Виды телескопов

03/03/2020

Весь широкий ассортимент представленных на современном рынке оптических телескопов подразделяется на три большие подгруппы, кардинально отличающиеся типом основного собирательного модуля:

Естественно, телескопы внутри вышеозначенных групп различаются дополнительными параметрами, спецификой внешней конструкции, материалами, из которых изготовлена оптика и так далее. Ниже, представлена базовая характеристика каждого типа продукции, обозначены их особенности и недостатки.

Рефракторы

Классический линзовый телескоп был родоначальником всего многообразия современных оптических приборов такого рода. Базовая схема Галилея, представленная широкой общественности в далеком 1609 году, включала в себя две линзы – выпуклую и вогнутую. Первая собирала и фокусировала свет, вторая же выступала окуляром. Несмотря на наличие прямого неперевернутого изображения, минусы такой конструкции были очевидны – это сильные хроматические аберрации, искажающие цветовую гамму и невысокая четкость картинки, в особенности по краям изображений.

Спустя несколько лет свой вариант оптического линзового телескопа представил Иоганн Кеплер. Он заменил рассеивающую линзу собирающим аналогом, что увеличило поле зрение и вынос зрачка с параллельным формированием перевернутости изображения. Явное преимущество усовершенствования знаменитого немецкого астронома – наличие действительного промежуточного изображения, позволяющего установить в локализацию плоскости подходящую измерительную шкалу. Все последующие модификации рефракторов, в том числе и современные приборы, базисом используют именно модель Кеплера с дополнительными функциональными доработками.

Благодаря стремительному развитию технологий качество материалов для оптики с течением времени значительно улучшилось, а широкое распространение получили линзовые телескопы с ахроматическими и апохроматическими объективами. В первых устранена хроматическая аберрация (ХА). Во вторых, помимо ХА отсутствуют и сферические искажения, что позволяет применять устройства для профессионального наблюдения за небом.

В современной астрономии рефракторы используются преимущественно для обзора лунного ландшафта, общей перспективы планет Солнечной системы и крупнейших спутников, а также наземных наблюдений, используя опциональные или комплектные аксессуары, исправляющие перевернутость и зеркальность изображения.

Ключевые преимущества линзовых телескопов:

  • Простая конструкция. Производить рефракторы бюджетного и среднего сегмента проще, нежели рефлекторы и катадиоптрики.
  • Надежность. Отсутствие сложных модулей, способных выходить со строя, формирует предпосылки к длительной эксплуатации при штатном применении изделия.
  • Легкость использования. Рефракторы не требуют специального обслуживания и дополнительных профессиональных умений в процессе эксплуатации. Более того, объектив линзовых телескопов изготавливается производителем как цельная конструкция, без необходимости ручной юстировки со стороны пользователя.
  • Слабое влияние климатических внешних факторов окружающей среды. Рефракторы имеют чрезвычайно быструю термическую стабилизацию даже при резком перепаде температур, поэтому применять их можно практически сразу после выноса и установки в уличных условиях. Помимо этого внутренняя часть базисной трубы телескопа защищена от попадания внутрь потоков воздуха, пыли и грязи благодаря использованию линз.
  • Приемлемое качество картинки. Современные устройства с ахроматической или апохроматической оптикой имеют хорошую цветопередачу, при этом отсутствие централизированного экранирования гарантирует высококонтрастное изображение.

Основные недостатки рефракторов:

  • Высокая стоимость премиальных моделей. Объективы зеркальных телескопов с большим диаметром и низкодисперсионной оптикой обходятся в производстве существенно дороже зеркальных и комбинированных аналогов при идентичном качестве изображения.
  • Большие габариты и масса крупноапертурных изделий. Громоздкость рефракторов с большой входной апертурой не даёт возможности использовать их с комфортом вне условий специально оборудованных площадок для наблюдений. Из-за этого выпускаемая продукция, относящаяся преимущественно к бюджетному и среднему сегменту, учитывая функциональные ограничения, не позволяет полноценно наблюдать тусклые объекты и дальний Космос.

Рефлекторы

Базовая конструкция рефлекторов включает в себя основное светособирающее зеркало, а также вторичный аналог, перенаправляющий световой поток на окуляр.

Впервые, зеркальную конструкцию телескопа представил Джеймс Грегори в 1663 году. Его модуль состоял из вогнутого параболического зеркала и вторичного вогнутого эллиптического аналога, направляющего свет от входной апертуры через центральное отверстие главного компонента на окулярный проём, расположенный сзади.

Свой вариант рефлектора в 1668 году предложил Исаак Ньютон. Система включала в себя основное сферическое или параболическое зеркало, дополнялось плоским диагональным аналогом, располагаемым вблизи фокуса. Главное преимущество такой модели – простота изготовления.

В 1672 году Лорен Кассегрен переработал классическую схему телескопа Грегори, установив вместо вогнутого эллиптического вторичного зеркала его более компактный выпуклый аналог, дающий меньший коэффициент центрального экранирования. Такая конструкция стала базой для множества популярных модификаций, в том числе варианта Ричи-Кретьена, применяемого в орбитальном телескопе Хаббла, а также комбинированных зеркально-линзовых устройств.

В современной практике для любительской и начальной профессиональной сферы преимущественно используются рефлекторы на основе схемы Ньютона. Они полностью нейтрализуют хроматические аберрации и частично устраняют сферические искажения, однако подвержены неизопланатизму на краях поля зрения, несмотря на применение корректоров комы, которые лишь частично уменьшают дефект.

Любители-астрономы применяют зеркальные телескопы для обзора дальних объектов Космоса со слабой или умеренной светимостью.

Ключевые преимущества рефлекторов:

  • Дешевизна. Небольшая стоимость в перерасчете на единицы входной апертуры, если сравнивать изделия с катадиоптриками и тем более рефракторами.
  • Компактность. Тубусы телескопов хоть и массивны, но при этом достаточно компактны, легко устанавливаются, в особенности, если речь идёт о применении монтировок Добсона.
  • Минимум дефектов. Полное отсутствие хроматизма, частичное уменьшение сферических аберраций.
  • Высокий коэффициент светосильности. Даже бюджетные модели рефлекторов позволяют изучать дальние тусклые звезды и скопления.

Недостатки зеркальных телескопов:

  • Сниженная контрастность. Формируется за счет централизированного экранирования и наличия крепежных растяжек вторичного зеркала.
  • Необходимость ручной регулировки. Для зеркал рефлектора требуется регулярное проведение процедур юстировки или коллимации.
  • Слабая защита от внешних климатических факторов окружающей среды. При резком перепаде температурного диапазона зеркальному телескопу нужна длительная термическая стабилизация. Кроме того, базовый тубус со стороны входной апертуры полностью открыт, поэтому туда может попадать пыль, воздушные массы, грязь и влага, что требует проведения регулярного обслуживания, включающего в себя деликатную чистку.

Катадиоптрики

Катадиоптрики представляют собой комбинированные системы, включающие зеркальный модуль, линзы, а также дополнительные элементы в зависимости от используемой схемы.

Первые варианты зеркального-линзовых телескопов были представлены еще в начале восемнадцатого века (модули Гамильтона и Шупманна), однако не получили распространения из-за повсеместного использования рефракторов/рефлекторов. Лишь в 1930 году один из удачных образцов катадиоптриков был пущен в серийное производство – это прибор Кассегрена, усовершенствованный Бернхардом Шмидтом. Для нивеливания сферической аберрации, а также устранения комы/астигматизма он вставил в центр кривизны основного зеркала диафрагму с асферической линзой (поверхность четвертого порядка). Существенной проблемой оставалась кривизна поля зрения, которая была исправлена Бжеймсом Бэкером в 1946 году путем монтажа выпуклого вторичного зеркала, создающего нужный коэффициент плоскости. Такая модель получила название система Шмидта-Кассегрена и активно применяется в астрометрии для формирования обзоров неба.

Тем не менее, для астрономов-любителей стоимость вышеописанной конструкции оставалась достаточно высокой. В качестве недорогой альтернативы Д.Д. Максутовым был разработан иной вариант катадиоптрика. В нём сферическую аберрацию нейтрализовал мениск большой кривизны с четким позиционированием, практически избавляющим оборудование от комы и астигматизма. Передняя плоско-выпуклая линза Пиацци-Смита в системе устраняла кривизну поля, характерную для всех приборов на основе камеры Шмидта. Бюджетные модели катадиоптриков на основе схемы Максутова-Кассегрена оснащаются алюминированным элементом, закрепленным к внутренней поверхности мениска и являются длиннофокусными. Устройства среднего и премиального класса снабжаются отдельным вторичным зеркалом.

Современные астрономы применяют зеркально-линзовые телескопы для универсальных наблюдений за объектами Солнечной системы, Млечного пути и иных галактик с любой светимостью.

Ключевые преимущества катадиоптриков:

  • Комплексная коррекция аберраций всех типов. В первую очередь речь идёт о сферических искажениях, кривизне поля. Помимо этого, в зеркально-линзовых телескопах не столь значительно проявляются хроматические аберрации (по сравнению с бюджетными рефракторами без апохроматической оптики).
  • Небольшие размеры. Катадиоптрики при равной с рефлекторами и рефракторами апертуре являются более компактными.
  • Универсальность наблюдений. Устройства одинаково хороши для просмотра широкого спектра объектов ближнего и дальнего Космоса.
  • Сбалансированная цена. По базовому расчету диаметра входной апертуры стоят дешевле рефракторов, но дороже рефлекторов.
  • Дополнительная защита от внешних факторов окружающей среды. Минимизация влияния воздушных потоков, пыли, грязи и влаги, благодаря передней коррекционной линзе, закрывающей входное отверстие тубуса.

Основные недостатки зеркально-линзовых телескопов:

  • Длительная термическая стабилизация. Очень долго прибор «приспосабливается» к перепаду температур при наличии менискового корректора.
  • Большая масса. При равных с рефлектором размерах, катадиоптрик весит существенно больше.
  • Сложная конструкция. Для проведения ручной регулировки зеркала необходимо иметь достаточную сноровку. Ряд бюджетных моделей вообще не обладает возможностью штатной разборки, что значительно усложняет процедуру юстировки/коллимации.

Итоги

Выбирая телескоп, следует учитывать не только стоимость оборудования, но и потенциальных спектр объектов для будущего исследования. В данном контексте оптимальными вариантами станут:

  • Рефракторы для обзора лунной поверхности, планет и спутников Солнечной системы;
  • Рефлекторы для изучения дальних галактик, скоплений, звезд со слабой светимостью;
  • Катадиоптрики для универсального осмотра широкого спектра объектов как ближнего, так и дальнего Космоса.

Удачного выбора и приятного использования! Остались вопросы? Обращайтесь – наши менеджеры готовы ответить на них в рабочее время.

 

Комментарии

Сообщения не найдены

Написать отзыв