Кіріспе
Джон Добсон танымал еткен Ньютон телескопының түрі – Добсон телескопы. 1965 жылы Джон Добсон танымал еткен, әуесқой астрономдарға қолжетімді телескоптардың мөлшерін едәуір арттырған, алтазимут орнатылған Ньютон телескопының дизайны. Добсонның телескоптары қарапайым механикалық құрылыммен жабдықталған, оны қолжетімді бөлшектерден үлкен, портативті, төмен құнмен телескоп жасау үшін оңай өндіруге болатын. Бұл дизайн көктегі тұмандықтар мен галактикалар сияқты әлсіз, терең ғарыш нысандарын бақылауға бағытталған. Мұндай бақылау үшін салыстырмалы түрде қысқа фокус арақашықтығымен және жарық жинау қабілетімен (яғни үлкен объектив диаметрімен) қатар, жарық ластануы аз жерлерге тасымалдау мүмкіндігі де қажет. Добсондықтарды көбінесе "жарық жинағыш" деп атайды. Төмен үлкейтуде жұмыс істейтіндіктен, дизайн экваторлық іздеу сияқты басқа әуесқой телескоптарында кездесетін мүмкіндіктерден айырылған. Добсондықтар әуесқой телескоп жасау қауымдастығында танымал, онда бұл дизайн пионерлік жасалып, дамуын жалғастыруда. "Жүздеген жылдар бойы соғыстар "Добсон" орнатылған зеңбіректермен жүргізілген" деп атап көрсетті. Добсон дизайнның ерекшеліктерін, портовый шыныдан жасалған жеңіл объектив айналарын, сондай-ақ фанерадан, тефлон таспаларынан және басқа да арзан материалдардан жасалған орнатуларын анықтады. Ол бұл телескоптарды жаяу астрономияны оқытудағы көмекші құрал ретінде жасағандықтан, бұл дизайнды "жаяу жүргіншілерге арналған телескоп" деп атағанды жөн көрді. Добсон осы барлық жаңалықтарды бір мақсатқа – өте үлкен, арзан, пайдалануға оңай, портативті телескоп жасауға біріктірді, ол терең ғарыш астрономиясын көпшілікке жеткізе алатын еді.
A Dobsonian telescope is an altazimuth mounted Newtonian telescope design popularized by John Dobson in 1965 and credited with vastly increasing the size of telescopes available to amateur astronomers. Dobson's telescopes featured a simplified mechanical design that was easy to manufacture from readily available components to create a large, portable, low cost telescope. The design is optimized for observing faint, deep sky objects such as nebulae and galaxies. This type of observation requires a large objective diameter (i. e. light gathering power) of relatively short focal length and portability for travel to less light polluted locations. Dobsonians are intended to be what is commonly called a "light bucket". Operating at low magnification, and therefore the design omits features found in other amateur telescopes such as equatorial tracking. Dobsonians are popular in the amateur telescope making community, where the design was pioneered and continues to evolve. pointed out that
"for hundreds of years, wars were fought using cannon on 'Dobsonian' mounts". Dobson identified the characteristic features of the design as lightweight objective mirrors made from porthole glass, and mountings constructed from plywood, Teflon strips and other low cost materials. Since he built these telescopes as aids in his avocation of instructional sidewalk astronomy, he preferred to call the design a "sidewalk telescope". Dobson combined all these innovations in a design focused towards one goal: building a very large, inexpensive, easy to use, portable telescope, one that could bring deep sky astronomy to the masses.
Добсонның дизайнерлік жаңалықтары
Добсонның жобасы минималды дағдылары бар құрылысшыға қарапайым заттардан өте үлкен телескоп жасауға мүмкіндік береді. Добсон бұл жобаны жұлдыздық шоғырлар, тұмандықтар және галактикалар сияқты әлсіз нысандарды (әуесқой астрономдар "терең аспан нысандары" деп атайды) бақылау үшін оңтайландырды. Бұл көмескі нысандарға көп мөлшерде жарық жинап алатын үлкен объективті айна қажет. "Терең аспан" бақылауы көбінесе қала жарығынан алыс қараңғы жерлерге саяхатты қажет ететіндіктен, бұл жоба бұрынғы заманғы стандартты үлкен Ньютон телескоптарына қарағанда ықшам, тасымалданатын және берік болу артықшылығын береді, олар көбінесе үлкен неміс экваторлық монументтерін пайдаланған. Джон Добсонның телескоптары осы талаптарды қанағаттандыру үшін бірнеше инновацияларды біріктірді, соның ішінде:
Дәстүрлі емес альт-азимут монтировкасы: Добсон осьтік подшипниктерді пайдаланатын стандартты монтировканың орнына, құрастыру оңай және үлкен және ауыр телескоптармен қолданғанда азырақ механикалық шектеулері бар өте тұрақты жобаны таңдады. Ол классикалық вилкалы монтировканы үш бөліктен тұратын конструкцияға өзгертіп, телескопты жеті дискретті тірек нүктесінде тұрақты ұстап, үлкен және ауыр телескопты оңай және қауіпсіз қайта орналастыруға мүмкіндік берді. Классикалық Добсон монтировкасы (1-суретті қараңыз) жазық көлденең "жер тақтасы" платформасынан тұрады (1-сурет, қара), оның үстіне жеті тіректің үшеуі бекітіледі (1-сурет, төменгі сары). Осы үш тіректің үстінде "тербелгіш қорап" (1-сурет, қою көк) деп аталатын қорап конструкциясы орналасқан. Орталық бұранда (1-сурет, қою жасыл) тербелгіш қорапты орталап ұстап, оны жер тақтасының үстінде айналуға мүмкіндік береді. Тербелгіш қораптың қарама-қарсы жақтарында жоғарғы жиегінен жартылай дөңгелек ойыстар кесілген (қорап жоғарғы және артқы жағынан ашық). Әр ойыста кеңінен орналастырылған екі тірек орнатылған (1-сурет, жоғарғы сары). Телескоптың оптикалық түтігі (OTA, 1-сурет, ашық көк) сол және оң жақтарында екі үлкен дөңгелек трюнионға (немесе үлкен телескоптар үшін доға пішіндес рельстерге) бекітілген (1-сурет, қызыл). Олардың ортақ осі телескоптың OTA-ның ауырлық орталығын қиып өтеді. Трюниондар (көбінесе биіктік подшипниктері деп аталады) жоғарыда аталған төрт тіректің үстіне орналасқан. Телескопты көтеру үшін (биіктік) түтікті көтеріңіз, сонда трюниондар төрт тіректің үстінен сығады. Телескопты солға немесе оңға (азимут) жылжыту үшін OTA-ның жоғарғы жиегін (кейбіреулерінде арнайы тұтқасы бар) итеріңіз немесе тартыңыз, сонда тербелгіш қорап жер тақтасының үш тірегі арқылы жылжиды. Классикалық Добсон монтировкасының бөлшектері әдетте фанерадан және басқа арзан материалдардан жасалады, олар жабыстырылады, бұралады немесе тіпті шегеленеді. Басқа телескоп монтировкасының түрлерінен айырмашылығы, дәл өңделген механикалық бөлшектер қажет емес. Тегіс сығатын қозғалыс үшін жеті тірекке кішкентай тефлон (PTFE) блоктары қолданылады. Олардың беттік өлшемдері нақты OTA салмағына сәйкес дәл есептеледі. Тегіс және тұрақты ұстап тұруды жақсарту үшін тербелгіш қораптың төменгі жағы әдетте микротекстуралы Формикамен қапталады. Биіктіктегі трюниондар көбінесе үлкен диаметрлі болады және текстуралы материалмен қапталуы мүмкін. Үлкен телескоптар үшін дөңгелек трюниондардың орнына жартылай дөңгелек ағаш бөліктері немесе доға пішіндес рельстер қолданылуы мүмкін. Тефлонды текстуралы материалмен қолдану гравитациялық күштермен бірігіп, ерекше тегіс әрекетті қамтамасыз етеді, тұрақтылықтан тегіс қозғалысқа және кері ауысуға көмектеседі. Осылайша, телескоптың қасақана қозғалмауын болдырмау үшін көптеген басқа телескоп монтировкалары сияқты ілмекті механизм қажет емес. Классикалық Добсонның тұрақтылығы теңдесіз, өйткені телескоп басқа монтировкалар сияқты екі осі бойынша айналмайды, бірақ жеті қатты блокқа тіреліп тұрады (жаңа позицияға итерілгенше). Тек кейінірек ойлап табылған шарлы-шоушылы монтировка ғана Добсонның тұрақты тегісдігімен бәсекелесе алады. Жұқа айналар: стандартты 1:6 қалыңдық қатынасы бар қымбат Pyrex айналарының орнына. Телескоптың дизайнында альт-азимут монтировкасы болғандықтан, айнаны тек қарапайым камерада ішкі/сыртқы кілемнің арқасымен біркелкі түрде қолдау керек. Құрылыс түтікшелері: Добсон дәстүрлі алюминий немесе шыны талшықтан жасалған телескоп түтікшелерін бетон бағаналарын құю үшін құрылыста қолданылатын қалың сығылған қағаз түтікшелерімен ауыстырды. Добсон қолданған жетекші бренд – "Сонатубтар", олар коммерциялық телескоп түтікшелерінен арзан және әртүрлі өлшемдерде қол жетімді. Ылғалдан қорғау үшін түтікшелер әдетте боялған немесе пластикпен қапталған. "Сонатубтар" алюминий немесе шыны талшық түтікшелерінен берік деп саналады, олар тасымалдау кезінде соққылардан зақымдануы мүмкін. Олардың қосымша артықшылығы – термостабильді және тоқ өткізбейтін болуы, бұл түтікшелерді ұстаудан туындаған жарық жолындағы қажетсіз конвекциялық ағындарды азайтады. Төртбұрышты "айна қорабы": Добсон көбінесе түтікше табаны мен айна корпусы үшін фанерадан жасалған қорапты пайдаланды, оның ішіне "Сонатуб" енгізілді. Бұл айна тіректерін бекіту үшін қатаң, тегіс бетті қамтамасыз етті және трюниондарды бекітуді жеңілдетті. Добсон телескоптарының дизайны жылдар бойында дамыды (қараңыз), бірақ көптеген коммерциялық немесе әуесқойлар жасаған "Добсон" телескоптары жоғарыда тізілген көптеген немесе көптеген жобалық ұғымдар мен ерекшеліктерді сақтайды.
Туынды дизайндар
Телескоп жасаушылар Добсон конструкциясы пайда болғаннан бері оны өз қажеттіліктеріне қарай өзгертіп келген. Алғашқы конструкция Джон Добсонның қажеттіліктері мен қолда бар материалдарына сай жасалған. Басқа адамдар өздерінің қажеттіліктеріне, дағдыларына және бөлшектерге қолжетімділігіне сәйкес келетін түрлерін ойлап тапты. Осының нәтижесінде "Добсониан" конструкциясында маңызды әртүрлілік пайда болды.
Қалпына келтірілетін құбырлар
"Классикалық" конструкциядағы түтік жиынтықтарын тасымалдау үшін үлкен жүк көлігі қажет болатын. Дизайнерлер жиналып-бөлінетін немесе жиырылатын нұсқаларды ойлап тапты, оларды кішкентай SUV, хэтчбек, тіпті седанмен де орнату орнына жеткізуге болады. Бұл жаңалық әуесқой астрономия қауымдастығына одан да ірі апертураларды қолдануға мүмкіндік берді.
Тездетуші түтік
Көптеген конструкциялар жеңіл торлы түтік пен жиналмалы дизайнның артықшылықтарын біріктірді. Жиналмалы "торлы түтік" Добсониандары 1982 жылға дейін әуесқой телескоп жасау қауымдастығында пайда болды және оптикалық түтік жинағын, ең ірі компонентті, бөлуге мүмкіндік береді. Аты айтқандай, осы дизайнның "түтігі" шындығында екінші айнаны және фокусты ұстап тұратын жоғарғы тор жиынтығынан, ал объективті айнаны ұстап тұратын айна қорабының үстінде орналасқан бірнеше берік тіреулерден тұрады. Тіреулерді жылдам ажыратылатын қысқыштармен бекітеді, бұл телескопты оңай шағын бөліктерге бөлуге және оларды көлік құралымен немесе басқа тәсілдермен байқау орнына тасымалдауды жеңілдетуге мүмкіндік береді. Бұл торлы түтік конструкциялары кейде дұрыс емес Серрюрье түтігі деп аталады, бірақ негізгі тор қарама-қарсы айна ұяларымен жасалмағандықтан, ол осы дизайнның тек бір ғана функциясын атқарады, яғни оптиканы параллель сақтайды.
Алтазимут орнатудың (рокерлік қораптың) өзгерістері
Добсониан монтировкасының ерекшелігі – ол "зеңбірек шассиі" конфигурациясына ұқсас. "Бүйек қорап" көлденең осьтік биіктік осінен және кең тіреуге ие азимут осінен тұрады. Екеуі де пластмасса, Формика және тефлон сияқты материалдарды жұмыстың тегіс болуын қамтамасыз ету үшін пайдаланады. Көптеген туынды монтировка дизайндары осы негізгі пішінге адал болып, материалдар мен конфигурацияны өзгертіп жасайды.
"Көмел қорап" типті компактты тұтқалар
Көптеген конструкциялар алтазимутты (рокерлік қорап) шағын айналатын платформаға дейін кішірейту арқылы көшіруге қолайлылығын арттырды. Осындай конструкциялардағы биіктік осіне сәйкес подшипник, объективті айнаның радиусынан кем емес немесе одан да үлкен радиусқа ие болады және түтік жинағына бекітіледі немесе оның құрамына кіріктіріледі, бұл тұтқаның жалпы пішінін төмендетеді. Бұл конструкцияның артықшылығы – телескоптың жалпы салмағын азайту, сондай-ақ телескоптың тепе-теңдігі ауыр окулярларды пайдалану немесе камераларды қосу сияқты телескоп түтігіне қосымша салмақ салғанда өзгеруге азырақ сезімтал болады.
Алтазимут орнатудың шектеулерін жеңу
1990 жылдардың соңынан бері телескоп жасаушылар мен коммерциялық өндірушілердің құрамында көптеген жаңалықтар пайда болды. Цифрлық бағыттау шеңберлері: Микропроцессорлық негіздегі цифрлық бағыттау шеңберлерінің ойлап табуы кез келген алтазимут тірегінде орналасқан телескопты телескоп бағытының координаттарын дәл көрсету мүмкіндігімен жабдықтауға немесе қайта жабдықтауға мүмкіндік берді. Бұл жүйелер пайдаланушыға оң көтерілу (RA) және төмендеу (dec) координаталарын цифрлық түрде көрсетуден бөлек, ноутбуктер, планшеттер және смартфондар сияқты цифрлық құрылғылармен байланысады, сондай-ақ тікелей эфемериданы есептеу/карталау планетариумдық бағдарламалық қамтамасы арқылы телескоптың қайда бағытталғанын ағымдағы графикалық түрде көрсетеді, бұл пайдаланушыға объектіні жылдам табуға көмектеседі. Экваторлық платформа: Альтазимут тірегіне орнатылған экваторлық платформаларды (мысалы, Poncet платформасы) пайдалану, пайдаланушыларға визуалды және астрофотографиялық жұмыстар үшін шектеулі экваторлық іздеуді қамтамасыз етеді. Мұндай платформалар іздеуді жеңілдету үшін сағаттық жетекті қамтуы мүмкін, ал мұқият полярлық дұрыс бағыттау арқылы бір секундтық дәлдікпен CCD суретке түсіруге болады. Люксембургтегі Розер обсерваториясы (MPC обсерваториясының коды 163) экваторлық платформада орналасқан 20 дюймдік үй жасаған Добсон телескопы арқылы Кіші планеталар орталығына жүздеген астрометриялық өлшеулерді жіберді.
Коммерциялық бейімделулер
Добсон конструкциясының бастапқы мақсаты – қолжетімді, қарапайым және берік, үлкен апертуралы құралды арзан бағамен ұсыну болатын. Осы қасиеттер олардың жаппай өндірісін жеңілдетеді. Добсон телескоптарын коммерциялық түрде ұсынған алғашқы компаниялардың бірі қазір жойылған Coulter Optical компаниясы болды (қазір Murnaghan Instruments құрамына кіреді). 1980 жылдары олар әртүрлі өлшемдегі "Odyssey" модельдерімен, Sonotube түтіктерінен жасалған және Добсонның қарапайымдылық тұжырымдамасына сәйкес дизайнды танымал етуге көмектесті. 1990 жылдары Meade Instruments, Orion Telescopes және басқа өндірушілер жаңартылған Добсон модельдерін енгізе бастады. Бұл импортталған, жаппай өндірілетін телескоптар металл түтіктер мен жетілдірілген аппараттық сияқты ұсақ-түйектіліктерді қамтиды және әлі де өте қолжетімді. Кейінгі американдық өндірушілерге StarStructure, Webster Telescopes, AstroSystems, Teeter's Telescopes, Hubble Optics, Waite Research және New Moon Telescopes кірді. Бұл аз көлемді өндірушілер премиум объективті айналарды, жоғары сапалы материалдарды және қолмен жасалған өнімдерді, сондай-ақ компьютерлік басқарылатын GoTo жүйелерін ұсынады. Кейбір компаниялар көбірек тасымалдауға мүмкіндік беретін "өте жеңіл" модельдерді де шығарады. XXI ғасырда Meade, Orion, Explore Scientific және басқалар Добсонның фермалық конструкциядағы модельдерін де жаппай өндіреді. Көбінесе Қытайда өндірілетін бұл телескоптар жоғарыда сипатталған премиум телескоптарға қарағанда әлдеқайда арзан, бірақ жақсы сапа мен тиімділік ұсынады. Қатты түтіктелген коммерциялық Добсон телескоптарының максималды апертурасы түтіктің өлшеміне байланысты 12 дюйм (305 мм) құрайды. 12-18 дюйм (305-457 мм) фермалық Добсон телескоптары ең танымал өлшемдер болып табылады, себебі олар айтарлықтай апертура ұсынады, бірақ оларды бір адам оңай орната алады. Бірнеше өндіруші 24 дюймдік (610 мм) және одан да үлкен апертуралы модельдерді ұсынады. Фермалық Добсон телескоптары – бүгінгі таңда коммерциялық сатылымда қол жетімді ең үлкен телескоптар. 2018 жылғы Солтүстік-шығыс астрономиялық форумында New Moon Telescopes компаниясының 36 дюймдік (914 мм) апертуралы гибридтік моделі көрсетілді. 2019 жылы Нью-Джерси штатында Канадалық Optiques Fullum компаниясының 50 дюймдік (1270 мм) апертуралы бүктелген Ньютондық телескопы орнатылды.
Добсондар әуесқой астрономияға әсері
Добсон конструкциясы астроном-әуесқойларға қолжетімді болған телескоптардың үлкен өлшемдеріне байланысты революциялық болып есептеледі. Конструкцияның қарапайымдығы және үлкен апертурасы 1970-ші жылдарда қызығушылық тудыра бастады, себебі ол қараңғы аспанға және жұлдыздық жиындарға шағын автомобильдің артында тасымалданатын, ал бірнеше минут ішінде орнатылатын арзан, үлкен құралдардың артықшылығын ұсынды. Нәтижесінде, «дәстүрлі» құрылыс әдістерін қолданумен салыстырғанда, құрылысы немесе сатып алуы қымбат, ал пайдалануы қиын болатын үлкен телескоптардың саны арта түсті. 1970-ші жылдары 8 дюймдік Ньютон телескопы үлкен саналса, бүгінде 16 дюймдік жүйелер кең таралған, ал 32 дюймдік алып жүйелер де сирек емес. Тарапынан сүзгілер, жақсартылған окулярлар және цифрлық көрінетін және инфрақызыл фотосуреттер сияқты бақылау жабдықтарындағы басқа да жетістіктермен қатар, Добсонның үлкен апертурасы байқалатын нысандардың санын және әрбір нысанның егжей-тегжейлілігін күрт арттырды. 1970 және 1980-ші жылдардағы астроном-әуесқойлар көбінесе Мессье және жарық NGC нысандарынан асып кетпесе, қазіргі астроном-әуесқойлар IC, Abell, Kohoutek, Minkowski және бұрын тек кәсіби астрономдар үшін анықтамалық жұмыстар саналған басқа да сирек каталогтарда тізімделген әлсіз нысандарды жүйелі түрде бақылайды. Экваторлық платформаға орнатылғанда, Добсонды қысқа экспозициялы (≲ 1 сағат) астрофотографияда пайдалану қиындықтары жойылады. Бұл кіші планеталар орталығына кіші планеталардың координаттарын ұсынуды қалайтын әуесқойлар үшін жоғары дәлдікті астероид астрометриясының (және жаңадан табудың) саласын ашты. Сонымен қатар, бұл жергілікті галактикалардағы жаңа, әлсіз нысандарды, мысалы, жарықшақтарды / суперноваларды және кометаларды (Астрономиялық телеграммалар жөніндегі орталық бюроға есеп беру үшін) іздеуге мүмкіндік береді.