Vlastnosti reflektorových ďalekohľadov

Je zvykom nazývať reflektor akékoľvek zariadenie, ktorého hlavnou funkciou je odrážať... Tak bol vytvorený reflektorový ďalekohľad využívajúci tento optický jav. Namiesto šošovky je v objektíve prístroja umiestnené konkávne zrkadlo, ktoré odráža a usmerňuje svetelné lúče do okuláru na prezeranie alebo fotografovanie obrazu. Uvažujme o hlavných rozlišovacích charakteristikách reflektorového teleskopu.

Reflektorový ďalekohľad sa líši od iného typu refraktorového ďalekohľadu tým, že namiesto šošovkového systému je v ňom inštalované konkávne zrkadlo vyrobené z kovu alebo skla. Takéto zariadenia sa často nazývajú „zrkadlové“ teleskopy.

Rozoznať reflexný ďalekohľad od žiaruvzdorného je celkom jednoduché aj bez skúseností s astronómiou. Schéma druhého je pomerne jednoduchá. Ide o tubus, ktorého priemer závisí od priemeru šošovky objektívu umiestnenej na konci, ktorý je obrátený k pozorovanému objektu. Na druhom konci tubusu je okulár - šošovka menšieho priemeru, cez ktorú sa vykonáva pozorovanie. Dĺžka trubice takéhoto zariadenia je určená ohniskovou vzdialenosťou šošovky a silou materiálu, z ktorého môže byť vyrobená.

Ďalekohľad s konkávnym zrkadlom vyzerá inak, pretože má úplne iný princíp činnosti a štruktúru. Na konci potrubia smerujúceho k oblohe takéto zariadenie vo všeobecnosti nemusí mať nič, pretože zrkadlo je pripevnené na druhom konci.Ale okulár je spravidla na boku v hornej časti tubusu. Dráha lúčov je na rozdiel od refraktora do tej či onej miery blokovaná hranolom alebo plochým zrkadlom umiestneným pozdĺž stredovej osi tubusu, v ktorom sa zhromažďuje svetlo, aby sa odrážalo do okuláru. Štruktúra reflektora nevyžaduje povinné použitie potrubia, a preto je zbavená tých obmedzení, ktoré vznikajú v refraktoroch.... Všetky moderné veľké teleskopy, vrátane vesmírnych, sú usporiadané podľa nasledujúcej schémy: trubica v nich je nahradená ľahkou sieťovou konštrukciou, ktorej účelom je držať všetky prvky optického systému.

Amatérski astronómovia úspešne použili oba typy ďalekohľadov a oba majú svoje výhody a nevýhody, spôsobené v jednom prípade lomom svetelného toku prechádzajúceho šošovkou, v druhom prípade jeho odrazom od povrchu, ktorý môže mať rôzne zakrivenia. Na pozorovania súvisiace s cestovaním a pohybom prístroja je lepšie použiť refraktor, jeho konštrukcia je pevnejšia. Preprava reflektora je nežiaduca, pretože môže spôsobiť posunutie konštrukčných prvkov vzhľadom na stredovú čiaru, po ktorej bude potrebné upraviť ich polohu pomocou skrutiek - zarovnanie. Takýto ďalekohľad je možné umiestniť do amatérskeho observatória.

Použitie konkávneho zrkadla ako šošovky je výsledkom vedeckého výskumu zameraného na zníženie skreslenia spôsobeného šošovkami (chromatické a sférické aberácie). Výskum v tomto smere sa realizoval v mnohých európskych krajinách, úspešní boli v nich najmä anglickí vedci. V roku 1663 James Gregory ako prvý navrhol použiť namiesto refrakčnej šošovky reflexné konkávne zrkadlo (zrejme vynašiel prvý reflektorový ďalekohľad), v roku 1673 slávny Robert Hooke stelesnil opísaný systém optického zariadenia.

Veľký Isaac Newton však v roku 1668 prvýkrát vytvoril pracovný ďalekohľad so zrkadlovou šošovkou.

Cesta reflektorov nebola jednoduchá, šošovkové prístroje, ktoré boli súčasne vylepšené, poskytovali jasnejší a jasnejší obraz. K ich rozvoju výrazne prispeli vedci kontinentálnej Európy (Nemci, Francúzi, Taliani). Zdalo sa, že reflektor ostane na úrovni experimentálneho zariadenia.

Hľadanie sa uberalo smerom k zlepšovaniu povlaku a výrobe zrkadiel. Následne, aby sa znížilo skreslenie, boli do systému navrhovaného Newtonom opakovane zavedené rôzne inovácie, čo viedlo k objaveniu sa zásadne odlišných schém reflektorových ďalekohľadov vrátane hybridných verzií, keď boli šošovky a zrkadlá použité v jednom produkte. Vznik nových materiálov a technológií umožnil vytvárať stále dokonalejšie systémy a absencia potreby objemného tubusu pri konštrukcii ďalekohľadu umožnila znásobiť jeho účinnosť.

Všetky reflektory majú jedno spoločné – použitie konkávneho zrkadla ako šošovky... Ďalší priebeh lúčov zhromaždených zrkadlom sa však navrhol smerovať do okuláru rôznymi spôsobmi.

Reflektorový systém, ktorý vyvinul Isaac Newton, sa považuje za klasický. Hlavné zrkadlo nemá žiadne otvory a je pomerne jednoduché na výrobu. Ploché zrkadlo umiestnené v blízkosti jeho ohniska odráža svetelný tok kolmo na stredovú čiaru. Okulár je umiestnený na boku.

Schéma Newtonovho teleskopu je najjednoduchšia v prevedení a je široko používaná medzi amatérskymi astronómami, ktorí vyrábajú svoje vlastné pozorovacie zariadenia. A spoločnosti, ktoré vyrábajú zariadenia pre amatérsku astronómiu, vyrábajú takéto zariadenia vo veľkých množstvách.

Schéma zrkadlového ďalekohľadu navrhnutého v roku 1663 sa ukázalo ako veľmi úspešné, od r dáva priamy obraz a dá sa použiť nielen na astronomické pozorovania, ale aj v pozemských podmienkach. V strede konkávneho zrkadla je vytvorený otvor, z neho odrazené svetlo je smerované do otvoru druhým, tiež konkávnym zrkadlom, okulár je umiestnený pozdĺž stredovej osi ďalekohľadu, ako refraktor alebo bežný ďalekohľad.

Schéma, ktorú vyvinul a implementoval Laurent Cassegrain v 70. rokoch 18. storočia, sa podobá Gregoryho schéme. Konkávne zrkadlo má tiež otvor v strednej časti. Zariadenia sa líšia tvarom druhého zrkadla - v posudzovanom systéme je konvexné. Ďalekohľady postavené podľa tejto schémy s charakteristikami podobnými Gregoryho prístrojom sú oveľa kratšie. Systém Cassegrain, vylepšený sovietskym astronómom Dmitrijom Maksutovom, sa dnes používa na celom svete na vytváranie amatérskych reflektorov.

Ďalšou modifikáciou Cassegrainovho teleskopu bol systém Ritchie-Chretien vyvinutý v 20. rokoch 20. storočia. Vďaka odlišnému tvaru zrkadiel bolo možné získať väčšie zorné pole, čo sa ukázalo ako vhodné na pozorovanie pohybujúcich sa objektov (asteroidy, kométy, planéty). A aj v tomto systéme bolo možné znížiť niektoré skreslenia.

Bolo urobených niekoľko pokusov použiť konkávne zrkadlo bez reflektora blokujúceho svetelný tok. Začiatkom 70. rokov 17. storočia William Herschel skonštruoval takýto reflektorový ďalekohľad, ktorého okulár nijako neprekážal hlavnému zrkadlu. To umožnilo výrazne zvýšiť výkon zariadenia, ale spôsobilo silné skreslenie vo forme kómy. V 60. rokoch 18. storočia podobný dizajn vyvinul a zrealizoval M. V. Lomonosov. V súčasnosti sa prístroje s takouto optickou schémou používajú na špeciálne pozorovania, v amatérskej astronómii sa príliš nepoužívajú, kvôli zložitosti prístroja a nastavenia.

Systém Dietricha Korscha bol vyvinutý v 70. rokoch 20. storočia. Vyznačuje sa prítomnosťou nie dvoch, ale troch zrkadiel, čo vám umožňuje opraviť väčšinu skreslení.

Zariadenia tohto systému sú široko používané na výrobu rôznych optických zariadení - od ďalekohľadov a monokulárov až po amatérske teleskopy. Ich hlavnou výhodou je výrazné skrátenie dĺžky prístroja pri zachovaní ohniskovej vzdialenosti. Zrkadlá sú umiestnené pod uhlom k optickej osi bez toho, aby sa navzájom blokovali.

Rozšíril sa systém Cassegrain, ktorý na začiatku 20. storočia zdokonalil Bernhard Schmidt. Ide o hybridnú schému, v ktorej je okrem konkávneho zrkadla použitý šošovkový objektív.

V 20. storočí reflektorové teleskopy pevne vytlačili refraktory zo všetkých dôležitých astronomických observatórií. Spolu s rozvojom výrobných technológií začal rásť priemer zrkadiel inštalovaných v ďalekohľadoch.

V roku 1917 sa najväčším reflektorom na svete stalo observatórium v ​​Spojených štátoch (štát Washington), jeho zrkadlo dosiahlo priemer 100 palcov (2,5 metra). Po druhej svetovej vojne bolo vyrobené zariadenie s 5-metrovým zrkadlom, inštalované aj v Kalifornii.

Najväčším azimutovým ďalekohľadom v Starom svete zostáva Veľký azimutový ďalekohľad, vytvorený v ZSSR v polovici 70. rokov minulého storočia, namontovaný v Karačajsko-Čerkesskej republike na vysokohorskom observatóriu.

Najväčší moderný ďalekohľad na svete s pevným zrkadlom je inštalovaný v štáte Arizona v USA. Toto je Veľký binokulárny ďalekohľad. Je vybavený dvoma rovnakými zrkadlami s priemerom 8,4 metra. Prístroj bol vyrobený v roku 2005.

Najväčšie sú dnes zariadenia s prefabrikovanými segmentovými zrkadlami: Veľký kanársky ďalekohľad, Veľký juhoafrický ďalekohľad a Hobby-Eberleyho teleskop (USA).

Použitie zrkadlového teleskopu nie je také ťažké. Na rozdiel od refraktora si však takéto zariadenie vyžaduje veľmi starostlivé zaobchádzanie. Pretože je trubica reflektora vždy otvorená, môže sa do nej dostať prach. Tým, že sa usádza na povrchu zrkadla, veľmi citeľne znižuje jeho odrazivosť.

Problematické je aj presúvanie reflektora, pretože konštrukčné prvky majú tendenciu sa hýbať vplyvom vibrácií. Obyčajne sa manipulácie so zrkadlovými teleskopmi končia prácnym nastavovaním (zarovnávaním). Ďalekohľad je možné nastaviť pomocou nastavovacích skrutiek, ktorých otáčanie spôsobuje posunutie zrkadla, to nie je možné rýchlo urobiť bez príslušných skúseností.