Добро пожаловать на наш астрономический форум! Здесь вы сможете получить толковые ответы на свои вопросы по любительской астрономии основанные на опыте и знаниях, а не на догадках, мифах и чтении Интернета по диагонали. Если вы решили присоединиться к нам - придерживайтесь и Вы в своих ответах этих правил.

Как выбрать телескоп: Кассегрены и проч.

Краткий FAQ написанный Эрнестом Шекольяном для начинающих любителей астрономии. Дискуссия и реплики участников в этой части Форума не предполагаются.
Ответить
Аватара пользователя
Ernest
Основатель
Сообщения: 11008
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Откуда: Санкт-Петербург, Бухарестская, д.33, к.1

Как выбрать телескоп: Кассегрены и проч.

Сообщение Ernest » 31 авг 2011, 12:08

Что-такое Шмидт-Кассегрен (ШК, STC)?

Это схема объектива телескопа в компоновке Кассегрена с стеклянной планоидной пластинкой-корректором для компенсации сферической аберрации последующей пары сферических зеркал: вогнутого главного и выпуклого вторичного. Главная и самая ценная деталь телескопа - фронтальный оптический элемент (на входе в трубу телескопа) – планоидная (мало отличная от плоскости) стеклянная пластинка имеет сложный практически не заметный на глаз осесимметричный рельеф, диаметр которой и определяет апертуру ШК. Главное вогнутое зеркало имеет световой диаметр несколько больше апертуры (для уменьшения виньетирования), оно собирает свет в точке своего фокуса, перед которым установлено вторичное выпуклое зеркало (оно закреплено на коррекционной пластинке) отражающее лучи в отверстие в центре главного зеркала и далее на диагональное зеркальце и окуляр. Обычно ШК имеет относительное отверстие 1:10, а поле зрения этого телескопа ограничено размером отверстия в главном зеркале и составляет около градуса, фокусировка осуществляется подвижками главного зеркала.
ШК со сферическими зеркалами имеет остаточную кому – то есть схема не апланатична. В качественный сверхширокоугольный окуляр видно, как ближе к краю поля зрения звезды в поле зрения телескопа отращивают себе хвосты. Но для эстетов, Meade выпускает версию ШК с асферизацией вторичного зеркала, что позволяет устранить эту остаточную кому.
Главная особенность ШК это его невероятно малый по сравнению с фокусным расстоянием размер и вес. К этому можно добавить закрытый, защищенный от пыли и турбулентности внутренний объем трубы. Большая история выпуска ШК привела к наработке значительного количества визуальных и особенно фотографических аксессуаров для этих телескопов: редукторов фокусного расстояния (для увеличения относительного отверстия), противоросников (для предотвращения выпадения росы на корректоре), корректоров для съемки в главном фокусе первичного зеркала и т.д.
Но есть и недостатки. Технология производства корректоров дает заметный разброс их коррекционных параметров и сферическая аберрация устраняется полностью только для зеленых длин волн. По всему полю зрения доминирующей расчетной аберрацией является сферохроматизм (зависимость коррекции сферической аберрации от цвета), что в сочетании с преувеличенным экранированием и тремя отражениями заметно снижает контраст изображения по сравнению, скажем, с идеальным апохроматом. Труба ШК довольно долго приходит в тепловое равновесие при перепадах температуры (в типичной ситуации наблюдений на улице и хранения в тепле дома).

Надо ли будет юстировать Шмидт-Кассегрен?

Увы, отчасти ввиду неапланатичности, отчасти из-за большого увеличения на вторичном зеркале эта оптическая схема склонна к разъюстировкам, хотя и в меньшей степени, чем Ньютон. Юстировка осуществляется по натуральной или искусственной звезде тройкой регулировочных винтов на центральном «пятаке» коррекционной платины – креплении оправы вторичного зеркала. Будучи освоенной, эта операция требует не очень много времени (особенно, если производить ее с помощником). Если для юстировки Ньютона есть немало простых и эффективных вспомогательных устройств (коллиматоров), то для ШК они мало эффективны и не заменяют юстировки по звезде.

Для каких наблюдений оптимален Максутов-Кассегрен (МК, МАК, MAC)?

Максутов-Кассегрен – схема телескопа, разработанная нашим замечательным оптиком Дмитрием Максутовым – в компоновке Кассегрена с мениском фронтальной линзы для компенсации аберраций последующей пары сферических зеркал: вогнутого главного и выпуклого вторичного. Схема МК позволяет исправлять сферическую аберрацию, кому (то есть, схема апланатична), при ничтожном астигматизме и сферохроматизме. Главная остаточная аберрация – сферическая 5-го порядка. Это приводит к едва заметным ореолам вокруг изображений звезд, точнее даже просто преувеличенной яркости первого-второго колец вокруг диска Эри в дифракционном изображении звезд. У мастера оптика есть принципиальная возможность при помощи особой техники (ретуши) скомпенсировать эту аберрацию, но и большая вероятность внести еще более опасные аберрации высшего порядка (так называемые «зоны»). Обычно в любительской оптике поверхности оставляют неретушированными.
Труба МК несколько длиннее, чем у ШК и заметно более тяжелая из-за преувеличенного веса довольно толстого мениска (по сравнению с относительно тонким корректором ШК), но все же много более компактные, чем у Ньютонов и рефракторов равной апертуры. Планетные МК выполняют с минимальным экранированием (почти как у Ньютонов) и относительным отверстием 1:14..1:20 и очень малыми полями зрения. Обычно же относительные отверстия труб МК 1:12 и полями зрения около градуса (и менее).
МК из-за преувеличенной массы трубы и ее замкнутого объема испытывает заметные трудности при термостабилизации. 180 мм МК требуется порой несколько часов для того, чтобы прийти в равновесие с прохладным ночным воздухом. Один раз отъюстированный хорошо сделанный Максутов-Кассегрен не склонен терять коллимацию и не требует подъюстировки.

Каковы плюсы Клевцова?

Юрий Клевцов (ныне здравствующий) - еще один наш соотечественник, который оставил свой след в имени оптической системы телескопа. Подобно МК и ШК это зеркально-линзовая схема в компоновке Кассегрена с заменой вторичного зеркала на блок из зеркала Манжена и менискообразного корректора. Все поверхности – сферические. Клевцов апланатичен (идеально исправлены сферическая аберрация и кома), при ничтожном остаточном хроматизме, но несколько преувеличенном (по сравнению с МК) астигматизме. Обычно телескоп по схеме Клевцова выполняют с относительным отверстием 1:8..1:10 (то есть довольно светосильными) и подобно ШК они имеют преувеличенное экранирование, но зато и самую короткую трубу.
Клевцов отличается преувеличенным количеством оптических поверхностей в основной схеме (8 раз отражается или преломляется в нем луч света), что при производственных ошибках в части исполнения деталей и покрытий может приводить к повышенному светорассеиванию и бликованию. Зато он лишен полноапертурного стеклянного корректора, благодаря чему по этой схеме возможно производство относительно дешевых телескопов большой апертуры с отличным качеством изображения.
Открытая труба Клевцова провоцирует повышенный уровень турбуленции внутри ее объема, а массивный узел вторичного зеркала – проблемы во время тепловой стабилизации.
Несмотря на определенные трудности в использовании Клевцов все больше завоевывает популярность у любителей астрофотографии, составляя серьезную конкуренцию много более дорогим Ричи-Кретьенам.

Какой телескоп будет лучше для наблюдений Луны и планет?

Если для того, чтобы насладиться всем разнообразием рельефа поверхности Луны подходит почти любой телескоп, даже и небольшой апертуры, то для наблюдения заметного числа деталей на дисках планет потребуется особенно качественный телескоп умеренной и большой апертуры.
Признанными планетниками в классе малых и умеренных апертур являются апохроматы и длинные ахроматы. При небольших перепадах температур качественный Максутов-Кассегрен с особенно малым экранированием (относительное отверстие 1:14..1:20) способен работать на пределе разрешения и показать множество деталей на поверхности планет.
Но главное, в общем-то, не схема телескопа, а качество изготовления его оптики и то насколько верно выбрано место и время наблюдений. При отличной оптике и спокойной атмосфере даже и Ньютон может порадовать изумительной детализацией видов планет.
В заведомых аутсайдерах тут разве что Шмидты-Кассегрены и короткофокусные рефракторы.

Какой телескоп будет лучше для наблюдений дипскай-объектов?

Дипскай-объекты это объекты дальнего космоса: двойние и кратные звезды, звездные скопления, туманности и галактики. Для их наблюдений решающим фактором является апертура инструмента и отчасти величина доступного поля зрения (преимущество получают телескопы более светосильные, с большим относительным отверстием). Так что в той или иной степени подойдет любой телескоп с апертурой от 200 мм (8”). Но лучше конечно 300 мм (12”), а еще лучше – больше,. ну если владелец сумеет организовать регулярную доставку такого инструмента к месту наблюдений.
Но это не значит, что владельцу 80 мм инструмента заказаны дипскай-наблюдения. Есть немало довольно ярких и протяженных объектов дальнего космоса, для которых малая апертура и относительно короткий фокус означают большее поле зрения, чем у более апертурных инструментов. То есть возможность увидеть самые эффектные из дипскай объектов целиком.

Какой телескоп будет лучше для наблюдений Солнца?

Тут все очевидно. Для наблюдений Солнца лучше использовать специализированные так называемые хромосферные телескопы, которые при помощи сложной системы фильтрации строят изображение Солнца в узкой полосе поглощения водорода Ha. Получается изображение хромосферы Солнца с яркими активными областями, тенями протуберанцев, хромосферной сеткой на диске и причудливыми быстро меняющимися протуберанцами на лимбе. Изумительное в своей нереальности зрелище!
Но все еще популярны и поучительны наблюдения солнечной поверхности при помощи обычных телескопов с полноапертурным зеркальным фильтром (пленочным в бюджетном варианте). При таких наблюдениях в выигрыше рефракторы и апохроматы с приличной апертурой вроде 120 мм. Они покажут и пятна с полутенями, и беловатые факелы ближе к краю диска, и апельсиновую корку грануляции.

Какой телескоп будет лучше для наблюдений с городского балкона?

В общем и среднем наблюдения планет с балкона (но не с закрытой или частично открытой лоджии или через открытое окно!) проигрывают по качеству изображения полевым наблюдениям (подальше от искусственных источников тепла). Но практика отдельных наблюдателей показывает, что при удачном сочетании ориентации балкона и направления ветра возможны наблюдения на пределе разрешения 100 и даже 150 мм апертуры. В этом диапазоне апертур и с учетом стесненных условий размещения наилучшие результаты могут быть получены с использованием апохроматов и различных кассегренов (Максутовых-Кассегренов и даже Шмидтов-Кассегренов). Но и вполне могут быть использованы и другие схемы, даже и Ньютоны с ахроматами, если только телескоп удастся развернуть и навести в тесноте балкона.
Следует отметить, что наблюдения большинства дипскай-объектов в условиях даже и незначительной городской засветки неба практически бесперспективны.

Ответить