Rodzaje teleskopów

Teleskopy dzielimy na dwa podstawowe typy: reflektory, w których elementem odpowiedzialnym za formowanie obrazu jest zwierciadło, oraz refraktory – które w tym samym celu wykorzystują soczewki. Dużą grupę nowoczesnych teleskopów stanowią teleskopy katadioptryczne – wykorzystujące zarówno zwierciadło jak i soczewki korekcyjne w celu zmniejszenia wad optycznych konstrukcji. Na naszych stronach jednak, ze względu na to, że główną rolę w formowaniu obrazu odgrywa zwierciadło opiszemy je razem z reflektorami.

Refraktory

Refraktor jako główny element ogniskujący wykorzystuje soczewkę (główną soczewkę obiektywu, ang. primary). Soczewka ta, określana również jako soczewka obiektywu zmienia kierunek światła, które przez nią przechodzi, ogniskując je w jednym punkcie, zwanym ogniskiem. W zależności od położenia ogniska względem okularu (czyli grupy soczewek przez które obserwujemy obraz) rozróżniamy lunety Galileusza i Keplera.

teleskop_galileo

Smukłe i długie tubusy teleskopów refrakcyjnych niewiele różnią się od lunety, za pomocą której Galileusz odkrywał niebiosa. Jednak nowoczesne refraktory wykorzystują szkło optyczne o niezmiernie wyższej jakości, ponadto pokryte wielowarstwowymi powłokami redukującymi odblaski i podwyższającymi transmisję. Dzięki temu oferują widoki, o jakich nawet nie śnił wielki odkrywca co sprawia, że są popularne wśród osób pragnących mechanicznej prostoty, wytrzymałości i łatwości użytkowania. Ponieważ długość ogniskowej jest ograniczona do długości tubusu, refraktory o średnicach większych niż 10 cm są zazwyczaj zbyt ciężkie i masywne dla początkujących obserwatorów. Refraktory cechuje wysoki kontrast, dobra rozdzielczość i niczym nie przesłonięty obraz, w związku z czym są doskonałym wyborem, gdy głównie zamierzamy obserwować planety.

Zalety:

  • Łatwość użycia i wytrzymałość uzyskana dzięki prostocie budowy
  • Nie wymagają serwisowania
  • Doskonałe do obserwacji Księżyca, planet i gwiazd podwójnych (szczególnie przy większych średnicach)
  • Dobrze nadają się do obserwacji naziemnych
  • Wysoki kontrast obrazu (brak drugiego lustra czy lustra ukośnego)
  • Dobre (w teleskopach achromatycznych) lub doskonałe (w konstrukcjach apochromatycznych i fluorytowych) odwzorowanie barw.
  • Szczelny tubus optyczny redukuje wewnętrzne prądy powietrza obniżające jakość obrazu oraz chroni elementy optyczne przed zabrudzeniem
  • Główna soczewka obiektywu jest na stałe zamocowana i wycentrowana.

Wady:

  • Przy większych średnicach zdecydowanie droższa za każdy cm średnicy niż reflektory.
  • Cięższy, dłuższy i masywniejszy niż porównywalne reflektory
  • Koszt i rozmiar ogranicza praktyczny sens budowy refraktorów o dużej średnicy
  • Widoczne aberracje barwne w konstrukcjach achromatycznych.

Generalnie refraktory dzielimy na Achromaty i Apochromaty.

Achromaty

Achromaty mają jedną soczewkę wykonaną ze szkła o niskiej dyspersji (kronu lub flintu). Ich konstrukcja pozwala redukować aberrację chromatyczną dla dwóch barw i powiększenia odpowiadające dwukrotności średnicy obiektywu. Redukowanie pozostałych aberracji wymaga budowy instrumentów o długiej ogniskowej a to ogranicza możliwości ich stosowania (największym teleskopem tej konstrukcji jest refraktor średnicy 1020mm i ogniskowej 19 300 mm w obserwatorium Yerkes w Wisconsin, USA).

yerkes40

Apochromaty

Apochromaty wykorzystuję złożone z trzech lub więcej soczewek układy optyczne. Soczewki wykonane ze szkła o bardzo niskej dyspersji (fluorytowe) pozwalają na korekcję aberracji chromatycznej dla trzech (a w przypadku superchromatów – dla czterech) barw i powiększenia odpowiadające trzykrotności średnicy obiektywu.

Reflektory

Reflektory jako główny element formujący obraz (ang. primary) wykorzystują duże zwierciadło. Światło wpada do teleskopu i dociera do zwierciadła (w teleskopach katadioptrycznych – poprzez soczewkę korekcyjną – korektor) zamocowanego w tyle tubusu. Zwierciadło o zakrzywionej powierzchni (sferycznej lub parabolicznej) odbija światło do przodu w kierunku punktu ogniskowania. Oczywiście trudno byłoby prowadzić obserwacje z głową w teleskopie zatem światło albo zostaje odbite w bok za pomocą zwierciadła diagonalnego (w teleskopach Newtona) lub do tyłu gdzie może opuścić teleskop przez otwór w głównym zwierciadle (w teleskopie Cassegraina), lub dopiero na wysokości osi, odbite w bok jak w konstrukcji Coude’a. Teleskopy tej konstrukcji zastępują ciężkie soczewki lustrami pozwalając uzyskać znacznie większe średnice obiektywu. Ponieważ światło jest odbijane mniej lub więcej razy wewnątrz tubusu, możliwe jest konstruowanie teleskopów o wielokrotnie dłuższych od fizycznej długości tubusu ogniskowych.

teleskop_newtona

Reflektor Newtona

Szczególnie teleskopy o konstrukcji Newtona są warte polecenia dla osób o ograniczonych zasobach portfela, bowiem oferują duże średnice za stosunkowo niewielką cenę, a to właśnie średnica pozwala sięgnąć do obiektów poza układem słonecznym, czy nawet poza naszą galaktyką. Reflektory Newtona, Cassegraina czy Coude’a wymagają jednak więcej ostrożności w obsłudze ponieważ główne zwierciadło nie jest osłonięte przed kurzem. Mimo tej wady są wyjątkowo popularne bowiem stanowią ekonomiczne rozwiązanie dla wszystkich tych, którzy chcą uzyskać duże możliwości za niską cenę. W teleskopach Newtona obraz nie jest odbiciem lustrzanym, jednak zależnie od położenia okularu jest najczęściej odwrócony, dlatego też nie nadają się do obserwacji naziemnych.

Zalety

  • Niski koszt każdego centymetra średnicy w porównaniu zarówno do refraktorów jak i konstrukcji katadioptrycznych
  • Stosunkowo niewielkie rozmiary ułatwiające transport przy ogniskowych do ok 1000mm
  • Doskonałe do obserwacji obiektów o małej jasności – mgławic, galaktyk i odległych gromad gwiazdowych dzięki zazwyczaj dużej jasności (f/4 – f8)
  • Dobrze nadają się do obserwacji Księżyca i planet
  • Nadają się do astrofotografii, choć nie tak dobrze jak konstrukcje katadioptryczne
  • Pozbawione aberracji barwnej

Wady

  • Nie nadają się do obserwacji naziemnej
  • Niewielka strata światła związana z umieszczeniem lustra diagonalnego wewnątrz wiązki światła
  • Niewielka strata ostrości na pająku mocującym lustro diagonalne

Reflektor Gregory’ego

Zanim Newton zaproponował konstrukcję wykorzystującą płaskie lustro M2 kierujące obraz pod kątem prostym na zewnątrz tuby optycznej szkocki matematyk i astronom, James Gregory zaprojektował w 1663 roku a w 1673 roku z pomocą Roberta Hooke’a zbudował teleskop zwierciadlany wykorzystujący wklęsłe zwierciadło M2 kierujące promienie świetlne poprzez otwór w zwierciadle głównym (podobnie jak ma to miejsce w Cassegrainach) do okularu umieszczonego za tubą optyczną. Obecnie praktycznie nie jest wykorzystywany w astronomii a jedynie w lunetach do obserwacji naziemnych.

Teleskopy katadioptryczne

Te teleskopy wykorzystują zarówno zwierciadła, jak i soczewki by skrócić drogę jaką pokonuje wewnątrz tubusu światło formujące obraz. Najpopularniejsze konstrukcje to Schmidt-Cassegrain i Maksutow-Cassegrain. Tej konstrukcji teleskopy są jednymi z najczęściej sprzedawanych teleskopów wśród urządzeń o średnicy powyżej 12cm. Wynika to z faktu, że łącząc praktyczne zalety soczewek i luster niwelują wady każdej z tych konstrukcji z osobna. Oferują jasność i ostrość konstrukcji soczewkowej wraz z niską aberracją chromatyczną konstrukcji zwierciadlanych. Wszystko to przy jasności a poziomie f/10, nadającej się do wykorzystania w astrofotografii. A dzięki temu, że ich elementy optyczne są na stałe zamocowane i wyśrodkowane, a tubusy szczelnie zamknięte są też łatwiejsze w obsłudze niż konstrukcje Newtona. Oferują najlepszą kombinację mocy, jakości i ceny.

Ponadto znane są konstrukcje Schmidta, Maksutowa, Ritchey-Chretiena i inne.

teleskop_S-C

Teleskop Schmidta-Cassegraina

W tego typu teleskopie światło dostaje się do teleskopu poprzez cienką, asferyczną soczewkę korekcyjną Schmidta, odbija się od sferycznego głównego zwierciadła w kierunku małego zwierciadła zamocowanego na korektorze. Po odbiciu się od tego światło dociera poprzez otwór w głównym zwierciadle do okularu umieszczonego na końcu tubusu.

Zalety

  • Doskonała uniwersalna konstrukcja wykorzystująca zalety zarówno reflektorów jak i refraktorów.
  • Doskonała, ostra optyka i szerokie pole widzenia
  • Doskonałe do obserwacji odległych obiektów o małej jasności oraz do astrofotografii
  • Bardzo dobrze nadają się do obserwacji Księżyca, planet i gwiazd podwójnych
  • Doskonałe do obserwacji naziemnych i jako obiektywy fotograficzne
  • Zamknięta konstrukcja tubusu ogranicza występowanie prądów powietrza obniżających ostrość jak również chroni zwierciadła przed zakurzeniem
  • Wyjątkowo zwarta i łatwa do transportu konstrukcja
  • Łatwy w użyciu, wytrzymały i nie wymagający konserwacji
  • Zdecydowanie tańszy koszt centymetra średnicy w porównaniu do refraktorów
  • Najmniejsza minimalna odległość ostrzenia ze wszystkich dostępnych konstrukcji

Wady

  • Droższe za centymetr średnicy niż konstrukcje Newtona
  • Minimalnie większa strata światła i kontrastu niż w konstrukcji Maksutowa-Cassegraina i – oczywiście – refraktorów

Podobną budowę mają teleskopy o konstrukcji Ritchey-Chrétiena. Jednak podczas gdy w teleskopach Cassegraina zwierciadło II stopnia ma powierzchnię paraboidalną, teleskopy RC wykorzystują tutaj element o powierzchni hiperboloidalnej dzięki czemu w większym stopniu redukują astygmatyzm oraz komę w szerszym polu wiedzenia. W efekcie ta konstrukcja znalazła zastosowanie w takich teleskopach jak Hubble, VLT czy bliźniaczy 10 metrowy teleskop w obserwatorium Keck.

teleskop_M-C

Teleskop Maksutowa-Cassegraina

Konstrukcja ta niewiele różni się od Schmidta-Cassegraina. Zamiast cienkiego korektora wykorzystuje grubą soczewkę wklęsłą, na którą w obszarze centralnym napylone jest zwierciadło kierujące obraz do okularu. Zwierciadło to jest zazwyczaj mniejsze niż w teleskopach S-C, dzięki czemu teleskopy Maksutowa-Cassegraina oferują nieco wyższą zdolność rozdzielczą przy obserwacjach planet.

Zalety

  • Doskonała uniwersalna konstrukcja wykorzystująca zalety zarówno reflektorów jak i refraktorów.
  • Doskonała, ostra optyka i szerokie pole widzenia
  • Doskonałe do obserwacji odległych obiektów o małej jasności oraz do astrofotografii
  • Bardzo dobrze nadają się do obserwacji Księżyca, planet i gwiazd podwójnych
  • Doskonałe do obserwacji naziemnych i jako obiektywy fotograficzne
  • Zamknięta konstrukcja tubusu ogranicza występowanie prądów powietrza obniżających ostrość jak również chroni zwierciadła przed zakurzeniem
  • Łatwy w użyciu, wytrzymały i nie wymagający konserwacji
  • Tańszy koszt centymetra średnicy w porównaniu do refraktorów oraz teleskopów Schmidta-Cassegraina
  • Zazwyczaj dłuższa ogniskowa niż w konstrukcjach S-C, dzięki czemu lepiej nadają się do obserwacji planetarnych
  • Mniejsze lustro na korektorze daje obrazy o nieco wyższej ostrości niż w teleskopach Schmidta-Cassegraina

Wady

  • Droższe za centymetr średnicy niż konstrukcje Newtona, cięższe niż teleskopy Schmidta-Cassegraina
  • Ze względu na grube elementy optyczne więcej czasu potrzebują na uzyskanie stabilności termicznej.
  • Mniejsze pole widzenia niż w konstrukcji S-C.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *