Любительский Магелланов телескоп.

[krussh]

в узком диапазоне.

Gray25 предлагал дихроидную призму запитать одной трубой:

Зачем нужно делать 3 трубы когда достаточно одной призмы?

Дихроидная призма
А самый лучший "большой монохроматор" - зеркальный телескоп

В конце каждого цветного язычка - фотокамера, воспринимающая свой цвет (R,G,B).

И рефлектор в предложенной схеме - идеальный питающий объектив. Но у рефлектора неизбежно ЦЭ, которого - по предложению Van Dokkum'а - желательно избежать.
А если используется рефрактор, то на его выходе должно быть изображение, в котором исправлены аберрации во всём рабочем диапазоне спектра, т.е. - АПО.

но хроматизм положения и увеличения должен быть умеренным только в пределах полосы фильтра.
отказываться от центрального экранирования - это оставим перфекционистам. если не стоит задача получить предельно низкий фон, то его можно использовать.

в целом проект нужно начинать с постановки задачи (например, эффективно использовать имеющееся ясное время для получения снимков в полосах g-r-i с разрешением ~ 2секунд дуги) и граничных условий (например, 20 000 долларов на весь проект, столько стоковые элементы системы). если нет задачи, то всегда есть соблазн сделать "очень хорошо", но только на бумаге.

[ekvi]

но хроматизм положения и увеличения должен быть умеренным только в пределах полосы фильтра.

Как было показано выше, простой (3х-линзовый, из обычных стёкол) ахромат с такой задачей справляется, когда он рассчитан на данную неширокую полосу спектра, например, G. Для полосы R и, тем более, F, он становится не пригоден, т.к. пятно и волновая ошибка возрастают в 2 и более раз: при сложении разноцветных кадров в белом цвете получится мазня.
И, таким образом, либо требуется идти по пятам В. Доттума и применять АПО, либо строить 3х-стволку - по стволу на полосу.

Что касается задачи. "Геноссе Юдин", как всегда, прав: инструмент делается под задачу. В контексте темы она понимается так: с помощью многоствольной конструкции из умеренного диаметра телескопов создать доступный для рядового ЛА инструмент, позволяющий за несколько (10-30) сеансов съёмки "увидеть в цвете" самые слабые объекты.
Я бы упростил задачу.
1. Использовал рефлектор. Влияние ЦЭ на уровень фона можно устранить с помощью маски из ФРТ, из которой изъято центральное ядро.
2. Рефлектор позволит вести съёмку на цветную матрицу (охлаждённую). Таким образом, каждый ствол будет работать полноценно.

[krussh]

Для полосы R и, тем более, F, он становится не пригоден, т.к. пятно и волновая ошибка возрастают в 2 и более раз: при сложении разноцветных кадров в белом цвете получится мазня.

1) каждый канал фокусируется независимо - можно не бояться хроматизма положения
2) масштаб каждого канала корректируется при сложении снимков - можно не переживать за хроматизм увеличения.
если пятна умеренные в полосах 380-480, 480-580, 580-700, то все остальное уже просто!

1. Использовал рефлектор. Влияние ЦЭ на уровень фона можно устранить с помощью маски из ФРТ, из которой изъято центральное ядро.

да не нужно переживать за фон. фоне неба намного выше в местах обитания любителей из РФ.

2. Рефлектор позволит вести съёмку на цветную матрицу (охлаждённую). Таким образом, каждый ствол будет работать полноценно.

цветные ПЗС вообще не стоит рассматривать. это тупиковый путь для ленивых.

[ekvi]

1) каждый канал фокусируется независимо - можно не бояться хроматизма положения
2) масштаб каждого канала корректируется при сложении снимков - можно не переживать за хроматизм увеличения.

Ну, совсем, как у Эрнеста: "Так ли страшна кома, как её малюют?"!
Имелась в виду сферичка и кома, которые не только добавляют свою лепту в АППАРАТНЫЙ фон, но и размывают разрешающую способность. Сомнительно, что сферо-хроматизм можно проигнорировать.

Третьим пунктом своей программы я добавил бы схему "Гамильтона", которая, будучи зеркально-линзовым апохроматом, легко справляется со всеми аберрациями, обкатана в изготовлении, юстировке и эксплуатации - см. "АстроФотоКамера" https://yadi.sk/d/EQqiJLcOyc82k
и "Астроэтюды": https://yadi.sk/d/VLuiQFkgCqddg
и прилагаемые к этому сообщению иллюстрации.
Всего 3 линзы: одна большая - во входном зрачке, вторая, поменьше - линза Манжена, и третья - маленькая полевая линза. Все три - из одного, самого ходового и дешёвого отечественного стекла К8.
При использовании пакета из 19 труб, расположенных так: 1 - в центре, 6 - вокруг центрального телескопа и 12 - по окружности вокруг первого пакета телескопов. Общий диаметр 1000 мм, фокус 600 мм, Dэ = 870 мм и Аэ = 1 : 0.6.

[krussh]

Ну хорошо, давайте оценим аппаратный фон для предлагаемой системы и сравним его с фоном неба.
Пусть FWHM изображений будут 2,5 пикселя на доступной камере ZWO ASI 1600MM-Cool (mono). Это соответствует 9,5мкм или 3,3угл. сек.
При апертурной фотометрии с оптимальной апертурой (R=0.8FWHM), получаем площадь апертуры 22 секунды**2. Принимаем фон неба 23 с квадратной секунды. Фон неба в апертуре соответствует звезде 19.7 зв. величины.
Есть ли возможность оценить аппаратный фон?

Пятна можно смело увеличить до 4-8мкм, все равно пиксель камеры не будет меньше, а гидирование не сделать точнее. Удачная попытка "загнать звезду в пиксель" сделает прибор неприменимым для фотометрии и астрометрии. Только для красивых картинок.
Спектральный диапазон должен быть от 380 до 800, чтобы закрыть три полосы системы SDSS (примерно соответствуют RGB фильтрам для ЛА).

Bсе же не стоит делать систему основанную на "цветных" ПЗС - это сплошные потери как разрешающей способности, так и света.
Гамильтон не получится использовать с дихроичными делителями: мал задний отрезок, велико относительное отверстие. Кроме того, масса стекла не малая.

[ekvi]

Гамильтон не получится использовать с дихроичными делителями: мал задний отрезок, велико относительное отверстие. Кроме того, масса стекла не малая.

У Гамильтона чем меньше относительное, тем выше качество. Длина - как у рефрактора. Дихроичный делитель можно поставить до полевой линзы. При D = 200 мм вес стёкол - 3 кг (многолинзовый рефрактор в 5 раз тяжелее).
Можно, конечно, сделать 1-зеркальные трубы, но сферические при D = 200 мм будут длиной под 2 м, а для параболических 1 : 5 (F = 1 м) потребуется квалификация.
Вот, что даcт триплет Ф120х6.3 с простой перефокусировкой на полосы. 
Полоса G шириной 160 нм, пятно 23 мкм. Полоса B шириной 40 нм, пятно 35 мкм. Полоса R шириной 60 нм, пятно 42 мкм.
Насколько он применим - судить астрономам.

[ekvi]

Спектральный диапазон должен быть от 380 до 800, чтобы закрыть три полосы системы SDSS (примерно соответствуют RGB фильтрам для ЛА).

Гамильтон для широкого диапазона спектра, с возможностью вставить призму.

[krussh]

Гамильтон для широкого диапазона спектра, с возможностью вставить призму.

красивая схема, но куда поставить три камеры?

[ekvi]

красивая схема, но куда поставить три камеры?

Вернитесь к своей схеме (см. илл):

два дихроика (g/r-i и r/i), компенсатор астигматизма, три фильтра g-r-i, три камеры.
система работает только при умеренных относительных отверстиях и полях зрения. в нашем случае это F/7 и 20х20минут.

В призмах ход под 90 градусов к опт. оси гамильтона ~ 30 + по воздуху 70 = 100 мм = D/2 - и камеры устанавливаются на уровне входного зрачка в гамильтон, вне светового потока...
Всё время забываю, что имею дело не с конструкторами. Придётся "дорисовать".
Из 2х призм выход под 90 градусов - по нормали к оптической оси - в сторону края оправы входной линзы гамильтона. Чтобы из 3й призмы выход направить туда же - поставьте диагональное зеркало. Не хватит "выхлопа" - уменьшите светосилу с 1 : 3 до (1 : 4) - (1 : 5) - фокус будет не 600, а 800 - 1000, не будем жадовать в эквивалентной светосиле! Тогда за призмами ход по воздуху будет не 70, а 90 - 110 мм - хватит, чтобы выйти за край оправы входной линзы.

[krussh]

Придётся "дорисовать".

увидел.
остается считать габариты с учетом реальны доступных компонентов и считать бюджет.

[ekvi]

остается ... считать бюджет.

Как технолог, считаю, что 18 труб дешевле, чем (6 труб + 6 призм + юстировка конструктива из 6 каракатиц).
В этом отношении целесообразней вернуться к рефракторам.

[ekvi]

Есть ли возможность оценить аппаратный фон?

Таким же образом, как Вы только что посчитали: если пятно увеличивается в 2.5 раза, проницание снижается на 2м. Это, конечно очень грубо. Точнее так: надо интегрировать по спектральной полосе, с учётом постепенного увеличения размера пятна и перераспределения энергии из ядра в кольца.

[krussh]

Таким же образом, как Вы только что посчитали: если пятно увеличивается в 2.5 раза, проницание снижается на 2м. Это, конечно очень грубо. Точнее так: надо интегрировать по спектральной полосе, с учётом постепенного увеличения размера пятна и перераспределения энергии из ядра в кольца.

какой диаметр самого внешнего кольца для которого еще имеет смысл считать? для любой из приведенных выше систем.

Как технолог, считаю, что 18 труб дешевле, чем (6 труб + 6 призм + юстировка конструктива из 6 каракатиц).
В этом отношении целесообразней вернуться к рефракторам.

считать нужно не только трубы, но и монтировки и купол и все вместе.
на мой взгляд дешевле один большой + дихроики и три камеры

[Алексей Юдин]

При этом, что интересно, такой проект как SDSS сделан не дихроичным, а с разделением по полю. Видимо, это всё-таки заметно выгоднее!

[библиограф]

 Следующий шаг - использовать линзы Френеля - правда, кроме дешевизны и
малого веса, других достоинств нет, но и это немало...
https://lasers.llnl.gov/programs/psa/pdfs/technologies/eyeglass_space_telescope.pdf

[krussh]

При этом, что интересно, такой проект как SDSS сделан не дихроичным, а с разделением по полю. Видимо, это всё-таки заметно выгоднее!

Ну да, в случае SDSS это было выгоднее.
Во первых, сделать хороший дихроичный делитель для такого поля вряд ли возможно.
Во вторых, лепить три мозаики из 30 ПЗС дорого будет.

UPD.
Тут я пожалуй не подумал)
первый пункт остается в силе. Сделать делитель на 4 цвета для поля большого размера в ограниченном пространстве от последней поверхности корректора до фокуса действительно вряд ли возможно. Скорее всего это привело к тому решению, которое было выбрано.
А вот мозаик пришлось бы лепить больше, но из меньшего числа ПЗС.

[Алексей Юдин]

Во вторых, лепить три мозаики из 30 ПЗС дорого будет.

Почему это? Разреженная мозаика как раз очень дешева - в ней не используются дорогие кристаллы под мозаику с малыми щелями. Куча 16803 по чирику за чип с обвязкой - и все дела!

Малосветосильный телескоп - это как раз тот случай, когда можно дёшево расширить поле, не клонируя апертуру, остаётся только дёшево это поле заполнить, можно не на 100%.

К тому же фильтры резко дешевеют с уменьшением размеров.

[krussh]

Во вторых, лепить три мозаики из 30 ПЗС дорого будет.

Почему это? Разреженная мозаика как раз очень дешева - в ней не используются дорогие кристаллы под мозаику с малыми щелями. Куча 16803 по чирику за чип с обвязкой - и все дела!

Малосветосильный телескоп - это как раз тот случай, когда можно дёшево расширить поле, не клонируя апертуру, остаётся только дёшево это поле заполнить, можно не на 100%.

К тому же фильтры резко дешевеют с уменьшением размеров.

Потому и вставил апдейт)
в целом - согласен. если есть возможность и задача (SDSS как раз ее и решал), то этот вариант вполне годный. энергетическая эффективность будет меньше, но финансы отобьют.
при одном но важном условии - не стоковые компоненты (кастомная камера).

[ekvi]

Следующий шаг - использовать линзы Френеля

С moscow мы уже рассматривали сферический зеркальный объектив Ф1000х1000, составленный из сегментов (см. выше): к краю входного зрачка суб-апертура (сферическое зеркало) даст приемлемое качество, если его радиальная ширина (=высота) будет несколько микрон. С линзами ещё суровее. Для маяков и концентраторов излучения линза Френеля сойдёт, но для телескопа ... хотелось бы не слишком далеко уйти от нормального качества.