Влияние температуры на юстировку телескопа

[INPan]

Уважаемые участники форума!
Я отделил часть сообщений от темы Saturn из "Астрофотографии" и переместил их в отдельную тему. Считаю, что эта тема больше соотвестствует её новому местонахождению. Думаю она будет интересна многим. А некоторые, возможно даже и не подозревают о существовании проблемы разъюстировки связанной перепадами температуры воздуха. Я думаю многим будет интересно узнать какие конструктивные особенности на это влияют и как с ними справиться.

Кстати, и с юстировкой Ньютона тоже, вчера поупражнялся немножко в теплом помещении, вынес на холод все уплыло.

Сергей, что-то я не понял, как это температура на юстировку влияет. Просвети пожалуйста. Может и у меня тоже самое, а я и не в курсе? Может быть это связано с особенностями конструкции оправы ГЗ и крепления ДЗ? Какая часть больше всего подвержена разъюстировке?

[shandrik]

Кстати, и с юстировкой Ньютона тоже, вчера поупражнялся немножко в теплом помещении, вынес на холод все уплыло.

Сергей, что-то я не понял, как это температура на юстировку влияет. Просвети пожалуйста. Может и у меня тоже самое, а я и не в курсе? Может быть это связано с особенностями конструкции оправы ГЗ и крепления ДЗ? Какая часть больше всего подвержена разъюстировке?

Я уже писал, что столкнулся с такой же проблемой. Хорошо отъюстированный телескоп через какое-то время нахождения на улице стал показывать звезды кометами, я это объяснил ошибками главного зеркала, но при смене окуляров увидел, что юстировка сильно съехала. Предполагаю, что винты имеют разный коэффициент расширения.

[Mihail Sedyh]

Предполагаю, что винты имеют разный коэффициент расширения.

Или разную длину свободной части....

[Diskus]

  Юстировка Ньютона это отдельная песня и к Сатурну, который мы здесь рассматриваем , отношения почти не имеет , может перенесем в иную тему ?

   Мне кажется что проблема в растяжках, которые удерживают диагоналку .
При охлаждении растяжки могут деформировать трубу и соответственно  изменять положение фокусера , который расположен , как правило , рядом  с ними.  Особенно в моем случае когда  растяжки стальные  а труба пластиковая .

[shandrik]

Предполагаю, что винты имеют разный коэффициент расширения.

Или разную длину свободной части....

Один винт у меня длиннее, но длина от оправы до фиксирующей гайки одинаковая. Версия о диагоналки мне кажется более реальной, т.к. я, по совету Савельева Антона переклеил вторичное зеркало на три точки герметиком и все "ЗАРАБОТАЛО".

[INPan]

 Юстировка Ньютона это отдельная песня и к Сатурну, который мы здесь рассматриваем , отношения почти не имеет , может перенесем в иную тему ?

   Мне кажется что проблема в растяжках, которые удерживают диагоналку .
При охлаждении растяжки могут деформировать трубу и соответственно  изменять положение фокусера , который расположен , как правило , рядом  с ними.  Особенно в моем случае когда  растяжки стальные  а труба пластиковая .

Да, пожалуй, не та тема. В общем то "ось зла" примерно ясна.

[Agas]

Вообще-то это не такой простой вопрос, как кажется. Ведь не зря же в оптике наряду с габаритным и аберрационным расчетом существует и термо-барический расчет, т.е. расчет влияния на качество изображения температурных перепадов и перепадов атмосферного давления. Ведь при изменении температуры изменяется буквально все: радиусы кривизны, толщины линз и их диаметры, показатели преломления, размеры корпусных и крепежных деталей. И все это в той или иной мере сказывается на качестве изображения, и оценить правильно это влияние (и скомпенсировать, если необходимо) часто оказывается задачей довольно нетривиальной.

[sikoruk]

Diskus:
<<При охлаждении растяжки могут деформировать трубу и соответственно  изменять положение фокусера , который расположен , как правило , рядом  с ними.  Особенно в моем случае когда  растяжки стальные  а труба пластиковая>>.

Рассмотрим, на сколько деформируются растяжки при перепаде температуры с 22°С (в помещении) до -30°С (на улице). Разность 52°С.  Возьмем 250-мм рефлектор, труба которого имеет диаметр 300 мм. Диаметр диагонального зеркала выберем 50 мм. В этом случае длина растяжки равна 125 мм. Если мне не изменяет память (дома ремонт, и библиотека упакована), коэффициент температурного расширения алюминия равен &#945; = 0,000027. Перемножим все, что нам известно: 125*52*0,00027=0,1755 мм. Две растяжки «стянут» трубу на 0,35 мм. Между прочим, стянут они трубу совершенно симметрично относительно оси телескопа. Это значит, что никакой разъюстировки не произойдет, Мало того, что она в данном случае не возможна, так еще и величина деформаций микроскопическая.

Agas:
<<Вообще-то это не такой простой вопрос, как кажется. Ведь не зря же в оптике наряду с габаритным и аберрационным расчетом существует и термо-барический расчет, т.е. расчет влияния на качество изображения температурных перепадов и перепадов атмосферного давления>>.        

То, о чем Вы пишите, имеет место в аэрофотографии, ну, еще в баллонной астрономии и в космических телескопах. В наземной астрономии влияние термобарических деформаций практически совершенно не существенно.
Во-первых, каждый телескоп расположен обычно на одной и той же высоте над уровнем моря, и изменения давления на 10-20 мм рт. Столба никакого влияния на телескоп не оказывает. К тому же в отличие от аэрофотообъективов астрономические инструменты не гермитичны.
Во-вторых, термооптические аберрации в астрономической оптике практически тоже совершенно ничтожны. Если зеркало и, даже ахромат, приняли температуру окружающего воздуха, то все параметры (кроме, конечно показателя преломления) изменяются пропорционально. Это значит, что изменяется фокусное расстояние. Но не аберрации. В обычной практике рядом с телескопом размещается табличка, которая указывает, как изменяется фокусное расстояние в зависимости от температуры окружающего воздуха.

Ваш Л. Сикорук.

[Agas]

Если зеркало и, даже ахромат, приняли температуру окружающего воздуха, то все параметры (кроме, конечно показателя преломления) изменяются пропорционально. Это значит, что изменяется фокусное расстояние. Но не аберрации...

Мягко говоря, не совсем верное утверждение. При изменении температуры изменяется не только фокусное расстояние (что естественно), но и именно значения аберраций (а значит и качество изображения). Другое дело, что в случае ахромата эти изменения будут визуально незаметны на фоне хроматизма. А вот для апохромата, где исходное качество изображения практически дифракционное, эти изменения уже могу иметь вполне ощутимую величину.
Чтобы не быть голословным просто приведу результаты термооптического расчета конкретной системы, а именно флюоритового апохромата дублета 150 мм 1:9. Я на скорую руку прикинул  два расчета – при температуре +25°С и -35°С. Изменение аберраций можно наглядно увидеть на приведенных графиках. Полихроматическая ЧКХ на средних частотах при этом просаживается на 10-15%.
Да, и изменение фокусного расстояния при этом - 4.5 мм…

С уважением

[sikoruk]

Agas:
<<приведу результаты термооптического расчета конкретной системы, а именно флюоритового апохромата дублета 150 мм 1:9. Я на скорую руку прикинул  два расчета – при температуре +25°С и -35°С. Изменение аберраций можно наглядно увидеть на приведенных графиках. Полихроматическая ЧКХ на средних частотах при этом просаживается на 10-15%.>>

Поскольку коэффициент температурного расширения флюорита существенно отличается от этого же коэффициента обычных стекол, то другого результата и не должно быть. Но здесь важен не столько перепад температур (от +25 до -35°С), сколько абсолютная величина низкой температуры. На деле это означает, что флюоритовый апохромат может хорошо работать только в определенном интервале температур. В этом было легко убедиться на прошедшем Астрофесте. Следовательно, толерантность апохроматов к перепадам температур (в противовес рефлекторам) – один из мифов. Об этом я уже где-то писал. Возможно, в теме об ОСК-2.
Что касается влияния температуры на аберрации обычных рефракторов-ахроматов, то мне, конечно, следовало добавить слово «почти». Это очевидно, и я здесь «погорячился».

Ваш  Л. Сикорук.

[SergeyG]

>>Но здесь важен не столько перепад температур (от +25 до -35°С), сколько абсолютная величина низкой температуры. На деле это означает, что флюоритовый апохромат может хорошо работать только в определенном интервале температур. В этом было легко убедиться на прошедшем Астрофесте. Следовательно, толерантность апохроматов к перепадам температур (в противовес рефлекторам) – один из мифов.

Хм, утверждения очень сильные. Но обоснованы ли они столь же хорошо? Означают ли расчеты, сделанные Agas то, что флюоритовый АПО плохо работает при -35°С? Или, по крайней мере, поддаются ли визуальному детектированию разница в качестве изображения при таких температурах (в фокусе, а не в пред- и зафокале)?

У меня 76 мм ED дублет и мой опыт противоречит подобным заявлениям. Я использовал его при -20°С и несколько раз видел щель Кассини вдоль всего кольца в период 2-3 месяца после противостояния. Летом же М13 при 130Х-200Х разрешается боковым зрением как минимум на 50% (под 4.3-4.5m небом). Думаю, что владельцы других АПО могут поделится впечатлениями от наблюдений при разных температурах. Тот факт, что один из АПО на Астрофесте испытывал некоторые технические проблемы вовсе не дает основания дисквалифицировать все АПО как непригодные для наблюдений при отрицательных температурах.

Другое дело, что проблема флюорита (кристалла CaF2) – хрупкость при быстром изменении температур и уязвимость к атмосферной влаге и загрязнителям типа СО2. Качественное покрытие на кристалле препятствует контакту с атмосферой, а во фторидных ED стеклах эти проблемы менее выражены, да и ставится ED-линза между другими стеклами в обьективе.

[Ernest]

Что касается того АПО, что мы видели на Астрофесте, то его очевидная чувствительность к температурным градиентам, мне кажется довольно специфичной.

Мне кажется, что он пал жертвой не столько термоаберраций (в обычном для расчетчика смысле этого термина), сколько температурных градиентов усугублявшихся его 4-линзовой (?) довольно сложной схемой с несколькими (?) воздушными промежутками замедлявших температурную стабилизацию. Ну и флюорита в его схеме не было.

Следует иметь также ввиду, что состояние атмосферы над наблюдательной площадкой ограничивало разрешение более эффективно, чем дефекты оптических схем. Только под утро все более менее стабилизировалось, но и наблюдатели куда-то разбрелись.

Так что его проблемы едва-ли повторятся у "тонколинзовых" АПО дублетов (особенно ED, "масляных" и флюоритовых).

Впрочем, автор его схемы мог бы дать более точный диагноз.