Введение
хобби
Изготовление телескопов любителями — это занятие по созданию телескопов как хобби, в отличие от профессиональной деятельности за оплату. Любители-телескопостроители (иногда называемые ATM) создают свои инструменты для личного удовольствия от технического вызова, как способ получить недорогой или индивидуально настроенный телескоп, или как инструмент для исследований в области астрономии. Любители-телескопостроители обычно являются подгруппой в рамках любительской астрономии.
Начало
С тех пор как Галилео Галилей адаптировал голландское изобретение для астрономических наблюдений, изготовление астрономических телескопов стало развивающейся областью. Многие астрономы после Галилея строили свои собственные телескопы из необходимости, но расцвет любительского телестроения, когда люди создавали телескопы для собственного удовольствия и образования, пришелся на XX век. До появления современных телескопов массового производства цена даже скромного инструмента часто была недоступна для начинающего астронома-любителя. Самостоятельное изготовление было единственным экономичным способом получить подходящий телескоп для наблюдений. Многие опубликованные работы вызвали интерес к созданию телескопов, например, книга 1920 года "The Amateur's Telescope" ирландского мастера телескопов, преподобного У. Ф. А. Эллисона. В начале 1920-х годов в США статьи Рассела В. Портера в журнале "Popular Astronomy" и Альберта Г. Ингаллса в журнале "Scientific American", посвященные Портеру и создателям телескопов из Спрингфилда, способствовали расширению интереса к этому хобби. Общественный интерес был настолько велик, что Ингаллс начал регулярно публиковать колонку в "Scientific American" на эту тему (что впоследствии привело к появлению колонки "The Amateur Scientist") и позже собрал материалы в три книги под названием "Amateur Telescope Making", тома 1–3. Эти книги имели большую аудиторию энтузиастов (иногда называемых "телескопными фанатиками"), которые самостоятельно конструировали свои инструменты. С 1933 по 1990 год журнал "Sky & Telescope" регулярно публиковал рубрику "Gleanings for ATMs" под редакцией Эрла Брауна, Роберта Е. Кокса и Роджера Синнотта. Легкая доступность избыточных оптических компонентов после Второй мировой войны, а затем запуск Спутника и космическая гонка также значительно расширили это хобби.
Обычные любительские образцы
Хотя типы телескопов, которые строят любители, сильно различаются, включая рефракторы, системы Шмидта-Кассегрена и Максутова, наиболее популярной конструкцией является ньютоновский рефлектор, который Рассел В. Портер описал как "телескоп для небогатого". Ньютоновская схема имеет преимущество простоты, позволяющей получить максимальный размер при минимальных затратах. Кроме того, поскольку в конструкции используется единственное зеркало, работающее как объектив, необходимо отшлифовать и отполировать только одну поверхность, в отличие от трех у Максутова и четырех у рефрактора и системы Шмидта-Кассегрена. Как правило, ньютоновский телескоп с определенной апертурой является стандартным проектом для начинающих, реализуемым в рамках клубных проектов или отдельными энтузиастами по книгам или чертежам, найденным в Интернете.
Изготовление зеркал
Поскольку ньютоновский рефлектор – самый распространенный телескоп, собираемый любителями, значительная часть литературы по этой теме посвящена изготовлению главного зеркала. Зеркала начинают с плоского стеклянного диска, как правило, из листового стекла или боросиликатного стекла (Pyrex). Диск тщательно шлифуют, полируют и доводят до чрезвычайно точной формы, обычно параболической. Телескопы с большим фокусным отношением могут использовать сферические зеркала, поскольку разница между этими формами несущественна при таких значениях. Инструменты, используемые для придания такой формы, могут быть простыми: стеклянный инструмент аналогичного размера, ряд более мелких абразивов и полировочный круг из древесной смолы. В процессе случайных движений зеркало естественным образом стремится к сферической форме. Достигнув этого, изменение техники полировки обычно используется для создания и доработки необходимой параболической формы.
Тест Фуко
Оборудование, которое большинство любителей используют для проверки формы зеркал, тест на острие ножа Фуко, так же просто в изготовлении, как и инструменты, используемые для создания поверхности. В самом простом виде он состоит из лампочки, куска фольги с отверстием и бритвенного лезвия. После полировки зеркало помещается вертикально на подставку. Тестер Фуко устанавливается на расстоянии, близком к радиусу кривизны зеркала. Тестер регулируется таким образом, чтобы отраженный луч от источника света с отверстием прерывался острым краем. При наблюдении за зеркалом сзади острия появляется рисунок на зеркальной поверхности. Если зеркальная поверхность является частью идеальной сферы, зеркало выглядит равномерно освещенным по всей площади. Если зеркало сферическое, но имеет дефекты, такие как выпуклости или вогнутости, эти дефекты кажутся значительно увеличенными. Если поверхность параболическая, зеркало выглядит как кольцо или леденец. Можно вычислить, насколько точно поверхность зеркала соответствует идеальному параболоиду, поместив специальную маску на зеркало и выполнив серию измерений с помощью тестера. Эти данные затем обрабатываются и отображаются в виде графика, сопоставленного с идеальной параболической кривой. Некоторые любители-телескопостроители используют аналогичный тест, называемый тестом Рончи, который заменяет острое лезвие решеткой, состоящей из нескольких тонких параллельных проволок или травления на стеклянной пластине. К другим используемым тестам относятся тест Гавиолы или коустический тест, который может более точно измерять зеркала с малой апертурой, и самодельное интерферометрическое тестирование, которое стало возможным в последние годы благодаря доступным лазерам, цифровым камерам (например, веб-камерам) и компьютерам.
Алюминизация или "посеребривание" зеркала
Когда поверхность зеркала приобретает нужную форму, на переднюю поверхность наносится очень тонкий слой высокоотражающего материала. Исторически таким покрытием было серебро. Серебрение наносилось на зеркало химическим способом, как правило, самим изготовителем или пользователем. Серебряные покрытия обладают большей отражающей способностью, чем алюминиевые, но быстро подвергаются коррозии и требуют замены уже через несколько месяцев. С 1950-х годов большинство производителей зеркал используют алюминиевое покрытие, наносимое методом осаждения тонких пленок (работы выполняются специализированной компанией). Современные покрытия обычно состоят из алюминиевого слоя, покрытого защитными прозрачными соединениями. Алюминирование зеркала происходит путем помещения его в вакуумную камеру с электрически нагретыми вольфрамовыми или нихромовыми спиралями, способными испарять алюминий. В вакууме горячие атомы алюминия движутся по прямым линиям. При столкновении с поверхностью зеркала они остывают и прилипают. Некоторые предприятия по нанесению покрытий затем испаряют на зеркало слой кварца, а другие подвергают его воздействию чистого кислорода или воздуха в печи, чтобы на зеркале образовался прочный, прозрачный слой оксида алюминия.
Конструкция телескопа
Телескопы, которые создают любители, варьируются от простых самодельных до сложных инструментов, вносящих существенный вклад в астрономию. Приборы, построенные любителями, применялись в изучении планет, астрометрии, фотометрии, открытии комет и астероидов – и это лишь некоторые примеры. Даже "любительское" направление можно разделить на несколько отдельных категорий, таких как: наблюдение объектов глубокого космоса, наблюдение планет, солнечные наблюдения, лунные наблюдения и астрофотография всех этих классов объектов. Соответственно, конструкция, размер и способ изготовления телескопов также различаются. Некоторые любители создают инструменты, которые, хотя и выглядят грубовато, полностью соответствуют своей цели. Другие стремятся к более эстетичному внешнему виду с высоким уровнем механической отделки. Поскольку не у всех любителей есть доступ к высокоточному станочному оборудованию, появились элегантные конструкции, такие как платформа Понсе, фокусер Крейфорда и телескоп Добсона, которые обеспечивают функциональность и стабильность без необходимости прецизионной обработки. Сложность изготовления – еще один фактор, влияющий на выбор проекта любителем. Для конкретной конструкции сложность изготовления возрастает примерно пропорционально квадрату диаметра объектива. Например, ньютоновский телескоп с апертурой является относительно простым проектом для научной ярмарки. Ньютон считается хорошим компромиссным размером, поскольку его изготовление несложно и позволяет получить инструмент, который было бы дорого купить в готовом виде. Построить рефлектор сложнее, но это все еще по силам опытному любителю, имевшему опыт создания более простых инструментов. Любители строили телескопы диаметром до , но обычно такие проекты реализуются небольшими группами или астрономическими клубами.