вопрос к оптикам-теоретикам телескопостроения.

[ljv]

Начну с того,что решил недавно приобрести себе телескоп,ну и конечно задался вопросом что-же купить?Начал много читать на этом и других форумах на эту тему.Одной из трех основных схем построения телескопов является схема Ньютона(он же Добсон).Основные недостатки :1-Центральное экранирование. 2-Экранирование растяжками. 3-Шаровая(а не параболическая) поверхность главного зеркала. 4 -Большая длина трубы. 5 - Неудобное расположение окуляра.6 -Икажения вносимое вторичным зеркалом(поскольку отражение происходит на угол 90 град) .Ну специалисты я думаю добавят еще . Являясь хорошим специалистом в спутниковых антеннах я с удивлением обнаружил что первые две проблемы ПОЛНОСТЬЮ решены в так называемых офсетных антеннах.Для тех кто не в курсе-офсетной называется антенна у которой точка схождения лучей расположена в стороне от приемной оси на расстоянии несколько более половины диаметра главного зеркала.Зеркало имеет форму элипса вырезанного из параболы.Что бы не заморачиваться с рассчетом и изготовлением зеркала подобной формы-берем параболическое зеркало диаметром в 2.5-3 раза большего диаметра чем нам требуется ,и вырезаем из него 6 зеркал расположенных по кругу(как лепестки у ромашки).Жалко конечно до соплей но....Берем одно устанавливаем его в трубу у которой с одной стороны сделан широкий пропил для прохождения света к окуляру.Далее берем окуляр и устанавливаем его в месте схождения лучей -предположим ниже трубы.Вот простейший телескоп  свободный от центрального экранирования и видимо от хроматизма и комы(Если не так то пусть теоретики меня поправят).Целесообразно пойти немного дальше-вместо окуляра установить второе(плоское) зеркало  и направить лучи обратно -немного ниже главного зеркала и там установить окуляр.В этом случае мы получим аппарат с трубой вдвое короче добсона и нормально расположенным окуляром. С радиусом поворота окуляра пару десятков сантиметров ,а не более метра -за которым не нужно бегать.При этом второе зеркало поворачивает лучи практически на 180 градусов и его поверхность не должна вносить заметных искажений.Почему подобная схема не реализуется на практике?Какими недостатками обладает?Кроме большой стоимости главного зеркала (например из одного зеркала диам.400мм получится 6 зеркал по150 мм).Но ведь апохроматы стоят гораздо дороже....В общем хотелось бы услышать мнение Спецов.

[Pluto]

Хоть я и не оптик, но попробую вкратце ответить.
1.   Ньютон и Добсон это не синонимы.
2.   Главное зеркало в Ньютоне может иметь как сферическую форму, так и параболическую.
3.   Расположение окуляра у Ньютона, как раз, удобное.
4.   Искажения, вносимые вторичным зеркалом, как правило, пренебрежимо малы (если оно качественное).
Между телескопом и спутниковыми антеннами есть одно важное различие. Антенны не строят изображения, а реагируют на суммарную энергию, попавшую на облучатель.
Предложенная Вами схема (несколько видоизмененная) давно известна. Есть телескопы, которые строят изображения в стороне от главной оси и обходятся без вторичных зеркал, например наклоненное сферическое зеркало с малым относительным отверстием или внеосевой параболоид (система Ломоносова-Гершеля). Такая схема, ввиду сложности изготовления применяется редко.
Есть многозеркальные системы телескопов, но это уже чрезвычайно дорогостоящие большие профессиональные инструменты. Совмещение изображения в этих системах и поддержание юстировки – сложнейшая техническая задача. Напомню, речь идет о свете, а не радиоволнах, т.е. о длинах волн измеряемых микрометрами.


P.S. Кстати, предложенная вами схема в виде лепестков ромашки и плоским зеркалом, если я правильно ее понял, вовсе не свободна от центрального экранирования. Это, так называемый, кольцевой телескоп с разрезанным на куски зеркалом. Такая схема, как раз, имеет наибольшее экранирование (до 50%).

[Diskus]

 Я, как бывший разработчик и производитель спутниковых антенн, тоже удивляюсь почему до сих пор не применяют офсетную схему в телескопах , даже конструкцию прорисовал.
  Только резать одну большую заготовку на шесть маленьких сложно и не технологично , проще приклеить три маленьких заготовки на большую пластину и обрабатывать все вместе ,  получится 3 полноценных зеркала.  Я даже готов пойти на такой эксперимент в финансовом плане , только нужно еще 2 участника ?
    и оптик который пойдет на такую авантюру.
 Что скажут теоретики и практики?

[Алексей Юдин]

Недостатки будут весьма существенные, и все они связаны с очень большой светосилой центрированной системы со смещённым зрачком:
1. Кома будет как у исходного большого зеркала.
2. Следовательно, и допуск на юстировку очень жёсткий.
3. Асферика большая.
4. Окуляры и глаз находятся в невыгодных условиях(наклонный пучок и децентрированный выходной зрачок).
Впрочем, народ говорит, что в бомбардировщике "Стелс" применена внеосевая парабола 600мм для теплолокатора в ближнем ИК. За хорошую деньгу всё возможно. Про это Максутов ещё в 40-е писал.

[Diskus]

Если светосила большого зеркала к примеру 1/ 4 то светосила маленького , с учетом смещения фокуса от главной оси  получится 1/10 - 1/12 .
Можно  ли прикинуть на сколько будет отличаться по параметрам модифицированный ньютон от обычного с такими -же параметрами.

[Pluto]

Только два вопроса:
С чего Вы взяли, что такая система не будет иметь центрального экранирования? Как Вы собираетесь обеспечивать суммарную точность эквивалентного зеркала, состоящего из отдельных кусков?

[Diskus]

Только два вопроса:
С чего Вы взяли, что такая система не будет иметь центрального экранирования? Как Вы собираетесь обеспечивать суммарную точность эквивалентного зеркала, состоящего из отдельных кусков?

  Вот как это примерно  выглядит схема для ньютона и кассегрена , хотя с кассегреном будут большие проблемы с юстировкой.
   А точность размещения трех одинаковых заготовок относительно центра вращения можно обеспечить с допуском 0,05 мм , например на токарно-карусельном станке.
   Хотя это уже технология , давайте сначала по конструкции определимся .

[Pluto]

Я про трехзеркальную схему говорю. С “ассиметричным” Ньютоном понятно.
Под кусками я подразумеваю три отдельных зеркала. В чем смысл такого нововведения?

P.S. Наложите на главное зеркало обычного Ньютона диафрагму с тремя отверстиями и убедитесь, что качество изображения заметно ухудшится.

[Pluto]

>> А точность размещения трех одинаковых заготовок относительно центра вращения можно обеспечить с допуском 0,05 мм

Какие 0.05мм? Вам придется поддерживать точность ЭКВИВАЛЕНТНОЙ поверхности с допуском, как минимум лямбда/2. Как это сделать конструктивно  в условиях наклона зеркала и температурных деформаций?

[Diskus]

Я имел ввиду ассиметричный ньютон , а три зеркала обрабатывать вместе с целью получить сразу три заготовки для ассиметричных ньютонов.
Пробовал я накладывать диафрагму Д 60 мм на 175 мм ньютон вне оси(маленький кусок  фильтра астросолар  попался) вот результат.
250 кадров сложено .Трудно сказать сможет-ли 60 мм  симетричный ньютон показать такие детали ?

[Pluto]

>>Я имел ввиду ассиметричный ньютон , а три зеркала обрабатывать вместе с целью получить сразу три заготовки для ассиметричных ньютонов.

Меня смутило слово “офсетная схема”.  

Асимметричный Ньютон имеет право на существование, однако, насколько мне известно изготовление внеосевого параболоида довольно сложная задача, не уверен, что ваш способ одновременного шлифования трех зеркал даст нужный результат, особенно в любительских условиях.
Кома и астигматизм внеосевого параболида на оси равны нулю, но очень быстро нарастают при удалении от нее. При этом их величина будет определятся диаметром ВСЕГО эквивалентного зеркала из которого вырезан внеосевой параболоид.

Кстати, система Ломономова-Гершеля часто применяется именно для солнечных телескопов. Правда там используют наклонное сферическое зеркало с малым относительным отверстием.

[Pluto]

И еще, если вы используете внеосевой параболоид, то на вашем рисунке ось окуляра должна лежать на  оси эквивалетного зеркала (т.е. оси трубы). Наклонная установка окуляра необходима при использовании наклонного сферического зеркала, при этом кома и астигматизм будут определятся углом наклона главного зеркала.
Вообще эта схема подробно описана у Михельсона.

[Diskus]

И еще, если вы используете внеосевой параболоид, то на вашем рисунке ось окуляра должна лежать на  оси эквивалетного зеркала (т.е. оси трубы). Наклонная установка окуляра необходима при использовании наклонного сферического зеркала, при этом кома и астигматизм будут определятся углом наклона главного зеркала.
Вообще эта схема подробно описана у Михельсона.

Если ось окуляра будет лежать на оптической оси большого зеркала , то окуляр будет работать только частью своей апертуры , а в моем случае окуляр освещен по всей апертуре.

Предлагаю обсудить реальную конструкцию внеосевого ньютона с апертурой примерно 150-170 мм и сравнить его по параметрам с традиционным ньютоном, а там посмотрим стоит-ли овчинка выделки.

[Felis]

А может просто сделать брахит?
Мне кажется что в асимметричный ньютон неудобно смотреть...

[Pluto]

>>Если ось окуляра будет лежать на оптической оси большого зеркала , то окуляр будет работать только частью своей апертуры , а в моем случае окуляр освещен по всей апертуре.

А тут уж ничего не поделаешь, ось окуляра должна быть перпендикулярна фокальной плоскости объектива.
Наклонный окуляр используется только с наклонным главным зеркалом, при этом и получаете кому и астигматизм, соответствующую углу наклона.

Вот рисунок из книги Михельсона.

[Diskus]

С окуляром согласен, а как со сравнением параметров ?

[bibliograf]

http://bhs.broo.k12.wv.us/homepage/alumni/dstevick/weird.htm

[shandrik]

http://bhs.broo.k12.wv.us/homepage/alumni/dstevik/weird/htm

Библиограф, ссылка у меня не открывается.

P.S. Удивительное совпадение - вчера прочитал в книжке "Изготовление и контроль оптики для любительского телескопа-рефлектора" про внеосевой параболоид, ужаснулся предполагаемой мною сложности его изготовления и хотел сегодня спросить у местного населения - ОТВАЖИВАЛСЯ ЛИ КТО ИЗ МЕСТНЫХ НА ТАКОЙ ПОДВИГ?

[bibliograf]

Исправлено.

[ljv]

Всем ответившим спасибо! Я немного отсутствовал-извиняюсь!Итак с сожалением могу отметить что большинство участников неправильно поняли предлагаемую схему и поэтому остановлюсь на ней более подробно.Наиболее правильно она нарисована  Diskus на тетради в клеточку в правом верхнем углу,второй рисунок (ниже) так-же близок к предлагаемому мной, с той лишь разницей, что я предлагаю  вторичное зеркало сделать плоским для получения минимума всякого рода искажений.Вот именно нижнюю схему я и предлагаю обсудить -какими преимущестами  и недостатками она будет обладать,причем не с развернутым немного в сторону от оси сферическим зеркалом!- а именно с параболическим главным зеркалом причем изготовленным методом вырезания из параболического зеркала втрое больших размеров.И еще(для тех кто не понял о чем речь) - главное зеркало  ОДНО ! -так как показано на нижнем рисунке у Diskus.  Никаких ромашек в телескопе я не предлагал!!! Исходя из предлагаемой схемы я уверен что в ней на 100% будет отсутствовать:  1 -Центральное экранирование. 2 -Хроматизм.Ну и пусть Спецы выскажутся насчет комы и всяких других искажений...Теперь об изготовлении  требуемого нам главного зеркала:Не смог найти точно- во сколько раз размер вторичного зеркала в "Ньютоне" меньше главного ,но  думаю что раза в три,поэтому из большого зеркала(заготовки) придется вырезать не три(как предлагал Diskus) а пять-шесть ,иначе появится боковое экранирование вторичным зеркалом.При этом диаметр уменьшится на 60 % (например из зеркала 400 мм получим пять по 150 мм).Предвижу что многие при этом прийдут в ужас..(Вспомним классику-"операция Ы" : Разбить пол-литру??? ВДРЕБЕЗГИ!!??!!!-Да я тебя......).Но можно использовать случайно "запоротые" или разбитые в процессе изготовления зеркала.Кстати точность изготовления (допуски)так-же снижаются по-видимому раза в три.Другого реального способа изготовления подобного зеркала я не вижу.Так что можно получить аппарат умеренной длинны и свободного от многих недостатков хотя и несколько большей стоимости.Кстати на сколько это дороже можно сравнив стоимость одного зеркала параболической формы 150 мм и разделенную на 5 стоимость зеркала такой-же формы диаметром 400 мм.