Características dos telescópios refletores

É comum chamar um refletor qualquer dispositivo cuja função principal é refletir... Assim, um telescópio refletor foi criado usando este fenômeno óptico. Em vez de uma lente, um espelho côncavo é localizado na objetiva do dispositivo, que reflete e direciona os feixes de luz para a ocular para ver ou fotografar uma imagem. Vamos considerar as principais características distintivas de um telescópio refletor.

Um telescópio refletor difere de outros tipos de telescópios refratores porque um espelho côncavo feito de metal ou vidro é instalado nele, em vez de um sistema de lentes. Freqüentemente, esses dispositivos são chamados de telescópios de “espelho”.

É muito fácil distinguir um telescópio reflexo de um refratário, mesmo sem experiência em astronomia. O esquema do segundo é bastante simples. Trata-se de um tubo cujo diâmetro depende do diâmetro da lente objetiva localizada na extremidade voltada para o objeto observado. Na outra extremidade do tubo há uma ocular - uma lente de menor diâmetro, por meio da qual é feita a observação. O comprimento do tubo de tal dispositivo é determinado pelo comprimento focal da lente e pela resistência do material do qual pode ser feito.

Um telescópio com espelho côncavo parece diferente, pois tem um princípio de operação e estrutura completamente diferente. Na extremidade do tubo voltada para o céu, tal dispositivo, em geral, pode não ter nada, pois o espelho é fixado na outra extremidade.Mas a ocular, via de regra, fica do lado na parte superior do tubo. O caminho dos raios, em contraste com o refrator, está em um grau ou outro bloqueado por um prisma ou espelho plano localizado ao longo do eixo central do tubo, no qual a luz é coletada para ser refletida na ocular. A estrutura do refletor não requer o uso obrigatório de um tubo e, portanto, é desprovida das restrições que surgem nos refratores.... Todos os grandes telescópios modernos, incluindo os espaciais, são dispostos de acordo com o seguinte esquema: o tubo neles é substituído por uma estrutura de malha leve, cujo objetivo é conter todos os elementos do sistema óptico.

Astrônomos amadores têm usado com sucesso os dois tipos de telescópios, e ambos têm suas vantagens e desvantagens, causadas em um caso pela refração do fluxo de luz que passa pela lente, no outro - por sua reflexão da superfície, que pode ter diferentes curvaturas. Para observações relacionadas ao deslocamento e movimento do dispositivo, é melhor usar um refrator, seu design é mais forte. O transporte do refletor é indesejável, pois pode causar deslocamento dos elementos estruturais em relação à linha central, após o que será necessário ajustar sua posição por meio de parafusos - alinhamento. Esse telescópio pode ser colocado em um observatório amador.

A utilização de um espelho côncavo como lente é o resultado de pesquisas científicas que visam reduzir as distorções causadas pelas lentes (aberrações cromáticas e esféricas). A pesquisa nessa direção foi realizada em muitos países europeus, os cientistas ingleses foram especialmente bem-sucedidos neles. Em 1663, James Gregory foi o primeiro a propor o uso de um espelho côncavo reflexivo em vez de uma lente refrativa (aparentemente, ele inventou o primeiro telescópio refletor), em 1673 o famoso Robert Hooke incorporou o sistema descrito de um dispositivo óptico.

No entanto, o grande Isaac Newton criou um telescópio funcional com lentes de espelho em 1668.

O caminho dos refletores não foi fácil, os dispositivos de lente, sendo melhorados ao mesmo tempo, deram uma imagem mais clara e brilhante. Cientistas da Europa continental (alemães, franceses, italianos) deram uma contribuição significativa para o seu desenvolvimento. Parecia que o refletor permaneceria no nível de um dispositivo experimental.

A busca foi no sentido de aprimorar o revestimento e a fabricação de espelhos. Posteriormente, a fim de reduzir distorções, várias inovações foram introduzidas repetidamente no sistema proposto por Newton, o que levou ao aparecimento de esquemas fundamentalmente diferentes de telescópios refletores, incluindo versões híbridas, quando lentes e espelhos eram usados ​​em um produto. O surgimento de novos materiais e tecnologias tornou possível criar sistemas cada vez mais perfeitos, e a ausência da necessidade de um tubo volumoso no projeto do telescópio tornou possível multiplicar sua eficiência.

Todos os refletores têm uma coisa em comum - o uso de um espelho côncavo como lente... Mas o curso posterior dos raios coletados pelo espelho foi proposto para ser direcionado para a ocular de várias maneiras.

O sistema refletor, desenvolvido por Isaac Newton, é considerado clássico. O espelho principal não tem orifícios e é relativamente fácil de fabricar. Um espelho plano localizado próximo ao seu foco reflete o fluxo de luz perpendicular à linha central. A ocular está localizada na lateral.

O esquema do telescópio de Newton é o mais simples de execução e é amplamente usado entre astrônomos amadores que fazem seus próprios equipamentos de observação. E as empresas que produzem equipamentos para astronomia amadora produzem tais dispositivos em grandes quantidades.

O esquema de um telescópio de espelho proposto em 1663 teve muito sucesso, uma vez que dá uma imagem direta e pode ser usado não apenas para observações astronômicas, mas também em condições terrestres. Um orifício é feito no centro do espelho côncavo, a luz refletida dele é direcionada para o orifício por um segundo espelho, também côncavo, a ocular é colocada ao longo da linha central do telescópio, como um refrator ou um telescópio regular.

O esquema, desenvolvido e implementado por Laurent Cassegrain na década de 1770, lembra o esquema de Gregory. O espelho côncavo também possui um orifício na parte central. Os dispositivos diferem na forma do segundo espelho - no sistema em consideração, ele é convexo. Os telescópios construídos de acordo com este esquema, com características semelhantes às dos dispositivos de Gregory, são muito mais curtos. O sistema Cassegrain, aprimorado pelo astrônomo soviético Dmitry Maksutov, agora é usado em todo o mundo para criar refletores amadores.

Outra modificação do telescópio Cassegrain foi o sistema Ritchie-Chretien, desenvolvido na década de 1920. Graças a uma forma diferente de espelhos, foi possível obter um campo de visão maior, que se revelou conveniente para a observação de objetos em movimento (asteróides, cometas, planetas). E também neste sistema foi possível reduzir algumas distorções.

Várias tentativas foram feitas para usar um espelho côncavo sem um refletor bloqueando o fluxo luminoso. No início dos anos 70 do século 17, William Herschel projetou um telescópio refletor, cuja ocular não obstruía o espelho principal de forma alguma. Isso permitiu aumentar significativamente a potência do dispositivo, mas deu origem a fortes distorções em forma de coma. Na década de 1760, um projeto semelhante foi desenvolvido e implementado por M.V. Lomonosov. Atualmente, dispositivos com esse esquema óptico são usados ​​para observações especiais; eles não são amplamente usados ​​na astronomia amadora, devido à complexidade do dispositivo e do ajuste.

O sistema Dietrich Korsch foi desenvolvido na década de 1970. Distingue-se pela presença não de dois, mas de três espelhos, o que permite corrigir a maioria das distorções.

Os dispositivos deste sistema são amplamente utilizados para a fabricação de vários dispositivos ópticos - de binóculos e monoculares a telescópios amadores. Sua principal vantagem é uma redução significativa no comprimento do dispositivo, mantendo o comprimento focal. Os espelhos são posicionados em um ângulo em relação ao eixo óptico, sem bloquear uns aos outros.

O sistema Cassegrain, aprimorado no início do século 20 por Bernhard Schmidt, se generalizou. Trata-se de um esquema híbrido, no qual, além de um espelho côncavo, é utilizada uma objetiva de lente.

No século 20, os telescópios refletores eliminaram firmemente os refratores de todos os observatórios astronômicos importantes. Junto com o desenvolvimento das tecnologias de fabricação, o diâmetro dos espelhos instalados nos telescópios começou a crescer.

Em 1917, o maior refletor do mundo tornou-se o observatório nos Estados Unidos (estado de Washington), seu espelho atingia 100 polegadas de diâmetro (2,5 metros). Após a Segunda Guerra Mundial, foi fabricado um dispositivo com espelho de 5 metros, também instalado na Califórnia.

O maior telescópio de azimute do Velho Mundo continua sendo o Grande Telescópio de Azimute, criado na URSS em meados dos anos 70 do século passado, montado na República de Karachay-Cherkess em um observatório de alta altitude.

O maior telescópio moderno com espelho sólido do mundo está instalado no estado do Arizona, nos Estados Unidos. Este é um grande telescópio binocular. Está equipado com dois espelhos idênticos com um diâmetro de 8,4 metros. O aparelho foi construído em 2005.

Os maiores hoje são dispositivos com espelhos de segmento pré-fabricados: o Large Canary Telescope, o Large South African Telescope e o Hobby-Eberley Telescope (EUA).

Usar um telescópio de espelho não é tão difícil. No entanto, ao contrário de um refrator, esse dispositivo requer um manuseio muito cuidadoso. Como o tubo refletor está sempre aberto, poeira pode entrar nele. Ao se estabelecer na superfície do espelho, ele reduz de forma muito perceptível sua refletividade.

Mover o refletor também é problemático, pois os elementos estruturais tendem a se mover sob a influência de vibrações. Normalmente, as manipulações com telescópios de espelho terminam em ajustes laboriosos (alinhamento). O telescópio pode ser ajustado usando os parafusos de ajuste, cujas voltas fazem com que o espelho se desloque; é impossível fazer isso rapidamente sem a experiência adequada.