Современные серийные телескопы

параболическим для исключения сферической аберрации и увеличения относительного отверстия до 1/5. Диапазон апертур выпускаемых телескопов этой системы очень разнообразен – от 25 до 300 мм. Но у этой системы есть и недостатки: большая длина трубы, делающая телескоп более уязвимым к колебаниям, например, вследствие воздействия ветра, а также необходимость периодического обслуживания с целью юстировки главного зеркала.

Рис.1. Телескоп системы Ньютона

Почти все обсерваторные телескопы построены по классическим схемам двухзеркальных телескопов систем Грегори (рис. 2а), Кассегрена (рис. 2б), а чаще всего Ричи-Кретьена (отличается от системы Кассегрена применением гиперболоидных зеркал). Оба зеркала этих телескопов имеют асферические поверхности, их изготовление сложно технологически и серийно они не выпускаются. В отличие от поверхностей второго порядка, изготовление сферического зеркала является традиционным для серийного производства. Но изображение, формируемое сферическим зеркалом, имеет сферическую аберрацию, что исключает возможность его использования в двухзеркальных телескопах больших апертур.

а                                  б

Рис. 2. Телескопы систем Грегори (а) и Кассегрена (б)

Описанные далее системы телескопов построены по принципу исправления аберраций изображения, даваемого сферическим зеркалом, добавлением в оптическую систему коррекционного элемента. Наиболее распространенными системами катадиоптрических телескопов являются системы Шмидт-Кассегрен (рис. 3а) и Максутов (рис. 3б). В телескопе системы Шмидт-Кассегрен используется коррекционная пластина со сложным профилем поверхности четвертого порядка. Несмотря на это коррекционная пластина нетребовательна в отношении материала и точности ее установки [1].

Телескоп такой конструкции отличается компактностью, что особенно важно для портативных телескопов и телескопов любительского и общеобразовательного назначения. Два мировых лидера телескопострое-ния фирмы Meade (США) и Celestron (США) успешно автоматизировали производство пластинок Шмидта и в настоящее время выпускают телескопы систем Шмидт-Кассегрен с апертурами от 120 до 300 мм и относительным отверстием 1/10. Meade также серийно выпускает Шмидт-Ньютоны, а небольшими партиями – системы Шмидт-Ричи-Кретьен.

а                                  б

Рис. 3. Телескопы систем Шмидт-Кассегрен (а) и Максутов (б)

В телескопах системы Максутова (рис. 3б) в качестве корректора используется ахроматический мениск. Система Максутова состоит только из сферических поверхностей, но легкость её изготовления иллюзорна: допуски на параметры мениска очень жестки [2]. Несмотря на это, у большинства мировых производителей астрономических телескопов в линейке продукции, как правило, присутствует телескоп этой системы. Апертуры серийных телескопов этой системы малы – от 90 до 125 мм, а относительное отверстие в лучшем случае составляет 1/11.

В настоящее время самой привлекательной катадиоптрической системой по соотношению «цена-качество» является система Клевцова [3] (рис. 4), которая успешно производится Новосибирским приборостроительным заводом (НПЗ). Это наиболее технологичный катадиоптрический телескоп, имеющий только сферические оптические поверхности. НПЗ выпускает телескопы с апертурами от 150 до 250 мм, с относительным отверстием до 1/8. Японская фирма Vixen выпускает телескопы, построенные по подобной схеме Кассегрена с линзовым корректором, но качество изображения у них хуже, чем у телескопов систем Клевцова.

Рефракторы имеют целый ряд преимуществ перед рефлекторами и катадиоптрическими системами. Рефракторы просты в обслуживании и эксплуатации в силу того, что положение их линз зафиксировано в заводских условиях, что избавляет пользователя от необходимости самостоятельно производить юстировку. Одно из основных преимуществ – отсутствие центрального экранирования линзовых телескопов, уменьшающего количество поступающего света и ведущее к ухудшению качества изображения.

Рис. 4. Телескоп системы Клевцова

Рефракторы обеспечивают высокую контрастность и превосходное разрешение изображений при наблюдении планет. Основной проблемой рефракторов является остаточный хроматизм. Самыми массово выпускаемыми в мире телескопами, имеющимися в номенклатуре абсолютно всех производителей серийных астрономических приборов, являются рефракторы-ахроматы, имеющие, как правило, двухлинзовый объектив (рис. 5а и 5б). Производимые серийные рефракторы-ахроматы существенно различаются по относительному отверстию – от 1/13 до 1/5, их апертура варьируется от 50 до 150 мм. Наиболее широкий выбор ахроматов предоставляет китайская фирма Skywatcher.

а                                  б

Рис. 5. Рефрактор-ахромат склеенного (а) и не склеенного (б) типов

В объективах рефракторов с апохроматической коррекцией аберраций используются стекла со сверхнизкой дисперсией или флюорит, что позволяет по сравнению с ахроматами обеспечить большую светосилу и лучшее качество изображения, но повышает стоимость оптики. Традиционно объектив апохромата является двухлинзовым (построенным по схеме рис. 5б), или трёхлинзовым (рис. 6). Апертуры серийных апохроматов варьируются от 80 до 200 мм, а относительные отверстия от 1/8 до 1/5. Признанным мировым лидером в производстве рефракторов-апохроматов является японская фирма Takahashi. Ввиду того, что традиционно используемые в апохроматах особые стекла и флюорит дороги, и значительно влияют на конечную цену телескопа, на НПЗ была разработана оригинальная схема апохромата на простых стеклах с разнесенными компонентами [4] (рис. 7). В настоящее время апохроматы этой оптической схемы запускаются в серию, их цена значительно ниже аналогов с подобным качеством изображения. Апертуры телескопов составляют 125 и 150 мм, а относительные отверстия 1/7,5 и 1/6,3 соответственно.

Рис. 6. Система рефрактора-апохромата

Рис. 7. Система рефрактора-апохромата НПЗ

Выводы: выявлены основные оптические схемы и предельные значения апертур, относительных отверстий серийных телескопов разных производителей. Вместе с тем выделяются следующие общие черты в мировом производстве серийных телескопов: - растет номенклатура серийных телескопов, совершенствуются освоенные в производстве системы, внедряются и разрабатываются принципиально новые;

• -    все серийные телескопы обладают полем зрения менее 3^о;

• -    в связи с широким внедрением матричных приемников излучения увеличивается спектральный диапазон работы телескопов, что требует более качественной коррекции рефракторов и катодиоптрических систем;

• -    совершенствуются и компьютезирутся системы автоматического наведения и гиди-рования телескопов.

Можно особо отметить такие оптические инструменты как обзорные телескопы, солнечные телескопы (коронографы) и др., интерес к которым возрос со стороны потребителей и которые в силу этого могут стать перспективными для заводов- производителей с точки зрения разработки и выпуска новой продукции.