Схема контроля для вторичных зеркал системы Кассегрена и Р-К

[Дрюша]

Эх, чой-то поутихло весеннее расчётно-программистское обострение... Надо бы подбросить дровец. И вот, не найдя, к какой бы теме примазаться, решил я забацать новую.

Речь идёт о схеме контроля вторчного (выпуклого, гиперболческого) зеркала для самодельного любительского телескопа системы Кассегрена или Ричи-Кретьена на этапе его зготовления и фигуризации. Главное зеркало при этом - предполагается, что полностью готово, отфигуризировано и покрыто слоем металла (алюминия, серебра и т.п.) как положено. Оно уже проверено, и переделке не подлежит. Осталось доделать - вторичное. Его рабочая поверхность - отполирована и находится на этапе окончательной фигуризации, для чего, собственно, и предназначен контроль по данной схеме. Металл на него ещё не нанесён, контроль производится за счёт отражения 4-5% света от полированной стеклянной поверхности. Система телескопа - почти в сборе. "Почти" - здесь означает, что она находится не совсем в том виде, как ей предстоит работать по звёздам (в "штатном режме"), а несколько модфицирована. Модификация её заключается в том, что она сфокусирована ("наведена на резкость") не по бесконечно далёкой естественной звезде, которая на небе, а использует "искусственную звезду", которая расположена довольно близко: от нескольких метров до пары десятков метров в зависимости от параметров изготавливаемого инструмента. Изменён рабочий (задний) отрезок (попросту говоря, эквивалентный фокус вынесен дальше, чем в "штатном режиме" (т.е. как при фокусировке на бесконечность), а кроме того, изменён зазор (расстояние) между главным и вторичным зеркалами. То есть, используется сразу два способа перефокусировки на ближнюю дистанцю: изменением положения фокуса и подвижкой вторичного зеркала (хотя в некоторых реализацях прменяется "фокусировка главным зеркалом", но по сути это - то же самое: изменение расстояня между зеркалами).

Собственно, ничего нового я тут не скажу. Всё это я уже выносил на суд этого форума года два тому назад, и соответствующе рисунки тогда уже - были. Там я, в частности, спросил, а не является ли предлагаемая мной схема контроля - уже известной и кем-то застолблённой, запатентованной, описанной и опубликованной до меня? Или я имею право гордо назвать её своим именем? На что мне было отвечено, что где-то нечто подобное было опсано, я был отослан к книгам Навашина (вернее, к главе в ней, написанной Подъяпольским), Максутова, а так же к сборнку статей по любительскому телескопостроению за семьдесят какой-то лохматый год, где, в частности, была статья Орлова по интересующему вопросу. Всё это, особенно, последний справочник, я не смог найти сразу навскдку в нтернетах, поэтому взял себе некоторый тайм-аут. Потом я, всё-таки, разыскал рекомендованные источники в бумажном виде (в частности, в Московской Областной научно-технической библиотеки им. Н.К. Крупской). И оказалось, что там, всё же, - немножко не про то написано. Да, там, сям и здесь рассматривалась перефокусировка на более ближнюю дистанцию, и отмечалось, что да, пр этом возникают некоторые аберрации... Но там рассматрвался вопрос, при какой минмальной дистанции фокусировки (т.е. расстоянии до "искусственной звезды") величина этих аберраций остаётся в "премлемых" пределах, то есть, напрмер, скажем, 1/4 или 1/8 длины волны света. То есть, мы сознательно идём на то, что телескоп, будучи испытан и доведён в немножко "нештатных" условиях контроля, в своём "штатном" режиме будет иметь некоторую систематческую (т.е. "предусмотренную", а не от неаккуратности изготовленя) остаточную сферическую аберрацию, но мы её будем считать "премлемой", поскольку она худо-бедно впсывается в критерий Релея или кого-то там ещё...

Я же толковал - не об этом. То есть, народ меня, видмо, - просто не понял. А я толковал о нуль-тесте, то есть, когда никакой аберрации (по крайней мере, - по третьему порядку) - вообще не предусмотрено, никаких "компромиссов" и "приемлемых" величин аберрации! Ну ладно, пускай там что-то остаётся по высшим порядкам, но их вклад при обычных для любителя даметрах  светосилах составляет 1/40 - 1/100 длны волны света... То есть, - действтельно, - пренебрежмо мал, и скорее всего, его всё равно превысят друге ошибки формы зеркала, которые будут наблюдаться в теневой прибор, но ими будет решено пренебречь. Ну, короче, суть предлагаемого мной метода - в том и состоит, чтобы скомпенсировать в 0 (по прайней мере, - по третьему порядку) сферическую аберрацию, вносимую двумя методами перефокусировки (увеличение заднего отрезка до эквивалентного фокуса, и уселичение расстояния (зазора) между главным и вторчным зеркалами). Дело в том, что эт способы перефокусировки на ближнюю дистанцию вносят сферческую аберрацию (третьего порядка, если смотреть поперечную, или второго, если иметь в виду - продольную аберрацию) противоположных знаков. При некотором соотношении "вкладов" того и другого метода, вносимые ими аберрации (по крайней мере, по наименьшему существенному порядку) компенсируются в 0.

Тогда же (к апрелю-маю 2011 года, то есть, 2 года назад) я подготовил небольшую презентацю в формате PPT (для Power Point 2003) с тем, чтобы сделать небольой докладец на "Астрофесте-2011". Ну, с докладцем как-то не заладилось, и, пожалуй, я не буду его делать и на этом предстоящем Астрофесте-2013. (хотя, если народ заинтересуется и поддержит...). Поэтому, я решил, просто выложу-ко я эту PPTшку прямо здесь! Смотрите, вникайте, спрашивайте, если что непонятно...

Да, конечно, там слшком большая вводная часть, где разжёвываются банальные вопросы, всем кто в теме, - давно известные. Но. Надо учесть, что преентуха и предполагаемый доклад расчитан чуть-чуть на более широкую аудиторию (астрофестовскую), а не только на самых крутых и продвинутых любителей и профи, которые в этом соку уже давно варятся, и, как говорится, - собаку съели. Им-то, конечно, эта вводная часть - не нужна, слишком затянута, и слишком общо, по верхам, много чего упускает... А я и не претендую на исчерпывающую полноту. Просто, вводная часть для человека "с улицы", чтобы хоть как-то обозначить, о чём, собственно, будет идт речь.

Ещё одн момент. Там у меня нет никаких расчётных формул. Вообще ни одной. А я их - и сам не испольую. Их - просто нет. Ни аналитических, ни эмпрических, ни, хотя бы даже, - приближённых. Вместо расчётов по формулам предлагается напрямую использовать компьютерное моделирование и оптимизацию. Лично я использовал свою собственную, собственноручно написанную расчётно-моделрующий программу (вернее, комплекс программ), реалиованную на яыке АвтоЛИСП в среде АвтоКЭДа. Ну, с таким же успехом можно использовать ZEMAX или, наверное, любую другую программу расчёта оптческих систем, у которой есть мало-мальский оптимизатор. Ну, про "любую другую" - это я так, предположтельно, поскольку сам не пробовал ничего кроме своей програмы и ЗеМАКСа. Но если есть хоть одна расчётная программа, она - есть.

В презентации имеются ллюстрации. Они выполнены, как уже сказано, с помощью моей расчётной программы в среде АвтоКЭДа. Там была содана очень утрированная модель кассегрено-подобной системы (не важно, классческий Кассегрен или Ричи-Кретьен). Она настолько светосильна, что даже в эквивалентном фокусе имеет фокальное отношение блзкое к 1:1. Тем не менее, это - совершенно "честно" смоделированная система, и все построения выполнены программой совершенно "честно". Были расчитаны и другие варианты, более подходящие для реализации в любительскх условиях, но для иллюстрации они - не столь выразтельны. Ну, не смотрится на экране с разрешением 1200х1024 или даже 1920х1080 масштабный чертёж сжемы, где многометровые расстояния соседствуют с миллметровыми деталями, которые, в данном случае, - тоже существенны.

Ещё замечание. Чтобы уложться в требованя форума, прилагаемая презентуха упакована в двухтомный RAR-архив. Для распаковки надо сначала скачать (сохранить в одной папке) оба тома. Рар, применяемый для распаковки, должен поддержвать длинные имена с русскими буквами.

[Philipp]

Спасибо, скачал, буду вникать. 

[Евгений Пухальский]

проконтролировать можно либо плоскостью, либо коллиматором (аттестованной параболой), либо пробником.  Проблема не в этом... Проблема - правильно надолбить асферику...  А на большие дистанции - во первых, не подоткнуть интерферометр, а во-вторых - турбулентность все убьет...  (Вы пробовали поднять скамью длинной хотя-бы в 10 метров? Уверяю Вас - чаще всего все печально...)

А под вторичку сделать пробник, и первичную подгонку делать под него... Причем пробник для первичнойподгонки можно теневой по зонам.  Думаю, для этой цели сойдет, если получится асферизовать  вообще.  Окончательную - в автоколлимации, с взаимным исправлением "первички" и "вторички". С теми же поправками - "если получится асферизовать".

Предлагаю ради таких инструментов как РК отказаться от порнографии заведомо, и тестировать с плоскостью. И без того будет чем заняться.

[Дрюша]

Ну, у кого есть полноапертурная контрольная плоскость, то, конечно, - нивапрос! Она - вне конкуренции. Поэтому крутым профи тема - вряд ли интересна. Но... Я ж про любителя, который, предположтельно, впервые берётся за инструмент ТАКОЙ апертуры

Что до турбулентности, то - да... С другой стороны, десяток метров может быть не проблемой. Бывают доступные коридорные и подвальные помещеня такой длны. А если на помойке набрать 5-6 картонных коробок из-под холодильников,  сделать из них такой длнный короб, защищающй от сквозняков, - то совсем шикарно. Всё ж, - попроще, чем полноапертурная контрольная плоскость.

[Евгений Пухальский]

Вроде, в соседней теме было уже заключение врачебной комиссии - суть в следующем - для асферики берется не одна, а две заготовки, из одной в процессе делается плоскость, из второй деталь...  А практически алюминировать ГЗ не надо - если не получится требуемая асферика, всегда можно будет вернуться на что-нибудь более ДХ-подобное.  А так - травить надо, и деньги выкинутые на отгонку...

~IMHO~

~IMHO~За ТАКОЙ инструмент ЛЮБОЙ апертуры без плоскости лучше не браться вообще...~/IMHO~

А по сути темы, так сказать, ради искусства, попробовать конечно можно все...  Но  коробки, и даже полиэтиленовый туннель - не панацея... помещение нужно глухое для начала...

[Алексей Юдин]

Но... Я ж про любителя, который, предположтельно, впервые берётся за инструмент ТАКОЙ апертуры

Инструменты ТАКОЙ апертуры у любителя - Ньютоны!
Не представляю, что может заставить любителя, особенно с мелкопиксельными детекторами, взяться за Кассегрен или РК. Для дипскайного астрофото нужна светосила, Ньютоны или прямофокусники, а для планет - ДК со сферической вторичкой.

Классические кассегреноиды для любителя - пережиток того мутного времени, когда Кассегрен считался лучше Ньютона, потому что он "сложнее, профессиональнее, дороже". Сейчас же без острой нужды любитель к Кассегрену или РК близко не подойдёт!

[Евгений Пухальский]

А разве Касс когда-нибудь считался ннструменом лучше Ньютона? Или я что-то пропустил?
Вроде Л.Л. хорошо "развинтил" эту точку зрения изначально...  Единственные 2 аргумента в пользу Касс - короче труба, и ХОЧЧЕЦЦА. Причем второе - безапелляционно 

[Philipp]

5-6 картонных коробок из-под холодильников,  сделать из них такой длинный короб, защищающий от сквозняков, - то совсем шикарно.

Еще шикарней было бы надыбать кусок заброшенного газопровода  метров 100, зарытый в землю, или склад длинномерных труб, арендовать...

[arkturz]

5-6 картонных коробок из-под холодильников,  сделать из них такой длинный короб, защищающий от сквозняков, - то совсем шикарно.

Еще шикарней было бы надыбать кусок заброшенного газопровода  метров 100, зарытый в землю, или склад длинномерных труб, арендовать...

тир в хорошей школе подошел-бы

[stepan]

У меня, как у человека который не один Ричи натер, пока что только один вопрос - как изготовить гиперболическое  ГЗ в ноль без вторичного? Да так, чтобы быть стопроцентно уверенным что зеркало гладкое и имеет нужный эксентриситет?

Есть еще вопросы но этот главный

[Дрюша]

А чем не катит тот же Максутов, Вайнео, или даже Росс, Долл или как их там?... Ну, короче, - любой з этих тестов. Ведь, по идее, вроде как, их можно пересчитать под любой наперёд заданный эксцентриситет или квадрат оного...

[stepan]

А чем не катит тот же Максутов, Вайнео, или даже Росс, Долл или как их там?... Ну, короче, - любой з этих тестов. Ведь, по идее, вроде как, их можно пересчитать под любой наперёд заданный эксцентриситет или квадрат оного...

Они не дают 100% уверенности в результате. Любая ошибка в промерах расстряний вылезет боком, т. Хаббла это уже показал.

Второй вопрос - как контроллировать края вторички?

В общем метод контрооя через тыл на просвет для любителя куда удобнее и практичнее, но со сферой Хиндла - лучший вариант

[Игорь А. Грибко]

Поддержу автора темы.
То что тема вызвала массу высказываний (даже резких) , говорит об актуальности. Спасибо автору ,что заставил лишний раз пошевелить мозгами и вспомнить свои практические навыки ,которые большинство уже начало забывать.
 В очередной раз удивляет безапелляционное некорректное сравнение систем ньютона, РК и др.
Каждая из этих схем является лучшей в своей узкой области и не может претендовать на универсальность.
 Считаю что способ предложенный автором имеет право на жизнь.
 Что касается длинных измерительных помещений - ничего страшного в этом нет .Максимальная длина  которую приходилось использовать 65 метров ,в студенческие времена в университетском общежитии в коридоре в ночное время с напарником устранили все источники сквозняков и прекрасно проводили теневые испытания.
 Ещё раз спасибо автору за поднятую тему.

[Дрюша]

А чем не катит тот же Максутов, Вайнео, или даже Росс, Долл или как их там?... Ну, короче, - любой з этих тестов. Ведь, по идее, вроде как, их можно пересчитать под любой наперёд заданный эксцентриситет или квадрат оного...

Они не дают 100% уверенности в результате. Любая ошибка в промерах расстряний вылезет боком, т. Хаббла это уже показал.

Значит, - разным методами независимо. Максутов (нуль тест) даст представлене об общей плавности и "коничности", промер по зонам (хотя бы двум) - точно подтвердит величину асферики (эксцентриситета), пускай даже ничего не говоря о плавности и "коничности", ну, и, решёрка Ронки-Мобсби, сама по себе даже не обеспечивающая должной точности, подтвердит, опять же, общую плавность, примерную величину, ну, короче, характер поверхности. Что мы не ошиблись слишком грубо.

Кстати, о Хаббле. А всё было потому, что оба зеркала контролировались независимо. Если бы его проверяли на коллиматоре, автоколлматоре или хотя бы даже моим способом, то такого конфуза бы не случлось. Возможно, он был бы не столь апланатичен, то есть, по краю вылезла бы небольшая комочка, но по центру поля был бы полный ништяк.

Второй вопрос - как контроллировать края вторички?

Есл внимательно почитать PPT-шку, то там целых два слайда специально посвящены этому вопросу. Метод накрывает значительно БОЛЬШИЙ размер на вторчке, чем надо для "нулевого поля" в штатном режиме... То есть, запас по диаметру вторички - обеспечивает, и, как правило, - даже больше, чем нужно для обеспечения сколько-нибудь разумного невиньетированного поля зрения (если только Вы не собрались снимать на фотопластинки размером 300х300 мм ,как в стародавние времена).
Там я, похоже, даже немножко погорячился, неявно приняв, что вторичка должна быть - менно такого размера, чтобы контролировалась этим методом по самый край (с учётом запаса на поле зрения). На самом деле, если она будет чуть меньше, то сама она - тем паче будет контролироваться по самый край, а, вот, края главного зеркала из-под контроля - выпадают. Ну и фиг с ними! Мы ж тут - уже не главное зеркало контролируем!

В общем метод контрооя через тыл на просвет для любителя куда удобнее и практичнее, но со сферой Хиндла - лучший вариант

Через тыл - это, значит, - по зонам? Или опять Максутов-Ронки-Мобсби...? А ещё сферу надо делать... А ещё стекло должно быть прозрачным  без свилей...

А про Хиндла... Согласлся бы, если бы речь шла о конвейере, на котором тысячи (или хотя бы десятки) вторичек... Но теперь - не соглашусь. Хиндл, он контролирует гиперболу независимо от главного. Под заданный эксцентриситет. А лучше, всё-таки, - в сборе. Хороший коллиматор или контрольная плоскость - вне конкуренции (хотя, касаемо краёв вторички - это замечание - именно к этм методам). Ну, или мой способ.

[yas]

как изготовить гиперболическое  ГЗ в ноль без вторичного?

К сожалению, в любительских условиях и при типичных светосилах ГЗ в РК - никак.

Ну, или мой способ.

Можно все промоделировать в Zemax, но скорее всего Ваш метод "не прокатит" для реальных параметров РК (ГЗ ~1:2 EFL ~ 1:8 ) по причине точности определения расстояний и радиусов кривизны пов-тей. Т.е. сделать общую ошибку волнового фронта ~ 1 дл. волны, наверное, можно, но "диф. качества" не получится.

[Дрюша]

"Типичные" светосилы Р-К... Профессиональных, наверное, имеется в виду... Ну, то есть, где-то порядка 1:1.5 - 1:2.5, а на выходе гле-то 1:6-1:8... Тогда, пожалуй, - да. Но если у главного 1:3.5 - 1:4, а на выходе 1:9 - 1:16, что, вообще-то, обычно больше характерно для классических Кассегренов... Но если есть возмохность забацать P-K, то есть, походу чуть-чуть поменять эксцентриситеты, и тем самым - избавиться от остатков комы... Кстати, Хаббл - хоть и Р-К, но не ахти какой могучей светосилы.

[Fidel]

//Через тыл - это, значит, - по зонам?

Нет. Это нуль-тест. У нас он назывался "через задницу" 

[Евгений Пухальский]

Лучше уж озаботится 2-й заготовкой под плоское.  Если этот вопрос и рекомендация актуальны для Ньютонов, чего же вы хотите от РК?  Т.е опять таки, в лаборатории оптика-художника можно пробовать все что угодно, но как универсальная рекомендация - либо плоское, либо ничего.

ЗЫ - что толку от апланатизации при 1/12-1/14?

[Дрюша]

Можно все промоделировать в Zemax, но скорее всего Ваш метод "не прокатит" для реальных параметров РК (ГЗ ~1:2 EFL ~ 1:8 ) по причине точности определения расстояний и радиусов кривизны пов-тей. Т.е. сделать общую ошибку волнового фронта ~ 1 дл. волны, наверное, можно, но "диф. качества" не получится.

"Скорее всего" - это абы чего сказать, или какие-то реальные сложности? Если, напрмер, вынос фокуса и дстанцию фокусировки можно худо-бедно выверить металлической рулеткой до миллиметров/сантиметров (и этой точности для наших целей - хватает с верхом, а окончательная фокусировка обеспечивается микрометрической подвижкой вторичного зеркала... То лично я никаких особых сложностей не вижу.

[Дрюша]

ЗЫ - что толку от апланатизации при 1/12-1/14?

Гы. Шоб було. Ну, скажем, - фоткать на плёнку формата 60х60... Хотя, говорят, есть уже и такие цифровые задники...