Телескоп Шмидта-Кассегрена: конструкция и характеристики.
Schmidt–Cassegrain telescope
Телескоп Шмидта-Кассегрена: компактный астрономический инструмент с использованием сферических зеркал и корректорной пластины Шмидта. Оптика и история создания.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Тип катадиоптрического телескопа
Type of catadioptric telescope
Шмидт-Кассегрен – это катадиоптрический телескоп, сочетающий в себе оптическую схему рефлектора Кассегрена с корректорной пластиной Шмидта для создания компактного астрономического инструмента, использующего простые сферические поверхности.
The Schmidt–Cassegrain is a catadioptric telescope that combines a Cassegrain reflector's optical path with a Schmidt corrector plate to make a compact astronomical instrument that uses simple spherical surfaces.
Изобретение и дизайн
Американский астроном и конструктор линз Джеймс Гилберт Бейкер впервые предложил схему Кассегрена для камеры Бернарда Шмидта в 1940 году. Оптический цех обсерватории Маунт-Уилсон изготовил первый образец во время Второй мировой войны в рамках исследований оптических конструкций для военных нужд. Как и в камере Шмидта, в этой схеме используется сферическое первичное зеркало и корректорная пластина Шмидта для коррекции сферической аберрации. В данной конфигурации Кассегрена выпуклое вторичное зеркало выполняет функцию выравнивателя поля и передает изображение через перфорированное первичное зеркало в конечную фокусную плоскость, расположенную за первичным зеркалом. Некоторые конструкции включают дополнительные оптические элементы (например, выравниватели поля) вблизи фокусной плоскости. Первым крупным телескопом, использующим эту схему, был телескоп Джеймса Грегори 1962 года в Университете Сент-Эндрюса. По состоянию на 2021 год телескоп Джеймса Грегори также признан крупнейшим телескопом системы Шмидта-Кассегрена. Телескоп отличается широким полем зрения, достигающим 60 диаметров полной Луны. Расстояние между двумя зеркалами определяет типичное фокусное отношение системы, равное примерно f/10. Одним из хорошо скорректированных типов некомпактной схемы является концентрический (или моноцентрический) Шмидт-Кассегрен, в котором все зеркальные поверхности и фокусная плоскость концентричны относительно одной точки: центра кривизны первичного зеркала. Оптически, некомпактные схемы обеспечивают лучшую коррекцию аберраций и более плоское поле зрения, чем большинство компактных схем, но за счет большей длины трубы.
The American astronomer and lens designer James Gilbert Baker first proposed a Cassegrain design for Bernhard Schmidt's Schmidt camera in 1940. The optical shop at Mount Wilson Observatory manufactured the first one during World War II as part of their research into optical designs for the military. As in the Schmidt camera, this design uses a spherical primary mirror and a Schmidt corrector plate to correct for spherical aberration. In this Cassegrain configuration the convex secondary mirror acts as a field flattener and relays the image through the perforated primary mirror to a final focal plane located behind the primary. Some designs include additional optical elements (such as field flatteners) near the focal plane. The first large telescope to use the design was the James Gregory Telescope of 1962 at the University of St Andrews. As of 2021, the James Gregory Telescope is also recognized as the largest Schmidt Cassegrain. The telescope is noted for its large field of view, up 60 times a full moon. the separation of the two mirrors determining a typical system focal ratio around f/10. One very well corrected type of non compact design is the concentric (or monocentric) Schmidt–Cassegrain, where all the mirror surfaces and the focal surface are concentric to a single point: the center of curvature of the primary. Optically, non compact designs give better aberration correction and a flatter field than most compact designs, but at the expense of longer tube length.
Приложения для астрономии любителя
Конструкция Шмидта-Кассегрена очень популярна у производителей телескопов, поскольку она сочетает в себе легко изготавливаемые сферические оптические поверхности для создания прибора с большим фокусным расстоянием, характерным для рефракторов, и более низкую стоимость за апертуру, свойственную рефлекторам. Компактная конструкция делает телескоп очень портативным для своей апертуры, что повышает его привлекательность для покупателей. Высокое фокусное отношение означает, что это не широкопольный телескоп, как его предшественник – камера Шмидта, но он хорошо подходит для наблюдений узких полей, таких как объекты глубокого космоса и планеты. В потребительских версиях этой конструкции фокусировка обычно достигается путем регулировки положения первичного зеркала, а не традиционного окуляра. Это означает, что небольшие изменения в положении зеркала усиливаются фокусным расстоянием телескопа. Поскольку зеркало не закреплено постоянно, оно может незначительно смещаться, вызывая сдвиг изображения. Это явление также известно как "зеркальный люфт". Некоторые телескопы Шмидта-Кассегрена оснащены фиксаторами зеркала для надежной фиксации первичного зеркала после достижения фокусировки.
The Schmidt–Cassegrain design is very popular with consumer telescope manufacturers because it combines easy to manufacture spherical optical surfaces to create an instrument with the long focal length of a refracting telescope with the lower cost per aperture of a reflecting telescope. The compact design makes it very portable for its given aperture, which adds to its marketability. Their high f ratio means they are not a wide field telescope like their Schmidt camera predecessor, but they are good for more narrow field deep sky and planetary viewing. Consumer version of this design typically achieve focus by adjusting the position of the primary mirror rather than a traditional eye piece. This means that small changes in the position of the mirror are magnified by the focal length of the telescope. As the mirror is not permanently fixed in place, it is possible for it to move by a small amount and cause the image to shift. This is otherwise known as "mirror flop". Some Schmidt Cassegrain telescopes are equipped with mirror locks to fix the primary mirror in place once focus has been achieved.