Введение

Специализированный телескоп Кассегрена

Телескоп Ричи-Кретьена (РК или просто RC) — это специализированный вариант телескопа Кассегрена, использующий гиперболическое первичное и гиперболическое вторичное зеркала, разработанные для устранения оптических аберраций, таких как кома. РК обеспечивает более широкое поле зрения, свободное от оптических искажений, по сравнению с более традиционными отражающими телескопами. С середины XX века большинство крупных профессиональных исследовательских телескопов создаются по схеме Ричи-Кретьена; известные примеры включают космический телескоп Хаббл, телескопы Кека и Очень Большой Телескоп ESO.

История

Телескоп Ричи-Кретьен был изобретен в начале 1910-х годов американским астрономом Джорджем Уиллисом Ричи и французским астрономом Анри Кретьеном. Ричи построил первый успешный телескоп Ричи-Кретьен, диаметр апертуры которого составлял в 1927 году (например, 24-дюймовый рефлектор Ричи). Второй телескоп Ричи-Кретьен был создан Ричи для Военно-морской обсерватории Соединенных Штатов; этот телескоп до сих пор используется на Флагстаффской станции Военно-морской обсерватории.

Дизайн

Как и другие рефлекторы схемы Кассегрена, телескоп Ритчи-Кретьена (РКT) имеет очень короткий оптический тракт и компактную конструкцию при заданной фокусной длине. РКT обеспечивает хорошую оптическую производительность вне оси, однако для изготовления и тестирования его зеркал требуются сложные технологии. Поэтому схема Ритчи-Кретьена наиболее часто используется в профессиональных телескопах высокой производительности.

Двухзеркальный фундамент

Телескоп, использующий только одно изогнутое зеркало, например, ньютоновский, всегда будет иметь аберрации. Если зеркало сферическое, оно в первую очередь будет страдать от сферической аберрации. Если зеркало выполнено параболическим для коррекции сферической аберрации, оно все равно будет подвержено коме и астигматизму, поскольку нет дополнительных конструктивных параметров, которые можно было бы изменить для их устранения. В телескопах с двумя не сферическими зеркалами, таких как Ritchey–Chrétien, можно также устранить кому, обеспечив взаимную компенсацию вклада обоих зеркал в общую кому. Это позволяет получить большее полезное поле зрения. Однако такие конструкции по-прежнему страдают от астигматизма. Базовая двухзеркальная схема Ritchey–Chrétien свободна от комы и сферической аберрации третьего порядка. Однако эта двухзеркальная схема подвержена коме пятого порядка, сильному астигматизму при больших углах и сравнительно значительной кривизне поля.

Дальнейшие исправления третьим элементом

Когда фокусировка осуществляется посередине между сагиттальной и тангенциальной плоскостями фокусировки, звезды выглядят как круги, что делает схему Ритчи-Кретьена хорошо подходящей для обзора широких полей и фотографических наблюдений. Оставшиеся аберрации базовой двухлинзовой схемы могут быть уменьшены путем добавления небольших оптических элементов вблизи фокальной плоскости. Астигматизм можно устранить, добавив третий изогнутый оптический элемент. Если этот элемент является зеркалом, результатом является трехзеркальный анастигмат. В качестве альтернативы, в РК может использоваться одна или несколько линз малой силы перед фокальной плоскостью в качестве корректора поля для коррекции астигматизма и выравнивания фокальной поверхности, как, например, в телескопах SDSS и VISTA; это позволяет достичь поля зрения диаметром до 3°. Камера Шмидта может обеспечить еще более широкие поля обзора, до примерно 7°. Однако, для камеры Шмидта требуется корректорная пластина с полной апертурой, что ограничивает ее диаметр до 1,2 метра, в то время как Ритчи-Кретьен может быть значительно больше. Другие конструкции телескопов с передними коррекционными элементами не ограничены практическими сложностями изготовления многократно изогнутой корректорной пластины Шмидта, например, конструкция Люри-Хаугтона.

Запрет в пробке

В конструкции Ричи-Кретьена, как и в большинстве систем Кассегрена, вторичное зеркало перекрывает центральную часть апертуры. Эта кольцеобразная входная апертура значительно снижает часть функции передачи модуляции (MTF) в диапазоне низких пространственных частот по сравнению с конструкцией с полной апертурой, такой как рефрактор. Этот провал в MTF приводит к снижению контраста изображения при съемке крупных объектов. Кроме того, система поддержки вторичного зеркала (паук) может вызывать дифракционные лучи на изображениях.

Сверхплоские зеркала

На практике, каждая из этих конструкций может также включать любое количество плоских складывающихся зеркал, используемых для изменения оптического пути в более удобные конфигурации. В данной статье рассматриваются только зеркала, необходимые для формирования изображения, а не те, которые используются для его удобного расположения.

Примеры больших телескопов Ritchey Chrétien

Ричи планировал, чтобы 100-дюймовый телескоп Маунт-Уилсон-Хукер (1917) и 200-дюймовый (5 м) телескоп Хейла были построены по схеме РКТ. Его конструкции обеспечивали бы более четкое изображение на большем полезном поле зрения по сравнению с фактически использованными параболическими схемами. Однако Ричи и Хейл рассорились. С 100-дюймовым проектом, который уже задерживался и превышал бюджет, Хейл отказался от нового дизайна с его труднопроверяемыми кривизнами, и Ричи покинул проект. Оба проекта были построены с использованием традиционной оптики. С тех пор достижения в области оптических измерений и изготовления позволили схеме РКТ стать доминирующей – телескоп Хейла, введенный в эксплуатацию в 1948 году, оказался последним в мире ведущим телескопом с параболическим первичным зеркалом. 10,4-метровый Gran Telescopio Canarias в обсерватории Роке-де-лос-Муачос на Ла-Пальме, Канарские острова, (Испания). Два 10,0-метровых телескопа обсерватории Кека в обсерватории Мауна-Кеа, (США). Четыре 8,2-метровых телескопа, составляющие Очень Большой Телескоп (Чили). 8,2-метровый телескоп Subaru в обсерватории Мауна-Кеа, (США). Два 8,0-метровых телескопа, входящие в состав обсерватории Gemini в обсерватории Мауна-Кеа (США) и Чили. 4,1-метровый телескоп видимого и инфракрасного обзора для астрономии в обсерватории Паранал (Чили). 4,1-метровый Южный астрофизический исследовательский телескоп на Серро Пачон, (Чили). 4,0-метровый телескоп Майалла в Национальной обсерватории Китт-Пик, (США). 4,0-метровый телескоп Бланко в Межамериканской обсерватории Серро Тололо, (Чили). 3,94-метровый телескоп в Восточно-Анатолийской обсерватории (DAG) в Эрзуруме, (Турция). 3,9-метровый англо-австралийский телескоп в обсерватории Сайдинг-Спринг, (Австралия). 3,6-метровый оптический телескоп Девастхал Института исследований наблюдательной астрономии Арьябхатта, Найнитал, (Индия). 3,58-метровый телескоп Nazionale Galileo в обсерватории Роке-де-лос-Муачос на Ла-Пальме, Канарские острова, (Испания). 3,58-метровый телескоп новой технологии в Европейской южной обсерватории, (Чили). 3,5-метровый телескоп ARC в обсерватории Apache Point, Нью-Мексико, (США). 3,5-метровый телескоп обсерватории Калар-Альто на горе Калар-Альто, (Испания). 3,50-метровый телескоп WIYN в Национальной обсерватории Китт-Пик, (США). 3,4-метровый телескоп INO340 в Национальной обсерватории Ирана, (Иран). 2,65-метровый обзорный телескоп VLT в обсерватории ESO в Паранале, (Чили). 2,56-метровый эффективный 11-метровый скандинавский оптический телескоп на Ла-Пальме, Канарские острова, (Испания). 2,50-метровый телескоп Sloan Digital Sky Survey (модифицированная конструкция) в обсерватории Apache Point, Нью-Мексико, (США). 2,4-метровый космический телескоп Хаббл, в настоящее время находящийся на орбите вокруг Земли. 2,4-метровый телескоп Тайской национальной обсерватории на Дой Интанон, (Таиланд). 2,2-метровый телескоп обсерватории Калар-Альто на горе Калар-Альто, (Испания). 2,15-метровый телескоп Leoncito Astronomical Complex в Сан-Хуане, (Аргентина). 2,12-метровый телескоп в Сан-Педро-Мартир, Национальной астрономической обсерватории (Мексика). 2,1-метровый телескоп в Национальной обсерватории Китт-Пик, (США). 2,0-метровый Ливерпульский телескоп (роботизированный телескоп) на Ла-Пальме, Канарские острова, (Испания). 2,0-метровый телескоп в обсерватории Рожен, (Болгария). 2,0-метровый Гималайский телескоп Чандра Индийской астрономической обсерватории, Ханле, (Индия). 1,8-метровые телескопы Pan STARRS в Халеакале на Мауи, (Гавайи). 1,65-метровый телескоп в Молетайской астрономической обсерватории, (Литва). 1,6-метровый телескоп обсерватории Монт-Мегантик на Монт-Мегантике в Квебеке, (Канада). 1,6-метровый телескоп Perkin Elmer на обсерватории Пико-дус-Диас в Минас-Жерайсе, (Бразилия). 1,3-метровый телескоп в обсерватории Скинакас на острове Крит, (Греция). 1,0-метровый телескоп Ричи на станции Флагстафф военно-морской обсерватории США (последний телескоп, изготовленный Г. Ричи перед смертью). 1,0-метровый DFM Engineering 8 в обсерватории Эмбри-Риддл в Дейтона-Бич, (Флорида, США). Четыре 1,0-метровых телескопа SPECULOOS в обсерватории Параналь в Чили, предназначенные для поиска экзопланет размером с Землю. Космический телескоп Спитцера 0,85 м, инфракрасный космический телескоп на орбите Земли (выведен из эксплуатации НАСА 30 января 2020 года). 0,8-метровый телескоп Перрена конструкции Astelco Systems в обсерватории Университетского колледжа Лондона в Милл-Хилле, (Лондон, Великобритания). 0,8-метровый телескоп DFM Engineering CCT 32 в Университете Виктории в Виктории, (Британская Колумбия). 0,208 м камера LOng Range Reconnaissance Imager (LORRI) на борту космического аппарата New Horizons, в настоящее время за пределами Плутона.