Cum funcționează un telescop? Cum sunt construite telescoapele cu diverse scheme optice? Tipuri de telescop și principiul de funcționare

Telescop optic- un instrument pentru colectarea și focalizarea radiațiilor electromagnetice raza optică. Telescopul crește luminozitatea și dimensiunea unghiulară aparentă a obiectului observat. Mai simplu spus, un telescop vă permite să studiați detalii mai fine ale unui obiect de observație prin creșterea cantității de lumină care intră. Cu ajutorul telescopului poți observa cu ochiul (observații vizuale), și poți face și fotografii sau videoclipuri. Pentru a determina caracteristicile unui telescop, principalii parametri sunt diametrul (apertura) și distanța focală a lentilei, precum și distanța focală și câmpul vizual al ocularului. Telescopul este montat pe o montură, ceea ce face procesul de observare mai confortabil. Montura face posibilă simplificarea procesului de îndreptare și urmărire a unui obiect de observare.

Conform designului optic, telescoapele sunt împărțite în:

Lentila (refractoare sau dioptrie) - un obiectiv sau un sistem de lentile este folosit ca lentila.
- Oglinda (reflector sau cataptric) - ca lentila se foloseste o oglinda concava.
- Telescoape cu lentilă oglindă (catadioptrice) - o oglindă sferică este folosită ca lentilă, iar o lentilă, sistem de lentile sau menisc servește la compensarea aberațiilor.

Primul astronom care a reușit să construiască un telescop a fost italianul Galileo Galilei. Telescopul creat era de dimensiuni modeste, lungimea tubului 1245 mm, diametrul lentilei 53 mm, ocularul 25 dioptrii. Designul său optic nu a fost perfect, iar mărirea a fost de numai 30 de ori. Dar cu toate deficiențele sale, având dimensiuni mai mult decât modeste, telescopul a făcut posibilă realizarea unui număr de descoperiri remarcabile: cratere și munți pe Lună, patru sateliți ai lui Jupiter, pete solare pe Soare, schimbări de fază ale lui Venus, „anexe ciudate”. ” al lui Saturn (inelul lui Saturn, care a fost descoperit și descris ulterior de Huygens), lumina din Calea Lactee este formată din stele.

Un portret al lui Galileo, o lentilă spartă de la primul telescop din centrul vignetei și telescoapele sale pe un stand de muzeu, depozitate în Muzeul de Istorie a Științei (Florența).

Scheme optice clasice.

schema lui Galileo.

În 1609, italianul Galileo Galilei a construit primul telescop. Obiectivul său era o lentilă convergentă, iar ocularul era o lentilă divergentă, drept urmare imaginea nu a fost inversată (pământeană). Principalele dezavantaje ale acestui design optic sunt aberația cromatică foarte puternică și un câmp vizual mic. Până în prezent, o astfel de schemă este încă folosită în binocluri de teatru și telescoape de amatori de casă.

Schema Kepler

În 1611, astronomul german Johannes Kepler a îmbunătățit telescopul lui Galileo. El a înlocuit lentila divergentă din ocular cu una convergentă. Modificările sale au făcut posibilă creșterea câmpului vizual și ușurarea ochilor. Acest design optic produce o imagine reală inversată. De fapt, toate telescoapele refractoare ulterioare sunt tuburi Kepler. Dezavantajele sistemului includ aberația cromatică puternică, care, înainte de crearea unei lentile acromatice, a fost eliminată prin reducerea deschiderii relative a telescopului.

Schema lui Newton

În 1667, astronomul englez Isaac Newton a propus un design în care lumina cade pe oglinda principală, iar apoi o oglindă în diagonală plată situată în apropierea focarului deviază fasciculul de lumină în afara tubului. Oglinda principală are o formă parabolică, iar în cazul în care deschiderea relativă nu este prea mare, forma oglinzii este sferică.

Schema lui Grigore

În 1663, astronomul scoțian James Gregory a propus următoarea schemă în cartea sa Optica Promota. Oglinda primară parabolică concavă reflectă lumina pe oglinda secundară eliptică concavă, după care lumina trece printr-o deschidere a oglinzii primare și intră în ocular. Distanța dintre oglinzi este mai mare decât distanța focală a oglinzii principale, deci imaginea este verticală (spre deosebire de inversată într-un telescop newtonian). Oglinda secundară oferă o mărire relativ mare prin extinderea distanței focale.

Schema Cassegrain

În 1672, francezul Laurent Cassegrain a propus un design pentru o lentilă de telescop cu două oglinzi. Oglinda primară concavă (inițial parabolică) reflectă lumina pe o oglindă secundară mai mică, convexă, hiperbolică, care apoi intră în ocular. Conform clasificării lui Maksutov, schema aparține așa-numitei extensii prefocale - adică oglinda secundară este situată între oglinda principală și focalizarea acesteia, iar distanța focală totală a lentilei este mai mare decât cea a celei principale. Lentila, cu același diametru și distanță focală, are aproape jumătate din lungimea tubului și o ecranare puțin mai mică decât cea a lui Gregory. Sistemul este non-aplanatic, adică nu este lipsit de aberația de comă. Are multe modificări ale oglinzii, inclusiv Ritchie-Chretien aplanatic, cu o formă de suprafață sferică a oglinzii secundare (Doll-Kirham) sau primară și cele cu lentile de oglindă.

Schema Maksutov-Cassegrain

În 1941, savantul sovietic, opticianul D. D. Maksutov, a descoperit că aberația sferică a unei oglinzi sferice poate fi compensată de un menisc cu curbură mare. După ce a găsit distanța potrivită între menisc și oglindă, Maksutov a reușit să scape de comă și astigmatism. Curbura câmpului, ca și în cazul camerei Schmidt, poate fi eliminată prin instalarea unei lentile plan-convexe în apropierea planului focal - așa-numita lentilă Piazzi-Smith. Prin modificarea sistemului Cassegrain, Maksutov a creat unul dintre cele mai comune sisteme în astronomie.

Schema Ritchie-Chrétien

La începutul anilor 1910, astronomii americani și francezi George Ritchie și Henri Chrétien au inventat designul optic al unui telescop refractor, o variație a sistemului Cassegrain. O caracteristică a sistemului Ritchie-Chretien care îl deosebește de majoritatea celorlalte variante ale sistemului Cassegrain este absența comei de ordinul trei și a aberației sferice. Pe de altă parte, astigmatismul cu unghi înalt și curbura câmpului sunt mari; acesta din urmă, însă, poate fi corectat cu un simplu corector de câmp cu două lentile. Ca și alte cassegrains, are corpul scurt, o oglindă secundară, care în cazul sistemului Ritchie-Chretien este hiperbolic și previne apariția comei și favorizează un câmp larg. Această schemă este cea mai comună la telescoapele științifice. Cel mai faimos telescop care folosește designul Ritchie-Chrétien este telescopul spațial Hubble.

De la crearea primului telescop în 1611, astronomii au făcut descoperiri observând vizual. Pe măsură ce știința a progresat, au progresat și metodele de observație. După 1920, plăcile fotografice au devenit receptorul imaginii. Deși ochiul este cel mai complex organ, este semnificativ inferior ca sensibilitate față de plăcile fotografice.

Următoarea descoperire a fost crearea matricei CCD după 1980. Erau semnificativ superioare ca sensibilitate la plăcile fotografice și erau mult mai convenabile de utilizat. In toate telescoape moderne Receptoarele de imagine sunt matrici CCD. Matricea CCD sau matricea CCD este un circuit integrat analog specializat format din fotodiode sensibile la lumină, realizate pe bază de siliciu, folosind tehnologia CCD - dispozitive cuplate cu sarcină. Imaginile rezultate sunt procesate digital pe un computer. Pentru a obține imagini clare fără zgomot digital, matricea este răcită la -130°C.

Cel mai mare telescop din Rusia este BTA („Large Azimuth Telescope”).

Oglinda principală (MS) are forma unui paraboloid de rotație și o distanță focală de 24 m. Diametrul oglinzii este de 605 cm.Masa oglinzii principale este de 42 de tone. Masa telescopului este de 850 de tone. Înălțimea telescopului este de 42 m. Înălțimea turnului este de 53 m. Diametrul cabinei de focalizare primară este de 2 m. Aici există instrumente optice înlocuibile, precum și un mecanism de antrenare pentru deplasarea corectorului lentilei și a hiperbolicului. oglinda secundara. Testele de laborator arată că 90% din energie este concentrată într-un cerc cu diametrul de 0,8". Diametrul imaginii este determinat de microclimatul din camera turnului, precum și de temperatura oglinzii. În condiții favorabile (mice). diferența de temperatură între zona principală, aerul din camera domului și de lângă turn), dimensiunea imaginilor stelelor este limitată de turbulența atmosferică Designul optic al BTA asigură că observațiile pot fi făcute la focalizarea primară (apertura f/4) și la două focare Nesmith (apertura f/30).Timpul de ajustare a designului optic este de aproximativ 3-4 minute, ceea ce face posibilă efectuarea în decurs de o noapte de observații folosind echipamente instalate în diferite puncte focale ale telescopului.

În acest moment, cel mai mare telescop construit este Very Large Telescope VLT (telescop foarte mare).

Complexul de telescop a fost construit de Observatorul European de Sud (ESO). Acesta este un complex de patru telescoape optice separate de 8,2 metri și patru telescoape optice auxiliare de 1,8 metri, combinate într-un singur sistem. Complexul este situat în Republica Chile pe Muntele Cerro Paranal, la 2635 de metri deasupra nivelului mării. Principalele telescoape de 8,2 metri sunt găzduite în turnuri compacte, controlate cu temperatură, care se rotesc sincron cu telescoapele în sine. Acest aranjament minimizează orice efecte de distorsionare ale condițiilor externe în timpul observațiilor, cum ar fi distorsiunile optice introduse de turbulența aerului în tubul telescopului, care apare de obicei din cauza schimbărilor de temperatură și de vânt. Primul dintre telescoapele primare, Antu, a început observațiile științifice regulate la 1 aprilie 1999. În prezent, toate cele patru telescoape primare și toate cele patru telescoape auxiliare sunt operaționale. Turnuri de telescoape VLT Core: înălțime 2850 cm, diametru 2900 cm Deși patru telescoape Core de 8,2 metri pot fi utilizate în combinație pentru a forma un VLTI, acestea sunt utilizate în principal pentru observații individuale; în modul interferometric funcționează doar un număr limitat de nopți pe an. Dar datorită celor patru telescoape auxiliare (AT) mai mici, dedicate, VLTI poate funcționa în fiecare noapte.

Telescopul foarte mare este echipat cu un arsenal mare de receptoare de imagine, permițându-i să observe lungimi de undă care variază de la ultraviolet aproape până la infraroșu mediu. Sistemul de optică adaptivă instalat pe telescop elimină aproape complet influența unei atmosfere turbulente în domeniul infraroșu. Imaginile rezultate din acest interval sunt mai clare decât cele obținute de telescopul Hubble.

Structura telescopului

În secolul al XX-lea, astronomia a făcut mulți pași în studierea Universului nostru, dar acești pași ar fi fost imposibili fără utilizarea unor instrumente atât de complexe precum telescoapele, a căror istorie datează de sute de ani. Evoluția telescopului a avut loc în mai multe etape și voi încerca să vorbesc despre ele.

Din cele mai vechi timpuri, omenirea a fost atrasă să afle ce este acolo, pe cer, dincolo de Pământ și invizibil. la ochiul uman. Cei mai mari oameni de știință ai antichității, precum Leonardo da Vinci, Galileo Galilei, au încercat să creeze un dispozitiv care să permită cuiva să privească în adâncurile spațiului și să ridice vălul misterului Universului. De atunci, multe descoperiri au avut loc în domeniul astronomiei și astrofizicii. Fiecare persoană știe ce este un telescop, dar nu toată lumea știe cu cât timp în urmă și de către cine a fost inventat primul telescop și cum a fost proiectat.

Un telescop este un dispozitiv conceput pentru observarea corpurilor cerești.

În special, un telescop se referă la un sistem telescopic optic care nu este neapărat utilizat în scopuri astronomice.

Există telescoape pentru toate domeniile spectrului electromagnetic:

telescoape optice

radiotelescoape

Telescoape cu raze X

telescoape cu raze gamma

Telescoape optice

Un telescop este un tub (solid, cadru sau fermă) montat pe o montură echipată cu axe pentru îndreptarea și urmărirea unui obiect de observație. Un telescop vizual are o lentilă și un ocular. Planul focal din spate al lentilei este aliniat cu planul focal frontal al ocularului. În locul unui ocular, în planul focal al obiectivului poate fi plasat un film fotografic sau un receptor de radiație matriceală. În acest caz, lentila telescopului, din punct de vedere optic, este o lentilă fotografică. Telescopul este focalizat folosind un focuser (dispozitiv focalizat). telescop astronomie spațială

În funcție de designul lor optic, majoritatea telescoapelor sunt împărțite în:

Lentila (refractoare sau dioptrie) - un obiectiv sau un sistem de lentile este folosit ca lentila.

Oglindă (reflector sau catoptric) - o oglindă concavă este folosită ca lentilă.

Telescoape cu lentilă oglindă (catadioptrice) - o oglindă sferică este folosită ca lentilă, iar o lentilă, sistem de lentile sau menisc servește la compensarea aberațiilor.

Radiotelescoape

Radiotelescoapele sunt folosite pentru a studia obiectele spațiale din raza radio. Elementele principale ale radiotelescoapelor sunt o antenă de recepție și un radiometru - un receptor radio sensibil, reglabil în frecvență și echipament de recepție. Deoarece raza de acțiune radio este mult mai largă decât raza optică, diferite modele de radiotelescoape sunt utilizate pentru a înregistra emisiile radio, în funcție de rază. În regiunea undelor lungi (gamă de metri; zeci și sute de megaherți), se folosesc telescoape care sunt compuse dintr-un număr mare (zeci, sute sau chiar mii) de receptori elementari, de obicei dipoli. Pentru unde mai scurte (gamă de decimetru și centimetru; zeci de gigaherți), se folosesc antene parabolice semi-sau complet rotative. În plus, pentru a crește rezoluția telescoapelor, acestea sunt combinate în interferometre. Atunci când mai multe telescoape individuale situate în diferite părți ale globului sunt combinate într-o singură rețea, ele vorbesc despre interferometrie radio de bază foarte lungă (VLBI). Un exemplu de astfel de rețea este sistemul american VLBA (Very Long Baseline Array). Din 1997 până în 2003, a funcționat radiotelescopul orbital japonez HALCA (Highly Advanced Laboratory for Communications and Astronomy), inclus în rețeaua de telescoape VLBA, ceea ce a îmbunătățit semnificativ rezoluția întregii rețele. Radiotelescopul orbital rusesc Radioastron este de asemenea planificat să fie folosit ca unul dintre elementele interferometrului gigant.

Telescop cu raze X

Un telescop cu raze X este un telescop conceput pentru a observa obiecte îndepărtate în spectrul de raze X. Pentru a opera astfel de telescoape, de obicei, este necesar ca acestea să fie ridicate deasupra atmosferei Pământului, care este opac la razele X. Prin urmare, telescoapele sunt plasate pe rachete sau sateliți de mare altitudine.

Design optic

Datorită energiei lor mari, cuantele de raze X nu sunt practic refractate în materie (prin urmare, este dificil să se facă lentile) și nu sunt reflectate la niciun unghi de incidență, cu excepția celui mai puțin adânc (aproximativ 90 de grade).

Telescoapele cu raze X pot folosi mai multe metode pentru a focaliza fasciculele. Cele mai utilizate telescoape sunt telescoapele Voltaire (cu oglinzi cu incidență de pășunat), codificarea deschiderii și colimatoarele cu modulație (oscilante).

Capacitățile limitate ale opticii cu raze X au ca rezultat un câmp vizual mai îngust în comparație cu telescoapele care funcționează în domeniul luminii UV și vizibile.

Invenția primului telescop este adesea atribuită lui Hans Lipperschlei al Olandei, 1570-1619, dar aproape sigur că nu a fost descoperitorul. Cel mai probabil, meritul său este că a fost primul care a făcut noul dispozitiv telescop popular și la cerere. Tot el a cerut un brevet în 1608 pentru o pereche de lentile plasate într-un tub. A numit dispozitivul o lunetă. Cu toate acestea, brevetul său a fost respins deoarece dispozitivul său părea prea simplu.

Cu mult înaintea lui, Thomas Digges, un astronom, a încercat să mărească stelele în 1450 folosind o lentilă convexă și o oglindă concavă. Cu toate acestea, nu a avut răbdarea să finalizeze dispozitivul, iar jumătatea invenției a fost uitată în curând. Astăzi, Digges este amintit pentru descrierea sa a sistemului heliocentric.

Până la sfârșitul anului 1609, telescoapele mici, datorită lui Lipperschlei, au devenit comune în toată Franța și Italia. În august 1609, Thomas Harriot a rafinat și a îmbunătățit invenția, permițând astronomilor să vadă craterele și munții de pe Lună.

Marea descoperire a venit atunci când matematicianul italian Galileo Galilei a aflat despre încercarea unui olandez de a breveta un tub de lentilă. Inspirat de descoperire, Halley a decis să-și facă un astfel de dispozitiv. În august 1609, Galileo a fost cel care a realizat primul telescop cu drepturi depline din lume. La început, a fost doar o lunetă - o combinație lentile de ochelari, astăzi s-ar numi refractor. Înainte de Galileo, cel mai probabil, puțini oameni s-au gândit să folosească acest tub de divertisment în beneficiul astronomiei. Datorită dispozitivului, Galileo însuși a descoperit munți și cratere pe Lună, a dovedit sfericitatea Lunii, a descoperit patru sateliți ai lui Jupiter, inelele lui Saturn și a făcut multe alte descoperiri utile.

Pentru omul de astăzi, telescopul Galileo nu va părea special; orice copil de zece ani ar putea construi cu ușurință un instrument mult mai bun folosind lentile moderne. Însă telescopul Galileo a fost singurul telescop de lucru real al zilei cu o mărire de 20x, dar cu un câmp vizual mic, o imagine ușor neclară și alte neajunsuri. Galileo a fost cel care a deschis epoca refractorului în astronomie - secolul al XVII-lea.

Timpul și dezvoltarea științei au făcut posibilă crearea de telescoape mai puternice care au făcut posibil să se vadă mult mai mult. Astronomii au început să folosească lentile cu distanțe focale mai mari. Telescoapele în sine s-au transformat în țevi mari și grele și, desigur, nu erau convenabile de utilizat. Apoi au fost inventate trepiedele pentru ei. Telescoapele au fost treptat îmbunătățite și rafinate. Cu toate acestea, diametrul său maxim nu a depășit câțiva centimetri - nu a fost posibil să se producă lentile mari.

Până în 1656, Christian Huyens a realizat un telescop care a mărit obiectele observate de 100 de ori; dimensiunea sa era de peste 7 metri, cu o deschidere de aproximativ 150 mm. Acest telescop este deja considerat a fi la nivelul telescoapelor de amatori de astăzi pentru începători. În anii 1670, fusese deja construit un telescop de 45 de metri, care a mărit și mai mult obiectele și a oferit un unghi de vedere mai larg.

Dar chiar și vântul obișnuit ar putea servi ca un obstacol pentru obținerea unei imagini clare și de înaltă calitate. Telescopul a început să crească în lungime. Descoperitorii, încercând să profite la maximum de acest dispozitiv, s-au bazat pe legea optică pe care au descoperit-o - o scădere a aberației cromatice a unui obiectiv are loc odată cu creșterea distanței focale a acestuia. Pentru a elimina interferențele cromatice, cercetătorii au realizat telescoape de lungimi incredibile. Aceste conducte, care se numeau atunci telescoape, ajungeau la 70 de metri lungime și creau multe neplăceri în lucrul cu ele și montarea lor. Deficiențele refractorilor au forțat mințile mari să caute soluții pentru a îmbunătăți telescoapele. Raspunde si Metoda noua s-a constatat: colectarea și focalizarea razelor au început să fie efectuate cu ajutorul unei oglinzi concave. Refractorul a renăscut într-un reflector, complet eliberat de cromatism.

Acest merit îi aparține în întregime lui Isaac Newton, el a fost cel care a reușit să dea o viață nouă telescoapelor cu ajutorul unei oglinzi. Primul său reflector avea un diametru de doar patru centimetri. Și a făcut prima oglindă pentru un telescop cu diametrul de 30 mm dintr-un aliaj de cupru, staniu și arsen în 1704. Imaginea a devenit clară. Apropo, primul său telescop este încă păstrat cu grijă în Muzeul Astronomic din Londra.

Dar pentru o lungă perioadă de timp, opticii nu au putut face oglinzi cu drepturi depline pentru reflectoare. Anul nașterii unui nou tip de telescop este considerat a fi 1720, când britanicii au construit primul reflector funcțional cu un diametru de 15 centimetri. A fost o descoperire. În Europa, există o cerere pentru telescoape portabile, aproape compacte, lungi de doi metri. Au început să uite de tuburile refractoare de 40 de metri.

Sistemul cu două oglinzi din telescop a fost propus de francezul Cassegrain. Cassegrain nu a putut să-și pună în aplicare pe deplin ideea din cauza lipsei abilității tehnice de a inventa oglinzile necesare, dar astăzi desenele sale au fost implementate. Telescoapele Newtonian și Cassegrain sunt considerate primele telescoape „moderne”, inventate la sfârșitul secolului al XIX-lea. Apropo, telescopul spațial Hubble funcționează exact pe principiul telescopului Cassegrain. Și principiul fundamental al lui Newton care folosește o singură oglindă concavă a fost folosit la Observatorul Special de Astrofizică din Rusia din 1974. Perioada de glorie a astronomiei refractoare a avut loc în secolul al XIX-lea, când diametrul lentilelor acromatice a crescut treptat. Dacă în 1824 diametrul era încă de 24 de centimetri, atunci în 1866 dimensiunea sa s-a dublat, în 1885 diametrul a devenit 76 de centimetri (Observatorul Pulkovo din Rusia), iar până în 1897 a fost inventat refractorul Ierka. Se poate calcula că peste 75 de ani lentila a crescut cu un centimetru pe an.

Până la sfârșitul secolului al XVIII-lea, telescoapele compacte și convenabile au venit să înlocuiască reflectoarele voluminoase. De asemenea, oglinzile din metal s-au dovedit a nu fi foarte practice - sunt scumpe de produs și, de asemenea, se estompează în timp. Până în 1758, odată cu inventarea a două noi tipuri de sticlă: ușoară - coroană și grea - silex, a devenit posibilă crearea de lentile cu două lentile. Acest lucru a fost profitat cu succes de omul de știință J. Dollond, care a realizat o lentilă cu două lentile, numită ulterior lentila Dollond.

După inventarea lentilelor acromatice, victoria refractorului a fost absolută; tot ce a rămas a fost îmbunătățirea telescoapelor cu lentile. Au uitat de oglinzile concave. Au fost readuse la viață de mâinile astronomilor amatori. William Herschel, muzician englez care a descoperit planeta Uranus în 1781. Descoperirea sa nu a fost egală în astronomie din cele mai vechi timpuri. Mai mult, Uranus a fost descoperit folosind un mic reflector de casă. Succesul l-a determinat pe Herschel să înceapă să producă reflectoare mai mari. Herschel însuși a topit oglinzi din cupru și cositor în atelierul său. Opera principală a vieții sale a fost un telescop mare cu o oglindă cu diametrul de 122 cm. Acesta este diametrul celui mai mare telescop al său. Descoperirile nu au întârziat să apară; datorită acestui telescop, Herschel a descoperit al șaselea și al șaptelea satelit al planetei Saturn. Un alt astronom, nu mai puțin celebru, amator, proprietarul englez Lord Ross, a inventat un reflector cu o oglindă cu diametrul de 182 de centimetri. Datorită telescopului, a descoperit o serie de nebuloase spirale necunoscute. Telescoapele Herschel și Ross aveau multe dezavantaje. Lentilele metalice din oglindă s-au dovedit a fi prea grele, au reflectat doar o mică parte din lumina care cădea asupra lor și au devenit estompate. Era necesar un nou material perfect pentru oglinzi. Acest material s-a dovedit a fi sticlă. Fizicianul francez Leon Foucault a încercat să introducă o oglindă din sticlă argintie într-un reflector în 1856. Și experiența a fost un succes. Deja în anii 90, un astronom amator din Anglia a construit un reflector pentru observații fotografice cu o oglindă de sticlă de 152 de centimetri în diametru. O altă descoperire în construcția telescopului a fost evidentă.

Această descoperire nu ar fi putut avea loc fără participarea oamenilor de știință ruși. SUNT ÎN. Bruce a devenit faimos pentru dezvoltarea de oglinzi metalice speciale pentru telescoape. Lomonosov și Herschel, independent unul de celălalt, au inventat un design complet nou al telescopului, în care oglinda primară se înclină fără una secundară, reducând astfel pierderea de lumină.

Opticianul german Fraunhofer a pus producția și calitatea lentilelor pe bandă rulantă. Și astăzi la Observatorul Tartu există un telescop cu o lentilă Fraunhofer intactă, funcțională. Dar refractoarele opticianului german nu erau lipsite de un defect - cromatismul.

Abia spre sfârșitul secolului al XIX-lea a fost inventată o nouă metodă de producere a lentilelor. Suprafețele de sticlă au început să fie tratate cu o peliculă de argint, care a fost aplicată pe o oglindă de sticlă prin expunerea zahărului din struguri la săruri de nitrat de argint. Aceste lentile fundamental noi reflectau până la 95% din lumină, spre deosebire de vechile lentile de bronz, care reflectau doar 60% din lumină. L. Foucault a creat reflectoare cu oglinzi parabolice, schimbând forma suprafeței oglinzilor. La sfârșitul secolului al XIX-lea, Crossley, un astronom amator, și-a îndreptat atenția către oglinzile de aluminiu. Oglinda parabolică concavă din sticlă cu un diametru de 91 cm pe care a achiziționat-o a fost imediat introdusă în telescop. Astăzi, telescoape cu oglinzi atât de uriașe sunt instalate în observatoarele moderne. În timp ce creșterea refractorului a încetinit, dezvoltarea telescopului reflector a câștigat avânt. Din 1908 până în 1935, diferite observatoare din întreaga lume au construit mai mult de o duzină și jumătate de reflectoare cu o lentilă mai mare decât cea a lui Yerk. Cel mai mare telescop este instalat la Observatorul Mount Wilson, diametrul său este de 256 de centimetri. Și chiar și această limită va fi în curând dublată. Un reflector gigant american a fost instalat în California; astăzi are mai bine de cincisprezece ani.

Cu mai bine de 30 de ani în urmă, în 1976, oamenii de știință din URSS au construit un telescop BTA de 6 metri - Telescopul Azimutal Mare. Până la sfârșitul secolului 20, BTA a fost considerat cel mai mare telescop din lume.Inventatorii BTA au fost inovatori în soluții tehnice originale, cum ar fi o instalație alt-azimut ghidată de computer. Astăzi, aceste inovații sunt folosite în aproape toate telescoapele gigant. La începutul secolului 21, BTA a fost împins în al doilea zece telescoape mari din lume. Iar degradarea treptată a oglinzii în timp - astăzi calitatea ei a scăzut cu 30% din valoarea inițială - o transformă doar într-un monument istoric al științei.

Noua generație de telescoape include două telescoape gemene mari de 10 metri KECK I și KECK II pentru observații optice în infraroșu. Au fost instalate în 1994 și 1996 în SUA. Au fost colectate grație ajutorului Fundației W. Keck, după care sunt numite. El a oferit peste 140.000 de dolari pentru construcția lor. Aceste telescoape au dimensiunea unei clădiri cu opt etaje și cântăresc mai mult de 300 de tone fiecare, dar funcționează cu cea mai mare precizie. Principiul de funcționare este o oglindă principală cu un diametru de 10 metri, formată din 36 de segmente hexagonale, funcționând ca o singură oglindă reflectorizantă. Aceste telescoape sunt instalate într-unul dintre locurile optime de pe Pământ pentru observații astronomice - în Hawaii, pe versantul vulcanului stins Manua Kea înalt de 4.200 m. Până în 2002, aceste două telescoape, situate la o distanță de 85 m unul de celălalt, a început să funcționeze în modul interferometru, oferind aceeași rezoluție unghiulară ca un telescop de 85 de metri. Istoria telescopului a parcurs un drum lung - de la producătorii de sticlă italieni la telescoapele satelit gigant moderne. Observatoarele mari moderne au fost mult timp computerizate. Cu toate acestea, telescoapele de amatori și multe dispozitive precum Hubble se bazează încă pe principiile de funcționare inventate de Galileo.

Aplicație

Telescoapele moderne permit astronomilor să „privadă” cu mult dincolo de granițele Universului nostru. Pentru a indica cu precizie dispozitivele către un obiect, se folosesc algoritmi software complecși, care au devenit în mod neașteptat foarte utili pentru oncologi.

Când observă galaxii îndepărtate și în timpul căutării de noi corpuri cerești, oamenii de știință trebuie să calculeze traiectorii complexe ale obiectelor spațiale, astfel încât la un anumit moment în timp telescopul „să privească” exact acea parte a cerului în care o planetă îndepărtată, cometă sau asteroid. va fi cel mai clar vizibil.

Astfel de calcule sunt realizate folosind programe sofisticate, special scrise pentru calculatoare care controlează telescoape.

Iar oamenii de știință britanici implicați în probleme de oncologie, în special în studiul cancerului de sân, au folosit mai mult decât cu succes programe de calculator „astronomice” pentru a analiza mostre de tumori canceroase de sân.

Cercetătorii de la Universitatea din Cambridge au studiat 2.000 de mostre de cancer pentru a îmbunătăți tehnica, așa-numita personalizare a tratamentului cancerului. Această tehnică necesită cunoștințe precise număr maxim caracteristicile individuale ale tumorii la un anumit pacient pentru a selecta cele mai eficiente medicamente pentru chimioterapie.

Folosind metode convenționale, oamenii de știință ar trebui să petreacă cel puțin o săptămână analizând 2.000 de mostre - dar utilizarea programelor „astronomice” a făcut posibilă finalizarea acestei lucrări în mai puțin de 1 zi.

Pentru a face ajustări ale programului și adaptarea maximă a acestuia la nevoile oncologiei, oamenii de știință de la Cambridge plănuiesc să analizeze în curând 20.000 de mostre de tumori mamare obținute de la pacienți din tari diferite Europa.

Principiul unui telescop nu este de a mări obiectele, ci de a colecta lumina. Cu cât este mai mare dimensiunea elementului principal de adunare a luminii - o lentilă sau o oglindă, cu atât mai multă lumină va pătrunde în el. Important este că cantitatea totală de lumină colectată determină în cele din urmă nivelul de detaliu văzut - fie că este vorba despre un peisaj îndepărtat sau despre inelele lui Saturn. Deși mărirea, sau puterea, pentru un telescop este importantă, nu este esențială pentru atingerea nivelului de detaliu.

Telescoapele se schimbă și se îmbunătățesc în mod constant, dar principiul de funcționare rămâne același.

Telescopul colectează și concentrează lumina

Cu cât lentila convexă sau oglinda concavă este mai mare, cu atât mai multă lumină intră în ea. Și cu cât intră mai multă lumină, cu atât îți permite să vezi obiecte mai îndepărtate. Ochiul uman are propria sa lentilă convexă (lentila), dar această lentilă este foarte mică, așa că colectează destul de multă lumină. Un telescop vă permite să vedeți mai precis, deoarece oglinda sa este capabilă să colecteze mai multă lumină decât ochiul uman.

Telescopul focalizează razele de lumină și creează o imagine

Pentru a crea o imagine clară, lentilele și oglinzile telescopului colectează razele captate într-un singur punct - focalizarea. Dacă lumina nu este concentrată într-un singur punct, imaginea va fi neclară.

Tipuri de telescoape

Telescoapele pot fi împărțite în funcție de modul în care funcționează cu lumina în „lentilă”, „oglindă” și telescoape combinate - lentile oglindă.

Refractorii sunt telescoape refractoare. Lumina dintr-un astfel de telescop este colectată folosind o lentilă biconvexă (de fapt, este lentila telescopului). Dintre instrumentele de amatori, cele mai comune acromate sunt de obicei cele cu două lentile, dar există și altele mai complexe. Un refractor acromatic este format din două lentile - una colectoare și una divergentă, ceea ce face posibilă compensarea aberațiilor sferice și cromatice - cu alte cuvinte, distorsiuni în fluxul luminii la trecerea prin lentilă.

Puțină istorie:

Refractorul lui Galileo (creat în 1609) a folosit două lentile pentru a colecta cât mai multă lumină stelară. și permite ochiului uman să-l vadă. Lumina care trece printr-o oglindă sferică formează o imagine. Lentila sferică a lui Galileo face imaginea neclară. În plus, o astfel de lentilă descompune lumina în componente de culoare, motiv pentru care în jurul obiectului luminos se formează o zonă colorată neclară. Prin urmare, lentila sferică convexă colectează lumina stelelor, iar lentila concavă care o urmează transformă razele de lumină colectate înapoi în unele paralele, ceea ce face posibilă restabilirea clarității și clarității imaginii observate.

Refractor Keppler (1611)

Orice lentilă sferică refractă razele de lumină, defocalzându-le și estompând imaginea. O lentilă Keppler sferică are o curbură mai mică și o distanță focală mai mare decât o lentilă galileană. Prin urmare, punctele de focalizare ale razelor care trec printr-o astfel de lentilă sunt mai aproape unele de altele, ceea ce face posibilă reducerea, dar nu eliminarea completă a distorsiunilor de imagine. De fapt, Keppler însuși nu a creat un astfel de telescop, dar îmbunătățirile pe care le-a propus au avut o influență puternică asupra dezvoltării ulterioare a refractorilor.

Refractor acromatic

Un refractor acromatic se bazează pe telescopul Keppler, dar în loc de o lentilă sferică, folosește două lentile cu curburi diferite. Lumina care trece prin aceste două lentile este focalizată într-un punct, adică. Această metodă evită atât aberația cromatică, cât și cea sferică.

Telescopul Sturman F70076
Un refractor simplu și ușor pentru începători, cu o lentilă obiectiv de 50 mm. Mărire - 18*,27*,60*,90*. Este echipat cu două oculare - 6 mm și 20 mm. Poate fi folosit ca o țeavă deoarece nu inversează imaginea. Pe o paranteză azimutală.
> Telescopul Konus KJ-7
Telescop refractor cu focalizare lungă de 60 mm pe o montură germană (ecuatorială). Mărire maximă - 120x. Potrivit pentru copii și astronomi începători.
Telescop MEADE NGC 70/700mm AZ
Un refractor clasic cu un diametru de 70 mm și o mărire maximă utilă de până la 250*. Vine cu trei oculare, prismă și montură. Vă permite să observați aproape toate planetele Sistemului Solar și stelele slabe până la magnitudinea 11,3.
Telescop Synta Skywatcher 607AZ2
Un refractor clasic pe o montură azimut AZ-2 pe un trepied din aluminiu și capacitatea de a micro-scala telescopul în înălțime. Diametru lentilă 60 mm, mărire maximă de 120 de ori, putere de penetrare 11 (magnitudini). Greutate 5 kg.
Telescop Synta Skywatcher 1025AZ3
Un refractor ușor cu o montură alt-azimutal AZ-3 pe un trepied din aluminiu cu ghidare micrometrică a telescopului în ambele axe. Poate fi folosit ca teleobiectiv pentru majoritatea camerelor DSLR pentru a fotografia obiecte îndepărtate. Diametru lentila 100 mm, distanta focala 500 mm, putere de penetrare 12 (magnitudini). Greutate 14 kg.

Reflector este orice telescop a cărui lentilă constă numai din oglinzi. Reflectoarele sunt telescoape reflectorizante, iar imaginea din astfel de telescoape apare pe cealaltă parte a sistemului optic decât în refractoare.

Puțină istorie

Telescop reflector Gregory (1663)

James Gregory a prezentat absolut tehnologie nouăîn fabricarea telescoapelor, după ce a inventat un telescop cu oglindă primară parabolică. Imaginea care poate fi observată printr-un astfel de telescop este lipsită de aberații atât sferice, cât și cromatice.

reflectorul lui Newton (1668)

Newton a folosit o oglindă primară din metal pentru a colecta lumina și o oglindă de ghidare ulterioară care a redirecționat razele de lumină către ocular. În acest fel, s-a putut face față aberației cromatice - deoarece în loc de lentile, acest telescop folosește oglinzi. Dar imaginea sa dovedit încă neclară din cauza curburii sferice a oglinzii.

Până acum, un telescop realizat după schema lui Newton este adesea numit reflector. Din păcate, nu este lipsită de aberații. Puțin în lateralul axei, începe să apară coma (non-izoplanatism) - o aberație asociată cu mărirea neuniformă a diferitelor zone inelare ale deschiderii. Coma duce la faptul că locul de împrăștiere arată ca o proiecție a unui con - partea cea mai ascuțită și mai strălucitoare spre centrul câmpului vizual, plictisitoare și rotunjită departe de centru. Mărimea punctului de împrăștiere este proporțională cu distanța de la centrul câmpului vizual și este proporțională cu pătratul diametrului deschiderii. Prin urmare, manifestarea comei este deosebit de puternică la așa-numiții Newtoni „rapidi” (cu deschidere mare) de la marginea câmpului vizual.

Telescoapele newtoniene sunt și astăzi foarte populare: sunt foarte simple și ieftine de fabricat, ceea ce înseamnă că prețurile lor medii sunt mult mai mici decât pentru refractorii corespunzători. Dar designul în sine impune unele limitări unui astfel de telescop: distorsiunile razelor care trec prin oglinda diagonală înrăutățesc considerabil rezoluția unui astfel de telescop și, pe măsură ce diametrul lentilei crește, lungimea tubului crește proporțional. Ca urmare, telescopul devine prea mare, iar câmpul vizual cu un tub lung devine mai mic. De fapt, reflectoarele cu un diametru mai mare de 15 cm practic nu sunt produse, deoarece... Astfel de dispozitive vor avea mai multe dezavantaje decât avantaje.

Telescop Synta Skywatcher 1309EQ2
Reflector cu diametrul lentilei de 130 mm pe o montură ecuatorială. Mărire maximă 260. Perspectivă 13.3
Telescop F800203M STURMAN
Reflector cu diametrul lentilei de 200 mm pe o montură ecuatorială. Vine cu două oculare, filtru lunar, trepied și vizor.
Telescop Meade Newton 6 LXD-75 f/5 cu telecomandă EC
Un reflector newtonian clasic cu un diametru al lentilei de 150 mm și o mărire utilă de până la 400x. Un telescop pentru pasionații de astronomie care apreciază un diametru mare de lumină și un raport mare de deschidere. O montură acționată electronic cu urmărire a ceasului permite astrofotografie cu expunere lungă.

Lentila-oglindă Telescoapele (catadioptrice) folosesc atât lentile, cât și oglinzi pentru a obține o calitate superbă a imaginii de înaltă rezoluție din tuburi optice foarte scurte și portabile.

Parametrii telescopului

Diametrul și mărirea

Atunci când alegeți un telescop, este important să știți despre diametrul lentilei, rezoluția, mărirea și calitatea construcției și componentelor.

Cantitatea de lumină colectată de un telescop depinde direct de diametru(D) oglinda sau obiectivul primar. Cantitatea de lumină care trece prin lentilă este proporțională cu aria sa.

Pe lângă diametru, dimensiunea lentilei este importantă pentru caracteristicile sale. gaură relativă(A), egal cu raportul dintre diametru și distanța focală (numită și deschidere).

Focalizare relativă se numește reciproca deschiderii relative.

Permisiune- aceasta este capacitatea de a afișa detalii - de ex. Cu cât rezoluția este mai mare, cu atât imaginea este mai bună. Un telescop de înaltă rezoluție va putea separa două obiecte îndepărtate, apropiate, în timp ce un telescop cu rezoluție joasă va vedea doar un obiect mixt. Stelele sunt surse punctuale de lumină, deci sunt greu de observat, iar într-un telescop puteți vedea doar o imagine de difracție a stelei sub forma unui disc cu un inel de lumină în jurul său. Oficial, rezoluția maximă a unui telescop vizual este decalajul unghiular minim dintre o pereche de stele de luminozitate egală atunci când acestea sunt încă vizibile la o mărire suficientă și nu există interferențe din atmosferă separat. Această valoare pentru instrumente bune este aproximativ egală cu 120/D secunde de arc, unde D este deschiderea (diametrul) telescopului în mm.

Creșteri Telescopul ar trebui să se afle în intervalul de la D/7 la 1,5D, unde D este diametrul deschiderii lentilei telescopului. Adică, pentru un tub cu diametrul de 100 mm, ocularele trebuie selectate astfel încât să ofere măriri de la 15x la 150x.

La o mărire egală numeric cu diametrul lentilei, exprimată în milimetri, apar primele semne ale unui model de difracție, iar o creștere suplimentară a măririi nu va face decât să înrăutățească calitatea imaginii, făcând imposibilă distingerea detaliilor mici. În plus, merită să ne amintim despre tremuratul telescopului, turbulența atmosferică etc. Prin urmare, la observarea Lunii și a planetelor, măririle care depășesc 1,4D - 1,7D nu sunt utilizate de obicei.În orice caz, un instrument bun ar trebui să poată „extrage” până la 1,5D fără a degrada semnificativ calitatea imaginii. Refractorii fac față cel mai bine acestui lucru, iar reflectoarele cu ecranarea lor centrală nu mai pot funcționa în mod fiabil la astfel de măriri, prin urmare, nu este recomandabil să le folosiți pentru observarea Lunii și a planetelor.

Limita superioară a măririi raționale este determinată empiric și este legată de influența fenomenelor de difracție (pe măsură ce mărirea crește, dimensiunea pupilei de ieșire a telescopului, deschiderea de ieșire a telescopului scade). S-a dovedit că cea mai mare rezoluție este obținută cu pupile de ieșire mai mici de 0,7 mm și creșterea suplimentară a măririi nu duce la o creștere a numărului de detalii. Dimpotrivă, o imagine liberă, tulbure și slabă creează iluzia detaliilor reduse. Măriri mari de 1,5D au sens, deoarece sunt mai confortabile, în special pentru persoanele cu deficiențe de vedere și numai pentru obiecte luminoase, contrastante.

Limita inferioară a unui interval rezonabil de mărire este determinată de faptul că raportul dintre diametrul lentilei și diametrul pupilei de ieșire (adică diametrul fasciculului de lumină care iese din ocular) este egal cu raportul distanțelor focale ale acestora, de exemplu. crește. Dacă diametrul fasciculului care iese din ocular depășește diametrul pupilei observatorului, unele dintre raze vor fi tăiate, iar ochiul observatorului va vedea mai puțină lumină - și o parte mai mică a imaginii.

Astfel, rezultă următoarea serie de măriri recomandate: 2D, 1.4D, 1D, 0.7D, D/7. Mărirea D/2..D/3 este utilă pentru observarea clusterelor de dimensiuni normale și a obiectelor nebuloase slabe.

Monturi

Suport pentru telescop- partea telescopului pe care este montat tubul său optic. Vă permite să îl direcționați către zona observată a cerului, asigură stabilitatea instalării sale în poziția de lucru și comoditatea efectuării diferitelor tipuri de observații. Suportul constă dintr-o bază (sau coloană), două axe reciproc perpendiculare pentru rotirea tubului telescopului, o unitate și un sistem de măsurare a unghiurilor de rotație.

ÎN montura ecuatorială prima axă este îndreptată spre polul ceresc și se numește axă polară (sau oră), iar a doua se află în planul ecuatorial și se numește axă de declinare; Tubul telescopului este atașat de el. Când telescopul este rotit în jurul primei axe, unghiul său orar se modifică cu o declinare constantă; la întoarcerea în jurul axei a 2-a, declinația se modifică la un unghi orar constant. Dacă telescopul este montat pe o astfel de montură, urmărirea unui corp ceresc în mișcare din cauza rotației zilnice aparente a cerului se realizează prin rotirea telescopului cu o viteză constantă în jurul unei axe polare.

ÎN montură alt-azimutală prima axă este verticală, iar a doua, care poartă conducta, se află în plan orizontal. Prima axă este folosită pentru a roti telescopul în azimut, a doua - în înălțime (distanța zenit). La observarea stelelor printr-un telescop montat pe o montură azimutală, acesta trebuie să fie continuu și grad înalt se rotesc cu precizie simultan în jurul a două axe și la viteze care variază în funcție de o lege complexă.

Fotografii folosite de pe www.amazing-space.stsci.edu

Structura telescopului

Din cele mai vechi timpuri, omenirea tânjește să afle ce este acolo pe cer, dincolo de Pământ și invizibil pentru ochiul uman. Cei mai mari oameni de știință ai antichității, precum Leonardo da Vinci, Galileo Galilei, au încercat să creeze un dispozitiv care să permită cuiva să privească în adâncurile spațiului și să ridice vălul misterului Universului. De atunci, multe descoperiri au avut loc în domeniul astronomiei și astrofizicii. Fiecare persoană știe ce este un telescop, dar nu toată lumea știe cu cât timp în urmă și de către cine a fost inventat primul telescop și cum a fost proiectat.

Un telescop este un dispozitiv conceput pentru a observa corpurile cerești.

În special, un telescop se referă la un sistem telescopic optic care nu este neapărat utilizat în scopuri astronomice.

Există telescoape pentru toate domeniile spectrului electromagnetic:

b telescoape optice

b radiotelescoape

b telescoape cu raze X

telescoape cu raze gamma

Telescoape optice

În funcție de designul lor optic, majoritatea telescoapelor sunt împărțite în:

b Lentila (refractoare sau dioptrie) - un obiectiv sau un sistem de lentile este folosit ca lentila.

b Oglindă (reflector sau catoptric) - o oglindă concavă este folosită ca lentilă.

b Telescoape cu lentilă oglindă (catadioptrice) - o oglindă sferică este folosită ca lentilă, iar o lentilă, sistem de lentile sau menisc servește la compensarea aberațiilor.

> Tipuri de telescoape

Toate telescoapele optice sunt grupate în funcție de tipul de element de adunare a luminii în oglindă, lentilă și combinate. Fiecare tip de telescop are propriile avantaje și dezavantaje, prin urmare, atunci când alegeți optica, trebuie să luați în considerare următorii factori: condiții și scopuri de observare, cerințe de greutate și mobilitate, preț, nivel de aberație. Să caracterizăm cele mai populare tipuri de telescoape.

Refractoare (telescoape cu lentile)

Refractori Acestea sunt primele telescoape inventate de om. Într-un astfel de telescop, o lentilă biconvexă, care acționează ca un obiectiv, este responsabilă de colectarea luminii. Acțiunea sa se bazează pe principala proprietate a lentilelor convexe - refracția razelor de lumină și colectarea lor la focalizare. De aici și numele - refractori (din latinescul refract - a refract).

A fost creat în 1609. A folosit două lentile pentru a colecta cantitatea maximă de lumină stelară. Prima lentilă, care acționa ca o lentilă, era convexă și servea la colectarea și focalizarea luminii la o anumită distanță. A doua lentilă, jucând rolul unui ocular, era concavă și era folosită pentru a transforma fasciculul de lumină convergent într-unul paralel. Folosind sistemul Galileian, este posibil să se obțină o imagine directă, neinversată, a cărei calitate este foarte afectată de aberația cromatică. Efectul aberației cromatice poate fi văzut ca o colorare falsă a detaliilor și a marginilor unui obiect.

Refractorul Kepler este un sistem mai avansat care a fost creat în 1611. Aici a fost folosită ca ocular o lentilă convexă, în care focalizarea frontală a fost combinată cu focalizarea din spate a obiectivului. Drept urmare, imaginea finală a fost cu susul în jos, ceea ce nu este important pentru cercetările astronomice. Principalul avantaj al noului sistem este capacitatea de a instala o grilă de măsurare în interiorul conductei la punctul focal.

Acest design a fost caracterizat și de aberația cromatică, dar efectul putea fi neutralizat prin creșterea distanței focale. De aceea, telescoapele din acea vreme aveau o distanță focală uriașă cu un tub de dimensiunea adecvată, ceea ce a cauzat dificultăți serioase la efectuarea cercetărilor astronomice.

La începutul secolului al XVIII-lea a apărut, care este popular și astăzi. Lentila acestui dispozitiv este realizată din două lentile din diferite tipuri de sticlă. Un obiectiv este convergent, al doilea este divergent. Această structură poate reduce semnificativ aberația cromatică și sferică. Și corpul telescopului rămâne foarte compact. Astăzi au fost creați refractori apocromatici în care influența aberației cromatice este redusă la minimum posibil.

Avantajele refractorilor:

Design simplu, ușurință în operare, fiabilitate;
Stabilizare termică rapidă;
Nesolicitant față de serviciul profesional;
Ideal pentru explorarea planetelor, a Lunii, a stelelor duble;
Redare excelentă a culorii în versiunea apocromatică, bună în versiunea acromatică;
Sistem fara ecranare centrala fata de oglinda diagonala sau secundara. De aici contrastul ridicat al imaginii;
Fără flux de aer în conductă, protejând optica de murdărie și praf;
Design de lentilă dintr-o singură bucată care nu necesită ajustări din partea astronomului.

Dezavantajele refractorilor:

Preț mare;
Greutate și dimensiuni mari;
Diametru mic de deschidere practic;
Limitări în studiul obiectelor slabe și mici din spațiul adânc.

Numele telescoapelor cu oglindă - reflectoare provine din cuvântul latin reflectio - a reflecta. Acest dispozitiv este un telescop cu o lentilă, care servește ca o oglindă concavă. Sarcina sa este de a colecta lumina stelelor într-un singur punct. Prin plasarea ocularului în acest punct, puteți vedea imaginea.

Unul dintre primele reflectoare ( Telescopul Gregory) a fost inventat în 1663. Acest telescop cu oglindă parabolică era complet lipsit de aberații cromatice și sferice. Lumina colectată de oglindă era reflectată de o mică oglindă ovală, care era fixată în fața celei principale, în care era un mic orificiu pentru ieșirea fasciculului de lumină.

Newton a fost complet dezamăgit de telescoapele cu refracție, așa că una dintre principalele sale dezvoltări a fost un telescop reflectorizant, creat pe baza unei oglinzi primare metalice. Reflecta lumina de diferite lungimi de undă în mod egal, iar forma sferică a oglinzii a făcut dispozitivul mai accesibil chiar și pentru auto-producție.

În 1672, astronomul Laurent Cassegrain a propus un design pentru un telescop care să semene cu faimosul reflector al lui Gregory. Dar modelul îmbunătățit a avut mai multe diferențe serioase, principala fiind o oglindă secundară hiperbolică convexă, ceea ce a făcut telescopul mai compact și a minimizat ecranarea centrală. Cu toate acestea, reflectorul tradițional Cassegrain s-a dovedit a fi low-tech pentru producția de masă. Oglinzile cu suprafețe complexe și aberația de comă necorectată sunt principalele motive pentru această nepopularitate. Cu toate acestea, modificările acestui telescop sunt folosite astăzi în întreaga lume. De exemplu, telescopul Ritchie-Chretien și o mulțime de instrumente optice bazate pe sistem Schmidt-Cassegrain și Maksutov-Cassegrain.

Astăzi, numele „reflector” este înțeles în mod obișnuit ca un telescop newtonian. Principalele sale caracteristici sunt un mic aberație sferică, absența oricărui cromatism, precum și non-izoplanatism - o manifestare de comă aproape de axă, care este asociată cu inegalitatea zonelor inelare individuale ale deschiderii. Din această cauză, steaua dintr-un telescop nu arată ca un cerc, ci ca un fel de proiecție a unui con. În același timp, partea sa rotundă tocită este întoarsă din centru în lateral, iar partea ascuțită este întoarsă, dimpotrivă, spre centru. Pentru a corecta efectul de comă, se folosesc corectoare de lentile, care trebuie fixate în fața camerei sau a ocularului.

„Newtonii” sunt adesea executați pe o montură Dobsonian, care este practică și compactă ca dimensiune. Acest lucru face ca telescopul să fie un dispozitiv foarte portabil, în ciuda dimensiunii diafragmei.

Avantajele reflectoarelor:

Preț accesibil;

Mobilitate și compactitate;
Eficiență ridicată la observarea obiectelor slabe din spațiul profund: nebuloase, galaxii, grupuri de stele;

Luminozitate și claritate maximă a imaginilor cu distorsiuni minime.

Aberația cromatică este redusă la zero.

Dezavantajele reflectoarelor:

Întinderea oglinzii secundare, ecranare centrală. De aici contrastul scăzut al imaginii;
Stabilizarea termică a unei oglinzi mari de sticlă durează mult timp;
O țeavă deschisă fără protecție împotriva căldurii și prafului. De aici calitatea scăzută a imaginii;
Colimarea și alinierea regulate sunt necesare și se pot pierde în timpul utilizării sau transportului.

Telescoapele catadioptrice folosesc atât oglinzi, cât și lentile pentru a corecta aberațiile și pentru a construi o imagine. Două tipuri de astfel de telescoape sunt cele mai solicitate astăzi: Schmidt-Cassegrain și Maksutov-Cassegrain.

Proiectarea instrumentelor Schmidt-Cassegrain(SHK) constă din oglinzi primare și secundare sferice. În acest caz, aberația sferică este corectată de o placă Schmidt cu deschidere completă, care este instalată la intrarea în conductă. Cu toate acestea, unele aberații reziduale rămân aici sub formă de comă și curbură a câmpului. Corectarea lor este posibilă folosind corectori de lentile, care sunt deosebit de relevanți în astrofotografie.

Principalele avantaje ale dispozitivelor de acest tip se referă la greutatea minimă și un tub scurt, menținând în același timp un diametru de deschidere și o distanță focală impresionante. În același timp, aceste modele nu se caracterizează prin întinderea montării oglinzii secundare, iar designul special al țevii împiedică pătrunderea aerului și a prafului în interior.

Dezvoltarea sistemului Maksutov-Cassegrain(MK) aparține inginerului optic sovietic D. Maksutov. Designul unui astfel de telescop este echipat cu oglinzi sferice și un corector de lentile cu deschidere completă, al cărui rol este o lentilă convex-concavă - un menisc, este responsabil pentru corectarea aberațiilor. De aceea, un astfel de echipament optic este adesea numit reflector de menisc.

Avantajele MC includ capacitatea de a corecta aproape orice aberație prin selectarea parametrilor principali. Singura excepție este aberația sferică de ordin superior. Toate acestea fac schema populară în rândul producătorilor și pasionaților de astronomie.

Într-adevăr, toate celelalte lucruri fiind egale, sistemul MK oferă imagini mai bune și mai clare decât schema ShK. Cu toate acestea, telescoapele MK mai mari au o perioadă mai lungă de stabilizare termică, deoarece un menisc gros își pierde temperatura mult mai lent. În plus, MK-urile sunt mai sensibile la rigiditatea monturii corectoare, astfel încât designul telescopului este mai greu. Acest lucru este asociat cu popularitatea ridicată a sistemelor MK cu deschideri mici și medii și a sistemelor ShK cu deschideri medii și mari.

În plus, au fost dezvoltate sisteme catadioptrice Maksutov-Newton și Schmidt-Newton, al căror design a fost creat special pentru a corecta aberațiile. Au păstrat dimensiunile newtoniene, dar greutatea lor a crescut semnificativ. Acest lucru este valabil mai ales pentru corectorii de menisc.

Avantaje

Versatilitate. Poate fi folosit atât pentru observații la sol, cât și pentru observații spațiale;
Nivel crescut de corectare a aberațiilor;
Protecție împotriva curgerilor de praf și căldură;
Dimensiuni compacte;
Preț accesibil.

Defectetelescoape catadioptrice:

Perioada lungă de stabilizare termică, care este deosebit de importantă pentru telescoapele cu corector de menisc;
Complexitatea designului, care provoacă dificultăți în timpul instalării și auto-ajustării.