Глава четвертая. СЛОЖНЫЕ ТЕЛЕСКОПЫ

§ 8. МЕНИСКОВЫЕ ТЕЛЕСКОПЫ МАКСУТОВА

Хотя Д. Д. Максутов исследовал и предложил большое количество систем, с его именем обычно связывают менисковые телескопы. Такие телескопы компактны, имеют закрытую трубу, которая делает турбулентность в ней практически малозаметной. Качество изображения телескопов высоко. К сожалению, не слишком искушенные авторы некоторых руководств для любителей полагают, что телескопы Максутова просты в изготовлении, так как все поверхности системы сферические и не требуют асферизации. Это действительно преимущество, но только в серийном производстве, когда асферизация становится нерентабельной. В кустарных условиях выполнить асферизацию значительно проще, чем выдержать с высокой точностью конструктивные элементы оптических деталей. Мениск, в отличие от зеркал, крайне чувствителен к ошибкам его параметров. Радиусы кривизны должны быть выдержаны с точностью 0,2-0,3 мм, а толщина в центре с точностью 0,02 мм. Очень важна концентричность или отсутствие "косины" мениска. Разница в толщине мениска по краю нигде не должна быть больше 0,003 мм. Такую величину не просто измерить и еще сложнее выдержать. К этому нужно добавить, что для получения мениска большой кривизны нужна очень толстая заготовка, и во время шлифовки приходится снимать несколько сотен кубических сантиметров стекла на мениске диаметром 150-200 мм.

Таблица 20. Конструктивные параметры некоторых менисковых телескопов:

1-камера "зеркало-мениск" (рис. 80, а), 2-менисковый "кассегрен"(рис. 81), 3-менисковый "максутов-кассегрен - грегори" *), 4-менисковый телескоп Сиглера (рис. 82, а)

Иногда поступают иначе - сравнительно тонкую заготовку нагревают в специальной печи до температуры 650°С, а потом прессуют стальными формами. После прессовки (молирования) заготовку отжигают одни - двое суток для снятия внутренних напряжений.

К сожалению, вопрос о спекании и молировании заготовок требует слишком подробного изложения, и хотя постройка печи для этих целей, судя по опыту В. С. Будько и А. Н. Болтнева, не так уж сложна, сам процесс молирования довольно сложен и капризен. Насколько известно автору, среди советских любителей молирование заготовки для мениска выполнил только алмаатинец В. М. Барбанаков для своего 250-миллиметрового мениска.

Таким образом, постройка менискового телескопа по силам только достаточно опытному любителю. Так как вопросы шлифовки, полировки, фигуризации и юстировки такому любителю хорошо знакомы на практике, мы приведем только самые необходимые сведения для постройки релескопов Максутова различных систем. Д. Д. Максутов разработал менисковые аналоги практически всех систем. Ниже мы приводим не только разработанные Максутовым схемы, но и реально построенные телескопы любителями разных стран.

Первая из них — простейшая система “зеркало-мениск”. Это — светосильная система с большим полем зрения более всего подходит для астрономической фотографии (звездные поля, туманности, скопления, кометы, астероиды и т. п.).

Рис. 80. Менисковые камеры Д. Д. Максутова: а — камера, построенная Г. Клаусом, б — менисковый “ньютон”, построенный Р. Тутиллом.

На рис. 80, а показано устройство подобной камеры. Радиус кривизны фокальной поверхности R₄ (не путать с радиусом кривизны вторичного зеркала R₄ менисковых кассегренов) равен фокусному расстоянию. Кассета камеры имеет выпуклое дно.

В табл. 20 даны все необходимые конструктивные элементы. Обозначения в первой колонке табл. 20 традиционны, их можно найти на рис. 80—82. Все величины, кроме относительного отверстия, можно пропорционально увеличить или уменьшить по крайней мере до 250—300 мм. Данная таблица составлена на основе обстоятельной статьи Т. С. Белороссовой, Д. Д. Максутова, Н. В. Мерман и М. А. Сосниной[13] и других источников.

Рис. 81. Менисковый “касгегрен”.

Приведем конструктивные элементы подобной менисковой камеры, построенной шведским любителем Г. Клаусом по расчетам Ф. Райта (рис. 80, a): R₁=135,5 мм, R₂=143,4 мм, R₃=583 мм, R₄=280 мм, d₁=14,0 мм, D =341 мм, f=298 мм, D₁=150 мм, D₂=180 мм. На поле диаметром 12° камера дает превосходные изображения. До самого края звездные изображения не превышают 0,025 мм. В течение 15-минутной выдержки получаются звезды 14". Труба камеры Г. Клауса бумажно-клеевая с алюминиевыми кольцами для жесткости. Так же, как и предыдущие камеры, эта имеет кривое поле зрения радиусом, равным фокусному расстоянию. Ее размеры можно увеличить или уменьшить пропорционально какому-нибудь выбранному коэффициенту.

Роджер Тутилл построил менисковый “ньютон” Д. Д. Максутова (рис. 80, б). Его конструктивные элементы следующие: D₁=275 мм, d=27,31±0,15 мм, D₂=318 мм, малая ось диагонального зеркала равна 70 мм, R₁=—415,3±1,25 мм, R₂=431,04 мм, D R=R₂—R₁=15,74±0,074мм, R₃=2237,2±10,0, D =1491,0±15,0, f'=1087,4, So=200,0.

Чтобы не устраивать растяжки и не портить изображение дифракционными лучами, Тутилл установил диагональное зеркало на трубке, закрепленной в отверстии, просверленном в мениске. Диаметр трубки немного меньше малой оси диагонального зеркала и поэтому она даже при небольшой толщине стенок очень жесткая.

Рис. 82. Телескоп Сиглера (а) и оборачивающий менисковый телескоп Долла (б).

Менисковый “кассегрен” (рис. 81 и табл. 20) интересен тем, что его вторичное зеркало имеет ту же кривизну, что и вторая поверхность мениска. Поэтому вторичное зеркало получают простым алюминированием центральной части второй поверхности мениска. Для этого вырезается маска из фольги с соответствующим отверстием в центре и перед алюминированием накладывается па мениск.

Введя дополнительный параметр (кривизну вторичного зеркала), американский любитель Роберт Сиглер [44] не только повысил качество изображения, но и увеличил относительное отверстие и полезное поле своего телескопа (рис. 82, а и табл. 20).

Горидж Долл построил несколько менисковых телескопов системы Кассегрена с оборачивающей линзой (рис. 82, б). Это делает трубу еще и земной. В качестве оборачивающей линзы применяется хорошая ахроматическая линза подходящих размеров и фокусного расстояния. Менисковая система и линза работают независимо друг от друга и должны быть каждая хорошо исправлены. В сущности линза — простой окулярный микроскоп с увеличением в данном случае 1,5. Увеличение и вынос фокальной плоскости системы в целом могут быть другими, другой может быть и сама линза. Ее фокусное расстояние и положение относительно фокуса менисковой системы вычисляется по формуле Гаусса.

Как уже отмечалось, менисковые телескопы очень чувствительны к ошибкам в конструктивных элементах. Особенно опасны ошибки в изготовлении мениска. Они не так страшны при малых относительных отверстиях. К сожалению точно выполнить все размеры очень трудно. Поэтому все менисковые телескопы требуют испытаний после сборки с коллиматором или с плоским зеркалом. Последний способ не годится для светосильных камер. Если в ходе испытаний обнаружилось, что телескоп дает плохое изображение точки, то для камер “мениск — зеркало” можно попытаться менять расстояние между мениском и зеркалом. Для кассегренов этот способ мало пригоден, так как с перемещением мениска и вторичного зеркала сильно меняется относительное отверстие.

Второй способ исправления остаточных аберраций — ретушь одной из поверхностей. Сточки зрения теории ретушировать лучше одну из поверхностей мениска, но на практике удобнее ретушировать зеркало. Так как результат практически тот же, то чаще ретушируют зеркало.

Разместив в фокусе камеры источник, а в фокусе коллиматора нож или окуляр, наблюдаем теневой рельеф или изображение точки. При испытаниях кассегренов можно источник и нож поменять местами. При испытаниях фотографических камер достаточно, чтобы кружок рассеяния был не более 0,02-0,03 мм.