Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Астрофотографиялық телескоп
Astrophotographic telescope
Шмидт камерасы, сондай-ақ Шмидт телескопы деп те аталады, – шектеулі аберрациялармен кең көру бұрышын қамтамасыз етуге арналған катадиоптрикалық астрофотографиялық телескоп. Бұл конструкцияны 1930 жылы Бернхард Шмидт ойлап тапқан. Көзге түсетін мысалдардың кейбіреулері: Самуэль Осчин телескопы (бұрынғы Паломар Шмидт), Ұлыбритания Шмидт телескопы және ESO Шмидт; олар 1950 жылдан 2000 жылға дейін, электронды детекторлар қолданысқа енгенге дейін, барлық аспанның фотосуреттерінің негізгі көзі болды. Жақындағы мысал – Кеплер ғарыш телескобы, экзопланеталарды іздеуге арналған құрал. Басқа да байланысты конструкциялар – Райт камерасы және Лури-Хьютон телескопы.
A Schmidt camera, also referred to as the Schmidt telescope, is a catadioptric astrophotographic telescope designed to provide wide fields of view with limited aberrations. The design was invented by Bernhard Schmidt in 1930. Some notable examples are the Samuel Oschin telescope (formerly Palomar Schmidt), the UK Schmidt Telescope and the ESO Schmidt; these provided the major source of all sky photographic imaging from 1950 until 2000, when electronic detectors took over. A recent example is the Kepler space telescope exoplanet finder. Other related designs are the Wright camera and Lurie–Houghton telescope.
Өнертабыс және жобалау
Шмидт камерасын 1930 жылы эстондық неміс оптик Бернхард Шмидт ойлап тапты. Оның оптикалық компоненттері – жасау оңай шар тәрізді негізгі айна және негізгі айнаның қисықтығының ортасында орналасқан, Шмидт корректорлық пластинасы деп аталатын асфералық түзету линзасы. Фильм немесе басқа детектор камераның ішіне, негізгі фокусқа орналастырылады. Бұл конструкция өте жылдам фокустық қатынастарға мүмкіндік беруімен, сонымен бірге кома мен астигматизмді бақылауымен ерекшеленеді. Шмидт камераларының өте қисық фокустық жазықтықтары бар, сондықтан фильмді, пластинаны немесе басқа детекторды сәйкес түрде қисық ету қажет. Кейбір жағдайларда детектор қисық жасалады, ал кейбіреулерінде жалпақ материалды ұстағыш клиптер немесе бұрандалар арқылы, немесе вакуум қолдану арқылы фокустық жазықтықтың пішініне бейімдейді. Жарықтарды тегістегіш, ең қарапайым түрінде фильмдік пластинаның немесе детектордың алдындағы жазық-дөңгелек линза кейде қолданылады. Түзетуші пластина негізгі айнаның қисықтығының ортасында орналасқандықтан, бұл конструкцияда кең өрісті телескоп үшін түтіктің ұзындығы өте ұзақ болуы мүмкін. Сонымен қатар, пленка ұстағышының немесе детектордың фокусқа орналасуынан түтік құрамының ортасында кедергі пайда болады, жарықтың бір бөлігі бұғатталып, кедергі мен оның тіреу құрылымының дифракциялық әсерінен бейнедегі контраст төмендейді.
The Schmidt camera was invented by Estonian German optician Bernhard Schmidt in 1930. Its optical components are an easy to make spherical primary mirror, and an aspherical correcting lens, known as a Schmidt corrector plate, located at the center of curvature of the primary mirror. The film or other detector is placed inside the camera, at the prime focus. The design is noted for allowing very fast focal ratios, while controlling coma and astigmatism. Schmidt cameras have very strongly curved focal planes, thus requiring that the film, plate, or other detector be correspondingly curved. In some cases the detector is made curved; in others flat media is mechanically conformed to the shape of the focal plane through the use of retaining clips or bolts, or by the application of a vacuum. A field flattener, in its simplest form a planoconvex lens in front of the film plate or detector, is sometimes used. Since the corrector plate is at the center of curvature of the primary mirror in this design the tube length can be very long for a wide field telescope. There are also the drawbacks of having the obstruction of the film holder or detector mounted at the focus halfway up the tube assembly, a small amount of light is blocked and there is a loss in contrast in the image due to diffraction effects of the obstruction and its support structure.
Шмидт түзету пластинасы
Шмидт корректорлық пластинасы – Шмидт немесе Шмидт-Кассегрен телескоптарының дөңгелек негізгі айнасының тудыратын сфералық аберрацияны түзететін асфералық линза. Оны 1931 жылы Бернхард Шмидт ойлап тапты, бірақ 1924 жылы фин астрономы Ержо Вейсала дербес түрде ойлап тапқан болуы мүмкін (кейде Шмидт-Вейсала камерасы деп аталады). Шмидт бастапқыда оны кең көлемді фотосуреттік катадиоптрикалық телескоптың, Шмидт камерасының құрамы ретінде енгізді. Қазір ол бірнеше басқа телескоп конструкцияларында, камера линзаларында және дөңгелек негізгі айнаны пайдаланатын бейне проекция жүйелерінде қолданылады.
A Schmidt corrector plate is an aspheric lens which corrects the spherical aberration introduced by the spherical primary mirror of the Schmidt or Schmidt–Cassegrain telescope designs. It was invented by Bernhard Schmidt in 1931, although it may have been independently invented by Finnish astronomer Yrjö Väisälä in 1924 (sometimes called the Schmidt–Väisälä camera as a result). Schmidt originally introduced it as part of a wide field photographic catadioptric telescope, the Schmidt camera. It is now used in several other telescope designs, camera lenses and image projection systems that utilise a spherical primary mirror.
Функция
Шмидт корректоры пластиналары асфералық линзалар болғандықтан жұмыс істейді, олардың сфералық аберрациясы алдына орналастырылған сфералық негізгі айналардың сфералық аберрациясына тең, бірақ кері шамада болады. Таза Шмидт камерасы үшін олар айналардың қисықтық центрі "С" орналасқан жерге, ал Шмидт-Кассегрен телескопы үшін – негізгі фокусқа жақын орналастырылады. Шмидт корректоры ортасынан және шеттерінен қалың болады. Бұл жарық сәулелерінің бағытын түзетуге мүмкіндік береді, соның арқасында айнаның сыртқы бөлігінен шағылған жарық пен айнаның ішкі бөлігінен шағылған жарық бірдей "F" фокусына жиналады. Шмидт корректоры тек сфералық аберрацияны түзетеді және жүйенің фокустық қашықтығын өзгертпейді.
Schmidt corrector plates work because they are aspheric lenses with spherical aberration that is equal to but opposite of the spherical primary mirrors they are placed in front of. They are placed at the center of curvature "C" of the mirrors for a pure Schmidt camera and just behind the prime focus for a Schmidt–Cassegrain. The Schmidt corrector is thicker in the middle and the edge. This corrects the light paths so light reflected from the outer part of the mirror and light reflected from the inner portion of the mirror is brought to the same common focus "F". The Schmidt corrector only corrects for spherical aberration. It does not change the focal length of the system.
Өндiру
Шмидт корректорлық пластиналарын көптеген тәсілдермен жасауға болады. Ең қарапайым әдіс, "классикалық тәсіл" деп аталатын, арнайы пішінделген және өлшемделген құралдарды пайдаланып, асфералық пішінді тегіс шыныға айналдырып, жылтырату арқылы түзетушіні тікелей өңдеуді қамтиды. Бұл әдіс түзетушіні жасайтын оптикалық инженерден жоғары біліктілік пен дайындық талап етеді. Шмидт өзі түзету тақтасына қажетті күрделі пішін беру үшін екінші, әдемі схеманы ойлап тапты. Екі жағы да мүлтіксіз жылтыратылған, дәл жазық беті бар жұқа шыны диск ауыр, берік металл табаға орналастырылды. Шыны дискісінің жиегінің айналасындағы табаның үстіңгі беті, қолданылатын шыны түрінің серпімділік коэффициентіне сәйкес дәл бұрышпен немесе қисайтылып ұнтақталды. Шыны таба табаның ұнтақталған жиегіне герметикалық түрде бекітілді. Содан кейін вакуумдық сорғы таба мен шыны арасындағы ауаны, табаның ортасындағы кішкентай тесіктен, белгілі бір теріс қысымға жеткенше сорып алды. Бұл шыны табаның сәл иілуіне себеп болды. Шынының ашық үстіңгі беті содан кейін дөңгелек пішінде ұнтақталды және жылтыратылды. Алайда, жылдам фокустық қатынастар үшін алынған қисық жеткілікті дәлдікке ие емес және қосымша қолмен түзетуді қажет етеді. 1970 жылы Celestron үшін Том Джонсон мен Джон О'Рурк ойлап тапқан үшінші әдіс, "негізгі блок" деп аталатын, табаның түбінде дұрыс қисық пішіні алдын ала қалыптастырылған вакуумдық табаны пайдаланады. Содан кейін жоғарғы ашық беті тегістеледі, вакуум босатылғаннан кейін дұрыс пішіндегі түзетуші жасалады.
Schmidt corrector plates can be manufactured in many ways. The most basic method, called the "classical approach", involves directly figuring the corrector by grinding and polishing the aspherical shape into a flat glass blank using specially shaped and sized tools. This method requires a high degree of skill and training on the part of the optical engineer creating the corrector. Schmidt himself worked out a second, more elegant, scheme for producing the complex figure needed for the correcting plate. A thin glass disk with a perfectly polished accurate flat surface on both sides was placed on a heavy rigid metal pan. The top surface of the pan around the edge of the glass disk was ground at a precise angle or bevel based on the coefficient of elasticity of the particular type of glass that was being used. The glass plate was sealed to the ground edge of the pan. Then a vacuum pump was used to exhaust the air between the pan and glass through a small hole in the center of the pan until a particular negative pressure had been achieved. This caused the glass plate to warp slightly. The exposed upper surface of the glass was then ground and polished spherical. Also, for fast focal ratios, the curve obtained is not sufficiently exact and requires additional hand correction. A third method, invented in 1970 for Celestron by Tom Johnson and John O'rourke, uses a vacuum pan with the correct shape of the curve pre shaped into the bottom of the pan, called a "master block". The upper exposed surface is then polished flat creating a corrector with the correct shape once the vacuum is released.
Қолданбалар
Шмидт камерасының кең көрініс бұрышы болғандықтан, ол көбінесе зерттеу аспабы ретінде қолданылады, мұнда үлкен аспан аумағын қамту қажет болатын зерттеу бағдарламалары үшін. Оларға астрономиялық шолулар, кометалар мен астероидтерді іздеу және жаңа жұлдыздарды бақылау кіреді. Сонымен қатар, Шмидт камералары мен оның ұқсас түрлері жасанды Жер серіктерін қадағалау үшін жиі пайдаланылады.
Because of its wide field of view, the Schmidt camera is typically used as a survey instrument, for research programs in which a large amount of sky must be covered. These include astronomical surveys, comet and asteroid searches, and nova patrols. In addition, Schmidt cameras and derivative designs are frequently used for tracking artificial Earth satellites.
Жер бетіндегі
Бірінші салыстырмалы түрде үлкен Шмидт телескоптары Екінші дүниежүзілік соғыстан аз уақыт бұрын Гамбург обсерваториясында және Паломар обсерваториясында салынған. 1945 және 1980 жылдар аралығында әлемде тағы сегіз үлкен (1 метр немесе одан үлкен) Шмидт телескопы салынды. Шмидт камерасының ерекше танымал және өнімді мысалы – 1948 жылы аяқталған Паломар обсерваториясындағы Осчин Шмидт телескопы. Бұл құрал National Geographic Society – Palomar Observatory Sky Survey (POSS, 1958), POSS II зерттеулері, Palomar Leiden (астероид) зерттеулері және басқа да жобаларда қолданылды. Ла Силладағы 1 метрлік Шмидт телескопымен Еуропалық Оңтүстік обсерваториясы және Сайдинг Спринг обсерваториясындағы 1,2 метрлік Шмидт телескопымен Ұлыбританияның Ғылыми зерттеулер кеңесі бірінші Паломар аспан зерттеуін толықтыру мақсатында бірлесіп аспан зерттеуіне қатысты, бірақ оңтүстік жарты шарға баса назар аударды. Осы зерттеу кезінде дамытылған техникалық жетістіктер Екінші Паломар обсерваториясы аспан зерттеуінің (POSS II) дамуына серпін берді. Лоуэлл обсерваториясының Жерге жақын объектілерді іздеу (LONEOS) жүйесінде қолданылатын телескоп та Шмидт камерасы болып табылады. Карл Шварцшильд обсерваториясының Шмидт телескопы – әлемдегі ең үлкен Шмидт камерасы.
The first relatively large Schmidt telescopes were built at Hamburg Observatory and Palomar Observatory shortly before World War II. Between 1945 and 1980, about eight more large (1 meter or larger) Schmidt telescopes were built around the world. One particularly famous and productive Schmidt camera is the Oschin Schmidt Telescope at Palomar Observatory, completed in 1948. This instrument was used in the National Geographic Society – Palomar Observatory Sky Survey (POSS, 1958), the POSS II survey, the Palomar Leiden (asteroid) Surveys, and other projects. The European Southern Observatory with a 1 meter Schmidt telescope at La Silla and the UK Science Research Council with a 1.2 meter Schmidt telescope at Siding Spring Observatory engaged in a collaborative sky survey to complement the first Palomar Sky Survey, but focusing on the southern hemisphere. The technical improvements developed during this survey encouraged the development of the Second Palomar Observatory Sky Survey (POSS II). The telescope used in the Lowell Observatory Near Earth Object Search (LONEOS) is also a Schmidt camera. The Schmidt telescope of the Karl Schwarzschild Observatory is the largest Schmidt camera of the world.
Ғарышқа негізделген
Шмидт телескопы Еуропалық ғарыш агенттігінің Hipparcos (1989–1993) спутнигінің негізгі бөлігі болды. Ол Hipparcos зерттеуінде қолданылды, ол миллионнан астам жұлдыздың қашықтығын бұрынғыдан да жоғары дәлдікпен картаға түсірді: ол 11-ші шамаға дейінгі барлық жұлдыздардың 99% -ын қамтыды. Бұл телескопта пайдаланылған сфералық айна өте дәл болды; егер оны Атлант мұхитының өлшеміне дейін ұлғайтса, оның бетіндегі өркештердің биіктігі шамамен 10 см болар еді. NASA-ның Кеплер ғарыш телескобына (2009–2018) орнатылған Кеплер фотометрі, ғарышқа ұшырылған Шмидт камераларының ең ірісі болып табылады.
A Schmidt telescope was at the heart of the Hipparcos (1989–1993) satellite from the European Space Agency. This was used in the Hipparcos Survey which mapped the distances of more than a million stars with unprecedented accuracy: it included 99% of all stars up to magnitude 11. The spherical mirror used in this telescope was extremely accurate; if scaled up to the size of the Atlantic Ocean, bumps on its surface would be about 10 cm high. The Kepler photometer, mounted on NASA's Kepler space telescope (2009–2018), is the largest Schmidt camera launched into space.
Басқа қолданбалар
1977 жылы Еркес обсерваториясында планеталық тұмандық NGC 7027-нің дәл оптикалық орнын анықтау үшін шағын Шмидт телескопы қолданылды, бұл фотосуреттер мен объектінің радиокарталарын салыстыруға мүмкіндік берді. 1970 жылдардың басынан бастап Celestron 8 дюймдік Schmidt камерасын сатуға шығарды. Камера зауытта фокусқа келтірілді және төмен кеңейту коэффициентіне ие материалдардан жасалған, сондықтан оны далада қайта фокусқа келтірудің қажеті болмады. Алғашқы үлгілерде фотограф 35 мм пленканың жеке кадрларын кесіп, дамыту қажет болды, себебі пленка ұстағышы бір ғана кадрды сыйдыратын. Шамамен 300 Celestron Schmidt камерасы өндірілді. Шмидт жүйесі кері бағытта теледидарлық проекция жүйелерінде, әсіресе Генри Клосс жасаған Advent дизайнында кеңінен қолданылды. Ірі Шмидт проекторлары театрларда пайдаланылды, бірақ 8 дюймдік жүйелер үйге және басқа да шағын орындарға арналған түрде де жасалды.
In 1977 at Yerkes Observatory, a small Schmidt telescope was used to derive an accurate optical position for the planetary nebula NGC 7027 to allow comparison between photographs and radio maps of the object. Starting in the early 1970s, Celestron marketed an 8 inch Schmidt camera. The camera was focused in the factory and was made of materials with low expansion coefficients so it would never need to be focused in the field. Early models required the photographer to cut and develop individual frames of 35 mm film, as the film holder could only hold one frame of film. About 300 Celestron Schmidt cameras were produced. The Schmidt system was popular, used in reverse, for television projection systems, notably the Advent design by Henry Kloss. Large Schmidt projectors were used in theaters, but systems as small as 8 inches were made for home use and other small venues.
Линзасыз Шмидт
1930 жылдары Шмидт түзету тақтасын айнаның қисықтық центріндегі қарапайым диафрагмамен, баяу (сандық түрде жоғары f қатынасы) камера үшін алмастыруға болатынын көрсетті. Осындай конструкция 5° көру бұрышы бар Паломар Шмидтің 1/8 масштабты жұмыс істейтін моделін жасауға қолданылды. Бұл конфигурацияға "Линзасыз Шмидт" деген ретроним тағайындалды.
In the 1930s, Schmidt noted that the corrector plate could be replaced with a simple aperture at the mirror's center of curvature for a slow (numerically high f ratio) camera. Such a design was used to construct a working 1/8 scale model of the Palomar Schmidt, with a 5° field. The retronym "lensless Schmidt" has been given to this configuration.
Шмидт Вейсля
Ержо Вейсла бастапқыда Бернхард Шмидттің "Шмидт камерасына" ұқсас "астрономиялық камераны" жобалаған, бірақ бұл жоба жарияланбады. Вейсла 1924 жылғы лекцияларында осы камера туралы айта келе, төменгі жазбада: "қиын сфералық фокустық жазықтық" деп көрсеткен. Шмидттың жарияланымын көрген соң, Вейсла дереу Шмидт камерасының дизайнындағы өрісті тегістеу мәселесін шешуге кірісіп, пленка ұстағышының алдына екі дөңгелек линза орнатты. Осының нәтижесінде пайда болған жүйе Шмидт-Вейсла камерасы немесе кейде Вейсла камерасы деп аталады.
Yrjö Väisälä originally designed an "astronomical camera" similar to Bernhard Schmidt's "Schmidt camera", but the design was unpublished. Väisälä did mention it in lecture notes in 1924 with a footnote: "problematic spherical focal plane". Once Väisälä saw Schmidt's publication, he promptly went ahead and solved the field flattening problem in Schmidt's design by placing a doubly convex lens slightly in front of the film holder. This resulting system is known as: Schmidt–Väisälä camera or sometimes as Väisälä camera.
Бейкер Шмидт
1940 жылы Гарвард университетінің Джеймс Бейкер Шмидт камерасының дизайнын өзгертіп, жарықты негізгі айнаға қайтаратын дөңгелек екінші айна қосты. Фотографиялық пластина содан кейін негізгі айнаға жақын, аспанға қаратылып орнатылды. Осы өзгертілген нұсқа Бейкер-Шмидт камерасы деп аталады.
In 1940, James Baker of Harvard University modified the Schmidt camera design to include a convex secondary mirror, which reflected light back toward the primary. The photographic plate was then installed near the primary, facing the sky. This variant is called the Baker Schmidt camera.
Бейкер-Нунн
Бейкер мен Джозеф Наннның Бейкер-Нанн дизайны Бейкер-Шмидт камерасының түзету тақтасын камера фокусына жақын орналасқан шағын үш линзалы түзету жүйесімен алмастырады. Ол Cinemascope 55 кинопроцесінен алынған 55 мм енді фильмді пайдаланды. Смитсонов астрофизикалық обсерваториясы 1958 жылдың маусымынан 1970 жылдардың ортасына дейін жасанды спутниктерді қадағалау үшін 20 дюймдік апертурасы және 3,5 тонна салмағы бар, бірнеше осьті орнатуы спутниктерді аспанда бақылауға мүмкіндік берген ондай f/0.75 Бейкер-Нанн камерасын қолданды.
The Baker–Nunn design, by Baker and Joseph Nunn, replaces the Baker Schmidt camera's corrector plate with a small triplet corrector lens closer to the focus of the camera. It used a 55 mm wide film derived from the Cinemascope 55 motion picture process. A dozen f/0.75 Baker Nunn cameras with 20 inch apertures – each weighing 3.5 tons including a multiple axis mount allowing it to follow satellites in the sky – were used by the Smithsonian Astrophysical Observatory to track artificial satellites from June 1958 until the mid 1970s.
Шмидт - Ньютон
Шмидт конструкциясының оптикалық осіне 45 градус бұрышпен жазық екінші айнаны қосу Шмидт-Ньютон телескопын құрайды.
The addition of a flat secondary mirror at 45° to the optical axis of the Schmidt design creates a Schmidt–Newtonian telescope.
Шмидт Кассеграйн
Шмидт дизайнына дөңес қосалқы айнаны қосу, ол негізгі айнаның тесігі арқылы жарықты бағыттайды, Шмидт-Кассегрейн телескобын құрайды. Соңғы екі конструкция телескоп өндірушілері үшін танымал, себебі олар ықшам және қарапайым сфералық оптиканы қолданады.
The addition of a convex secondary mirror to the Schmidt design directing light through a hole in the primary mirror creates a Schmidt–Cassegrain telescope. The last two designs are popular with telescope manufacturers because they are compact and use simple spherical optics.