Технологии MEADE
Живой Журнал    Официальная группа MEADE ВКонтакте
Телескопы Meade
Статьи о телескопах
Оптическая схема Шмидта-Кассегрена

Телескопы с оптической схемой Шмидта-Кассегрена (ШК) получили широкую популярность среди любителей астрономии в конце прошлого века, благодаря следующим свойствам:

  • легкая и чрезвычайно короткая по сравнению с фокусным расстоянием труба с возможностью установки на жесткую вилочную монтировку;
  • возможность приобретения телескопа большой апертуры по умеренной цене;
  • отличное исправление аберраций в центре поля зрения, при хорошей коррекции искажений по всему полю;
  • закрытая пластиной Шмидта труба предохраняет нежные покрытия зеркал от загрязнений и пыли, ограничивает развитие тепловой конвекции воздуха внутри оптического тракта;
  • оправа вторичного зеркала закреплена прямо на коррекционной пластине, т.е. не требует механических растяжек, что делает изображения звезд свободным от дифракционных лучиков, характерных для зеркальной оптики;
  • рынок насыщен разнообразными компрессорами-корректорами поля зрения, которые можно установить на ШК для занятия астрофотографией (в том числе и в прямом фокусе главного зеркала);
  • возможность оперативной юстировки объектива (наклонами вторичного зеркала) в полевых условиях.

Классические ШК в некоторых отношениях превосходят другие оптические схемы телескопов:

  • Ньютоны - габариты и вес ШК намного меньше, не требуются короткофокусные окуляры для достижения подходящего увеличения, благодаря меньшей светосиле (типичная светосила ШК 1:10);
  • Рефракторы - ШК превосходят их, благодаря почти идеальной коррекцией хроматических аберраций по всему полю зрения;
  • Максутовы-Кассегрены - вес ШК меньше, цена ниже, также им требуется меньше времени для тепловой стабилизации;
  • Ричи-Кретьены - ШК отличаются более низкой ценой и лучшим качеством изготовления зеркал (благодаря их сферичности).

Классический Шмидт-Кассегрен


В конце 60-х гг. прошлого века Томом Джонсоном и Джоном О'Рурком был изобретен метод массового и относительно дешевого производства коррекционных пластин с применением шаблона и вакуумного прижима. Благодаря этой инновации был разработан и запущен в производство Шмидт-Кассегрен - телескоп со сферическими зеркалами, расположенными согласно схеме Кассегрена, и оборудованный коррекционной пластиной Шмидта, которая исправляет совокупную сферическую аберрацию обоих зеркал. В отличие от классического Кассегрена, сферичность зеркал ШК обеспечивает наилучшую повторяемость идеального по качеству результата в условиях промышленного производства оптики. В отличие от фотографической камеры Шмидта, ШК был изначально спроектирован, прежде всего, как компактный визуальный инструмент для наблюдений непосредственно глазом, хотя так же он может использоваться как длиннофокусный астрограф.

 
Рис.1 Оптическая схема телескопа Шмидта-Кассегрена (свет падает слева)


1 - главное зеркало, 2 - вторичное зеркало, 3 - окуляр, 4 -коррекционная планоидная пластинка. Обычно при наблюдениях на выходе из телескопа используется диагональное зеркало, которое не показано на схеме для ее упрощения. Принципиальные параметры схемы такие же, как у Кассегрена (см. рис.3).

До недавнего времени почти единственным недостатком оптической схемы ШК была не идеальная коррекция ее полевых аберраций. Ближе к краю поля зрения такая аберрация, как кома заметно деформирует изображения звезд - они обзаводятся хвостами в виде широких вееров, направленных в сторону от центра поля зрения. Хотя проявления комы в классических ШК меньше, чем у светосильных Ньютонов, это оказывается минусом по сравнению с апланатическими (свободными от комы) схемами телескопов Максутова-Кассегрена, Ричи-Кретьена и Клевцова.

Смелость города берет и ... завоевывает Вселенную!

В 1978 году Meade Instruments сделала решительный шаг, бросив смелый вызов рынку телескопов, - создание собственного Шмидт-Кассегрена, Meade 2080 8". Реализация данного проекта заняла более 3-х лет и потребовала полной отдачи кадровых и финансовых ресурсов компании, но этот телескоп ожидал большой успех, так как он обладал большими преимуществами для продвинутых астрономов, и в то же время, он был не настолько сложен в управлении, чтобы требовать серьезного опыта от наблюдателя.

С 2005 года Meade Instruments выпускает апланатичный ШК. Замена выпуклого сферического вторичного зеркала на асферическое (близкое к параболическому) сделало оптическую схему ШК Meade свободной от комы! Телескоп некоторое время выпускался под названием RCX (усовершенствованный Ричи-Кретьен), сейчас эта разновидность схемы обозначается аббревиатурой ACF (Advanced Coma-Free). При визуальном использовании апланатичный ШК по всему полю зрения строит изображения звезд практически в виде точек. По сути, единственной неисправленной полевой аберрацией является остаточная кривизна поля зрения, которая не мешает при визуальных наблюдениях и легко компенсируется при астрофотографии. Остаточный астигматизм ACF незначителен, примерно такой же, как у обычного ШК или Максутова-Кассегрена. Отметим, что различие в остаточных аберрациях делает не взаимозаменяемыми компрессоры для классического и апланатического ШК (ACF).


Рис.2 Фотография фронтального компонента апланатического ШК Meade


Обратите внимание на юстировочные винты оправы вторичного зеркала.

Немного истории...

Оптическая схема Шмидта-Кассегрена одно из самых парадоксальных изобретений прошлого века. ШК назван именами оптиков, которые не только не имеют отношения к этому изобретению, но и, скорее всего, сильно бы удивились, увидев любительский телескоп, ставший популярным под их именами в 60-х гг. 20-го века.

Сначала был Кассегрен...

Двухзеркальная схема телескопа, приписываемая Лорану Кассегрену, была предложена в середине 17 века примерно в тоже время, что и рефлектор по схеме Ньютона. Свет от объекта, падающий на вогнутое главное зеркало Кассегрена, отражается назад в сторону его фокуса. Перед фокусом установлено выпуклое зеркало, которое отражает лучи обратно и они строят перевернутое изображения, выходя из трубы телескопа через отверстие в главном зеркале. Кассегрен (подобно схеме Ньютона) имеет центральное экранирование входной апертуры. Но в то время эта схема была раскритикована Гюйгенсом и к тому же, оказалась слишком сложной для практической реализации. Качественное изображение возможно, только при асферических зеркалах. Оптики вернулись к массовому производству Кассегренов два века спустя, когда началось развитие астрофотографии и стало возможным создавать качественные стеклянные зеркала. Но у схемы есть недостатки, а именно, трудоемкость создания параболического главного и гиперболического вторичного зеркал, проблемы с защитой от засветки изображения прямыми лучами и небольшие остаточные аберрации вне центра изображения. Все они с лихвой окупались возможностью получать исправленное изображение в светосильном фокусе главного зеркала и большое увеличение в фокусе после вторичного зеркала. Телескопы по схеме Кассегрена с их большими фокусными расстояниями (относительное отверстие 1:50...1:100!) нужны были для достижения максимального разрешения на фотографических пластинках и для питания спектрографов высокого разрешения.

 
Рис.3 Оптическая схема Кассегрена (лучи идут слева направо)


1- главное параболическое зеркало, 2 - вторичное гиперболическое выпуклое зеркало, 3 - окуляр. Главные параметры схемы: D - апертура телескопа,e - размер центрального экранирования, F' - фокусное расстояние Кассегрена, R1 - радиус кривизны первичного зеркала, f1' - фокусное расстояние главного зеркала = R1/2, d - дистанция между вершинами зеркал, R2 - радиус кривизны вторичного зеркала, a2 и a2'- передний и задний оптические отрезки вторичного зеркала, v - увеличение на вторичном зеркале = a2'/a2 , S'f - вынос фокальной плоскости.

... потом Шмидт

В 1930 году сотрудник Бергедорфской обсерватории (Гамбург) Бернхард Шмидт (оптик шведско-эстонского происхождения) после долгих исследований и размышлений изобрел оригинальную астрономическую камеру. Ее сердцем стала стеклянная пластинка с кривизной поверхности 4-го порядка: центральная часть пластинки работает как слабая собирающая линза, а края пластинки - как рассеивающая. Установленная перед вогнутым сферическим зеркалом эта пластинка может полностью компенсировать его сферическую аберрацию. Характерной особенностью широкоугольной и светосильной камеры Шмидта была длинная (в два фокусных расстояния!) труба. С ее помощью удалось сделать первый полный фотографический обзор всего неба. Камеры Шмидта и ее производные были ориентированы, во-первых, на широкоугольную светосильную астрономическую фотосъемку; во-вторых, на узко-профессиональное использование, ввиду дороговизны ручного производства коррекционных пластин Шмидта.

 

Рис.4 Оптическая схема камеры Шмидта (свет падает слева)
 

1- сферическое главное зеркало, 4 - коррекционная планоидная пластинка, 5 - сферическая поверхность безаберрационного изображения. Главные параметры схемы: D - апертура телескопа, e - размер центрального экранирования, F' - фокусное расстояние, R - радиус кривизны зеркала (F' = R/2).

Шекольян Эрнест 

Все права на информацию о телескопах MEADE, размещенную на сайте www.meade.ru, принадлежат корпорации "Пентар". При перепечатке материалов ссылка на источник обязательна.
Каталоги Meade
Каталог MEADE 2012
MEADE LX800
MEADE LX80
Телескопы Meade для пытливых умов
Телескопы MEADE для тех, кому лень разбираться
Каталог Meade 2014

Статьи
7
сен
2016
Возобновление выпуска легендарного телескопа ETX125 OBSERVER
6
май
2015
Модельный ряд Meade 2015
14
мар
2014
Представляем новый каталог MEADE
19
фев
2013
MEADE ETX-90 - универсальный и недорогой
18
дек
2012
Астрономия
18
дек
2012
В глубины космоса с MEADE и CORONADO: открытие обсерватории в Сокольниках
6
авг
2012
Линейка окуляров XWA от Meade
29
май
2012
Обзор оптической трубы апохромата 6000 серии 80 мм ED TRIPLET APO (f/6)
22
май
2012
Телескоп Хаббл – величие звезд у вас на глазах!
22
май
2012
Детские телескопы – подарите ребенку небо!
25
апр
2012
Обзор хромосферного телескопа Coronado SolarMax II 60
7
мар
2012
Современное производство Meade Instruments
2
мар
2012
Оптическая схема Шмидта-Кассегрена
21
фев
2012
Астрофотография с двухперьевой вилочной монтировкой Meade
20
дек
2011
Уникальная монтировка-трансформер Meade LX80
16
дек
2011
Инновационная встроенная система гидирования StarLock - сердце LX800
14
дек
2011
Инновационная мультимедийная система AudioStar
27
май
2011
Одноперьевая вилочная монтировка Meade
13
май
2011
Скорость наведения на объект
12
апр
2011
В объективе - звезды
8
апр
2011
Astronomer Inside — личный астроном в вашем телескопе!
2
фев
2011
Немецкая экваториальная монтировка телескопов
28
янв
2011
Сравнивая немецкую и американскую монтировки телескопов
24
дек
2010
Autostar III — передовые технологии у вас на службе!
23
дек
2010
Универсальная вилочная монтировка телескопа
23
дек
2010
Феноменально длительная автономная работа телескопов Meade
25
фев
2010
Автоматическая настройка LightSwitch™
20
ноя
2009
Профессиональная оптика MEADE Advanced Coma-Free (ACF)
22
сен
2009
Новые телескопы MEADE LS: звезды уже никогда не будут прежними!
1
июн
2009
Особенности телескопов MEADE. Smart Drive - профессиональная точность наведения!
9
дек
2008
MySky: Цельтесь в небо!
18
ноя
2008
Что такое Autostar?
10
ноя
2008
Планирование наблюдений с Autostar
1
ноя
2008
Использование системы Autostar: коррекция периодической ошибки
31
окт
2008
Использование системы Autostar: азимутальная настройка
15
окт
2008
Как настраивать телескоп по звездам
7
окт
2008
Основные принципы работы с пультом управления Autostar
30
сен
2008
Работа с меню Autostar
15
сен
2008
Поиск объектов. Использование каталогов Autostar
15
янв
2007
Auto Align: когда телескоп прекрасно настроен
Телескопы и принадлежности Coronado
для наблюдения
Солнца
MEADE-NIGHT
Информационный ресурс для пользователей телескопов MEADE с системой Autostar
Торговые марки MEADE, CORONADO используются с разрешения их владельцев.
Copyright ©2005-2017 Pentar