Введение
Катадиоптический телескоп Максутова (также называемый "Мак") – это катадиоптический телескоп, сочетающий сферическое зеркало со слабоотрицательной линзой-мениском в конструкции, использующей преимущество почти "сферической симметрии" всех поверхностей. Отрицательная линза обычно имеет полный диаметр и располагается на входном зрачке телескопа (обычно называемом "корректирующей пластиной" или "корректирующей оболочкой мениска"). Эта конструкция исправляет проблемы аберраций вне оси, такие как кома, наблюдаемые в рефлекторных телескопах, а также корректирует хроматическую аберрацию. Патент на неё был получен в 1941 году советским оптиком Дмитрием Дмитриевичем Максутовым. Похоже, Максутов вернулся к этой идее в 1941 году как к вариации более ранней конструкции, сочетавшей сферическое зеркало с отрицательной линзой – "камере Шмидта" Бернарда Шмидта 1931 года. Максутов утверждал, что ему пришла в голову идея заменить сложную корректорную пластину Шмидта на полностью сферическую "корректирующую пластину-мениск", когда он ехал в поезде с беженцами из Ленинграда. Максутов запатентовал свою конструкцию в мае и построил прототип типа "Максутов-Грегориан" в октябре 1941 года. Аналогичные независимые конструкции телескопов с мениском также были запатентованы в 1941 году: Альбертом Бауэрсом (его концентрический менисковый телескоп 1941 года), К. Пеннингом и Деннисом Габором (катадиоптический немоноцентрический дизайн). Военная секретность не позволяла этим изобретателям узнать о разработках друг друга, что привело к тому, что каждое изобретение было независимым.
The Maksutov (also called a "Mak") is a catadioptric telescope design that combines a spherical mirror with a weakly negative meniscus lens in a design that takes advantage of all the surfaces being nearly "spherically symmetrical". The negative lens is usually full diameter and placed at the entrance pupil of the telescope (commonly called a "corrector plate" or "meniscus corrector shell"). The design corrects the problems of off axis aberrations such as coma found in reflecting telescopes while also correcting chromatic aberration. It was patented in 1941 by Soviet optician Dmitri Dmitrievich Maksutov. Maksutov seems to have picked up the idea again in 1941 as a variation on an earlier design that paired a spherical mirror with a negative lens, Bernhard Schmidt's 1931 "Schmidt camera". Maksutov claimed to have come up with the idea of replacing the complex Schmidt corrector plate with an all spherical "meniscus corrector plate" while riding in a train of refugees from Leningrad. Maksutov is described as patenting his design in May, and building a "Maksutov–Gregorian" style prototype in October 1941. Similar independent meniscus telescope designs were also patented in 1941: Albert Bouwers (his 1941 concentric meniscus telescope), K. Penning and Dennis Gabor (a catadioptric non monocentric design). Wartime secrecy kept these inventors from knowing about each other's designs, leading to each being an independent invention.
Производные конструкции
Дизайн Максутова 1944 года был первым опубликованным дизайном телескопа-мениска и был представлен в широко читаемом журнале «Journal of the Optical Society of America». Телескопы типа "Spot Maksutov" используют исключительно сферические поверхности и в качестве вторичного зеркала имеют небольшое алюминизированное пятно на внутренней стороне корректора. Это упрощает конструкцию. Также это обеспечивает фиксированное положение вторичного зеркала и устраняет необходимость в "пауке", вызывающем дифракционные лучи. Однако, при использовании всех сферических поверхностей, такие системы должны иметь фокусное отношение выше, чтобы избежать аберраций. Кроме того, теряется возможность коррекции оптической системы путем изменения радиуса кривизны вторичного зеркала, поскольку он совпадает с радиусом кривизны задней поверхности мениска. Сам Грегори, в своей второй, более быстрой конструкции, прибегнул к асферизации передней корректорной поверхности (или первичного зеркала) для уменьшения аберраций. Это привело к разработке других конструкций с асферическими элементами или дополнительными линзами для дальнейшего снижения внеосевых аберраций. Высокое фокусное отношение и узкое поле зрения телескопов Максутова-Кассегрена делают их особенно подходящими для лунной и планетарной съемки, а также для любых наблюдений, где требуется узкое поле зрения с большим увеличением, например, для разрешения плотных шаровых скоплений и двойных звезд. Первым заметным любительским астрономическим телескопом такого типа был Questar 3 1/2 Maksutov Cassegrain, представленный в 1954 году – небольшая, дорогая модель, которая до сих пор доступна на рынке. В середине 1970-х годов некоторые крупные коммерческие производители начали массовое производство таких телескопов. В последнее время низкая стоимость российского и, в последнее время, китайского производства еще больше снизила цены. В настоящее время многие производители выпускают телескопы Максутова-Кассегрена, такие как Explore Scientific, Intes, Intes Micro, LOMO, Orion Optics, Telescope Engineering Company (TEC), Vixen, линейка ETX от Meade Instruments, а также Celestron, Sky Watcher и Orion Telescopes, производимые компанией Synta Taiwan. Конструкция телескопа "Spot Maksutov–Cassegrain" широко используется в военной, промышленной и аэрокосмической отраслях. Благодаря возможности постоянной фиксации всех оптических элементов и герметизации корпуса, эта конструкция отличается высокой надежностью. Это делает ее идеальной для слежения, дистанционного наблюдения и калибровки/ориентации радаров, где приборы подвергаются воздействию экстремальных условий и высоких перегрузок.
Руттен Максутов Кассеграйнс
Руттен Максутов–Кассегрен (также называемый Румаком или Сиглер Максутовым) имеет отдельное вторичное зеркало, установленное на внутренней поверхности менискового корректора, иногда аналогичное конфигурациям держателя корректора/зеркала, встречающимся в коммерческих телескопах Шмидта–Кассегрена. Это обеспечивает дополнительную степень свободы в коррекции аберраций за счет независимого изменения кривизны корректора и вторичного зеркала. В частности, это позволяет конструктору использовать асферическую форму вторичного зеркала для получения гораздо более широкого плоского поля зрения, чем у традиционных точечных Максутовых, с меньшей комой вне оси. Крепление вторичного зеркала к корректору также уменьшает дифракционные лучи. Эта версия названа в честь работы голландского оптического конструктора Харри Руттена.
Корректор подапертуры Максутов Кассеграйнс
Максутов отметил в своих проектах, что вместо корректора полной апертуры можно использовать небольшой корректор субапертуры, размещенный в сходящемся пучке света от главного зеркала, и добиться того же эффекта. В 1980-х годах Дэйв Шефер разработал конструкции Кассегрена с субапертурой, основанные на этой идее. Такая конструкция уменьшает массу и "время прогрева" корректора полной апертуры. Она имеет недостатки открытого, негерметичного корпуса и требует системы пауков для крепления вторичного зеркала и корректора, что неизбежно ухудшает качество изображения из-за дифракционных артефактов. Кроме того, поскольку свет проходит через корректор дважды, увеличивается количество оптических поверхностей, что затрудняет достижение качественной коррекции аберраций. В настоящее время телескопы Vixen производят максутовские телескопы с корректором субапертуры, их модели VMC (Vixen Maksutov Cassegrain).
Максутов Ньютоновцы
Оптика Максутова может использоваться в ньютоновских схемах, обеспечивающих минимальные аберрации на широком поле зрения, с комой, составляющей одну четвертую от аналогичного стандартного ньютона и половину от комы ньютона Шмидта. Дифракцию также можно минимизировать, используя высокое фокусное отношение с пропорционально малым диагональным зеркалом, установленным на корректоре, что позволяет данной конструкции достигать контрастности и качества изображения, приближающихся к характеристикам ахроматических рефракторов высокого класса (хотя при фотографировании возможно некоторое виньетирование). Как и в конструкции Максутова-Кассегрена, общий диаметр оптической системы ограничен из-за массы корректорной линзы. В настоящее время компания Synta Taiwan выпускает 190-мм версию под брендом Sky-Watcher, а Explore Scientific – 152-мм версию, разработанную в сотрудничестве с астрономом Дэвидом Леви.
Камеры Максутова
Система Максутова может быть использована в (редком) типе астрономической камеры с ультрашироким полем зрения, работающей по схеме прямого фокуса, подобно камере Шмидта. Как и камера Шмидта, камера Максутова имеет искривлённую фокальную плоскость.