Киевский клуб любителей астрономии "Астрополис"

astromagazin.net
* *
Ласкаво просимо, Гість. Будь ласка, увійдіть або зареєструйтеся.
06 Квітня 2020, 17:36:36

Увійти

google


Deina_big.jpg

Про моє захоплення аматорським телескопобудуванням я вже ділився з читачами[1]. Пройшов деякий час і я став багатшим своїми однодумцями. Відгуки, обговорення результатів моїх робіт та у вільному спілкуванні з рівними собі на астрофорумах, а також на численні прохання колег-аматорів телескопобудування привели до необхідності публікації серії статей з описом душею пережитого та зробленого моїми руками, того святого бажання реалізованого в моїх живих, створених мною телескопів

Створити чудо - інструмент для людського ока, органу людської уяви простору, край необхідної умови існування людини планети Земля, цього прибульця з Космосу, частки Божого утвору із міліардами можливостей йти творячи по Землі - є частинкою людського щастя нашого буття!

Створення телескопа, як правило, є процес багатоетапный. Перший етап - проектування, коли я виконую розрахунки основних параметрів телескопа. Відомі й прийняті у світовій практиці телескопобудування методики розрахунку основних параметрів базуються на тім, що первинним параметром, є діаметр і світлосила основного дзеркала, а до нього підбираються наступні ланки приладів аж до окулярів. Недоліком такого методичного підходу до вибору параметрів на мій погляд є обмежені можливості існуючих окулярів, складності телескопобудівників - аматорів у їхньому придбанні і їхньому виготовленні. З метою виключення цих недоліків я пропоную робити вибір і розрахунок основних параметрів телескопа у зворотному порядку - від окуляра до світлосили головного дзеркала. Вихідною посилкою при цьому є призначення створюваного приладу - світлосильный астрограф, або "планетник", для спостереження близьких об&undefined;єктів сонячної системи.

Для складних оптичних систем розрахунки роблять з використанням спеціально розроблених комп&undefined;ютерних програм, що є універсальним інструментом для оптимізації параметрів і технічних показників телескопа. Основними параметрами, як і прийнято на практиці розрахунків, є діаметр об&undefined;єктива і його світлосила для приладу з конкретним призначенням. Як одержувані параметри фіксуються значення рівнозрачкового збільшення і максимального, що дозволяє виходячи із хвильової теорії світла. Кінцевим результатом розрахунків є вибір параметрів, що характеризують оптимальну світлосилу приладу.

Важливою особливістю створення телескопа - є його конструкція для максимальної реалізації можливостей оптики. Сюди входять конструктивні особливості кріплення оптичних деталей з можливостями їх юстировки, необхідної цупкості конструкції, плавності роботи рухливих вузлів. При розробці враховується й призначення приладу - чисто візуальні системи, або системи для фотографування зоряного неба із застосуванням годинних приводів автоматичного ведення телескопу за об’єктом спостереження. Хочу відзначити, що дизайн приладу, вишуканість конструкції повинні повністю відповідати його призначенню і є важливим завданням при його створенні. У цьому є матеріальне проявлення думки, бажання, майстерності, вклад душі і тепла рук його творця.

На другому етапі є вибір можливостей основної складової - доступна заготовка скла для наступного виготовлення дзеркала. Методи аналізу вихідного матеріалу відомі і досить докладно викладені в спеціальній літературі, при цьому особлива увага звертається увага на коефіцієнт температурного розширення, внутрішнє напруження матеріалу, однорідність, і т.д.

Третій етап має також має свої особливості. Звичайно, основою є високоточне дзеркало і увага цьому є надзвичайною. Від якісної підготовки поверхні з, в кінцевому підсумку життєздатність та цілеспрямованість створюваного приладу. Процес формування поверхонь дзеркал також досить широко описаний у літературі. Так, це процес досить трудомісткий. Уперше майстер почуває таємниці обробки скла у відмінності від інших по життю нам близькою еластичною, теплою й повсякденною, наділеною природною красою матеріалів.

Хочу загострити увагу читача на дуже важливому моменті в цьому процесі - доведення поверхні дзеркал до певних розрахованих допусків від математично її описаної. Полірування і фигуризация містить у собі безліч таємниць. Як говорив наш великий співвітчизник - винахідник і творець самої досконалої оптики прзнанної в усьому світі. Д.Д. Максутов : -„і все- таки там є елемент МІСТИКИ". А в цьому, дійсно є правда по причині великої множини взаємозвязаних фізико-хімічних процесів, вкладеного- душі та інтуїції. Однак, завжди поставивши питання першим після чистоти поверхні,має бути її математично розрахункова точність із гранично - припустимими хибами. Великий майстер Вільям Гершель робив гарні астрономічні дзеркала, але це було справою щасливого випадку, і в 1895 році великий французький фізик Леон Фуко запропонував свій геніальний до цього дня метод контролю оптичних поверхонь. Дивно, що на практиці на цьому рівні його метод є самим витонченим і багатогранно інтерпретується і розвивається. Удосконалення цього методу Д.Д.Максутовым, перетворило штучну зірку в дуже вузьку щілину, що стало величезним надбанням сьогоднішніх експериментаторів. Практичне поширення способу в аматорському телескопобудуванні, так, і в професійному, одержало велике надбання при параболизациї поверхонь у силу своєї здатності будувати ідеальне безаберационное, з погляду теорії, зображення нескінченно віддаленого джерела світла по лінії оптичній осі. Одержання параболічної поверхні процес складний і залежить, в основному, від відносного отвору дзеркала. Цим визначається відмінність меж допуску сфери від параболи. У зв&undefined;язку із цим й існують різні способи одержання параболи.

Повинен відзначити, що крім відомих способів, мною розроблена методика і внесені зміни в технологічний процес, які дозволили швидко і якісно одержати параболу із заданими параметрами. Сутність методики полягає в наступному . Після полірування сфери, без усякої деформації полировальника, центральний отвір кріплення полировальника переміщається в бік від центра на відстань рівнвній 30% його діаметра і збільшується довжину штриха до 0.5-0.7 радіуса дзеркала. Звичайно, це має свої граничні умови.

Тепер про саме головне - контроль поверхні. Досліджувати форму поверхні в крапці радіуса кривизни припустимо, якщо сфера не відрізняється від параболи на теоретично припустиму величину виходячи із хвильової теорії світла. При відносному отворі дзеркала, що вимагає параболизации, виміри і контроль по зонах, у моїй практиці, виявилося мало ефективним.

За схемою Річі , використовуючи плоску поверхню з високою точністю, дозволяє одержати будь-яку параболу і, у зібраному оптичному стані телескоп системи Кассегрена, довести поверхню другорядного гіперболічного дзеркала з будь-яким квадратом ексцентриситету до необхідного ступеня точності. Для цього я спроектував і виготовив любительський стенд для контролю, випробування і юстировки окремих елементів і систем дзеркал.

Принципова робоча схема одного із варіантів стенда наведена на Мал. 1.

 

Мал. 1. ПРИНЦИПОВА СХЕМА СТЕНДА ДЛЯ КОНТРОЛЮ, ВИПРОБУВАННЯ І ЮСТИРОВКИ ОКРЕМИХ ЕЛЕМЕНТОВ І СИСТЕМ ДЗЕРКАЛ.

 

Для реалізації схеми Ричи була виготовлена і атестована в метрологічному центрі контрольна площина діаметром 360мм. Контроль і випробовування астрономічних дзеркал проводився в такому порядку. Основним контрольованим параметром є поздовжня сферична аберация і плавність поверхні Весь контроль робився з врахуванням довжини хвилі жовтого кольору, що є самим прийнятним людськму оку. Поздовжня аберация вимірювалась за допомогою мікрометричного гвинта з ціною поділки 0.01 мм на рухливій частині якого,було закріплене щілинне джерело світла . У випадку відсутності центральних отворів в оптичній осі є можливість виводити зображення контрольованої поверхні під кутом 90 градусів з такими самими можливостями обробки отриманої інформації, що досягається з використанням діагонального дзеркала.

Процес доведення, полірування і фигуризации поверхні дзеркала характеризується особливими вимогами, зокрема кліматичними, вібраційними й т.д. До речі буде сказано, що при точних вимірюваннях в фокусі дзеркала приходилось одягати на руки та щось і на лице, щоб теплові потоки від тіла не заважали бачити істину картину контролюючої поверхні.

Після завершення підготовки поверхні дзеркала готовимо його до покриття щоб отримати максимальний коефіцієнт відбиття світла . Технологія і якість покриття дзеркал постійно викликає живй інтерес на численних астрофорумах у колег - аматорів телескопобудування. Хочу поділитися своїм досвідом у рішенні цього завдання. Щасливою судьбоносною випадковістю стало те, що я працював в інституті металлофизики НАН України. Робота була пов’язана з розробкою нових технологій при нанесенні покриттів у вакуумі на установках дугового розпилення металів та сплавів.Це все відпрацьовувалась на установках типу „Булат". Були напрацьовані сотні технологій необхідних науці. Необхідність самому зробити покриття астрономічних дзеркал, використовуючи унікальну можливість змусило підійти до цього питання творчо. Довелося підняти безліч технічної літератури, вивчити фізику плазменных процесів. Зявилось чимало публікацій цього напрямку в науці.В результаті народилася магнетронний катод розпилення алюмінію. Технічно це була заміна катода дугового розпилення на магнетронний катод, який довелося спроектувати і виготовити самому з послідуючою перекомутацєю електричного живлення і, саме головне, переконфігурація магнітних полів у зоні плазми над поверхнею алюмінію, що розпиляється у середовищі іонізованого інертного газу. Для тих, хто знайомий з установками такого типу, ця розробка заслуговує уваги своєю простотою і універсальністю розширення технологічних можливостей у різних технічних напрямках. Перші досліди дали підказку до виправлення в технологічних режимах розпилення й підготовці напыляемых поверхонь. Первинне механічне чищення поверхні дзеркала чідко описане в літературі. Однак, воно не є достатньою для отримання ювенильно чистої поверхні небхідної для нанесення алюмінію на атомарному рівні. На поверхні залишаються адсорбовані домішки забруднювачів. Шляхом обробки в тліючому розряді аргону у вакуумі вдалося позбутися від забруднювачів і одночасно зробити активацію поверхні з появою вільних атомарних зв&undefined;язків, що є дуже важливим критерієм отримання якісного однорідного покриття.

Відомо, що алюміній має високу хімічну активність. На повітрі чиста алюмінієва плівка вступає в реакцію як з киснем, утворюючи оксиди, так і з азотом, утворюючи нітриди. Нітриди алюмінію на поверхні мають жовтувато-сіруватий відтінок, що погіршує оптичну відбивну здатність і одночасно погіршуються механічні властивості покриття. Для рішення цього завдання був здійснений ще один технологічний прийом. Відразу після напилення алюмінію у вакуумі проводилась обробка поверхні киснем у тліючому розряді з метою отримання однорідного окисленого шару алюмінію. Цим прийомом було вирішене питання захисту напиляного шару алюмінію від хімічного атмосферного впливу і отримання міцного та прозорого окисленого захисного шару на атомарному рівні.

Була ще одна пробна робота у 1994 році, що дозволяла за допомогою нанесення необхідної товщини алюмінієвого покриття виходячи з розрахованої форми маски, що в результаті перетворює поверхню сфери в параболічну .Звісно, що це є окремий випадок коли сфера не дуже відрізняєця від параболи і дефекти товстого шару алюмінію не стануть перешкодою якості поверхні. У випадку необхідності, готовий детально описати методику цього процесу з усіма математичними викладками для любих конкретних задач.

Після виконання всіх цих робіт здійснюється зборка готового приладу. На виготовлення аматорського телескопа в мене йде приблизно рік. Думаю, що це є пориви натхнення. Характеристики найбільш вдалих конструкцій наведені в таблиці [1].

 

1.Фотографії телескопів "представницького" класу наведені нижче.

http://www.astroclub.kiev.ua/gallery/categories.php?cat_id=7

http://www.astroclub.kiev.ua/forum/index.php?topic=2431.0

http://www.astroclub.kiev.ua/plog/index.php?op=ViewAlbum&albumId=10&blogId=1

До  створених телескопів я приєдную фотоапарати, відеокамеру, що дозволяє "пожвавити" Місяць, Юпітера, Сатурн, і все, що є навколо них.

                                                                                                                               

Таблиця 1. Основні характеристики телескопов

 

                 ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ

               

НАЙМЕНУВАННЯ

 

НЬЮТОН

215

КАСЕГРЕН

360

МАКСУТОВ

250

КАСЕГРЕН

180

ФОТОГРАФІЧНИЙ КАСЕГРЕН 120

 

Світосила

    18

    110

    125

    120

        18

Мінімальні збільшення

 

 

 

 

     43

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      70

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    180

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    110

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         35

Максимальні збільшення

 

 

 

 

 

 

 

    300

 

 

 

 

 

 

    500

 

 

 

 

 

 

     350

 

 

 

 

 

 

     250

 

 

 

 

 

 

         170

 

 

 

 

 

Список літератури:

 

1.ДЕЙНА О.А. Для справжнього захоплення немає перешкод (мої телескопи). Журнал „Наше небо" №3 (29), травень-червень, 2003р, с. 16-17. 

 

 

Коментарі *

1) Re: МОЇ ТЕЛЕСКОПИ Олександр Дейна
Автор deyna 25 Жовтня 2006, 16:50:21
2) Re: МОЇ ТЕЛЕСКОПИ Олександр Дейна
Автор Дима 03 Травня 2007, 22:46:24
Оце бандура!
3) Re: МОЇ ТЕЛЕСКОПИ Олександр Дейна
Автор deyna 16 Лютого 2011, 21:30:21
Коментування для даної статті відключено.