Некоторые проблемы солнечных телескопов Lunt серий LS
Проблема
Ко мне попал солнечный хромосферный телескоп Lunt LS60T (тюнер полосы пропускания давлением) с жалобой на то, что в него "не видно протуберанцев", а изображения Солнца слишком яркое (просится использование темного фильтра). Была ссылка на соседский Coronado PST, который в это же время показывал множественные детали характерные для хромосферы по солнечному диску и на его лимбе. Детали были не особенно фантастические, но несколько протуберанцев, пара активных зон, хромосферная сетка... В Coronado PST все это было в наличии, а втрое более дорогой Lunt LS60T показывал пустой диск, с легкими неоднородностями!..Краткий тест по живому Солнцу на тротуаре (рядом с моим офисом, в сравнении с одолженным Coronado PST) подтвердил симптомы. Хромосферная сетка по диску Солнца едва проступала, активная зона едва была обозначена, завитушек протуберанцев по краю диска не было как класса. И изображение Солнца действительно неприятно яркое. Тюнер давления я гонял от края до края - без малейших признаков его адекватной работы. То есть по краям диапазона диск поярче и более равномерно засвечен, в середине - появляются какие-то неоднородности, но ни при каком увеличении смотреть было не на что. То есть проблема не в какой-то грубой ошибке использования (на что, я признаюсь, надеялся), а вполне реальна.
Тестирование и сканирование Интернета
Пришлось взять инструмент на праздники 23 февраля для более обстоятельного изучения. Я до этого с продукцией Lunt не сталкивался - знал только по принципиальным схемам. Надо было изучить тему поближе...Повторный уличный тест в ближайший солнечный день (на улице морозец -5С, инструмент примерно пол-часа выдерживался для выравнивания температуры) повторил уже полученный ранее результат - точнее его отсутствие. Полное впечатление, что реальная полоса пропускания многократно превышает заявленные 0.7 ангстрем и это приводит к катастрофическому провалу контраста рисунка Солнечной хромосферы. При этом резкость рисунка пятен хорошая - вполне соответствует действующей апертуре.
Кстати, тюнер давления (для подстройки полосы пропускания) я опять гонял от края до края - впечатление от его работы самое неблагоприятное. Вращение тугое, изображение Солнца при вращении ручки тюнера из-за прикладываемых усилий, скачет по всему полю з-рения. Что там можно настроить при таком тугом ходе и плясках изображения!? Может быть летом при температурах больших чем +20С ход будет менее тугой и тонкая подстройка положения полосы пропускания будет возможна. А вот к фокусеру претензий нет - он-таки обеспечивает тонкую подстройку резкости изображения (хотя и при дальнем выносе 2" адаптера блок-фильтра).
Вернулся домой обескураженный, погуглил Интернет "Lunt pressure tuner problems". Нашел несколько схожих случаев (хотя и в сумбурном изложении). А именно, у некоторых владельцев, тюнер подстройки полосы пропускания на морозе дурил: переставал держать давление (полоса пропускания съезжала), происходит сдвиг полосы пропускания (из-за изменения температуры воздуха под поршнем тюнера) и т.п. То есть, хотя описанное не похоже на то что я наблюдал, но стало понятно, что Lunt-ы могут неадекватно реагировать на мороз. Все случаи тестирования этого несчастного Lunt LS60T производились как раз в морозную погоду от -10С до -5С.
Тестирование в "тепличных" условиях
Решил проверить покажет-ли что-то этот Lunt из теплого помещения через двойной стеклопакет окна (что, конечно, неправильный способ наблюдения, но увидеть идет фильтрация или нет можно будет). Выдержанный при комнатной температуре телескоп... показал-таки и хромосферную сетку, и разводы вокруг активных зон, и темные проекции протуберанцев на диск Солнца и светлые фонтанчики протуберанцев по краю лимба. Яркость изображения Солнца стала комфортной. Контраст и качество изображения трудно было оценивать - все-же наблюдения шло через три не оптического класса стекла + грязь на них + ветки деревьев перед окном + невысокое положение Солнца на момент тестирования. Но даже в этих условиях я с большим интересом рассматривал большой древовидный протуберанец с переплетением множества тонких волокон. Большая по сравнению с PST апертура дает себя знать. Тюнер давления мне не понравился и при комнатной температуре. Очень тугой для тонкой подстройки.Итак - имеем очевидный дефект оптики этого Lunt - катастрофическая потеря контраста при отрицательных температурах. При положительных температурах (в летних условиях) фильтрация восстанавливается и инструмент как хромосферных телескоп начинает работать.
В чем может быть причина? В отсутствии знания о конкретных особенностях конструкции и оптических компонентов можно было только гадать: то ли из-за отсутствия достаточного температурного зазора на морозе оправка эталона Фабри-Перо пережимает кварцевые пластины, они деформируются и их полоса пропускания расширяется, то ли внутри тюнера давления попал влажный воздух и влага выпадая изморозью заполняет температурный зазор и опять-же деформирует кварц пластин, то ли что-то не так на морозе с полосой пропускания блок-фильтра... Очень захотелось как-то решить этот ребус. Тем более что ни продавец, ни Lunt не отвечали на e-mail запросы - гарантию никто не отменял!
Расширенное холодное тестирование и локализация проблемы
Удалось в местной тусовке достать еще один Lunt с тюнером давления, правда, не совсем такой-же - с меньшей 50 мм апертурой. Я съездил на дачу за моим 40 мм ординарным Coronado PST, который должен был играть роль эталона.
Подопытные солнечные телескопы, слева-направо: 60 мм Lunt LS60T c B1200, 50 мм Lunt LS50T c B600, 40 мм Coronado PST
Ждать долго не пришлось - в первых числах марта на выходных выдалось солнечное утро и я вынес все хозяйство на пустырь перед домом. Солнце на высоте немногим больше 20 градусов, температура -3С. Первым делом попробовал еще теплый Lunt LS60T. Изображение солнечного диска характерное для хромосферного телескопа: сетка, активная зона, тени протуберанцев, завитушки мелких протуберанцев по краю диска. Некоторые из них с непривычно тонкими деталями - сказывается 60 мм апертура и более высокое по сравнению с моим Coronado PST разрешение. Из нового - забор из тонких спикул вблизи протуберанцев на солнечном лимбе. В PST Coronado такое едва увидишь. Контраст изображения невысок. Примененное увеличение 40-50х - при большем контраст падал, изображение становилось менее информативно насыщенным.
Затем я погонял свой Coronado PST с его скромной апертурой в 40 мм. Контраст изображения выше, чем у Lunt LS60T, диск Солнца темнее, разрешение - заметно хуже. наиболее информативным изображение Солнца было при увеличении 33-40x
Затем последовал вынужденный получасовой перерыв из-за наплывших облаков. Дождавшись просвета в облаках поставил для тестирования Lunt LS50T. Контраст изображения и яркость изображения Солнца схожи с тем что показал LS60T, разрешение похуже, но все-же несколько лучше того, что удалось достигнуть при помощи PST. Полоса пропускания находится в нужном месте при почти максимальном закручивании поршня тюнера. Комфортное увеличение составило около 40x. Поле зрения почти вдвое уже чем у LS60T. Геликоидный фокусировщик работает грубее, чем Крейфорд старшего брата. Ну в общем-то, все достаточно ожидаемо...
Возвращаю на штатив уже хорошо остывший LS60T. Солнца - пустое. Поиск полосы пропускания тюнером не привел ни к чему. Снимаю диагональ B1200 и меняю ее на B600 от LS50T (пришлось также поменять адаптер 1.25" на 2" - иначе невозможно было сфокусироваться). И... хромосферные образования опять на месте! Оба блокирующих фильтра за час пребывания на морозе остыли одинаково, но B1200 (комплектный с моделью LS60T) показывал "пустой" диск Солнца, а B600 (комплектный для LS50T) исправно показывал хромосферу в обоих телескопах!
Получается, что проблема с потерей фильтрации на морозе локализована - это диагональ блокирующего фильтра B1200. Едва-ли она подлежит ремонту в кухонных условиях - нужно списываться с производителем и/или продавцом на предмет замены по гарантии. Хотя, признаться, у меня было большое желание разобрать эту диагональ, возможно, там обнаружилась бы какая-то простая причина его острой реакции на переохлаждение.
Краткий обзор "подопытных"
Ну и раз уж у меня на руках оказались в одно время три хромосферных телескопа, грех было этим не воспользоваться и не сделать их краткий сравнительный обзор.
60 мм Lunt
Полное наименование: "Lunt Solar Systems 60mm f/8.3 Hydrogen-Alpha Single Etalon Refractor Solar Telescope (2" Crayford Focuser, 12mm Blocking, Pressure Tuned)" или по русски: "60 мм солнечный телескоп c пневматическим корректором полосы пропускания, с двухскоростным 2" фокусером Крейфорда и блокирующим фильтром B1200".
Расшифровывая это длинное название, имеем:
- Аш-альфа телескоп с апертурой 60 мм
- формальный предел разрешения почти 2 угловые секунды - детализация должна быть в полтора раза выше, чем у 40 мм Coronado PST
- фокусное расстояние 500 мм, относительное отверстие 1:8.3 - если все в порядке с оптикой этого сложного телескопа, то полезный диапазон фокусных расстояний окуляра 8-15 мм, увеличений 30-60х, а диаметр изображения Солнца в прямом фокусе составит 4.4 мм - Главный фильтр - одиночный субапертурный эталон Фабри-Перо
- с заявленной полосой пропускания менее 0.7 ангстрем - лучше, чем у Coronado PST, который осторожно заявляет только 1 ангстрем - Подстройка полосы пропускания осуществляется пневматическим тюнером
- ручной винтовой привод поршневого насоса, которым меняет давление воздуха пластинами эталона Фабри-перо, изменяет значение показателя преломления между ними, смещая гребенку интерферометрических максимумов на выходе из эталона
- то есть подстройка происходит без наклона эталона, что обеспечивает осесимметричную картину распределения полосы пропускания по полю зрения - 2" двухскоростной фокусирщик Крейфорда
- фокусировка осуществляется традиционным для большинства астрономических телескопов образом: смещением окулярного тубуса вдоль оси телескопа
- конструкция фокусировщика самая широко распространенная - валик оси рукояток фокусировщика прокатывается на трении по плоскости выбранной на трубке окулярного тубуса, сдвигая ее таким образом по двум парам направляющих подшипников
- внутренний диаметр окулярного тубуса 2" (50.5 мм) - Блокирующий фильтр B1200
- конструктивно оформлен в виде блока диагонального зеркала с 2" посадочным тубусом и втулкой для 1.25" окуляров, так что изображение солнца в окуляре получается зеркальным
- главное назначение блокирующего фильтра (узкополосный Аш-альфа фильтр) это вырезать из гребенки узких максимумов на выходе из эталона единственный максимум, который и играет роль основной полосы пропускания телескопа
- блокирующий фильтр - довольно дорогой элемент и его цена пропорциональна световому диаметру, в данном инструменте его диаметр 12 мм, что определяет диаметр и степень виньетирования поля зрения телескопа (чем больше диаметр, тем большее поле зрения доступен телескопу). Диаметр невиньетированного поля зрения 55 угловых минут (почти два диска Солнца), а поле зрения с 50% виньетированием составляет 88 угловых минут (почти 3 диска солнца), 100% виньетирование должно наступать на поле зрения 120 угловых минут (почти 4 диска солнца). Сравните с блокирующим фильтром диаметром 6 мм: для 0% виньетирования поле составит всего 12 угловых минут (менее половины диска Солнца), для 50% виньетирования - 44 угловых минут или 1.5 диска Солнца, для 100% виньетирования - 73 угловых минуты или 2.5 диска Солнца
Описание Lunt LS60T
Инструмент поставляется в алюминиевом кейсе габаритами 525х385х175 мм. Масса кейса с содержимым 7 кг. Внутри кейса - серая полиэтиленовая пена, с фигурным вырезом под инструмент, и еще несколькими вырезами под окуляры и проч. принадлежности. Габариты трубы: 360х210х105 мм, масса 3.2 кг.
Труба последовательно (по ходу света) состоит из следующих сегментов:
- оправы объектива черного цвета;
- белой трубы диаметром 90 мм;
- красной анодированной вставки диаметром 92 мм (внутри нее - оптическая сборка включающая эталон Фабри-Перо) с лейблом на ней: "LUNT Solar Systems/Model No: LS60T Ha/Serial No: 0000999";
- черного корпуса типового фокусировщика системы Крейфорда с двумя ручками грубой и одной кнопкой точной фокусировки, винтами регулировки усилия и блокировки фокусировки (снизу);
- также черного цвета подвижной окулярной трубки с внутренним диаметром 2" (50.5 мм), на ней нанесены две фокусировочные шкалы (в мм и дюймах), диапазон фокусировки 42 мм, на фланце трубки пара винтов М4 для фиксации окулярного оборудования;
- удлинительной 2" трубки с внутренней резьбой Т2 (М42х0.75);
- узла блокирующего фильтра В1200 оформленный в виде диагонали с белым корпусом. Диагональ на входе и выходе имеет короткие одинаковые фланцы с наружной резьбой Т2: на входной фланец накручена уже описанная удлинительная 2" трубка, на выходной - втулка для окуляра 1.25" высотой 30 мм и также с наружной Т2 резьбой на торце;
- кроме того, на трубе сбоку к красной вставке эталона Фабри-Перо прикручен цилиндр пневматического тюнера подстройки полосы пропускания. Тюнер представляет из себя полый латунный цилиндр с 4-заходной наружной резьбой. По ней вращением ходит черненная цилиндрическая рукоятка поршня (диаметром 58 мм, длиной также 58 мм) с накаткой для лучшего хвата рукой. Поршень внутри цилиндра создает избыточное давление давление воздуха. Внутренняя камера пневматического тюнера связана с тонким (менее 0.1 мм) воздушным промежутком в Эталоне Фабри-Перо. Таким образом повышение давления воздуха внутри камеры тюнера приводит к его уплотнению внутри Эталона и небольшому смещению полос пропускания. Герметичность камеры тюнера обеспечивается герметичным соединением тюнера с корпусом узла Эталона с одной стороны и парой резиновых уплотнителей между подвижным поршнем и корпусом тюнера - с другой.
- и, наконец, окрашенная черным ракушка крепления к монтировке. Ракушка имеет ширину 50 мм, внутренний диаметр 90 мм, наружный - 110 мм. На одной половинке выбрана плоскость с тремя крепежными резьбовыми отверстиями 1/4" - для крепления к фотоштативу (или крепежной пластине ЛХ). На даиметрально противоположной стороне - выборка для искателя с парой крепежных резьбовых отверстий.
Обнаруженные конструктивные проблемы
- Нет ограничителя на выкручивание поршня пневматического тюнера - в процессе подстройки его легко скрутить с корпуса цилиндра, и трудно потом накрутить.
- Усилие на рукоятке тюнера (особенно ближе к концу) таково, что труба ходит в монтировке ходуном, Солнце сильно смещается в поле зрения, а виду того, что полоса пропускания не одинакова по полю тонкая настройка положения полосы пропускания весьма затруднительна.
- Без удлинительной 2" трубки накрученной на диагональ блок-фильтра хода фокусировщика наружу не хватает. С учетом того, что удлинительная трубка не имеет упора всякий раз после того, как телескоп вынут из кейса фокус приходится искать заново - шкала на трубке фокусировщика бесполезна.
- Общий контраст изображения заметно хуже, чем у Coronado PST (хромосферная сетка, тени протуберанцев и рисунок активных зон по диску более смазан, протуберанцы по лимбу более бледные), похоже полоса пропускания у фильтра шире. (Но разрешение, как уже отмечалось значительно выше)
- Ракушка крепления смещена от центра кривизны в сторону объектива, трубу из-за этого трудно сбалансировать на монтировке (тем более на фотографическом штативе).
- И.. уже озвученная выше резкая реакция полосы пропуская на мороз
Тоже самое - вид сверху
Тоже самое - вид справа
Тоже самое - вид со стороны объектива
50 мм Lunt
Полное наименование: "Lunt Solar Systems 50mm f/7 Hydrogen-Alpha Single Etalon Refractor Solar Telescope (1.25" Helical Focuser, 6mm Blocking, Pressure Tuned)" или по русски: "50 мм солнечный телескоп c пневматическим корректором полосы пропускания, с геликоидным 1.25" фокусером и блокирующим фильтром B600".
Принципиальное отличие LS50T от LS60T это геликоидный фокусер с посадкой 1.25". Фокусирующее коаксиальное кольцо фокусера имеет по окружности кольца шкалу с большими делениями от 0 до 15 и с малыми делениями 1/6 от больших. Кольцо может быть провернуто на 1.25 полных оборотов обеспечивая диапазон перефокусировок в 11 мм. Этого в общем-то достаточно для окуляров с небольшими значениями параметра парфокальности.
Кроме того есть следующие параметрические отличия:
- Блокирующий фильтр имеет точно такую же конструкцию как у LS60T, а вот световой диаметр собственно блокирующего фильтра всего 6 мм. Что обеспечивает величину невиньетированного поля зрения всего 10 угловых минут (менее трети диска Солнца). По уровню виньетирования в 50% поле зрения составляет 60 угловых минут (два диска Солнца).
- Габариты и масса трубы много меньше 370х160х115 мм и 2.08 кг.
- Размеры пневматического тюнера немного меньше: 50 мм в диаметре, длиной 57 мм.
- Диаметр трубы 70 мм, ракушка крепления шириной 50 мм, диаметром 90 мм
- Шаг 4-заходной резьбы тюнера 8.4 мм
- Лейбл на красном корпусе блока эталона Фабри-Перо: "Lunt Solar System/Model No: LS50T Ha/Serial No: 2014275"
- Кейс этой модели вроде бы не полагается (?)
Обнаруженные конструктивные проблемы
- Также чрезмерно тугой ход пневматического тюнера.
- Тюнер плохо держит давление - мало-по-малу травит воздух. Так что рабочая полоса пропускания находится при вкручивании поршня почти до упора. Более того, через некоторое время наблюдений полоса уходит и время от времени приходится выкручивать поршень чтобы набрать новую порцию воздуха. Это малость раздражает. Для владельца решением проблемы будет связаться с производителем, чтобы Lunt Corp. в рамках гарантийных обязательств выслали пару уплотнительных резинок.
- В экземпляре который я тестировал тоненький винт фиксации фокусировочной втулки от проворачивания был сорван. Как итог - поворот фокусировочного кольца одновременно приводил к повороту диагонали, ее приходилось придерживать руками. Не думаю, что владелец сорвал этот контрящий винт зубилом. Очевидная конструктивная недоработка.
- Общий контраст также не дотягивает до Coronado PST, с шириной полосы пропускания у Lunt какие-то общие проблемы. Хотя разрешение лучше, полоса пропускания более равномерная по полю.
То-же, вид на фокусер
Coronado PST
Выводы и рекомендации
Нет Солнца без пятен. Также нет и телескопа без недостатков. У данной серии телескопов это механические проблемы с тюнером - чрезмерное усилие при регулировке и подтекание, описанные выше недостатки фокусировщиков, изредка критическая реакция на мороз (что, скорее всего, говорит о невысокой культуре производства и сборки). Есть вопросы и к оптическому качеству. Трудно судить по двум экземплярам, но мне показалось, что полоса пропускания у этих Lunt шире, чем у Coronado PST из-за чего контраст изображения в целом ниже чем в PST, яркость изображения диска Солнца выше, а протуберанцев - ниже.Но покривившись видом обратной стороны медали нельзя забывать и о лицевой. Оба Lunt-а строят значительно более чистое и резкое изображение чем PST, с много лучшим разрешением как волокон протуберанцев, так и хромосферных образований на диске Солнца. При этом, несмотря на казалось бы небольшую разницу в апертуре, 60 мм Lunt в этом отношении заметно превосходит 50 мм. Благодаря осесимметричности оптической схемы Lunt (при пневматической регулировке положения полосы пропускания), полоса пропускания меньше изменяется по полю зрения, чем в PST с регулятором положения полосы наклоном. Нельзя не отметить преимущества 12 мм блокирующего фильтра, над 6 мм - поле зрения больше, влияние виньетирования по большей части поля становится минимальным.