Телескоп рефлектор своими руками


Наблюдаем Луну или как сделать телескоп своими руками

Наблюдение звезд и других астрономических тел на небосклоне – процесс очень занимательный. Планеты Солнечной системы, спутники, созвездия, «падающие звезды» – все это лишь маленькая часть необозримой и до конца непознанной Вселенной. Наиболее хорошо видна Луна – ближайшее к нам космическое тело, если не считать созданные человеком искусственные спутники Земли. Однако даже Луну детально рассмотреть невооруженным глазом довольно непросто. Для этой цели человечеством изобретено специальное устройство – телескоп, который позволяет «приблизить» наблюдаемый объект и изучить его более подробно. Давайте попробуем разобраться, как можно своими руками сделать простейший телескоп.

Телескоп-рефрактор

 

Телескоп-рефлектор

Все оптические телескопы можно разделить на две группы: телескопы рефракторы, в которых используются линзы, преломляющие и тем самым собирающие свет, и телескопы-рефлекторы, в которых в качестве такого элемента используются зеркала. Своими руками проще сделать телескоп-рефрактор, так как для этого нужны собирающие линзы, которые найти нетрудно в отличие от специальных собирающих зеркал. Изготовлением такого телескопа с 50-кратным увеличением мы и займемся, для чего нам потребуется: плотная бумага (ватман), картон, черная краска, клей и две собирающие линзы.

Сначала разберемся в устройстве простейшего телескопа-рефрактора. Главная его часть – объектив – двояковыпуклая линза, находящаяся в передней части телескопа и собирающая излучение. Основными его характеристиками являются: диаметр объектива (апертура) , чем больше апертура, тем больше телескоп собирает излучения, то есть больше его разрешающая способность, и, как следствие, можно использовать большие увеличения; фокусное расстояние объектива  . Другая важная часть телескопа – окуляр. Увеличение телескопа рассчитывается как величина, равная отношению фокусного расстояния объектива  к фокусному расстоянию окуляра ¸ и выражается в кратах:

.

Кроме того существует такое понятие как максимальное полезное увеличение телескопа, которое равно удвоенному значению диаметра объектива , выраженного в миллиметрах. Делать телескоп с бόльшим увеличением не имеет смысла, так как новых деталей, скорее всего, увидеть не удастся, а общая яркость изображения существенно снизится. Таким образом, если нужно сделать телескоп с 50-кратным увеличением, то диаметр объектива должен быть не меньше 25 мм. Но небольшой диаметр уменьшает разрешающую способность, поэтому для 50-кратного телескопа целесообразно использовать объектив диаметром 60 мм.

Минимальное значение полезного увеличения телескопа определяется диаметром его окуляра , который не должен превышать диаметр полностью раскрывшегося зрачка глаза наблюдателя, иначе не весь собранный телескопом свет попадет в глаз и будет потерян. Максимальный диаметр зрачка глаза наблюдателя обычно составляет 5-7 мм, поэтому минимальное полезное увеличение составляет 10 крат (апертура, умноженная на 0,15).

Приступаем непосредственно к изготовлению телескопа. Сделать телескоп из ватмана больших размеров не получится, так как ватман не обладает достаточной жесткостью, что приведет к проблемам с настройкой телескопа. Оптимальный размер составляет примерно около 1м. Следовательно, фокусное расстояние объектива тоже должно быть около 1м, что соответствует оптической силе +1дптр. Для объектива нужно сделать из ватмана трубу длиной 60-65 см и диаметром, соответствующим диаметру линзы объектива (6 см). Внутреннюю часть трубы следует перед склеиванием покрасить в черный цвет, чтобы в окуляр не попадало лишнее излучение. Линзу в трубе объектива можно закрепить при помощи двух вырезанных из картона ободков с зубчиками.

Для окуляра нужно сделать трубу длиной 50-55 см. Соединение между собой труб объектива и окуляра также осуществляется при помощи картонных ободков, позволяющих трубе окуляра двигаться относительно трубы объектива с применением небольшого усилия. Чтобы обеспечить 50-кратное увеличение телескопа, линза окуляра должна иметь фокусное расстояние 2-3 см.

Получившийся телескоп обладает одним недостатком – он дает перевернутое изображение. Чтобы это исправить, потребуется еще одна собирающая линза, имеющая такое же фокусное расстояние, что и линза окуляра. Дополнительную линзу нужно установить в трубу окуляра.

При изготовлении телескопа также следует учитывать, что у телескопов с большим увеличением сильнее проявляются различные дифракционные явления, что значительно ухудшает видимость. Подобное увеличение обычно используется для наблюдения деталей дисков планет и Луны, а также при наблюдении двойных звезд. Поэтому для снижения этого эффекта нужна диафрагма (черная пластина с отверстием диаметра 2 – 3 см), которая размещается в том месте, где лучи от объектива сходятся в фокусе. После этого усовершенствования изображение станет менее ярким, но более четким.

По предложенному методу мы предлагаем вам решить задачу:

Какими должны быть основные параметры телескопа, имеющего 100-кратное увеличение?

Автор: Матвеев К.В., методист ГМЦ ДО г. Москвы

Делаем самодельный телескоп в 1000 крат

Эта статья предназначена для тех астрономов-любителей, которые уже наигрались с биноклем и телескопом-рефрактором, рассмотрели фазы Венеры, кольца Сатурна и спутники Юпитера, и хотят чего-то менее скучного и более потрясающего. Например, самодельный телескоп в 1000 крат с огромным объективом. Сделать такое на одних линзах невозможно: дают так называемую хроматическую аберрацию, которая проявляется в виде радужных ореолов вокруг объектов, тем более сильных, чем сильнее увеличение телескопа.

Поэтому встаёт задача собрать самодельный телескоп-рефлектор, то есть телескоп на зеркалах. В его простейшей форме он состоит из двух зеркал (объектива и диагонального) и одной линзы-окуляра.

Где достать

Главное зеркало-объектив телескопа-рефлектора — самая важная и ответственная его часть. И она же — самая сложная в изготовлении. Найти готовое зеркало такого типа практически невозможно.

Хотя есть один способ: можно сделать такое из вогнутой или выпукло-вогнутой линзы. Найдите вогнутую или выпукло-вогнутую линзу самого большого размера, какого только сможете найти. Важно, чтобы фокусное расстояние было как можно выше, а, значит, вогнутость как можно меньше: от слишком мощных вогнутых линз требуется не сферическая, а параболическая форма, а это уже совсем другой дефицит, который никак не сымпровизируешь.

Самый надёжный расчёт — это найти плосковогнутую диаметром в 10-12 см и оптической силой в 1 диоптрию. Поищите её в оптических магазинах. Самодельный телескоп в 1000 крат, таким образом, не получится, но кое-что сделать с таким можно.

Серебрение с помощью химии

Затем надо заняться серебрением, чтобы получить зеркало. Приготовьте раствор, который называется реактивом Толленса. Для того чтобы приготовить этот реактив, нужны: нитрат серебра (ляпис), едкий натр (каустическая сода) и раствор аммиака.

В комплект к этому реактиву ещё понадобится формалин (раствор формальдегида). На 10 мл воды растворите 1 г нитрата серебра, на другие 10 мл воды — 1 г едкого натра. Смешайте эти растворы, должен выпасть белый осадок. Приливайте раствор аммиака, пока осадок не растворится. Этот раствор и есть реактив Толленса.

Чтобы использовать его для серебрения, следует налить его в вогнутую часть, предварительно тщательно очищенную от любых загрязнений. Если очень слабовыраженная вогнутость, следует сделать по её краю барьерчик из воска или пластилина.

Налив реактив, следует начинать частыми каплями добавлять в него формалин. Вскоре образуется плёнка серебра, и она превратится в вогнутое зеркало. Имейте в виду, что реактив Толленса не хранится долго, использовать его надо сразу после того, как он приготовлен.

Есть и способы изготовить вогнутую поверхность самостоятельно, в первую очередь — вышлифовывание на стеклянных кругах вогнутой поверхности. Однако эти способы слишком сложны, и не рекомендованы к использованию начинающими.

Таким же способом, как и вогнутое, следует изготовить диагональное зеркало. Оно должно быть идеально прямым; для его изготовления подойдёт плоская сторона любой плосковыпуклой или плосковогнутой.

Сборка телескопа

Теперь можете начинать собирать самодельный телескоп-рефлектор. Вам понадобится труба, длиной точно в фокусное расстояние зеркала-объектива (если Вы использовали для изготовления плосковогнутую линзу в 1 диоптрию, то возьмите трубу длиной в 100 см, +0,5- 1 см поправки на толщину).

Труба должна быть открытой с одного конца и закрытой с другого, и изнутри выкрашенная самой чёрной краской, что только сможете найти. Диаметр трубы должен быть в 1,25 раза больше диаметра зеркала-рефрактора, если Вы использовали для изготовления линзу диаметром в 100 мм, возьмите трубу диаметром в 125 мм.

В донце трубы, точно по центру, закрепите зеркало-объектив. Чтобы это удобно было делать, донце лучше предусмотреть съёмное. Крепить объектив к донцу можно, к примеру, суперклеем.

Сделайте отверстие ближе к открытому концу трубы. Чтобы высчитать нужное положение для отверстия, отсчитайте от открытого конца трубы её радиус. Там и должен располагаться центр отверстия. В этом отверстии будет укреплён окуляр (перпендикулярно трубе).

Оно должно висеть на оптической оси под углом в 45 градусов. Если угол выдержан правильно, то при взгляде в окуляр Вы будете видеть изображение. Если с первого раза не получится, поэкспериментируйте с углом.

Создайте свой собственный телескоп - The Shed

Это проект по созданию популярного рефлекторного телескопа ньютоновской конструкции с монтировкой Добсона. Принцип работы телескопа состоит в том, чтобы собирать свет и затем увеличивать изображение. Свет от удаленного объекта (звезды или планеты) собирается зеркалом и направляется в точку фокусировки. Окуляр используется для фокусировки и увеличения изображения. Сменив окуляр, мы можем увеличить увеличение и размер изображения. Чем больше объектив или зеркало, тем больше света оно может собрать, поэтому вы можете использовать окуляр с большим увеличением.

Создание телескопа-рефлектора на простой монтировке Добсона
Автор Гордон Хадсон
Фотографии: Эндрю Лабетт, Гордон Хадсон


Гордон Хадсон и телескоп-рефлектор Добсона.


Вращающаяся трубка

Это проект по созданию популярного рефлекторного телескопа ньютоновской конструкции с монтировкой Добсона. Принцип работы телескопа состоит в том, чтобы собирать свет и затем увеличивать изображение. Свет от удаленного объекта (звезды или планеты) собирается зеркалом и направляется в точку фокусировки. Окуляр используется для фокусировки и увеличения изображения. Сменив окуляр, мы можем увеличить увеличение и размер изображения. Чем больше объектив или зеркало, тем больше света оно может собрать, поэтому вы можете использовать окуляр с большим увеличением.
Преимущество телескопа-рефлектора, в котором объектив, зеркало, может быть увеличено для сбора большего количества света и может иметь более короткое фокусное расстояние (см. раздел «Фокусное отношение, фокусное расстояние»), заключается в том, что вся система может быть компактный.


Зубчатые боковые опоры


Крепление для зеркала без зеркала


Профиль для крепления зеркала


Маркировочное зеркало

Ньютоновский
Ньютоновский телескоп состоит из двух зеркал, изогнутого главного зеркала и небольшого плоского зеркала, называемого вторичным. Главное зеркало отшлифовано до очень точной вогнутой формы. Вторичное зеркало должно быть идеально плоским и эллиптическим, а его размер должен соответствовать размеру главного зеркала. Легче сделать линейный чертеж оптических линий, а затем измерить правильный размер вторичной обмотки.
Вторичное зеркало имеет два измерения. Поскольку это овальная форма, мы называем их малой и большой осью. Нас интересует только малая ось. Это зеркало расположено под углом 45°, и если смотреть на него под таким углом, оно кажется круглым.
Существует четыре основных типа монтировок: азимутальная, экваториальная, вилочная и добсоновская. Здесь я делаю очень простую и очень устойчивую монтировку в стиле Добсона, созданную американцем Джоном Добсоном, который хотел популяризировать астрономию с помощью телескопа на простой монтировке, которую можно было практически вынести на пешеходную дорожку для использования.
Скаку Добсона можно построить с помощью инструментов для обработки дерева. Он вращается на широком устойчивом основании из двух круглых плоских деревянных дисков, вращающихся на центральном болте с кусочками тефлона или тефлона, которые помогают дискам вращаться на 360°.

Отношение фокуса, фокусное расстояние
Отношение фокуса — это фокусное расстояние объектива, деленное на диаметр объектива. Например, фокусное расстояние объектива (1200 мм), деленное на диаметр объектива (100 мм), равно 12, поэтому светосила равна F12.
Главное зеркало отшлифовано до очень точной вогнутой формы, так что фокус находится на расстоянии x от зеркала. например Зеркало диаметром 150 мм с фокусным расстоянием 1200 мм. Фокусное расстояние (1200 мм) можно разделить на диаметр зеркала (150 мм) восемь раз, поэтому мы называем зеркало фокусом F8. Более короткое фокусное расстояние, скажем, 900 мм, и диаметр зеркала 150 мм дадут вам 6, что делает зеркало F6.
Помните, что чем меньше число на окуляре, тем выше увеличение. Это связано с тем, что количество раз, которое вы можете разделить фокусное расстояние окуляра на фокусное расстояние зеркала или линзы, больше с окуляром с более коротким фокусным расстоянием.


Зеркало в юбке


Крепление на боковой опоре


Крепление для зеркала

Зеркала
Во-первых, вам нужно решить, какого диаметра зеркало вы хотите иметь, и вам нужно решить, какое фокусное расстояние вы хотите из стандартных, обычно доступных, например, ф4, ф5, ф6, ф7, ф8. Я не рекомендую вам шлифовать свое собственное зеркало, что требует очень много времени и опыта, но вы можете купить одно из хороших зеркал, импортированных из Astronomy New Zealand (принадлежит и управляется Оклендским астрономическим обществом, www.astronz.co.nz).
Популярное 8-дюймовое зеркало F6 отлично подходит для начала. (В астрономии диаметр главного зеркала указывается в дюймах, но также используются и метрические единицы.) Телескоп, который я здесь строю, имеет зеркало местного производства и имеет диаметр 10 дюймов (250 мм) F6,7 (1676 мм) — возможно, слишком длинный. для крепления типа Добсона, которое лучше подходит для F5 или F6.
Диаметр вторичного зеркала этого телескопа составляет 50 мм по короткой оси — помните, что вторичное зеркало имеет эллиптическую форму 50 x 70 мм. Необходимый вам фокусер проще купить, чем изготовить. Необходимым аксессуаром является искатель, обычно с апертурой 50 мм и увеличением х7 или х8. Половина бинокля может стать отличным искателем, хотя в нем не будет перекрестия, что может быть полезно. Вам также понадобится пара окуляров — я бы рекомендовал 9или с фокусным расстоянием 10 мм и окуляром с фокусным расстоянием 25 мм.

Трубка
Хотя это может быть дорого, я предпочитаю круглую пластиковую трубу деревянной квадратной трубе, которая нравится некоторым людям, потому что древесина может быть легче и иметь творческую форму.
Трубка должна выступать за зеркало по всему периметру на 25 мм. Обычно доступные водопропускные трубы, которые я использую, имеют внутренний диаметр 305 мм и внешний диаметр 315 мм. Мне удалось выпросить его у дружелюбного фермера. Трубы этого внутреннего диаметра имеют две толщины стенок: 5 мм и 8 мм. Стоит выбрать более тонкую трубку, так как она легче.
Трубка должна быть примерно на 300 мм длиннее, чем фокусное расстояние вашего зеркала. Помните, что нет установленных правил для сборки телескопа, есть только несколько рекомендаций. Моя труба для этого проекта имеет длину 1900 мм. Основание телескопа я сделал из МДФ 16 мм, крепление зеркала из МДФ 20 мм. Все винты из нержавеющей стали, но болты просто никелированы. Очень важно покрасить внутреннюю часть трубы в черный цвет. Я использовал краску для школьной доски.

Крепление для зеркала
Я убедился, что концы трубы прямые, вращая трубу на самодельном токарном станке. Мне повезло, что у меня есть токарный станок, на котором я могу выточить диск длиной три метра и диаметром 350 мм или диск диаметром до метра. Я сделал пару плотно прилегающих дисков, чтобы они подходили к каждому концу трубки, и использовал долото, чтобы выровнять конец трубки.
Из МДФ толщиной 20 мм я сделал два деревянных диска для крепления зеркала, один точно такого же размера, как зеркало, а другой плотно вошел в трубку. Я вставил четыре болта 75 мм x 8 мм в деревянный диск, на котором сидит зеркало, так что каждая круглая головка была чуть ниже поверхности. Болты, расположенные на расстоянии трех четвертей от центра и под углом 90° друг к другу, используются для регулировки зеркала. Пятый болт длиной 40 мм вставлен в центр большего диска и выступает вверх примерно на 15 мм; зеркальный диск будет сидеть на этом болте, который действует как точка поворота.
Головка шарнирного болта сидит на плоской шайбе, утопленной в нижнюю поверхность крепления зеркала; это предотвращает его погружение в древесину. К поверхности зеркального диска приклеиваются четыре плоских резиновых диска диаметром около 30 мм, и зеркало будет сидеть на этих резиновых прокладках, равномерно расположенных вокруг диска.
Четыре пружины длиной около 30 мм надеваются на болты между двумя дисками. Поставьте шайбу с каждой стороны каждой пружины. Болты проходят через второй диск. Четыре отверстия для этих болтов должны быть больше, чем болт на 9мм. Это позволит диску зеркала свободно перемещаться вверх и вниз, чтобы зеркало можно было коллимировать.
На каждый болт устанавливаются шайба и барашковая гайка. Барашковые гайки затягиваются на пружинах до тех пор, пока диск зеркала не сядет на центральный болт, где он поворачивается, позволяя нам отрегулировать зеркало.
Зеркало держится на деревянном диске с юбкой, здесь кусок пластмассы, нагретый до точного диаметра зеркала и диска. Юбка по высоте равна толщине зеркала (30 мм) плюс зеркальный диск (20 мм) плюс 5 мм, чтобы юбка располагалась над поверхностью зеркала. Здесь к внутренней стороне юбки приклеены четыре упора, чтобы зеркало не упало вперед.
Крайне важно, чтобы зеркало не держалось крепко, так как это может его деформировать. Юбка и удерживающие проушины должны иметь зазор в доли миллиметра. Вы должны быть в состоянии повернуть зеркало, когда юбка и проушины правильно установлены, хотя, сидя на резиновых прокладках, оно может не поворачиваться легко.

Центральное кольцо
Центральное кольцо устанавливается на зеркало, пока оно еще находится на столе. Отметьте на картонном диске того же диаметра, что и зеркало, используя циркуль, чтобы точка компаса указывала вам на центр.
Вырежьте диск и увеличьте центральное отверстие примерно до 2 мм. Положите картонный диск на лицевую сторону зеркала и поставьте точки в центре зеркала через отверстие с помощью фломастера. Снимите картонный диск и поместите самоклеящееся бумажное кольцо диаметром около 8 мм на отметку, которую вы сделали. Затем вы можете аккуратно стереть след от кончика фетра, оставив бумажное кольцо. Это дает вам центр вашего зеркала и будет важно, когда дело доходит до коллимации ваших зеркал.
Перед установкой боковых подшипников необходимо найти точку баланса телескопа. Вы можете сделать это только с полностью собранным телескопом, поэтому крепление зеркала с установленным зеркалом должно быть установлено в нижней части трубы телескопа.
Крепление должно располагаться достаточно далеко вверх по трубе, чтобы коллимационные болты и барашковые гайки находились примерно на 20 мм внутри нижней части трубы. Расстояние вверх по трубе должно поместить винты в центр нижней пластины. Шурупы по дереву длиной около 40 мм удерживают крепление на месте. Предварительно просверлите отверстия, чтобы древесина не раскололась. Нижняя пластина крепления должна быть примерно на 40 мм выше трубы и на одинаковом расстоянии от нижнего края по всему периметру.
Размещение паука и фокусера — сложная часть. Для размещения паука нам нужно знать фокусное расстояние зеркала, диаметр трубы телескопа и высоту фокусера. Это будет легче показать на диаграмме, так как эти измерения имеют решающее значение.
Критические измерения также;
* положение вторичного зеркала;
* расстояние от центра вторичного зеркала до крепежных винтов лопаток крестовины.
Добавлено измерение расстояния от главного зеркала до вторичного.
Вторичный направляет изображение под прямым углом к ​​световому пути, поэтому диаметр трубки и высота фокусера являются наиболее важными.
Не забудьте вставить окуляр в фокусер, так как это также может нарушить баланс трубки. Когда оптика и фокусер установлены, искатель устанавливается близко к фокусеру. Фотография готового телескопа дает вам представление о том, где его разместить.
Как только вы нашли точку баланса вашего телескопа, убедитесь, что положение фокусера повернуто, поворачивая трубку, пока фокусер не окажется в положении примерно 10:30. Затем отметьте положение баланса крестиком по обеим сторонам трубы на 180° друг от друга. Здесь вы собираетесь разместить два боковых подшипника, на которых будет вращаться телескоп.


Фитинг фокусера


Позиционирующая крестовина


Поиск фитингов

Боковые коромысла
Для изготовления подшипников коромысел я обрезал пластиковую трубу диаметром 150 мм с толщиной стенки 10 мм до 75 мм. Меньший телескоп может использовать трубу меньшего диаметра. Чтобы заполнить центр этой разрезанной пластиковой трубы, я сделал блок из двух кусков 20-мм МДФ, склеенных вместе, и обрезал их так, чтобы они плотно вошли в боковую опорную трубу, где она приклеена.
Хитрость с подшипниками коромысла заключается в том, чтобы вырезать форму подшипников, чтобы они хорошо подходили к трубе телескопа. Чтобы получить желаемую кривую, я держу боковой подшипник против наждачной бумаги с зернистостью 80, приклеенной к поверхности вращающегося барабана того же диаметра, что и труба телескопа.
Прикрутите (и приклейте, если хотите) боковые подшипники на месте через 10-миллиметровые отверстия, просверленные с каждой стороны трубы. Возможно, вам придется снять крепление зеркала, чтобы иметь возможность поднять руку вверх по трубе телескопа, чтобы затянуть гайки болтов боковой опоры.
Я использую болты достаточной длины, чтобы вставить дополнительную стопорную гайку, чтобы пружина натяжителя могла подходить к боковому подшипнику и натягивать коромысло — вы не хотите, чтобы телескоп слишком легко двигался вверх и вниз.


Вторичный с точкой

Крепление Добсона
Рассчитайте высоту боковых сторон крепления как расстояние от нижней части трубы телескопа до нижней части боковой опоры плюс 75 мм, чтобы зрительная труба не касалась нижней части крепления, когда она направлена ​​вертикально. Оставьте еще около 75 мм для выреза, где скользящий подшипник сидит в креплении.
Все основание Добсона имеет толщину около 16 мм, и его размер зависит от вашего телескопа. Моя база 600 мм в диаметре; для 8-дюймового (200 мм) телескопа я бы использовал основание диаметром 500 мм.
Для основания нужны два диска, а стороны крепления привинчены и приклеены к одному из этих круглых оснований. Расстояние между ними равно диаметру трубы плюс дополнительные 10 мм с каждой стороны. Кривые, в которых сидит телескоп, определяются диаметром бокового подшипника плюс 5 мм. Два куска тефлона прикрепляются с каждой стороны изогнутого выреза, чтобы телескоп мог двигаться. Возможно, потребуется небольшая корректировка тефлона, чтобы телескоп двигался плавно.
Задняя пластина, достаточно низкая, чтобы зрительная труба могла быть направлена ​​горизонтально, надежно удерживает стороны на месте. Изгиб на верхнем крае моей задней пластины совпадает с изгибом трубы телескопа. Косынка и низкая передняя пластина — для пропуска трубы телескопа — укрепляют стороны.
Три резиновые ножки в нижней части основания позволяют телескопу стоять на неровной поверхности. Поверх нижнего основания прикрепите кусочки тефлона, расположенные с интервалом по окружности и на расстоянии около 70 мм от внешнего края. К верхней опорной пластине я приклеил диск Formica размером с базовый диск, чтобы тефлон мог двигаться по гладкой поверхности. Кольцевой болт диаметром 12 мм через центральное отверстие позволяет верхней пластине вращаться над нижней пластиной. Шайба и барашковая гайка натягивают две пластины.
Пара усиленных пружин растяжения на внешней стороне обеспечивает дополнительное натяжение коромысла. Они крепятся от центрального болта в боковом подшипнике к болту, расположенному частично на боковой стороне каждой боковой панели крепления.
Осталось только покрасить маунта, но в остальном все готово.
См. Коллимация телескопа; последний шаг по юстировке оптики далее в этой статье


Готовый телескоп. Обратите внимание на пружину натяжителя сбоку

.

Вторичное зеркало
Самый простой способ рассчитать размер и положение вторичного зеркала — показать вам рисунок, на котором мы определяем размер и положение вторичного зеркала. Вам нужно будет нарисовать свой собственный рисунок, и это будет зависеть от размера и фокусного расстояния вашего зеркала.
Формула для расчета диаметра вторичного зеркала:

a = (D – d) c + d
f

где:
a = ширина по малой оси вторичного зеркала.
D = диаметр главного зеркала.
d = диаметр освещаемой фокальной плоскости (обычно 12 мм для визуального использования в системах формата 1,25 дюйма).
c = Расстояние от фокальной плоскости до вторичного зеркала (обычно с фокусером в среднем положении фокуса).
f = фокусное расстояние главного зеркала.


Ньютоновская диагональ и размер размещения

Дополнительный держатель (крестовина)
Дополнительный держатель или крестовина — единственная металлическая часть телескопа. Четыре лопасти толщиной около 1 мм из стали, латуни или алюминия поддерживают вторичное зеркало. Я использую латунь, потому что ее легко паять, а сталь и алюминий нужно сваривать (это непросто).
Существует множество способов изготовления этого паука, и вы даже можете купить его. Центральная стойка крестовины полая для болта, который обеспечивает регулировку зеркала вверх-вниз. Я использовал кусок квадратной латунной трубки с отверстием диаметром около 7 мм и длиной около 80 мм. Лопасти глубиной 70 мм сужены до 50 мм.
Лопасти, расположенные заподлицо с нижней частью этой центральной трубы, припаяны или припаяны к каждой плоской поверхности трубы. Маленькие латунные болты, регуляторы, припаяны или припаяны к каждому концу лопастей, чтобы удерживать крестовину на месте.
Длина лопастей определяется диаметром центральной трубы крестовины и внутренним диаметром трубы телескопа. Мне проще нарисовать это на картоне в натуральную величину с помощью циркуля. Я нахожу центр трубы телескопа, рисую внутри трубы квадрат со стороной 12 мм и измеряю длину лопастей. Позвольте каждой лопасти быть примерно на 5 мм меньше внешней трубы, чтобы дать вам небольшое боковое движение.
Далее я делаю распорку и диагональ, которая фактически держит вторичное зеркало. Прокладка толщиной 20 мм на 40 мм меньше в диаметре вторичного зеркала, диаметр которого по короткой оси составляет 50 мм. В прокладке просверливаются четыре отверстия и нарезаются резьбы. Отверстия равномерно расположены под углом 90° друг к другу и на расстоянии трех четвертей от центра.
Болт, проходящий через центр лопастей, пройдет через центр проставки и зафиксируется на центральной трубе крестовины с помощью орех. Болт, который я использовал, на самом деле представляет собой стержень с резьбой длиной 6 мм. Латунные винты диаметром 4 мм и длиной около 50 мм используются в качестве регуляторов вторичного зеркала. Они привинчиваются через резьбовые отверстия в прокладке, которая хорошо помещается между лопастями.
Алюминиевый блок, который держит саму вторичку, меньше зеркала и имеет диаметр 40 мм, такой же, как проставка. Он должен быть длиной около 50 мм, с одним концом, скошенным под углом 45°, и с квадратным другим концом. Это можно сделать ножовкой, а затем выровнять и выровнять шлифовальным блоком. Проверьте с помощью обычного угольника с углом 45°.
Отверстие диаметром 7 мм, просверленное в центре этого диагонального держателя, позволяет проходить стержню с резьбой 6 мм. Больший диаметр для отверстия, так что вторичный держатель будет свободной посадкой. Фиксирующая гайка на конце резьбового стержня предотвращает падение держателя зеркала. Чтобы гайку можно было зафиксировать на месте, необходимо просверлить отверстие большего размера на конце держателя под углом 45° примерно на три четверти расстояния выше существующего отверстия. Не сверлите насквозь. Конец резьбы затачиваю, чтобы гайка не развязалась. Рекомендуется измерить центр вторичной обмотки и поместить в ее центр черную точку фломастером.
Вторичку, удерживаемую четырьмя латунными винтами, можно коллимировать, регулируя винты для получения правильного угла.
Для подгонки вторичного зеркала к диагонали я использовал клей Gorilla Grip. Перед сборкой крестовины я покрасил лопасти плоской краской для школьной доски. Теперь вы можете собрать крестовину, используя гайки, чтобы закрепить резьбовой стержень на центральном валу, к которому прикреплены лопасти. Резьбовой стержень должен быть достаточно длинным, чтобы допускать движение вторичной обмотки вверх и вниз примерно на 20 мм.


Крестовина в сборе


Вид снизу


Вид сверху

Теперь, когда вы закончили сборку телескопа, нам нужно настроить оптику; это называется коллимацией.
Существуют различные способы коллимации телескопа. Я объясню самый простой способ, используя красную лазерную указку. В этом методе также используются две канистры из пластиковой пленки. Канистры с пленкой Kodak идеально вписываются в фокусер; другие марки могут не подойти.
В первой канистре просверлите отверстие диаметром 2 мм по центру крышки и по центру дна. Во второй канистре проделайте в дне отверстие примерно такого же размера, как отверстие лазерной указки, которую мы собираемся установить в нее. Сделайте пару монтажных колец из пробковой плитки, чтобы удерживать лазер в канистре.


Мастер и реставратор телескопов Гордон Хадсон в своем «сарае».

Параллельный
Важно, чтобы луч лазерного целеуказателя был параллелен сторонам канистры.
Есть простой способ проверить это, используя канистру, вставленную в V-образный паз в деревянном блоке. Я вырезал V из куска 200 мм х 50 мм.
Поместите канистру в V, убедившись, что край канистры находится перед краем V, и закрепите блок, чтобы он не двигался. Направьте лазерную точку на стену или другую поверхность на расстоянии около одного метра и отметьте точку знаком «х». Затем поверните канистру с лазером внутри.
Точка должна оставаться неподвижной, пока вы вращаете канистру. Если это не так, это означает, что лазер находится не по центру контейнера. Вам нужно будет внести небольшие коррективы в лазер в канистре, пока точка не останется на месте во время вращения.


Используйте фокусер


Проверьте лазер на открытом конце телескопа

Коллимация
Закончив две канистры, мы готовы к коллимации.
Сначала поместите канистру с крышкой и отверстиями сверху и снизу в фокусер и полностью вытяните фокусер. Если вы посмотрите в отверстие в верхней части канистры, вы увидите вторичное зеркало и увидите черную точку, которую вы поставили на вторичное зеркало, когда делали паука.
Если точка не в центре, а вверху или внизу, то нужно переместить вторичное зеркало вверх или вниз, чтобы точка оказалась в центре. Это делается с центральным болтом на пауке, который вы сделали. Если изображение не центрировано слева направо, вам нужно будет вращать вторичное зеркало, пока оно не окажется четко в центре.
Теперь удалите первую канистру и замените ее канистрой с лазером внутри. Включите лазер и посмотрите на открытый конец трубы телескопа. Лазерная точка должна попасть в центр главного зеркала, где вы ранее поместили небольшой самоклеящийся кружок. Если оно не в центре, отрегулируйте вторичное зеркало с помощью трех маленьких регулировочных винтов за вспомогательным зеркалом, пока изображение не попадет в центральное кольцо.
Вторичное зеркало теперь выровнено с главным зеркалом. Однако теперь нам нужно убедиться, что главное зеркало направлено прямо в трубу, а не направлено в одну сторону.
Это делается вечером, когда мы используем яркую звезду.


Используйте точку…


…на вторичном зеркале


Круг на главном зеркале для коллимации

Яркая звезда
Наведите телескоп на яркую звезду и поместите ее в центр окуляра. Используйте для этого окуляр 25 мм. Поверните фокусер так, чтобы звезда оказалась не в фокусе, и вы увидите в окуляре круглый светящийся диск с черным круглым диском в центре. Черный диск — это вторичное зеркало, блокирующее звездный свет в центре вашего зеркала.
Этот черный диск должен быть точно в центре диска света.
Если это не так, то вы регулируете главное зеркало, регулируя три болта внизу за зеркалом, пока черное изображение не окажется в центре. Вам нужно будет только сделать очень небольшую регулировку этих болтов - около четверти оборота должно быть достаточно или, может быть, даже меньше. Легче сделать это вдвоем.
Перефокусируйте телескоп и посмотрите на звезду. Он должен быть симметричным. Если у звезды есть засветка в одну сторону, главное зеркало телескопа все еще неправильно коллимировано, и поэтому вам необходимо дополнительно отрегулировать коллимационные болты главного зеркала. Снова проверьте изображение звезды, оно должно быть симметричным.
Глядя на яркую звезду, наведите искатель на звезду, отрегулировав юстировочные винты снаружи искателя. Теперь ваш телескоп закончен, коллимирован и готов к использованию.
Вы можете купить дешевую лазерную указку в магазине за 2 доллара, которая подойдет. Вы также можете приобрести подходящий лазерный коллиматор на сайте www.AstroNZ за 75 долларов, и тогда вы сможете избавиться от канистр с пленкой.
Есть и другие способы коллимации без лазера, просто с помощью глаза, но это требует немного больше навыков и практики.


Телескоп на монтировке Добсона


Регулировочный центральный болт в основании крестовины

Собери свой собственный телескоп, часть 1: Зеркало

Строишь или покупаешь?

Этот вопрос часто приходит в голову астрономам-любителям. Этот вопрос не всегда касается экономии денег. Вместо этого, если вы планируете приобрести 10-дюймовый инструмент или меньше, вы, скорее всего, потратите больше денег на его создание, чем на покупку коммерческого инструмента. И я не говорю о бесчисленных часах, потраченных на это.

Однако большинство производителей телескопов-любителей (ATM), решивших создать свой собственный инструмент, делают это, потому что хотят понять оптическое явление, связанное с рефлектором. Еще одним удивительным преимуществом является то, что изготовленная вручную оптика (при соблюдении рекомендаций), как правило, имеет более высокое качество поверхности, чем зеркала, отполированные на промышленных станках.

Создание телескопа-рефлектора можно разбить на 2 этапа: сделать зеркало и построить трубу/монтировку. В этом посте мы поговорим о первом, самом трудоемком, но и самом интересном.

Несмотря на то, что некоторые строители предпочитают покупать коммерческие зеркала и встраивать их в самодельную конструкцию, я считаю, что изготовление зеркала телескопа, вероятно, является самой полезной частью всей постройки. Начиная с шероховатой стеклянной заготовки, можно получить практически идеальную параболу с поверхностными ошибками в диапазоне от 20 до 60 нм. И это, только толкнув стеклышко рукой.

Разобьем процесс на 5 шагов.

 

Грубая шлифовка

На этом этапе одна сторона стекла становится вогнутой. Это придаст вашему зеркалу его общее фокусное соотношение. Если вы сделаете центр глубоким, вы получите быстрый телескоп (например, F/D = 4), хорошо подходящий для наблюдений глубокого космоса. Напротив, мелкое зеркало (например, F/D = 8) будет очень хорошо работать на планетах и ​​Луне.

Теория шлифовки заключается в том, что вы можете удалить стекло, если используете материал с более высокой твердостью. Производители телескопов используют для этой задачи порошки карбида кремния (он же карборунд). Он дешев и бывает разных размеров (от № 36 до № 500). Чтобы быть эффективным, абразив должен тереться о стекло с большим давлением. Вот почему нам нужен инструмент. Он должен быть примерно того же размера и веса, что и стакан. Раньше в банкоматах использовалась другая стеклянная заготовка меньшего качества. В настоящее время этот инструмент в большинстве случаев состоит из керамическая плитка наклеивается на гипсовый или фанерный диск.

Заливка зубного гипсаИнструмент для необработанного гипсаПриклеивание керамической плиткиГотовый инструмент

Независимо от того, покупаете ли вы или отливаете свою заготовку, часто она имеет шероховатые стороны со следами от печи. Первое, что вам нужно сделать, это сгладить одну сторону (она станет задней), притирая ее к плоскому куску стекла (например, к старому окну).

Следы от печиВерхняя поверхность стеклянной заготовкиЗаправка тыльной стороны Карборундом 60 на стеклянной пластине

Когда задняя часть станет плоской, мы можем придать передней части сферическую форму. Теория заключается в том, что если вы потрите две круглые заготовки примерно одинаковой твердости абразивом между ними, вы получите вогнутую и выпуклую заготовки. Наша цель сделать зеркало вогнутым , а инструмент выпуклым. Здесь нам поможет гравитация: большее давление будет оказываться на центр нависающей заготовки и на края нижней.

Начало грубого шлифованияПобочный продукт грубого шлифованияСтекло и карбидокремниевая пастаПроверка сагитты

Курсы для поступления довольно простые. Они состоят из длинных хордовых штрихов с зеркалом наверху. Через несколько часов использования грубого абразива вы получите лицо примерно сферической формы. Если вы снимали для телескопа с большим фокусным расстоянием, вам не придется долго возиться. С другой стороны, для быстрой области может потребоваться гораздо больше времени.

После достижения желаемого сагитты настало время сделать поверхность более сферической (грубая шлифовка обычно создает слегка коническую поверхность). Это делается путем перехода от хордового к нормальному ходу (1/3 центра над центром).

Плитка еще не отшлифована

Через некоторое время, когда достигнута окончательная форма, наступает время для второго шага: тонкой шлифовки.

 

Тонкое шлифование

Этот шаг имеет только одну цель: удалить царапины и отверстия, оставшиеся после грубой шлифовки, при сохранении формы поверхности.

Для этого мы будем работать от более грубого абразива к более мелкому. Переход от одного размера зерна к другому следует выполнять только после того, как все отверстия от предыдущего размера зерна будут иметь размер 9. 0005 исчез . Обычной практикой является пометка больших отверстий маркером и шлифование поверхности до тех пор, пока они не исчезнут. Сделайте то же самое для каждого размера зерна.

Маркировка самых больших отверстийЗакройте самое большое отверстие

Как только вы дойдете до более мелких зерен (на этом этапе вы можете использовать оксид алюминия вместо карбида кремния), поверхность должна начать немного блестеть, если смотреть сбоку.

Когда абразивное действие становится слишком маленьким, чтобы его можно было наблюдать невооруженным глазом или с помощью лупы, вам следует подумать о переходе к третьему этапу: полировке.

 

Полировка

Целью здесь является удаление шероховатой поверхности  оставленной во время тонкой шлифовки и получение гладкой отражающей поверхности.

На этом этапе мы переключимся с механического шлифования (карбид кремния и оксид алюминия) на химическое шлифование (оксид церия). Штрихи остаются прежними, но разница проявляется в микроскопическом масштабе. Вместо того, чтобы создавать трещины в стекле, оксид церия будет действовать как ножницы, удаляя пики на поверхности. Поэтому давление больше не влияет на скорость полировки.

Во время полировки мы заменяем инструмент для керамической плитки на более мягкий материал, способный удерживать церий на своей поверхности. Чаще всего используется материал шаг .

Формование вощеной бумагиРасплавление смолыЗаливка смолыСоздание канавок для потока церия

Чтобы создать нахлест, нам нужно создать диск из гипса или фанеры с той же стороны, что и наш инструмент для керамической плитки (для очень больших зеркал можно использовать меньшие нахлесты), обернуть стороны скотчем и полейте его жидким лаком. Как только круг начнет затвердевать, ему можно будет придать выпуклую форму. Нанеся немного церия на поле, мы можем предотвратить его прилипание к зеркалу, когда мы, наконец, прижмем стекло к кругу поля.

Первое прессование с церием. Нагрев поверхности перед прессованием. Инструмент, заряженный церием. Полированное зеркало. Аккуратный нож под проточной водой отлично справится с этой задачей. Стоит отметить, что смолу очень трудно удалить практически со всех поверхностей.

Теперь можно приступать к полировке зеркала. Он начнет приобретать свою отражающую поверхность через пару часов, но вам потребуется еще несколько часов, чтобы убедиться, что вы удалили все шероховатые поверхности от тонкой шлифовки.

 

Расчет

Эта задача, вероятно, занимает больше всего времени. Здесь мы пытаемся превратить нашу идеально сферическую поверхность в поверхность, пригодную для использования в астрономических целях: желаемая форма — это параболоид .

Здесь требуется немного математики: когда параллельные лучи света отражаются на сферической поверхности, они не фокусируются в одной точке (размытое изображение). Параболоид - это форма, которую мы ищем. По сути, параболоид имеет более глубокий центр и более плоские края, чем сфероид.

Разница между сфероидом и параболоидом очень мала и не может быть измерена невооруженным глазом. Нам нужно будет построить специальные инструменты для управления формой зеркала.

Переход от сфероида к параболоиду может занять от нескольких часов до нескольких недель в зависимости от опыта, фокусного расстояния и удачи.

Вот как выглядит параболоид при остром тесте. Поверхность освещается справа. Здесь видно, что центр глубже, а края более плоские, чем у сферы.

Фукограмма готового зеркала

Стандартный фигурный штрих – W-образный. Он углубляет центр и края. Одной из распространенных проблем является превышение параболы. В этом случае вы получите гиперболоид, и вам нужно будет вернуться к сфере, прежде чем снова пытаться параболизировать.

Для низких фокусных расстояний все становится сложнее, и вам может потребоваться использовать другие штрихи и изменить круг, чтобы получить параболоид.

Чтобы контролировать форму зеркала, вам придется использовать или создавать собственные инструменты. Обычно используется инструмент Тестер Фуко , также известный как тест на острие ножа. Его легко построить из материалов, доступных в строительном магазине. Экран Ronchi также экономит время. Более сложные инструменты, такие как интерферометры, дают более точные показания, но менее доступны по цене.

Безщелевой тестер острого лезвия Стрелочный индикатор, используемый для диаграммы Фуко

Зеркало считается готовым, если разница между его поверхностью и идеальным параболоидом составляет меньше 1/8 длины волны зеленого света (510 нм). Это означает, что расстояние от пика до впадины должно быть меньше 64 нм. Хотя это не единственный тест и не самый точный, он является хорошим индикатором общего качества зеркала. Отношение Штреля — еще одно значение, которое может помочь определить общее оптическое качество инструмента (коэффициент Штреля можно рассчитать также для эллиптической и диагональной преграды).

Вот ронхиграмма готового зеркала. Правое изображение смоделировано с помощью программного обеспечения Ronchi для Windows. Веб-симулятор Ronchi от Мела Бартельса также очень полезен.

Ронхиграмма готового зеркалаИдеальная смоделированная ронхиграмма

Вот распространенные дефекты, видимые через экран Рончи. Форма зеркала может быть легко выведена из кривизны линий.

Центр глубже, чем сфероид (>roc)Центр слишком глубоко (roc)

Чтобы не повторять одну и ту же ошибку дважды и учиться на прошлых ошибках , необходимо вести журнал вычислений в блокноте. Таким образом, вы можете связать определенный штрих с желаемой коррекцией.

Несмотря на то, что ронхиграмма дает хорошее представление о форме зеркала, все же необходимо провести измерения для количественной оценки точности поверхности. Это можно сделать вручную, в электронной таблице или с помощью специального программного обеспечения.


Learn more