Característiques dels telescopis reflectors

És costum anomenar un reflector qualsevol dispositiu la funció principal del qual és reflectir... Així, es va crear un telescopi reflector amb aquest fenomen òptic. En lloc d'una lent, a l'objectiu del dispositiu es troba un mirall còncau, que reflecteix i dirigeix ​​els raigs de llum cap a l'ocular per veure o fotografiar una imatge. Considerem les principals característiques distintives d'un telescopi reflector.

Un telescopi reflector es diferencia d'altres tipus de telescopis refractors perquè hi ha instal·lat un mirall còncau de metall o vidre en lloc d'un sistema de lents. Sovint, aquests dispositius s'anomenen telescopis "mirall".

És bastant fàcil distingir un telescopi reflex d'un refractari, fins i tot sense experiència en astronomia. L'esquema del segon és bastant senzill. Es tracta d'un tub, el diàmetre del qual depèn del diàmetre de la lent de l'objectiu situada a l'extrem que s'enfronta a l'objecte observat. A l'altre extrem del tub hi ha un ocular, una lent de diàmetre més petit, a través de la qual es realitza l'observació. La longitud del tub d'aquest dispositiu està determinada per la distància focal de la lent i la força del material del qual es pot fer.

Un telescopi amb un mirall còncau té un aspecte diferent, ja que té un principi de funcionament i estructura completament diferents. Al final de la canonada mirant al cel, aquest dispositiu, en general, pot no tenir res, ja que el mirall està fixat a l'altre extrem.Però l'ocular, per regla general, es troba al costat de la part superior del tub. El recorregut dels raigs, en contrast amb el refractor, està en un grau o altre bloquejat per un prisma o mirall pla situat al llarg de l'eix central del tub, en el qual es recull la llum per tal de ser reflectida a l'ocular. L'estructura del reflector no requereix l'ús obligatori d'una canonada i, per tant, està desproveïda de les restriccions que sorgeixen en els refractors.... Tots els grans telescopis moderns, inclosos els espacials, estan disposats segons l'esquema següent: el tub en ells es substitueix per una estructura de malla lleugera, la finalitat de la qual és contenir tots els elements del sistema òptic.

Els astrònoms aficionats han utilitzat amb èxit ambdós tipus de telescopis, i tots dos tenen els seus avantatges i desavantatges, causats en un cas per la refracció del flux de llum que travessa la lent, en l'altre, per la seva reflexió des de la superfície, que pot tenir diferents curvatures. Per a observacions relacionades amb el viatge i el moviment del dispositiu, és millor utilitzar un refractor, el seu disseny és més fort. El transport del reflector no és desitjable, ja que pot provocar el desplaçament dels elements estructurals en relació a la línia central, després del qual caldrà ajustar la seva posició mitjançant cargols - alineació. Aquest telescopi es pot col·locar en un observatori d'aficionats.

L'ús d'un mirall còncau com a lent és el resultat d'una investigació científica destinada a reduir la distorsió de la lent (aberració cromàtica i esfèrica). La investigació en aquesta direcció es va dur a terme a molts països europeus, els científics anglesos van tenir especialment èxit en ells. El 1663, James Gregory va ser el primer a proposar d'utilitzar un mirall còncau reflectant en comptes d'una lent refractiva (aparentment, va inventar el primer telescopi reflector), el 1673 el famós Robert Hooke va encarnar el sistema descrit d'un dispositiu òptic.

No obstant això, el gran Isaac Newton va crear per primera vegada un telescopi funcional amb una lent mirall el 1668.

El camí dels reflectors no va ser fàcil; els dispositius de lents, millorats al mateix temps, van donar una imatge més clara i brillant. Els científics de l'Europa continental (alemanys, francesos, italians) van fer una contribució significativa al seu desenvolupament. Semblava que el reflector es mantindria al nivell d'un dispositiu experimental.

La recerca anava en la direcció de la millora del recobriment i la fabricació de miralls. Posteriorment, per tal de reduir les distorsions, es van introduir repetidament diverses innovacions en el sistema proposat per Newton, que van provocar l'aparició d'esquemes fonamentalment diferents de telescopis reflectors, incloses les versions híbrides, quan s'utilitzaven lents i miralls en un sol producte. L'aparició de nous materials i tecnologies va permetre crear sistemes cada cop més perfectes, i l'absència de la necessitat d'un tub voluminós en el disseny del telescopi va permetre multiplicar la seva eficiència.

Tots els reflectors tenen una cosa en comú: l'ús d'un mirall còncau com a lent... Però es va proposar que el curs posterior dels raigs recollits pel mirall fos dirigit cap a l'ocular de diverses maneres.

El sistema reflector, desenvolupat per Isaac Newton, es considera clàssic. El mirall principal no té forats i és relativament fàcil de fabricar. Un mirall pla situat prop del seu focus reflecteix el flux de llum perpendicular a la línia central. L'ocular es troba al costat.

L'esquema del telescopi de Newton és el més senzill d'execució i s'utilitza àmpliament entre els astrònoms aficionats que fan el seu propi equip d'observació. I les empreses que produeixen equips per a l'astronomia amateur produeixen aquests dispositius en grans quantitats.

L'esquema d'un telescopi mirall proposat el 1663 va resultar ser molt reeixit, ja que dóna una imatge directa i es pot utilitzar no només per a observacions astronòmiques, sinó també en condicions terrestres. Es fa un forat al centre del mirall còncau, la llum reflectida es dirigeix ​​cap al forat per un segon mirall, també còncau, l'ocular es col·loca al llarg de la línia central del telescopi, com un refractor o un telescopi convencional.

L'esquema, desenvolupat i implementat per Laurent Cassegrain a la dècada de 1770, s'assembla a l'esquema de Gregory. El mirall còncau també té un forat a la part central. Els dispositius es diferencien en la forma del segon mirall: en el sistema considerat és convex. Els telescopis construïts segons aquest esquema, amb característiques semblants a les dels aparells de Gregory, són molt més curts. El sistema Cassegrain, millorat per l'astrònom soviètic Dmitry Maksutov, s'utilitza ara a tot el món per crear reflectors amateurs.

Una altra modificació del telescopi Cassegrain va ser el sistema Ritchie-Chretien desenvolupat a la dècada de 1920. Gràcies a la diferent forma dels miralls, es va poder obtenir un camp de visió més gran, que va resultar convenient per observar objectes en moviment (asteroides, cometes, planetes). I també en aquest sistema es va poder reduir algunes distorsions.

S'han fet diversos intents d'utilitzar un mirall còncau sense un reflector que bloquegi el flux lluminós. A principis dels anys 70 del segle XVII, William Herschel va dissenyar un telescopi reflector, l'ocular del qual no obstruïa de cap manera el mirall principal. Això va permetre augmentar significativament la potència del dispositiu, però va donar lloc a fortes distorsions en forma de coma. A la dècada de 1760, M.V. Lomonosov va desenvolupar i implementar un disseny similar. Actualment, els dispositius amb aquest esquema òptic s'utilitzen per a observacions especials; no s'utilitzen àmpliament en astronomia amateur, a causa de la complexitat del dispositiu i l'ajust.

El sistema Dietrich Korsch es va desenvolupar a la dècada de 1970. Es distingeix per la presència no de dos, sinó de tres miralls, que us permeten corregir la majoria de les distorsions.

Els dispositius d'aquest sistema s'utilitzen àmpliament per a la fabricació de diversos dispositius òptics, des de prismàtics i monoculars fins a telescopis amateurs. El seu principal avantatge és una reducció significativa de la longitud del dispositiu mentre es manté la distància focal. Els miralls es col·loquen en un angle respecte a l'eix òptic sense bloquejar-se els uns als altres.

El sistema Cassegrain, millorat a principis del segle XX per Bernhard Schmidt, es va generalitzar. Es tracta d'un esquema híbrid, en el qual, a més d'un mirall còncau, s'utilitza un objectiu de lent.

Al segle XX, els telescopis reflectors han eliminat amb fermesa els refractors de tots els observatoris astronòmics importants. Juntament amb el desenvolupament de les tecnologies de fabricació, el diàmetre dels miralls instal·lats als telescopis va començar a créixer.

El 1917, el reflector més gran del món es va convertir en l'observatori dels Estats Units (estat de Washington), el seu mirall va assolir les 100 polzades de diàmetre (2,5 metres). Després de la Segona Guerra Mundial es va fabricar un dispositiu amb mirall de 5 metres, també instal·lat a Califòrnia.

El telescopi d'azimut més gran del Vell Món continua sent el Gran Telescopi d'Azimut, creat a l'URSS a mitjans dels anys 70 del segle passat, muntat a la República de Karachai-Cherkess en un observatori a gran altitud.

El telescopi modern més gran del món amb un mirall sòlid està instal·lat a l'estat d'Arizona, EUA. Aquest és un gran telescopi binocular. Està equipat amb dos miralls idèntics amb un diàmetre de 8,4 metres. El dispositiu es va construir l'any 2005.

Els més grans actualment són els dispositius amb miralls de segments prefabricats: el Gran Telescopi Canari, el Gran Telescopi Sud-africà i el Telescopi Hobby-Eberley (EUA).

Utilitzar un telescopi mirall no és tan difícil. Tanmateix, a diferència d'un refractor, aquest dispositiu requereix un maneig molt acurat. Com que el tub reflector està sempre obert, hi pot entrar pols. En posar-se a la superfície del mirall, redueix molt notablement la seva reflectivitat.

Moure el reflector també és problemàtic, ja que els elements estructurals tendeixen a moure's sota la influència de les vibracions. Normalment les manipulacions amb telescopis mirall acaben en un ajust laboriós (alineació). El telescopi es pot ajustar mitjançant els cargols d'ajust, la rotació dels quals fa que el mirall es mogui; és impossible fer-ho ràpidament sense l'experiència adequada.