ЮСТИРОВКА МЕНИСКОВОГО «КАССЕГРЕНА» ТЕЛЕСКОПА

ЮСТИРОВКА МЕНИСКОВОГО «КАССЕГРЕНА»
Отто Печовски

Введение и благодарности

Здесь приводится описание техники юстировки МК-67 (известного также как Argonaut-150). Это телескоп схемы Максутова-Кассегрена. МК-67 имеет апертуру от 150 до 152 мм и относительное отверстие от 1:11 до 1:12, ошибку волнового фронта от 1/6 до 1/8 лямбда, число Штреля около 0,92 при размере изображения звезды от 13 до 15 мкм.

Он выпускается около десяти лет группой российских оптиков, работающих в компании INTES (Интес). Он продается в «Earth and Sky Adventures», «Hands On Optics», «Internet Telescope Exchange», APM и много где еще. Однако, он больше не предлагается калифорнийской компанией Orion, владельцем торговой марки Argonaut-150.

Описанную здесь процедуру юстировки можно выполнять как с часовым приводом, так и без него. Если привод не применяется, то потребуется монтировка, позволяющая направить телескоп точно на Полярную и периодически делать небольшие подвижки, поскольку в ходе юстировки зеркала Полярная может уйти с оси. Если часовик включен, то телескоп можно направить на любую понравившуюся звезду первой или второй величины, но монтировка также должна обеспечивать возможность небольших точных движений.

Для юстировки потребуется только небольшая крестовая отвертка, два ключа под головки винтов главного зеркала и качественный окуляр с хорошим увеличением: семи- или пятимиллиметровый отлично подойдет. Не будучи технически сложным, этот метод требует нескольких часов времени, сосредоточенности и последовательности. Достаточно опытный наблюдатель вполне может справиться с данной процедурой юстировки.

Интес МК-67 / Orion Argonaut-150

Я многим обязан Джефу Барбо из Калифорнии, Кору Берревецу из Нидерландов, моему соседу Рою Олкорну, Майку Эндереру из Иллинойса и оптикам INTES. Оптики INTES создали то, что я называю «крепко сбитым телескопом»: он одновременно обладает и превосходной оптикой, и удобной в применении механикой. Они создали телескоп, у которого опытный наблюдатель может выполнить все необходимые настройки. Джеф, использующий Argonaut-150, и Кор, имеющий похожий Alter M603 производства Intes-Micro (Интес-Микро), раньше меня вступили на стезю юстировки. Они были моими поводырями. Я признателен моему соседу г-ну Олкорну, который помог мне в разрешении проблем с механикой и который вместе со мной наслаждается наблюдениями. Я также признателен г-ну Эндереру за то, что он позволил мне приобрести его прекрасный телескоп по доступной для меня цене.

Выражение «крепко сбитый телескоп» придумали Джон Нэвилл и Майрон Эффинг для инструмента в обсерватории «Северный Крест», Онамия, Миннесота. Они построили 30-см «ньютон» со сменным вторичным зеркалом, превращающим его в «кассегрен». Он был создан для выполнения серьезных задач персоналом самого разного уровня подготовки. Он был построен так, чтобы прослужить годы в суровых условиях северной Миннесоты и выдерживать некоторые огрехи эксплуатации без последствий. Выражение «крепко сбитый телескоп» не относится к конкретной оптической схеме (ахроматическому рефрактору, рефлектору Ньютона и т.д.), но характеризует способность инструмента переносить погодные условия и оплошности наблюдателя. Мне очень повезло, что я связался с Кором и Джефом, которые поделились своим большим опытом и показали мне, как правильно обращаться с инструментом. Я осознал, насколько МК-67 прочный, изящный в оптическом отношении и эстетически выразительный – как безмолвный страж ночного неба.

Юстировка: определение и уточнение

Юстировка означает правильную настройку положения всех оптических элементов телескопа1Что значит правильная настройка положения? То, что описано в статье – центрировка (разновидность юстировки, можно юстировать и вдоль оси). Центрировка может быть абсолютной (мой термин) или компенсационной. После абсолютной центрировки центры кривизны всех оптических поверхностей прибора с некоторой расчетной точностью лежат на одной прямой (или ломаной на введенных в систему плоских зеркалах или призмах), называемой оптической осью (она обычно задается каким-нибудь механическим элементом трубы). Целью компенсационной центрировки является поиск такого положения центра кривизны одной или нескольких поверхностей, которое максимально полно компенсирует влияние децентрировки остальных оптических поверхностей на качество изображения. Здесь и далее примечания Эрнеста Шекольяна (см. примечания внизу страницы или наведите мышью на информационную иконку). После юстировки качественных и соответственных оптических элементов световой пучок попадает точно в фокус2Неясно, что имеется ввиду под этим «точно в фокус». Фокус - это математическая абстракция для центрированной оптической системы. Реальная система всегда содержит некоторые отклонения параметров от расчетных, что не позволяет считать ее центрированной. Однако, даже, если бы удалось вывести все центры кривизны на оптическую ось, источник расположить строго на этой оси, то и тогда в результате ошибок положения оптических элементов на оси лучи собрались бы вне расчетного фокуса (до или после). То есть вполне разъюстированная система соберет лучи точно в свой фокус! Лучше сказать, что после качественной юстировки и при хорошо исполненных оптических элементах, остаточные аберрации оптической системы близки к расчетным.. Если верно следовать описанному здесь методу, то достигается состояние инструмента, которое Джеф Барбо назвал «последним квантом юстировки», что означает самую малую возможность дальнейшего улучшения. И даже когда телескоп юстируется по шарику при дневном свете (неточный метод юстировки, когда, глядя сквозь окулярное отверстие без окуляра, добиваются точной концентричности изображений глаза и шарика)3Что за метод? Имеется в виду по искусственной звезде – блику на металлическом шарике? Вообще дневных и «комнатных» методов юстировки «кассегрена» довольно много., этот метод себя оправдывает. Вообще говоря, хорошо отъюстированный МК-67 заметно превосходит этот же инструмент, настроенный по шарику.

Некоторые результаты наблюдений до юстировки

Моему журналу, содержащему подробности телескопических наблюдений небесных объектов, уже более десяти лет. Эти записи показывают обычное качество изображений данного телескопа до юстировки. Наблюдения проводились в черте города с населением в треть миллиона человек, с его неизбежным световым и аэрозольным загрязнением. Млечный Путь был едва виден в лучшие ночи. В большинстве случаев засветка неба превышала яркость слабых объектов (туманностей) и скрадывала тонкие детали на ярких протяженных объектах (на Юпитере). Однако, иногда небо было очень ясным, без дымки, спокойным (можно было разглядеть слабые детали с хорошим контрастом) и прозрачным (были видны слабые объекты). В такую ночь:

  • Юпитер: Я ясно видел на планете четыре полосы и отчетливое потемнение у полюсов. Большое Красное Пятно легко различалось. Четыре луны выглядели, как бледные диски, а не просто как точки света. Тени спутников на диске планеты были видны как круглые черные точки.
  • Сатурн: Я мог увидеть пять лун, щель Кассини, тень планеты на кольцах, светлую полосу на диске планеты.
  • Большая туманность Ориона (M42): При большом увеличении (257х, 360х) она выглядела как бурлящий котел огня и газа. Все четыре звезды Трапеции легко были видны.
  • Слабые звезды: Лучшее, чего мне удалось добиться – наблюдать звезды до 13 величины.

Методика юстировки

Конструктивные характеристики и требования

Вторичное зеркало МК-67 присоединено к линзе мениска. С наружной стороны узла есть три винта с крестовой головкой. Они нужны для юстировочных наклонов вторичного зеркала.

С обратной стороны трубы также есть шесть винтов, соединенных с оправой главного зеркала. Три внешних больших винта – стопорные, их следует освободить перед регулировкой положения зеркала. Три внутренних меньших винта являются собственно юстировочными.

Диагональное зеркало (или призма) служит для излома оптической оси, а юстировку необходимо выполнять без диагонали. Поэтому придется в процессе юстировки наблюдать прямо в центральное отверстие. Поскольку вынос фокуса МК-67 составляет всего 35 мм, необходимо добавить трубку, чтобы компенсировать отсутствие диагонали. Иногда достаточно установить трубку от линзы Барлоу с удаленной отрицательной линзой. Все, что требуется – это хорошо видеть Полярную (или другую звезду) перед фокусом, за фокусом и в самом фокусе. Подвижка 7-мм окуляра в трубке может составить около 10 мм4На самом деле, фокусировочный ход от предфокального к зафокальному изображению составит менее 2-3 мм, но запас действительно не помешает, так как в процессе юстировки положение фокальной плоскости может заметно «играть» из-за изменения расстояния между главным и вторичным зеркалами. для наблюдения изображения с двух сторон фокуса.

Когда известно, что телескоп отъюстирован, его можно применять для проверки положения и юстировки диагонального зеркала.

Телескоп должен достичь теплового равновесия. Вследствие особенностей конструкции «максутовых», время достижения теплового равновесия может составить от 15 минут до 3 часов в зависимости от начальной разницы температуры телескопа и окружающего воздуха. Часто оказывается более удобным вообще хранить телескоп вне помещения5Суточные перепады температуры и влажности довольно сильный неблагоприятный фактор для оптических покрытий. Поэтому стоит хранить инструмент в неотапливаемых, сухих помещениях с достаточной теплоизоляцией, чтобы он не сильно разогревался днем под солнцем. Подвал, погреб и т.п.. Однако, поскольку температура ночью заметно снижается, то даже если телескоп стоял в тени, потребуется время для термостабилизации. Если юстировать неостывший телескоп, то не добиться хорошего результата.

Есть две возможности определить, что телескоп не достиг теплового равновесия. На большом предфокальном изображении яркой звезды могут появляться волны, медленно движущиеся по изображению. Зафокальное изображение имеет пирамидальный или каплевидный вид. Можно также заметить, что центральный диск у до- и зафокальных изображений не вполне концентричен (но это годится только в случае, когда телескоп отъюстирован).

Применение Полярной звезды для юстировки дает два преимущества. Для большинства обитателей северного полушария Полярная стоит сравнительно невысоко над горизонтом6Ну да, в Питере, к примеру, 60 градусов! Лучше уж сначала точно выставить «диагональ» (см. далее) и юстировать прибор уже с ней. Требования к точности этого 45-градусного излома очень невысоки, а удобство при юстировке должно быть максимальным, процедура и так - изнурительно долгая., что позволяет наблюдать ее без диагонали. Во-вторых, Полярная, будучи расположена немногим далее одного градуса от северного полюса мира, надолго остается в центре поля зрения без вращения трубы. Конечно, если имеется отъюстированная диагональ, то она может применяться при юстировке телескопа. Аналогично, если имеется хороший часовой привод и устойчивая экваториальная монтировка, то для юстировки может применяться любая яркая звезда.

Полезен окуляр с большим увеличением. Я пришел к выводу, что 7-мм или 5-мм ортоскопический окуляр вполне подходит7Что соответствует выходному зрачку около 0.5 мм – на мой взгляд, этого недостаточно для тонкой и длительной юстировки по звезде. При возможности лучше применять окулярный микроскоп с увеличением 80-100х. Такой микроскоп дает чуть большее увеличение и комфортный выходной зрачок.. Требуется, чтобы не менее двух темных колец в предфокальном изображении хорошо различались. Также требуется, чтобы размеры предфокального и зафокального изображений были одинаковы. С этими задачами указанные окуляры  справляются отлично.

Желаемые результаты

Полезно знать наперед, к чему стремиться, каковы признаки успешной юстировки. Следует отметить, что в телескопах Максутова-Кассегрена предфокальные и зафокальные изображения могут различаться, даже когда оптические элементы качественные и правильно отъюстированные8Результат остаточных аберраций. Их величина зависит как от расчета, так и исполнения. Однако в хорошем инструменте различия за- и предфокального изображений ничтожны.. Однако следует отметить и то, что в случае хорошей юстировки пред- и зафокальные изображения становятся более похожими, хотя и не одинаковыми. Итак, стремиться следует к следующему.


Телескоп 1.


Телескоп 2.

Некоторые различия между предфокальными (два левых рис.) и зафокальными (два правых рис.) изображениями 150-мм f/10 М-К (фотографии Маркуса Людеса двух идентичных моделей М-К с сайта Aberrator (с)2001).

Первое свидетельство правильной юстировки заключается в том, что видна пара появляющихся одновременно темных концентричных предфокальных колец, когда фокусер вдвигается глубже и предфокальное изображение сильней расфокусируется. Иначе говоря, вначале видно только одно темное кольцо, но затем оно превращается в два кольца9По мере расфокусировки кольца в дифракционной картине изображения звезды становятся все ярче. В предфокальном изображении должен наступить момент, когда в промежутке между двумя яркими кольцами возникнет слабое третье. Оно должно появиться одновременно по всем азимутам (то есть быть кольцом, а не полумесяцем). И не менять своего положения по мере дальнейшей расфокусировки.. Если единственное кольцо при раздвоении меняет положение, то телескоп не отъюстирован.

Зафокальное изображение обнаруживает похожее двойное кольцо. Однако, оно может быть визуально менее ярким, чем предфокальное двойное кольцо. Далее, точно в центре зафокального изображения должен быть виден диск. Наконец, яркость зафокального диска должна иметь осевую симметрию. Искаженное (одиночное или двойное) кольцо и неравномерная яркость диска свидетельствуют о недостаточной юстировке.

Второй результат правильной юстировки – это появление «кольца Барбо» и «точки Берревеца». Строго говоря, юстировка закончена, когда проявляются оба эффекта. В предфокальном диске (вблизи фокуса) возникает одно четкое яркое колечко, которое равноудалено от центра и имеет одинаковую яркость по всей окружности10То есть при небольшой расфокусировке (безразлично в какую сторону) вся энергия из центрального максимума (диска Эри) перетекает в это довольно толстое кольцо с провалом в центре.. В зафокальном изображении (также вблизи фокуса) должна появиться точка11При дальнейшей расфокусировке в центральном провале появляется тонкая яркая точка. Моделирование М-К, близкого по параметрам к описываемому, показывает, что остаточная сферическая (5-го порядка и компенсационная 3-го порядка) действительно заметно подавляет яркую точку в предфокале и усиливает ее в зафокале. Так что автор прав - это реальная особенность «максутова» с неретушированным мениском/главным зеркалом., расположенная точно по центру уменьшенного зафокального диска.

Третий желаемый результат: при приближении к фокусу каждое сжимающееся кольцо (не такое, как «кольцо Барбо» в предфокальном диске) имеет одинаковую яркость, круглую форму и толщину по всей длине12При небольшом отступлении от фокуса первое кольцо дифракционной картины становится ярче и проявляются второе и третье кольца (в фокусе обычно не заметные). В этот момент следует обратить внимание на равномерность яркости каждого кольца по азимуту (осесимметричность)..

Окончательный результат: звезда в фокусе (предполагается спокойная ночь) должна изображаться, как небольшой диск с первым ярким дифракционным кольцом вокруг, сохраняющим по всей окружности одинаковую яркость.

Если вы добились этого результата, то достигли «последнего кванта юстировки»13Осталось надеяться на то, что при этом не внесена чрезмерная сферическая аберрация..

Юстировка

Что говорил полковник индийской армии Тори Мюрдену по пути на Северный полюс, как эзопова черепаха догнала зайца, что Элеонора Хэтэйуей повторяла по радио вступившему в Контакт отцу – все это отлично знает каждый, имевший дело с зеркалами: выполнять работу не спеша – значит выполнить ее лучше и быстрей.  Это правило полностью справедливо и при юстировке. Кроме движения малыми шажками, при каждой попытке следует выискивать улучшения и недостатки. Наконец, научиться можно только методом проб и ошибок.

Хотя может быть и другая последовательность юстировки, данная методика предполагает  использование винтов вторичного зеркала для настройки предфокальных изображений и винтов главного зеркала для настройки зафокальных изображений. Подвижки вторичного зеркала сильней сказываются на предфокальных изображениях, нежели регулировка главного зеркала – на зафокальных14Это неверно – оба наклона одинаково искажают и предфокал, и зафокал. Они одинаково вводят кому децентрировки, которая одинаково искажает оба типа изображения. Что не умаляет методики – она вполне пригодна для юстировки. Упрощение сводится к следующему: можно обходиться только предфокальной или зафокальной картинкой (смотря по тому, какая окажется более контрастной в конкретном инструменте)..

В общем, угол поворота винтов вторичного зеркала не должен превышать одну восьмую оборота за один раз. Также следует знать, что имеется возможность полностью вывернуть эти винты, т.е. отсоединить и выронить вторичное зеркало. Это уж совсем нехорошо. Я начинал с осторожной затяжки всех винтов (по часовой стрелке).

Главное зеркало менее чувствительно к поворотам юстировочных винтов, чем вторичное, по двум причинам. Во-первых, винты можно поворачивать гораздо больше с гораздо меньшим результатом. Общее правило, которым я пользовался – это добиться качественных зафокальных изображений по всему полю зрения окуляра на каждом шаге юстировки. Конечно, можно добиваться и меньшего. Во-вторых, Маркус Людес из немецкой компании APM сообщил мне, что невозможно отсоединить главное зеркало, даже если полностью вывернуть юстировочные винты. Конечно, этого не следует делать, поскольку может оказаться непросто поставить их на место.

Чтобы попасть отверткой в шлицы винтов вторичного зеркала, следует использовать красный фонарик. Пугающе легко можно промахнуться и оцарапать стальной отверткой мениск. Поэтому и нужен свет, чтобы точно видеть конец отвертки. Фонарик также поможет легче найти головки юстировочных винтов главного зеркала.

После того, как телескоп нацелен на юстировочную звезду, пора снять противоросник или крышку, если она до сих пор закрывала объектив телескопа. Также можно ослабить крепление главного зеркала, одинаково отпустив три больших винта на заднем фланце телескопа (это стопорные, а не юстировочные винты).

Затем фокальная плоскость окуляра выдвигается вперед главного фокуса (поворотом маховика фокусера по часовой стрелке), пока не станет виден темный переход от одиночного кольца к двойному15То есть момент, когда дифракционная картинка под названием «кольцо Барбо» начнет распадаться на два, а затем три кольца.. С той стороны круга, где видно одиночное кольцо16«Кольцо Барбо» с одной стороны начало расщепляться, а с другой еще сплошное., можно улучшить юстировку поворотом нужного юстировочного винта. Чтобы его найти, следует вытянуть руку и помахать ей вверх-вниз перед объективом (не прикасаясь к мениску). Станет видно, как темное мерцающее изображение колышется с одной стороны мениска17Это помахивание рукой, кажется, имеет мало смысла. Понятно, что азимут на предфокальном изображении будет совпадать с азимутом на потребный юстировочный винт, а на зафокальном - наоборот. Однако в случае использования диагонали связь уже не столь очевидна и этот прием бывает весьма полезен. Его можно использовать и при юстировке других типов инструментов.. Руку следует перемещать до тех пор, пока она не окажется против той части кольца, которая не раздвоена18То есть найти направление на азимут, противоположный максимальному расщеплению.. Это и будет положение нужного юстировочного винта. Если повезет обнаружить винт именно там, то его следует ослабить, повернув на угол от 1/8 до 1/4 оборота против часовой стрелки. Если же рука окажется между двумя винтами, то может потребоваться ослабить оба, пропорционально их относительному расстоянию от точного места одиночного участка кольца в предфокальном изображении.

Этого же можно добиться путем затяжки (поворота по часовой стрелке на угол от 1/8 до 1/4 оборота) винта со стороны, противоположной не раздвоенной части кольца (колышущемуся изображению руки)19После каждого поворота юстировочного винта звезда будет уходить из поля зрения - это нормально. Придется возвращать, для этого используйте винты тонких движений. В каждой последующей итерации требуются меньшие юстировочные подвижки.. На этом этапе не следует стремиться получить идеальный двойной кружок. Допускаются небольшие искажения, поскольку последующая регулировка положения главного зеркала приведет к изменению предфокальной настройки.

На этом шаге потребуется вновь установить звезду в центр поля. Каждый поворот юстировочных винтов смещает звезду в поле зрения и меняет фокусное расстояние (делая внефокальное изображение больше или меньше). Освободив до начала юстировки стопорные винты главного зеркала, теперь следует вывести изображение звезды за фокус (поворотом маховика фокусера против часовой стрелки), добившись примерно одинакового размера с предфокальным двойным кольцом. Теперь следует обратить внимание на децентрировку центральной точки и, возможно, на потемнение (или повышенную яркость) одной стороны изображения. Следует сместить все изображение в сторону потемнения (или повышения яркости) – прочь от децентрированной точки. Этого можно добиться методом проб и ошибок, слегка затягивая или ослабляя маленькие юстировочные винты (или пару винтов) так, чтобы изображение смещалось в направлении, противоположном децентрировке центральной точки. Для этого следует наблюдать в окуляр за смещением изображения. На данном шаге юстировки изображение можно смещать по всему полю зрения и даже дальше, если захочется. При этом можно  достичь состояния, когда ослабление винтов с одной стороны приводит к натягу винтов с противоположной стороны, что делает их регулировку невозможной. Если это случилось, то для дальнейшего смещения изображения в прежнем направлении следует предварительно равномерно ослабить все винты, либо ослабить два противоположных винта, прежде чем регулировать винт с «правильной» стороны.

Теперь пора вернуться к настройке предфокального изображения и просто повторить описанный выше процесс. Вероятно, на этом этапе потребуется выполнить грубую юстировку, как и вначале. Вновь не требуется делать множество тонких подвижек, чтобы добиться идеального двойного кольца в предфокальном изображении. На этом шаге сильное искажение закофокальных изображений будет почти гарантировано. Затем следует вернуться к зафокальному изображению и повторно выполнить грубую настройку, перемещая изображение в сторону участка потемнения (или повышенной яркости) кольца. Потом опять надо вернуться к предфокальному изображению и сновать туда-сюда, настраивая изображения по обе стороны фокуса. В какой-то момент станет заметно, что изображение искаженного участка кольца (нерасщепленный участок или потемнение/поярчание) перемещается по кругу. Также выяснится, что юстировочные подвижки становятся очень малыми. И наконец обнаружится, что настройка одной стороны изображения оказывает влияние на другую сторону. Этот этап юстировки будет завершен, когда перед фокусом расщепление одиночного кольца в двойное темное кольцо станет плавным и будет происходить сразу по всей окружности, и когда за фокусом исчезнут участки потемнения или повышенной яркости кольца. Отметим, что в этот момент появляется пара эффектов, свидетельствующих о том, что «последний квант юстировки», возможно, уже был достигнут. За фокусом видно ясное, но бледное двойное кольцо без всяких изменений яркости по кругу. Перед фокусом, и это указатель, двойное кольцо не просто равномерно темное и концентричное, а совершает переход от одиночного кольца к двойному сразу по всей окружности; двойное темное кольцо представляется колышущимся свечением, возникающим в поле зрения вне дофокального диска.

Теперь начинается второй этап юстировки. Предфокальное изображение следует сместить ближе к фокусу, пока не появится единственное яркое кольцо вместо расфокусированного диска. Если одна его сторона бледней другой, то это надо исправить посредством регулировки юстировочных винтов вторичного зеркала20Очевидно, подвижки должны уже быть минимальными – менее четверти поворота. Причем, по-прежнему ослабляем юстировочный винт со стороны, где кольцо поярче..

Затем надо расфокусировать зафокальное изображение так, чтобы был виден крохотный яркий диск внутри несильно расфокусированного изображения. Он должен находиться точно в его центре. Если это не так, то необходимо регулировать винты главного зеркала до тех пор, пока диск не будет отцентрирован. Разумеется, следует всегда возвращать звезду в центр поля перед каждой попыткой настройки.

Изображение по обе стороны фокуса следует продолжать настраивать, пока предфокальное кольцо не станет вполне концентричным и однородным, а зафокальная точка не будет отцентрирована.

На третьем этапе юстировки пора вывести изображение еще ближе к фокусу, по обе стороны которого должно быть видно одно яркое кольцо вокруг сравнительно темного кружка. Как раз перед тем, как это кольцо сожмется в фокусированный диск звезды (именуемый диском Эри), оно должно иметь равномерную яркость и быть вполне круглым по всей длине. Если это не так, то необходимо выполнить небольшие настройки положения главного и вторичного зеркал21На этом этапе большое увеличение просто необходимо!.

Наконец, изображение звезды в фокусе при спокойной атмосфере должно выглядеть как крохотный диск с одним или несколькими светлыми кольцами вокруг. Особое внимание следует уделить первому яркому кольцу вокруг диска Эри. Телескоп правильно отъюстирован, если это кольцо совершенно концентрично звезде и не имеет разрывов или повышенной яркости ни с какой стороны. На этом шаге следует затянуть три больших стопорных винта, зафиксировав главное зеркало, – и можно вернуть противоросник на место.

ЗАМЕЧАНИЕ. Затяжка стопорных винтов главного  зеркала может повлиять на результат юстировки. Имея опыт юстировки, этот эффект можно предугадать и применять его как «последний штрих», необходимый для безукоризненной настройки22Достаточно поиграть моментами затяжки стопорных винтов..

Диагональ

Имея правильно отъюстированный телескоп, сравнительно просто выполнить проверку положения диагонального зеркала. Следует вывести юстировочную звезду в центр поля, извлечь из фокусера окуляр, вставить диагональ, вновь  установить окуляр и отфокусировать. Если звезда не располагается в центре поля зрения, то это указывает на то, что диагональное зеркало перекошено. Надо поворачивать диагональ, пока звезда не придет в центр поля (при этом, возможно, придется неестественно вывернуть шею). Если поворот диагонали не позволяет отцентрировать звезду, то придется с помощью точных движений монтировки выполнить малые подвижки трубы по склонению и восхождению, чтобы вывести звезду в центр23Тут я бы посоветовал сразу заняться регулировкой диагонали – без выставления звезды в центр поля зрения винтами тонкой коррекции. Очевидно, что диагональ выставлена неверно. Если звезда отклонилась вперед/назад по отношению к оси визирования - «виноват» наклон (не точные 45 градусов). Если влево/вправо – то зеркало не перпендикулярно плоскости излома. Если звезда при повороте диагонали выписывает дугу окружности по полю – зеркальце требуется опустить/поднять параллельно самому себе..

Итак, звезда находится в центре. Повернем диагональ на 90 градусов и проверим ее положение. Если звезда все еще в центре, то развернем диагональ на 180 градусов и вновь проверим положение звезды. Если звезда не сместилась, то можно заканчивать. Телескоп отъюстирован и диагональ не перекошена.

Однако весьма вероятно, что при повороте зеркала на 90 и 180 градусов звезда не будет возвращаться в центр поля зрения. В этом случае следует извлечь диагональ и отрегулировать положение зеркала.

Диагонали бывают самые разные. Одни имеют сзади установочную пластинку с четырьмя винтами. У других есть круглая пластинка, закрепленная единственным винтиком. В последнем случае, возможно, потребуется приобрести очень маленькую часовую отвертку под нужный шлиц, чтобы вывернуть винтик и извлечь пластину с зеркалом. Встречаются также и другие варианты. Пластинка будет извлечена вместе с тонким листком серебреного (или алюминированого) спереди стекла, лежащим на ней или присоединенном к ней. Или обнаружится толстое эллиптическое зеркало, вставленное в пазы. Независимо от этого, будет нужна маленькая бумажка, примерно 5 мм длиной, 1 мм шириной и 0,5 мм толщиной. Этот кусочек бумаги следует уложить с одной из четырех сторон зеркала, в углу между обратной стороной зеркала и подложкой, или в углу между поверхностью зеркала и пазом. Теперь требуется аккуратно собрать диагональ, установить ее в фокусер и повторно выполнить описанную выше проверку. Скорее всего, операцию придется повторить, уложив подкладку на новое место. Вполне вероятно, что лишь после трех или четырех попыток зеркало займет правильное, не перекошенное положение. Также возможно, что придется подбирать более толстую или тонкую бумажку. Когда можно будет поворачивать диагональ на 90 и 180 градусов, сохраняя звезду в центре поля, то диагональное зеркало будет настроено.

Некоторые результаты наблюдений после юстировки

Как говорилось раньше, МК-67 – хороший телескоп, дающий вполне хорошие изображения при юстировке «по глазу и шарику». Однако, даже у полностью настроенного телескопа остается резерв для улучшения изображения. В хороших наблюдательных условиях изображение кажется до бесконечности наполненным слабыми деталями, ореол вокруг ярких объектов заметно ослаблен, контраст между черным и белым повышен, градации серого легче различаются, цвет звезд, деталей на планетах и туманностей становится более отчетливым, слабые объекты становятся видимыми, а изображения при больших увеличениях остаются резкими. Например:

  • Юпитер: В спокойной атмосфере можно поднимать увеличения вплоть до 1,7х и даже 2х на миллиметр апертуры (до 250х и 360х). Различимы детали внутри Большого Красного Пятна. Вдобавок к хорошо очерченным теням от спутников, видны сами спутники на фоне диска планеты. Их заметить довольно легко, если луна проходит перед одной из четырех основных полос, но можно разглядеть луны и на фоне ярких деталей диска, вблизи их границ. Помимо четырех основных полос, в каждой полярной области можно разрешить еще по две полосы. Возможно, одним из ясных указаний на безупречную юстировку является то, что появляются детали в экваториальной зоне. В частности становится видно, что зона разделена по широте тонкой экваториальной полосой. Кроме этого, регулярно проявляются завитки, цепочки, темные перемычки и белые овалы.
  • Сатурн: Можно с успехом поднять увеличение до 3x на миллиметр (до 450x), а удовлетворительные изображения наблюдаются вплоть до 720x. При 720x у планеты начинает различаться шестая и, возможно, даже седьмая луна. Креповое кольцо становится видимым против диска и внутри кольца В. Щель Кассини не выглядит больше как темно-черная линия, а скорее как темно-черная лента.
  • Трапеция Ориона: Теперь регулярно наблюдаются звезды E и F Трапеции.
  • Слабые звезды: С напряжением можно различить звезды до величины 14,2m, а звезды 13,4m легко видны в хороших условиях (состояние атмосферы – от 8 до 10 по Пикерингу, прозрачность – 5,8 и 1-мм выходной зрачок)…
  • Двойные: Проявляются исключительные особенности этого «максутова» в разрешении двойных звезд близкой величины, угловое разделение которых около 0,77 секунды. В этом отношении данный инструмент, будучи правильно отъюстирован, превосходит по качеству лучшие апохроматические рефракторы равной апертуры. Более того, опытным наблюдателям (Барбо и Берревецу), применявшим описанный метод юстировки, удавалось разглядеть удлинение изображения у двойных звезд с угловым расстоянием до 0,55 секунды.
  • Астроклимат: Те наблюдатели, которые регулярно оценивают состояние атмосферы, должны обнаружить заметное увеличение частоты появления  чрезвычайно спокойного неба (иногда состояние станет получать оценку 9-10 баллов по Пикерингу, а оценка 8 баллов будет появляться чаще). Более того, разница между предельной визуальной звездной величиной и рассчитанной по ней телескопической должна возрасти почти на 0,4m.

Итак, полностью отъюстированный МК-67 должен показывать изображения Юпитера, сравнимые с лучшими 100-мм рефракторами-апохроматами. Изображения Сатурна – как у 120-мм рефракторов. Качество изображений Луны эквивалентно апохроматам с апертурой 150 мм. Разрешение двойных равной яркости – близкое к тому, на которое способны лучшие 7-дюймовые апохроматы. И не будет никакого «однако» – прыгнем на крышу небоскреба одним махом!

Последние наставления

Напоследок подумалось: кажется, главный принцип жизни заключается в том, что мы свободны настолько, насколько способны расти, пытаясь «улучшить вещи». Поэтому очень важно чувствовать себя уверенно с инструментами и развивать умение и терпение в выполнении данных или любых других процедур. Подготовьте заранее все нужные инструменты и поближе познакомьтесь с телескопом и описанной методикой. Проделайте все операции при дневном свете для тренировки. Во время настоящей юстировки двигайтесь маленькими шажками и самое главное – не пытайтесь ничего ускорить.

Otto Piechowski
Collimating the INTES MK67 / ORION ARGONAUT 150
Piechowski2@aol.com 

Перевод Михаила Ощепкова
oschepkov@mtu-net.ru
Редактирование и комментарии Эрнеста Шекольяна
ernest_chekolian@hotmail.com
для сайта «Астрономия и телескопостроение»


Примечания (Эрнест Шекольян):

1 Что значит правильная настройка положения? То, что описано в статье – центрировка (разновидность юстировки, можно юстировать и вдоль оси). Центрировка может быть абсолютной (мой термин) или компенсационной. После абсолютной центрировки центры кривизны всех оптических поверхностей прибора с некоторой расчетной точностью лежат на одной прямой (или ломаной на введенных в систему плоских зеркалах или призмах), называемой оптической осью (она обычно задается каким-нибудь механическим элементом трубы). Целью компенсационной центрировки является поиск такого положения центра кривизны одной или нескольких поверхностей, которое максимально полно компенсирует влияние децентрировки остальных оптических поверхностей на качество изображения.

2 Неясно, что имеется ввиду под этим «точно в фокус». Фокус – это математическая абстракция для центрированной оптической системы. Реальная система всегда содержит некоторые отклонения параметров от расчетных, что не позволяет считать ее центрированной. Однако, даже, если бы удалось вывести все центры кривизны на оптическую ось, источник расположить строго на этой оси, то и тогда в результате ошибок положения оптических элементов на оси лучи собрались бы вне расчетного фокуса (до или после). То есть вполне разъюстированная система соберет лучи точно в свой фокус! Лучше сказать, что после качественной юстировки и при хорошо исполненных оптических элементах, остаточные аберрации оптической системы близки к расчетным.

3 Что за метод? Имеется в виду по искусственной звезде – блику на металлическом шарике? Вообще дневных и «комнатных» методов юстировки «кассегрена» довольно много.

4 На самом деле, фокусировочный ход от предфокального к зафокальному изображению составит менее 2-3 мм, но запас действительно не помешает, так как в процессе юстировки положение фокальной плоскости может заметно «играть» из-за изменения расстояния между главным и вторичным зеркалами.

5 Суточные перепады температуры и влажности довольно сильный неблагоприятный фактор для оптических покрытий. Поэтому стоит хранить инструмент в неотапливаемых, сухих помещениях с достаточной теплоизоляцией, чтобы он не сильно разогревался днем под солнцем. Подвал, погреб и т.п.

6 Ну да, в Питере, к примеру, 60 градусов! Лучше уж сначала точно выставить «диагональ» (см. далее) и юстировать прибор уже с ней. Требования к точности этого 45-градусного излома очень невысоки, а удобство при юстировке должно быть максимальным, процедура и так – изнурительно долгая.

7 Что соответствует выходному зрачку около 0.5 мм – на мой взгляд, этого недостаточно для тонкой и длительной юстировки по звезде. При возможности лучше применять окулярный микроскоп с увеличением 80-100х. Такой микроскоп дает чуть большее увеличение и комфортный выходной зрачок.

8 Результат остаточных аберраций. Их величина зависит как от расчета, так и исполнения. Однако в хорошем инструменте различия за- и предфокального изображений ничтожны.

9 По мере расфокусировки кольца в дифракционной картине изображения звезды становятся все ярче. В предфокальном изображении должен наступить момент, когда в промежутке между двумя яркими кольцами возникнет слабое третье. Оно должно появиться одновременно по всем азимутам (то есть быть кольцом, а не полумесяцем). И не менять своего положения по мере дальнейшей расфокусировки.

10 То есть при небольшой расфокусировке (безразлично в какую сторону) вся энергия из центрального максимума (диска Эри) перетекает в это довольно толстое кольцо с провалом в центре.

11 При дальнейшей расфокусировке в центральном провале появляется тонкая яркая точка. Моделирование М-К, близкого по параметрам к описываемому, показывает, что остаточная сферическая (5-го порядка и компенсационная 3-го порядка) действительно заметно подавляет яркую точку в предфокале и усиливает ее в зафокале. Так что автор прав – это реальная особенность «максутова» с неретушированным мениском/главным зеркалом.

12 При небольшом отступлении от фокуса первое кольцо дифракционной картины становится ярче и проявляются второе и третье кольца (в фокусе обычно не заметные). В этот момент следует обратить внимание на равномерность яркости каждого кольца по азимуту (осесимметричность).

13 Осталось надеяться на то, что при этом не внесена чрезмерная сферическая аберрация.

14 Это неверно – оба наклона одинаково искажают и предфокал, и зафокал. Они одинаково вводят кому децентрировки, которая одинаково искажает оба типа изображения. Что не умаляет методики – она вполне пригодна для юстировки. Упрощение сводится к следующему: можно обходиться только предфокальной или зафокальной картинкой (смотря по тому, какая окажется более контрастной в конкретном инструменте).

15 То есть момент, когда дифракционная картинка под названием «кольцо Барбо» начнет распадаться на два, а затем три кольца.

16 «Кольцо Барбо» с одной стороны начало расщепляться, а с другой еще сплошное.

17 Это помахивание рукой, кажется, имеет мало смысла. Понятно, что азимут на предфокальном изображении будет совпадать с азимутом на потребный юстировочный винт, а на зафокальном – наоборот. Однако в случае использования диагонали связь уже не столь очевидна и этот прием бывает весьма полезен. Его можно использовать и при юстировке других типов инструментов.

18 То есть найти направление на азимут, противоположный максимальному расщеплению.

19 После каждого поворота юстировочного винта звезда будет уходить из поля зрения – это нормально. Придется возвращать, для этого используйте винты тонких движений. В каждой последующей итерации требуются меньшие юстировочные подвижки.

20 Очевидно, подвижки должны уже быть минимальными – менее четверти поворота. Причем, по-прежнему ослабляем юстировочный винт со стороны, где кольцо поярче.

21 На этом этапе большое увеличение просто необходимо!

22 Достаточно поиграть моментами затяжки стопорных винтов.

23 Тут я бы посоветовал сразу заняться регулировкой диагонали – без выставления звезды в центр поля зрения винтами тонкой коррекции. Очевидно, что диагональ выставлена неверно. Если звезда отклонилась вперед/назад по отношению к оси визирования – «виноват» наклон (не точные 45 градусов). Если влево/вправо – то зеркало не перпендикулярно плоскости излома. Если звезда при повороте диагонали выписывает дугу окружности по полю – зеркальце требуется опустить/ поднять параллельно самому себе.

 

This entry was posted in Настройка телескопа, Телескоп and tagged . Bookmark the permalink.