Изготовление "Райта"

[Бондаренко]

"Райт" "Телескоп"
Накропал две статейки, может быть, они кому-либо будут интересны!
Простой Способ изготовления камеры Райта.

(Глава из книжки по изготовлению оптики, которую я сейчас пишу.)

Камера Райта могла бы быть весьма полезным инструментом для многих задач, особенно, в комбинации с матричным приёмником. Однако, её изготовление сталкивается с трудностью контроля главного зеркала. Оно должно иметь форму сплюснутого сфероида. А природа ощастливила сплюснутый сфероид не двумя анаберационными точками, а целой окружностью сопряжённых точек. Поэтому поверхность в форме сплюснутого сфероида требует для контроля либо компенсатора, либо помещения «точки» и ножа Фуко в противоположных точках «анаберационной окружности». Но в этом случае мы получим весьма непростую теневую картину, что называется — «на любителя».
Однако, дело можно поправить достаточно простым способом. Для этого нужно иметь простейший сферометр с индикаторной головкой (желательно — микронной с достаточным диапазоном измерения). Ну и алюминированное плоское зеркало с диаметром чуть больше диаметра коррекционной пластины (или достаточно длиннофокусное сферическое зеркало для использования его в качестве коллиматора).
Коррекционная пластина Райта имеет тот же профиль поверхности, что и пластинка Шмидта, но вдвое большую асферичность. Для компенсации её асферичности и делается асферическим главное зеркало. Поэтому, при одинаковой асферичности пластины, радиус кривизны главного зеркала камеры Райта должен быть в корень третьей степени из двух большим, чем в камере Шмидта.

Rr = 21/3RThmi

Работу можно сделать в два этапа: Сначала сделать главное зеркало сферическим с радиусом, например: 560 мм., собрать автоколлимационную схему с плоским зеркалом (или со сферическим длиннофокусным коллиматором) и ретушировать пластину до «плоского рельефа» в системе Шмидта. После этого сделать второе главное зеркало уже с радиусом в корень третьей степени из двух большим — 710 мм. Собрать с ним схему камеры Райта и ретушируя главное зеркало, также получить плоский рельеф.
С какой точностью следует измерять радиусы? Поскольку при второй ретуши сферическая аберрация камеры Райта будет уничтожена в любом случае, то ошибка измерения радиуса главного зеркала скажется только на полевых аберрациях, на коме. Кома возникнет при переносе пластины из радиуса кривизны (как в схеме Шмидта) на расстояние фокуса. Она будет уменьшена в отношении разности радиусов главного зеркала, делённой на величину ошибки.  (Это, разумеется, первое приближение!)

Кома = (Rr—RThmi):R
 
В нашем случае это — сто пятьдесят, делённые на величину ошибки в миллиметрах. Если мы ошибёмся на десять миллиметров, то кома будет меньше в пятнадцать раз, чем у эквивалентного параболического зеркала. Поскольку поле камеры Райта ограничивается астигматизмом и не очень велико, то такую ошибку можно считать допустимой, но, конечно же, нежелательной!
Поэтому, если в сферометре пользоваться индикаторной головкой, то отклонение стрелки при работе должно составлять не меньше сотни делений. Кольцо сферометра можно сделать произвольного диаметра, его радиус не измерять точно, но оно должно быть не очень маленьким, чтобы отличие зеркала от плоскости давало отклонение не меньше ста делений (а лучше — делений пятьсот). Опорные точки кольца следует выполнить из небольших шариков одинакового диаметра, чтобы можно было учитывать их диаметр.

Формула сферометра: R = r2/2h –h/2 - (где r – радиус кольца сферометра,  - диаметр шарика, а h — стрелка кривизны по отсчёту индикатора). При выпуклой поверхности  нужно отнять, а при вогнутой — прибавить.

Для более уверенной работы первое главное зеркало лучше не перешлифовывать, а оставить, как эталон до полного окончания работы. Кроме того, с одним таким зеркалом можно сделать сколько угодно рабочих зеркал и пластин.
Следует заметить и вот что: в автоколлимационной схеме чувствительность контроля удваивается, но двойное прохождение света через схему ослабляет его раз в тысячу. Поэтому следует использовать теневой прибор с ярким источником света.  Например — с автомобильной лампочкой (даже — галогенной) и хорошим конденсором. Подобная конструкция приведена у Максутова в его книге «Астрономическая оптика». Если же использовать в качестве коллиматора сферическое зеркало, то хороший теневой прибор вообще не нужен, а можно обойтись несложным осветителем, блестящим шариком и отдельно — простеньким теневым прибором, нужным лишь для юстировки. (См. рисунок).
Схема с коллиматором менее чувствительна, но она легче юстируется и в ней потери света уменьшены в 25 раз, что увеличивает реальную чувствительность контроля. Кроме того, применяя для получения изображения точки шарики разного диаметра и осветитель с конденсором, в котором можно менять диафрагмы, можно увеличить гибкость контроля. (Например, наложив на конденсор осветителя непрозрачную бумагу с двумя отверстиями, поучим изображение двойной звезды.) Разумеется, шарик должен иметь блестящую и очень чистую поверхность и быть достаточно маленьким, чтобы не вносить сферическую аберрацию.
Камера Райта имеет аберрации, которые ухудшают её работу при светосиле больше один к двум, даже при небольших полях. На сайте «Звездочёта» приведены её расчёты для этого случая. Наши расчёты также подтверждает этот вывод. На краю поля в два градуса аберрационное пятно имеет размер около двадцати микрон при диаметре зрачка в двести миллиметров.
При контроле очень светосильных систем сферическим коллиматором пользоваться гораздо удобнее, чем автоколлимационной схемой.
Такая схема, кстати, описанная Максутовым, исключительно удобна для контроля вогнутых светосильных парабол, а при дополнительном расчёте — и гипербол. В последнем случае она работает, как компенсационная. Для точной фокусировки коллимационного зеркала нужно небольшое плоское зеркальце, но в случае контроля вогнутой гиперболы  необходимо применять не плоское, а сферическое зеркальце специально рассчитанного радиуса кривизны.
Таким образом, изготовление оптики камеры Райта не очень большого диаметра достаточно хлопотное, но вполне посильное дело для квалифицированного любителя телескопостроения.

Доложено в этом году на Гамовской школе в г Одесса.

Бондаренко 23 июня 2006-го года.

Концепция телескопа.
Набираясь жизненного опыта, порой совершаешь такие открытия, о предмете которых даже и не подозревал! Недавно мне пришлось убедиться, что многие пользователи телескопов, даже профессионалы! просто не понимают, с чем они сталкиваются в лице этого самого телескопа! И это после трудов Максутова по теории наблюдений! Такое непонимание может, например, резко снизить результативность наблюдений. Из осознания этого печального факта и появилась эта статейка. «Философия телескопа» часто остаётся неизвестной, а ведь начинать надо именно с неё!
То, что здесь изложено, касается как «телескопов вообще», так и особенно телескопов для визуального наблюдения и наблюдения с помощью ПЗС-матриц. Фотографических наблюдений и наблюдений с ФЭУ это касается меньше, так как в этом случае предельная разрешающая способность оптики и атмосферы обычно не используется.
Итак: От небесного объекта к нам идёт свет, волновой фронт которого почти не искажен (если, например, не учитывать воздействие разных компонентов межзвёздной и межпланетной среды). Далее этот свет проходит через атмосферу, которая его поглощает в заметной степени и деформирует фронт в сильнейшей степени. Зрачок объектива телескопа любой конструкции вырезает участок этого фронта. Это и приводит к тому, что свет уже не может быть «собран в точку», так как теряется информация от не прошедших в диафрагму объектива участков волнового фронта. И соответственно, положение излучающего объекта уже нельзя определить абсолютно точно.
Это неизбежные издержки наших условий наблюдения небесных светил. С ними, до некоторой степени, можно бороться, выбирая место установки телескопа (На Земле, на Марсе, на Луне или на Венере, прямо в Космосе.) Неплохие атмосферные условия можно найти в Чили, на Канарах, Майданаке, Санглоке, Душаке. Есть ещё масса прекрасных мест для установки телескопов, которых мы ещё не обнаружили. Наверное, самое поганое — на балконе или на крыше «подогретого» дома.
Эффект от "срезания" волнового фронта можно уменьшить, увеличивая размер объектива телескопа. Но вот эти пути исчерпаны! Мы имеем наилучшие атмосферные условия из возможных и наибольшую из доступных аппертур. Тогда у нас есть ещё возможность подпортить изображение, устанавливая в своём телескопе как можно большее количество оптических элементов! Это глубокое заблуждение, что чем больше линз, корректоров, барлоув, тем лучше изображение.
Любая оптическая поверхность, установленная на пути лучей свет: поглощает, рассеивает, старается внести аберрации, «духи», насобирать как можно больше пыли. Ни одна оптическая поверхность ни в одном реальном телескопе не съюстированна идеально и ошибки юстировки вносят свою «ложку дёгтя». И, в довершение несчастий, приходит паук и плетёт в трубе телескопа свои зловещие сети в надежде поживиться жалкими фотонами, которые и до этого летели миллионы лет, стремясь попасть в ваш светоприёмник….
Оптические поверхности портят волновой фронт из-за ошибок изготовления, термических и механических нагрузок, которые портят форму поверхности, остаточных аберраций. Кроме того, грязь и пыль приводят к рассеянию света и снижению контраста изображений. А ведь есть ещё и неоднородности стекла в линзах!
Поэтому наилучшим приближением к идеальному объективу была бы возможно более тонкая одиночная линза. Но из-за хроматизма её фокус будет неприемлемо большим. («Воздушные телескопы».)
Следом, по «идеальности» идёт склеенный ахроматический дублет, который, для получения хороших изображений следует делать также возможно более длиннофокусным, не особенно уповая на «особые» сорта стекла.
Линзовые объективы проще и результативнее поддаются чистке, чем зеркала и потери света в них, особенно в склеенных и просветлённых, — невелики.
Так что до диаметра ста миллиметров, линзы наверняка лучше зеркал.. В моём распоряжении есть линзовый телескопчик с диаметром 60 мм. и фокусом в метр. Хроматизм у него почти незаметен, а стеклопластиковая и алюминиевая труба весят очень немного. Правда, штатив собран «на скорую руку», хлипкий и при наблюдениях досаждает ветер….
При больших диаметрах применение зеркал становится неизбежным. Вместе с линзами уходит и хроматизм, появляется возможность использовать большие светосилы. Но, пыль и грязь, центральное экранирование, повреждение отражающего слоя, разъюстировки!
Наилучшим из зеркальных телескопов было бы одиночное сферическое зеркало с достаточно большим фокусным расстоянием. (Прямой фокус.) Оно, кстати, имеет слабую засветку от фона неба, так как труба телескопа служит блендой. Но, по ряду причин, его далеко не всегда можно применить. Тогда можно применить схему Ньютона и она, наверное, имеет смысл, при монтаже на альт-азимутальной монтировке и относительном отверстии один к восьми до диаметров миллиметров четыреста. Кроме того, в этой системе также мала засветка от неба и невелико центральное экранирование.
Однако, при необходимости укоротить трубу мы неизбежно приходим к удлиняющим системам типа телеобъективов. Наиболее практичны здесь Кассегрен, Ричи-Кретьен, их модификации с корректирующей пластинкой и система Максутова. (Вообще говоря, этих систем две: менисковая и малоизвестный, но, возможно, перспективный «апланат Максутова» типа Грегори.) Для светосильных систем имеют смысл камеры Райта и Шмидта. (Они, кстати, должны называться не «телескопами», а именно — «камерами»). Закрытая труба создаёт массу преимуществ и надёжную защиту от пауков и пыли.
Никакие более сложные системы без настоятельной необходимости применять не следует. (Например, менисковая, плюс линза Барлоу.) Кроме того, бессмысленно исправлять аберрации на большом поле, если оно физически не может быть использовано!
Пример можно привести с этого же сайта: В разделе «астрофотография» есть описание результатов работы по Луне с двухменисковым Кассегреном диаметром 116 мм. и удлинителем фокуса. Реальное поле зрения маленькое и плохое! Если бы вместо двухменискового Кассегрена был применён обычный с эквивалентным отверстием один к двадцати, (таким, как и получился этот инструмент в итоге!) то результат можно было бы  получить наверняка лучшим!
Кома Кассегрена кстати, эквивалентна коме сферического зеркала с таким же относительным отверстием, как эквивалентный фокус, астигматизм на таком поле мал, а другие аберрации не существенны. Я уже не говорю о стоимости телескопа….
Для таких размеров объектива даже Р-К не нужен, но, учитывая относительную простоту изготовления, чего же его не применить?
Могу поделиться, кстати, одним наблюдением: В бинокуляре ТЗК поле зрение сильно ограничено полевыми аберрациями. Но они видны только тогда, когда смотришь специально на край поля. При обычном осмотре неба эти аберрации совершенно не заметны и не мешают!
Теперь о рассеянном свете: Лучшее средство от него — обычная копоть. Жечь следует или керосин или скипидар. Сильно коптящее топливо, вроде полистирола, даёт слой рыхлый и неровный. Копоть не блестит при всех мыслимых углах падения, легко наносится и легко стирается тряпкой. При необходимости её можно нанести на недосушенную липкую краску и после высыхания стереть лишнюю мягкой тряпочкой. Разумеется, такой слой имеет худшие свойства, чем просто копоть, но он прочнее.
Внимание! Для получения копоти ни в коем случае нельзя жечь хлорсодержащие пластики вроде полихлорвинила. Признак — зелёное коптящее пламя, резкий запах соляной кислоты. При его горении выделяется коррозирующий хлористый водород и другие, сильно вредные вещи.
И, в заключение, хочу предостеречь от гримас «рыночной экономики», разрази её господь! Вам постараются «впарить» максимально сложный и дорогой телескоп. Как узнать, нужен ли он Вам , я постарался растолковать выше. Дальше думайте сами — решайте сами…. Разумеется, написанное выше следует понимать творчески, это основные моменты, но они могут служить надёжными ориентирами для выбора. Идти следует либо от задачи, для которой будет применяться телескоп, либо от «престижа». Правда, выбрав «престижную» схему, можно потерять собственный престиж, но только в глазах тех, кто «понимает», а таких — немного и боятся этого совсем не следует!

[Алексей Юдин]

Это реферат для 10-го класса? Не лучший, надо сказать!
Книга, чувствую, будет жгучая, один легендарный трактат уже есть - "Революция в любительском телескопостроении" В. Сарайкин - афтар.
Так что ждём продолжений!
З.Ы. Самая ценная информация, которая даже не снилась профессионалам:

"Внимание! Для получения копоти ни в коем случае нельзя жечь хлорсодержащие пластики вроде полихлорвинила. Признак — зелёное коптящее пламя, резкий запах соляной кислоты. При его горении выделяется коррозирующий хлористый водород и другие, сильно вредные вещи.
И, в заключение, хочу предостеречь от гримас «рыночной экономики», разрази её господь! Вам постараются «впарить» максимально сложный и дорогой телескоп. Как узнать, нужен ли он Вам , я постарался растолковать выше. Дальше думайте сами — решайте сами…. Разумеется, написанное выше следует понимать творчески, это основные моменты, но они могут служить надёжными ориентирами для выбора. Идти следует либо от задачи, для которой будет применяться телескоп, либо от «престижа». Правда, выбрав «престижную» схему, можно потерять собственный престиж, но только в глазах тех, кто «понимает», а таких — немного и боятся этого совсем не следует!

Ахтунг, гефар!
В общем:

[Yuri P.]

Мне больше про паука понравилось:
Пришёл, увидел (что система не Шмидт), захватил (фотоны)...
Про Венеру тоже круто, слов нет, но там же облачность, Меркурий был бы лучше!
(-:
Вообщем Удачи!
Юрий

[KOR01]

Следует заметить и вот что: в автоколлимационной схеме чувствительность контроля удваивается, но двойное прохождение света через схему ослабляет его раз в тысячу.

Однако, афтар, Вы даете!

Учится Вам надо, а то полный бред какой-то, читаешь и сильно смеяться хочется!

Алексей,
похоже ты прав, это второй том сочинений Сарайкина.

[Iskandar]

Это глубокое заблуждение, что чем больше линз, корректоров, барлоув, тем лучше изображение.

Интересно, а где это афтар вычитал или услышал такое мнение? Что за враг пытался ввести его в "глубокое заблуждение"?

[Денис Никитин]

Мужики, а что за сочинение Сарайкина. Дайте почитать.

[Дмитрий Маколкин]

...
Пример можно привести с этого же сайта: В разделе «астрофотография» есть описание результатов работы по Луне с двухменисковым Кассегреном диаметром 116 мм. и удлинителем фокуса. Реальное поле зрения маленькое и плохое! Если бы вместо двухменискового Кассегрена был применён обычный с эквивалентным отверстием один к двадцати, (таким, как и получился этот инструмент в итоге!) то результат можно было бы  получить наверняка лучшим!
...

Пример в студию, пожалуйста!
Я знаю оба изготовленные двухменисковые 116мм, которые могли тут упоминаться. Они расчитывались на большое поле зрения, на кадр 24х36мм, и на нём дают абсолютно нормальную картинку. Так что пример неудачет.

Остальные "тезисы" опуса даже комментировать не буду, согласен с коллегами на все 100%
Грустно

[Дрюша]

А если без битья автора ногами? Опуская все эти выверты про идеальные однолинзовые объективы (которые, вроде как, если исходить из этого текста, оказываются даже лучше дублетов) и про копоть от хлорсодержащих пластиков, а по существу?
Конкретно - насчёт Райта. Даже контроль с применением эталонной плоскости и двойным ходом лучей - это один из вариантов. Вообще, полноапертурная эталонная плоскость - это уже очень круто. Гораздо реальнее коллиматор с рапаболическим или достаточно длиннофокусным сферическим зеркалом. А если делать серию - это ещё лучше. Один коллиматор. Одно сферическое зеркало для системы типа Шмидта. По нему делаются корреционные пластинки с контролем на коллиматоре (нуль-тест). А там - зеркала для Райтов... Контроль в сборе с готовыми пластинками на том же коллиматоре. Если это серия, то металлический шлифовальник, полировальник, специально отформованные полировальники (для фигуризации пластин и зеркал Райта)... Всё это делается один раз, и используется повторно для всей серии. Так что, может быть, имеет смысл? Или не имеет?

А вообще, Райт сам по себе - смысл имеет? Или, может быть, Шмидт лучше? Конечно, Шмидт вдвое длиннее. Но его можно сделать светосильнее (что для фотографических целей - лучше). Кривизну поля у Шмидта можно убрать простым однолинзовым предфокальным корректором (думаю, обеспечиваемое им качество - вполне сойдёт для фотографических целей). А у Райта - астигматизм ограничивает поле (Шмидт - не только апланат, но и анастигмат). И, наконец, есть другие системы: Волосов и т.п., которые могут составить конкуренцию Райту. И технология изготовления - проще (никакой асферики, мягкие допуски). А имеет ли Райт какие-то свои преимущества или хотя бы нишу, где именно он существенно лучше всех остальных систем?

[Денис Никитин]

А если без битья автора ногами?

Ну я не знаю, с самого начала текста идет посыл, что "Камера Райта могла бы быть весьма полезным инструментом для многих задач, особенно, в комбинации с матричным приёмником." Тут бы хорошо сразу ответить на вопрос "Почему".

Матричные приемники из-за относительно больших размеров пикселей хороши при довольно малых относительных отверстиях. Камеры Райта и Шмидта наоборот предпологают большое относительными ответстие.

[KOR01]

рапаболическим - видимо новый вид поверхности.

А если серьезно, а зачем все это?

Сделаны у нас несколько райтов, - Санковичем и мной. Но контроль там весьма примитивный, автоколлимационный от плоской стороны пластины, с ретушью асферической.

А зачем все это, асферика и т.д.?  Шмидты (различных модификаций ) шлепают на западе только по традиции выбивания денег из карманов обывателей! Есть более изящные схемы со сферами, с большими полями и значительно лучшим качеством.
А Шмидты, Райты, - это все экзотика, причем уже устаревшая.

[Бондаренко]

Полезные статейки я написал! Прсто прелесть, какие результаты публикаций!
Во первых, она сбила с меня спесь в вопросе "А существует ли разумная жизнь на Земле?" Я то думал, что существует, а оказывается, вопрос намного сложнее! Даже в таком простом вопрося я запутался! Век живи - век учись!
Теперь - для других: Райт хорош был бы для камер с малыми пикселами. Мне приволокли веб камеру с пятимикронными пикселами. Те камеры, которые я делаю, 70/350 предназначены для наводки телескопа и и общего осмотра диска Луны. Там важно большее поле зрения. Тоесть,корткий фокус выгоден.
Далее: асферика делается проще, чем несколько сферических элементов и работает лучше. Это, в частности, я и старался показать в статье! Поэтому выгоднее ставить одну пластинку вместо двух линз.  Райт согласован с современными матрицами и по размерам поля.
Относительно конкретного двухменискового кассегрена, то я привёл пример ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЕГО КОНКРЕТНОГО ПРИМЕНЕНИЯ. и к другим способам съёмкм мои замечания, разумеется, не относятся. Может, без Барлоу он работает и хорошо Ещё хорошо было бы помнить о печальной памяти телескопа Аргунова. В нём все поверхности были сферическими. Поэтому-то и пришлось готовую оптику нескольких телескопов перешлифовать в Р-К., что и было сделано без особого труда. Покойный Аргунов был большим энтузиастом телескопостроения, но ошибочно считал асферику чем-то "загробным". В действительности этот предрассудок идёт от Навашина, который просто не имел хороших средств контроля светосильной асферики. В ЕГО условиях парабола 1/7  250мм., конечно же, является продуктом героического труда, который я повторить не берусь, хотя и делал параболы 400мм. 1/3.!   
Плоскость для контроля это не роскошь, а инструмент, но для светосильеой параболы (и для Райтаа) коллиматор из длиннофокусного сферического зеркала мне кажется более выгодным. Давайте, пишите дальше!
Относительно "новояза", то это явление описано у Солтыкова-Щедрина, в "Истории одного города". Я его плохо понимаю, так как он передаёт не понятия, а эмоциональное состояние, и хотел бы иметь расшифровку на языке русском.
С уважением.

[Олег Чекалин]

....... хотя и делал параболы 400мм. 1/3.!   

Где она? Приз в студию!
Олег.

[Бондаренко]

Пошарьте по Союзу, так и крупнее найдёте!

[Олег Чекалин]

Мне крупнее не нужно. Меня интересует в каком телескопе стоит то самое зеркало и что за хозяин пользует тот телескоп.
Олег.

[Бондаренко]

Видите ли, когда их распределяли по университетских обсерваториях, то мне не давали отчёта, какое и куда везут. Пока могу сказать предположительно - в Бердянске, во Дворце прионеров, Челябинске, но сразу же предупреждаю, что клеймо я не ставил и эта оптика могла быть изготовлена и другими людьми.Мы ведь тогда работали "на общий котёл" Если поедете туда - напишите, как они там поживают?
А вот о восьмидесятках скажу точнее: Одна на Терсколе (не работает лет пятнадцать) (К). Другая - на горе Душак под Ашхабадом (РК). Не работает, нет денег на экспедиции.

[Олег Чекалин]

И что, счастливые пионеры наблюдают в Ньютон F/3??
В Бердянске кстати есть активные любители.
Олег.

[Vladimir Nebotov]

В Бердянске есть 400 мм, но он Кассегрен и если не ошибаюсь там стоит оптика Фащевского. Надо спросить Мишу Ковзикова, он восстанавливал тот телескоп и одно время вел там кружок.

[Бондаренко]

Это всё Кассегрены и Ричи-Кретьены!
 Может быть, что и Фащевского!
А Михаил ещё работает? Если можете, передайте ему привет!

[Бондаренко]

Ели можно, сообщите координаты Миши, а то я их утерял. Или пусть напишет в эту тему.

[Michael Kovzikov]

Это всё Кассегрены и Ричи-Кретьены!
 Может быть, что и Фащевского!
А Михаил ещё работает? Если можете, передайте ему привет!

Че меня искать? Вот он я...

Приветы принимаются с благодарностью.

что же касается телескопа - таки да, во дворце пионеров его немного есть...

Кассегрен, 40 см (415 мм - если быть точным), фокус ГЗ - 1260 мм, системы - не помню.
Оптика - Фащевского.
Монтировка - немец. Голова делалась в Одессе в обсерватории (насколько я знаю...), колона - у нас на месте.
в 2000 году был мною полностью восстановлен.
во дворце я никогда и не работал официально. все на общественных началах.
В каком состоянии телескоп сейчас - боюсь даже предположить. с 2001 по 2005 там был безрукий руководитель. сейчас нет вообще никакого.