνα. Η διαδρομή των ακτίνων, σε αντίθεση με τον διαθλαστήρα, μπλοκάρεται σε έναν ή τον άλλο βαθμό από ένα πρίσμα ή επίπεδο καθρέφτη που βρίσκεται κατά μήκος του κεντρικού άξονα του σωλήνα, στον οποίο το φως συλλέγεται για να ανακλαστεί στον προσοφθάλμιο φακό. Η δομή του ανακλαστήρα δεν απαιτεί την υποχρεωτική χρήση σωλήνα και επομένως στερείται εκείνων των περιορισμών που προκύπτουν στα διαθλαστικά.... Όλα τα σύγχρονα μεγάλα τηλεσκόπια, συμπεριλαμβανομένων και των διαστημικών, διατάσσονται σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα: ο σωλήνας σε αυτά αντικαθίσταται από μια ελαφριά δομή πλέγματος, σκοπός της οποίας είναι να συγκρατεί όλα τα στοιχεία του οπτικού συστήματος.

Οι ερασιτέχνες αστρονόμοι έχουν χρησιμοποιήσει επιτυχώς και τους δύο τύπους τηλεσκοπίων και έχουν και τα δύο πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, που προκαλούνται στη μία περίπτωση από τη διάθλαση της φωτεινής ροής που διέρχεται από τον φακό, στην άλλη - από την ανάκλασή της από την επιφάνεια, η οποία μπορεί να έχει διαφορετική καμπυλότητες. Για παρατηρήσεις που σχετίζονται με τη διαδρομή και την κίνηση της συσκευής, είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε ένα διαθλαστήρα, ο σχεδιασμός του είναι ισχυρότερος. Η μεταφορά του ανακλαστήρα είναι ανεπιθύμητη, καθώς μπορεί να προκαλέσει μετατόπιση των δομικών στοιχείων σε σχέση με την κεντρική γραμμή, μετά την οποία θα χρειαστεί να ρυθμίσετε τη θέση τους χρησιμοποιώντας βίδες - ευθυγράμμιση. Ένα τέτοιο τηλεσκόπιο μπορεί να τοποθετηθεί σε ένα ερασιτεχνικό παρατηρητήριο.

Η χρήση ενός κοίλου κατόπτρου ως φακού είναι το αποτέλεσμα επιστημονικής έρευνας που στοχεύει στη μείωση της παραμόρφωσης που προκαλείται από τους φακούς (χρωματικές και σφαιρικές εκτροπές). Έρευνα προς αυτή την κατεύθυνση πραγματοποιήθηκε σε πολλές ευρωπαϊκές χώρες, οι Άγγλοι επιστήμονες ήταν ιδιαίτερα επιτυχημένοι σε αυτές. Το 1663, ο James Gregory ήταν ο πρώτος που πρότεινε τη χρήση ενός ανακλαστικού κοίλου καθρέφτη αντί για έναν διαθλαστικό φακό (προφανώς, εφηύρε το πρώτο τηλεσκόπιο ανακλαστήρα), το 1673 ο διάσημος Robert Hooke ενσάρκωσε το περιγραφόμενο σύστημα μιας οπτικής συσκευής.

Ωστόσο, ο σπουδαίος Ισαάκ Νεύτωνας δημιούργησε για πρώτη φορά ένα τηλεσκόπιο εργασίας με φακό καθρέφτη το 1668.

Η διαδρομή των ανακλαστών δεν ήταν εύκολη· οι συσκευές φακών, βελτιωμένες ταυτόχρονα, έδιναν μια πιο καθαρή και φωτεινή εικόνα. Οι επιστήμονες της ηπειρωτικής Ευρώπης (Γερμανοί, Γάλλοι, Ιταλοί) συνέβαλαν σημαντικά στην ανάπτυξή τους. Φαινόταν ότι ο ανακλαστήρας θα παρέμενε στο επίπεδο μιας πειραματικής συσκευής.

Η έρευνα πήγε προς την κατεύθυνση της βελτίωσης της επίστρωσης και της κατασκευής καθρεπτών. Στη συνέχεια, προκειμένου να μειωθούν οι παραμορφώσεις, εισήχθησαν επανειλημμένα διάφορες καινοτομίες στο σύστημα που πρότεινε ο Newton, οι οποίες οδήγησαν στην εμφάνιση θεμελιωδώς διαφορετικών σχημάτων τηλεσκοπίων ανακλαστήρων, συμπεριλαμβανομένων των υβριδικών εκδόσεων, όταν χρησιμοποιήθηκαν φακοί και καθρέφτες σε ένα προϊόν. Η εμφάνιση νέων υλικών και τεχνολογιών κατέστησε δυνατή τη δημιουργία ολοένα και περισσότερων τέλειων συστημάτων και η απουσία της ανάγκης για έναν ογκώδη σωλήνα στο σχεδιασμό του τηλεσκοπίου επέτρεψε τον πολλαπλασιασμό της απόδοσής του.

Όλοι οι ανακλαστήρες έχουν ένα κοινό χαρακτηριστικό - τη χρήση ενός κοίλου καθρέφτη ως φακού... Αλλά η περαιτέρω πορεία των ακτίνων που συλλέγονται από τον καθρέφτη προτάθηκε να κατευθυνθεί στο προσοφθάλμιο με διάφορους τρόπους.

Το σύστημα ανακλαστήρα, που αναπτύχθηκε από τον Isaac Newton, θεωρείται κλασικό. Ο κύριος καθρέφτης δεν έχει τρύπες και είναι σχετικά εύκολος στην κατασκευή. Ένας επίπεδος καθρέφτης που βρίσκεται κοντά στην εστία του αντανακλά τη ροή φωτός κάθετα στην κεντρική γραμμή. Το προσοφθάλμιο βρίσκεται στο πλάι.

Το σχήμα του τηλεσκοπίου του Νεύτωνα είναι το απλούστερο στην εκτέλεση και χρησιμοποιείται ευρέως μεταξύ των ερασιτέχνων αστρονόμων που κατασκευάζουν τον δικό τους εξοπλισμό παρατήρησης. Και εταιρείες που παράγουν εξοπλισμό για ερασιτεχνική αστρονομία παράγουν τέτοιες συσκευές σε μεγάλες ποσότητες.

Το σχέδιο ενός τηλεσκοπίου καθρέφτη που προτάθηκε το 1663 αποδείχθηκε πολύ επιτυχημένο, αφού δίνει μια άμεση εικόνα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί όχι μόνο για αστρονομικές παρατηρήσεις, αλλά και σε επίγειες συνθήκες. Δημιουργείται μια τρύπα στο κέντρο του κοίλου καθρέφτη, το φως που ανακλάται από αυτό κατευθύνεται στην τρύπα από έναν δεύτερο, επίσης κοίλο καθρέφτη, ο προσοφθάλμιος προσοφθάλμιος τοποθετείται κατά μήκος της κεντρικής γραμμής του τηλεσκοπίου, όπως ένας διαθλαστής ή ένα κανονικό τηλεσκόπιο.

Το σχέδιο, που αναπτύχθηκε και εφαρμόστηκε από τον Laurent Cassegrain τη δεκαετία του 1770, μοιάζει με το σχέδιο του Gregory. Ο κοίλος καθρέφτης έχει επίσης μια τρύπα στο κεντρικό τμήμα. Οι συσκευές διαφέρουν ως προς το σχήμα του δεύτερου καθρέφτη - στο υπό εξέταση σύστημα είναι κυρτό. Τα τηλεσκόπια που κατασκευάζονται σύμφωνα με αυτό το σχήμα, με χαρακτηριστικά παρόμοια με εκείνα των συσκευών του Γρηγόρη, είναι πολύ μικρότερα. Το σύστημα Cassegrain, που βελτιώθηκε από τον Σοβιετικό αστρονόμο Dmitry Maksutov, χρησιμοποιείται πλέον σε όλο τον κόσμο για τη δημιουργία ερασιτεχνικών ανακλαστήρων.

Μια άλλη τροποποίηση του τηλεσκοπίου Cassegrain ήταν το σύστημα Ritchie-Chretien που αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 1920. Χάρη στο διαφορετικό σχήμα των κατόπτρων, ήταν δυνατό να αποκτηθεί ένα μεγαλύτερο οπτικό πεδίο, το οποίο αποδείχθηκε βολικό για την παρατήρηση κινούμενων αντικειμένων (αστεροειδείς, κομήτες, πλανήτες). Και επίσης σε αυτό το σύστημα ήταν δυνατό να μειωθούν ορισμένες στρεβλώσεις.

Έχουν γίνει αρκετές προσπάθειες για τη χρήση ενός κοίλου καθρέφτη χωρίς ανακλαστήρα που εμποδίζει τη φωτεινή ροή. Στις αρχές της δεκαετίας του 70 του 17ου αιώνα, ο William Herschel σχεδίασε ένα τέτοιο τηλεσκόπιο ανακλαστήρα, το προσοφθάλμιο του οποίου δεν εμπόδιζε με κανέναν τρόπο τον κύριο καθρέφτη. Αυτό κατέστησε δυνατή τη σημαντική αύξηση της ισχύος της συσκευής, αλλά οδήγησε σε ισχυρές παραμορφώσεις με τη μορφή κώματος. Στη δεκαετία του 1760, ένα παρόμοιο σχέδιο αναπτύχθηκε και εφαρμόστηκε από τον M.V. Lomonosov. Επί του παρόντος, συσκευές με τέτοιο οπτικό σχήμα χρησιμοποιούνται για ειδικές παρατηρήσεις· δεν χρησιμοποιούνται ευρέως στην ερασιτεχνική αστρονομία, λόγω της πολυπλοκότητας της συσκευής και της προσαρμογής.

Το σύστημα Dietrich Korsch αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 1970. Διακρίνεται από την παρουσία όχι δύο, αλλά τριών κατόπτρων, που σας επιτρέπει να διορθώσετε τις περισσότερες παραμορφώσεις.

Οι συσκευές αυτού του συστήματος χρησιμοποιούνται ευρέως για την κατασκευή διαφόρων οπτικών συσκευών - από κιάλια και μονόοπα έως ερασιτεχνικά τηλεσκόπια. Το κύριο πλεονέκτημά τους είναι η σημαντική μείωση του μήκους της συσκευής διατηρώντας παράλληλα την εστιακή απόσταση. Οι καθρέφτες είναι τοποθετημένοι υπό γωνία ως προς τον οπτικό άξονα χωρίς να μπλοκάρουν ο ένας τον άλλο.

Το σύστημα Cassegrain, που βελτιώθηκε στις αρχές του 20ου αιώνα από τον Bernhard Schmidt, έγινε ευρέως διαδεδομένο. Πρόκειται για ένα υβριδικό σχήμα, στο οποίο, εκτός από έναν κοίλο καθρέφτη, χρησιμοποιείται ένας αντικειμενικός φακός.

Τον 20ο αιώνα, τα τηλεσκόπια ανακλαστήρα έχουν αποβάλει σταθερά διαθλαστές από όλα τα σημαντικά αστρονομικά παρατηρητήρια. Παράλληλα με την ανάπτυξη των τεχνολογιών κατασκευής, άρχισε να αυξάνεται η διάμετρος των κατόπτρων που ήταν εγκατεστημένα στα τηλεσκόπια.

Το 1917, ο μεγαλύτερος ανακλαστήρας του κόσμου έγινε το παρατηρητήριο στις Ηνωμένες Πολιτείες (πολιτεία Ουάσιγκτον), ο καθρέφτης του έφτασε τις 100 ίντσες σε διάμετρο (2,5 μέτρα). Μετά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο, κατασκευάστηκε μια συσκευή με καθρέφτη 5 μέτρων, η οποία επίσης εγκαταστάθηκε στην Καλιφόρνια.

Το μεγαλύτερο τηλεσκόπιο αζιμουθίου στον Παλαιό Κόσμο παραμένει το Μεγάλο Τηλεσκόπιο Αζιμούθιου, που δημιουργήθηκε στην ΕΣΣΔ στα μέσα της δεκαετίας του '70 του περασμένου αιώνα, τοποθετημένο στη Δημοκρατία του Καράτσαι-Τσερκέσ σε ένα παρατηρητήριο μεγάλου υψομέτρου.

Το μεγαλύτερο σύγχρονο τηλεσκόπιο στον κόσμο με συμπαγή καθρέφτη είναι εγκατεστημένο στην πολιτεία της Αριζόνα των ΗΠΑ. Αυτό είναι ένα μεγάλο διόφθαλμο τηλεσκόπιο. Είναι εξοπλισμένο με δύο πανομοιότυπους καθρέφτες με διάμετρο 8,4 μέτρα. Η συσκευή κατασκευάστηκε το 2005.

Οι μεγαλύτερες σήμερα είναι συσκευές με προκατασκευασμένους καθρέφτες: το Μεγάλο Τηλεσκόπιο Καναρίων, το Μεγάλο Νοτιοαφρικανικό Τηλεσκόπιο και το Τηλεσκόπιο Hobby-Eberley (ΗΠΑ).

Η χρήση ενός τηλεσκοπίου καθρέφτη δεν είναι τόσο δύσκολη. Ωστόσο, σε αντίθεση με ένα διαθλαστήρα, μια τέτοια συσκευή απαιτεί πολύ προσεκτικό χειρισμό. Δεδομένου ότι ο σωλήνας του ανακλαστήρα είναι πάντα ανοιχτός, μπορεί να εισέλθει σκόνη σε αυτόν. Με την καθίζηση στην επιφάνεια του καθρέφτη, μειώνει αισθητά την ανακλαστικότητά του.

Η μετακίνηση του ανακλαστήρα είναι επίσης προβληματική, καθώς τα δομικά στοιχεία τείνουν να κινούνται υπό την επίδραση κραδασμών. Συνήθως οι χειρισμοί με τηλεσκόπια καθρέφτη καταλήγουν σε επίπονη ρύθμιση (ευθυγράμμιση). Το τηλεσκόπιο μπορεί να ρυθμιστεί χρησιμοποιώντας τις βίδες ρύθμισης, οι στροφές των οποίων προκαλούν τη μετατόπιση του καθρέφτη· είναι αδύνατο να γίνει αυτό γρήγορα χωρίς την κατάλληλη εμπειρία.