Eigenschaften von Spiegelteleskopen

Es ist üblich, einen Reflektor zu nennen jedes Gerät, dessen Hauptfunktion darin besteht, zu reflektieren... So wurde ein Spiegelteleskop geschaffen, das dieses optische Phänomen nutzt. Anstelle einer Linse befindet sich im Objektiv des Gerätes ein Hohlspiegel, der Lichtstrahlen reflektiert und in das Okular zum Betrachten oder Fotografieren eines Bildes lenkt. Betrachten wir die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale eines Spiegelteleskops.

Ein Spiegelteleskop unterscheidet sich von anderen Arten von Refraktorteleskopen dadurch, dass in ihm anstelle eines Linsensystems ein Hohlspiegel aus Metall oder Glas eingebaut ist. Oft werden solche Geräte als „Spiegelteleskope“ bezeichnet.

Auch ohne astronomische Erfahrung ist es recht einfach, ein Reflexteleskop von einem feuerfesten zu unterscheiden. Das Schema des zweiten ist ziemlich einfach. Dies ist ein Tubus, dessen Durchmesser vom Durchmesser der Objektivlinse abhängt, die sich an dem dem beobachteten Objekt zugewandten Ende befindet. Am anderen Ende des Tubus befindet sich ein Okular - eine Linse mit kleinerem Durchmesser, durch die die Beobachtung erfolgt. Die Länge des Tubus einer solchen Vorrichtung wird durch die Brennweite der Linse und die Festigkeit des Materials, aus dem sie hergestellt werden kann, bestimmt.

Ein Teleskop mit Hohlspiegel sieht anders aus, da es ein völlig anderes Funktionsprinzip und Aufbau hat. Am Ende des Rohres, das dem Himmel zugewandt ist, darf ein solches Gerät im Allgemeinen nichts haben, da der Spiegel am anderen Ende befestigt ist.Aber das Okular befindet sich in der Regel seitlich oben am Tubus. Der Strahlengang wird im Gegensatz zum Refraktor in gewissem Maße durch ein entlang der Mittelachse des Tubus angeordnetes Prisma oder Planspiegel blockiert, in dem Licht gesammelt wird, um in das Okular reflektiert zu werden. Der Aufbau des Reflektors erfordert nicht die obligatorische Verwendung eines Rohres und ist daher frei von den Einschränkungen, die bei Refraktoren auftreten.... Alle modernen Großteleskope, auch Weltraumteleskope, sind nach folgendem Schema angeordnet: Die Röhre in ihnen wird durch eine leichte Netzstruktur ersetzt, die alle Elemente des optischen Systems aufnehmen soll.

Amateurastronomen haben beide Arten von Teleskopen erfolgreich eingesetzt, und beide haben ihre Vor- und Nachteile, die im einen Fall durch die Brechung des durch das Objektiv hindurchtretenden Lichtstroms verursacht werden, im anderen durch seine Reflexion von der Oberfläche, die unterschiedlich sein kann Krümmungen. Für Beobachtungen im Zusammenhang mit Reisen und Bewegungen des Geräts ist es besser, einen Refraktor zu verwenden, dessen Design stärker ist. Der Transport des Reflektors ist unerwünscht, da dies zu einer Verschiebung der Strukturelemente relativ zur Mittellinie führen kann, wonach ihre Position mit Schrauben angepasst werden muss - Ausrichtung. Ein solches Teleskop kann in einem Amateur-Observatorium aufgestellt werden.

Die Verwendung eines Hohlspiegels als Linse ist das Ergebnis wissenschaftlicher Forschungen zur Reduzierung der Linsenverzerrung (chromatische und sphärische Aberration). In vielen europäischen Ländern wurde in diese Richtung geforscht, wobei englische Wissenschaftler besonders erfolgreich waren. 1663 schlug James Gregory als erster vor, anstelle einer refraktiven Linse einen reflektierenden Hohlspiegel zu verwenden (anscheinend erfand er das erste Spiegelteleskop), 1673 verkörperte der berühmte Robert Hooke das beschriebene System einer optischen Vorrichtung.

Der große Isaac Newton schuf jedoch 1668 erstmals ein funktionierendes Teleskop mit einer Spiegellinse.

Der Weg der Reflektoren war nicht einfach, die gleichzeitig verbesserten Linsenvorrichtungen lieferten ein klareres und helleres Bild. Wissenschaftler aus Kontinentaleuropa (Deutsche, Franzosen, Italiener) trugen maßgeblich zu ihrer Entwicklung bei. Es schien, als würde der Reflektor auf dem Niveau eines experimentellen Geräts bleiben.

Die Suche ging in Richtung Verbesserung der Beschichtung und Herstellung von Spiegeln. Um Verzerrungen zu reduzieren, wurden in der Folge immer wieder verschiedene Innovationen in das von Newton vorgeschlagene System eingeführt, die dazu führten, dass bei der Verwendung von Linsen und Spiegeln in einem Produkt grundlegend unterschiedliche Schemata von Spiegelteleskopen, einschließlich Hybridversionen, auftauchten. Das Aufkommen neuer Materialien und Technologien ermöglichte es, immer perfektere Systeme zu schaffen, und das Fehlen eines sperrigen Tubus bei der Konstruktion des Teleskops ermöglichte es, seine Effizienz zu vervielfachen.

Alle Reflektoren haben eines gemeinsam - die Verwendung eines Hohlspiegels als Linse... Es wurde jedoch vorgeschlagen, den weiteren Verlauf der vom Spiegel gesammelten Strahlen auf verschiedene Weise in das Okular zu lenken.

Als Klassiker gilt das von Isaac Newton entwickelte Reflektorsystem. Der Hauptspiegel hat keine Löcher und ist relativ einfach herzustellen. Ein flacher Spiegel, der sich in der Nähe seines Fokus befindet, reflektiert den Lichtstrom senkrecht zur Mittellinie. Das Okular befindet sich an der Seite.

Das Schema des Newton-Teleskops ist das einfachste in der Ausführung und wird häufig von Amateurastronomen verwendet, die ihre eigenen Beobachtungsgeräte herstellen. Und Firmen, die Geräte für die Amateurastronomie herstellen, produzieren solche Geräte in großen Mengen.

Der 1663 vorgeschlagene Entwurf eines Spiegelteleskops erwies sich als sehr erfolgreich, da gibt ein direktes Bild und kann nicht nur für astronomische Beobachtungen, sondern auch unter terrestrischen Bedingungen verwendet werden. In die Mitte des Hohlspiegels wird ein Loch gebohrt, das von ihm reflektierte Licht wird durch einen zweiten, ebenfalls konkaven Spiegel in das Loch gelenkt, das Okular wird wie ein Refraktor oder ein normales Teleskop entlang der Mittellinie des Teleskops platziert.

Das von Laurent Cassegrain in den 1770er Jahren entwickelte und implementierte Schema ähnelt Gregorys Schema. Der Hohlspiegel hat auch ein Loch im Mittelteil. Die Geräte unterscheiden sich in der Form des zweiten Spiegels - im betrachteten System ist er konvex. Nach diesem Schema gebaute Teleskope mit ähnlichen Eigenschaften wie Gregorys Geräte sind viel kürzer. Das vom sowjetischen Astronomen Dmitry Maksutov verbesserte Cassegrain-System wird heute weltweit zur Herstellung von Amateurreflektoren verwendet.

Eine weitere Modifikation des Cassegrain-Teleskops war das in den 1920er Jahren entwickelte Ritchie-Chretien-System. Dank der unterschiedlichen Form der Spiegel war es möglich, ein größeres Sichtfeld zu erhalten, was sich als praktisch für die Beobachtung von bewegten Objekten (Asteroiden, Kometen, Planeten) herausstellte. Und auch bei diesem System konnten einige Verzerrungen reduziert werden.

Es wurden mehrere Versuche unternommen, einen Hohlspiegel ohne Reflektor zu verwenden, der den Lichtstrom blockiert. Anfang der 70er Jahre des 17. Jahrhunderts entwarf William Herschel ein solches Spiegelteleskop, dessen Okular den Hauptspiegel in keiner Weise behinderte. Dadurch konnte die Leistung des Geräts deutlich gesteigert werden, es kam jedoch zu starken Verzerrungen in Form eines Komas. In den 1760er Jahren wurde ein ähnliches Design von M.V. Lomonosov entwickelt und umgesetzt. Derzeit werden Geräte mit einem solchen optischen Schema für spezielle Beobachtungen verwendet, in der Amateurastronomie sind sie aufgrund der Komplexität des Geräts und der Einstellung nicht weit verbreitet.

Das Dietrich Korsch System wurde in den 1970er Jahren entwickelt. Es zeichnet sich durch das Vorhandensein von nicht zwei, sondern drei Spiegeln aus, mit denen Sie die meisten Verzerrungen korrigieren können.

Die Geräte dieses Systems sind weit verbreitet für die Herstellung verschiedener optischer Geräte - vom Fernglas und Monokular bis zum Amateurteleskop. Ihr Hauptvorteil ist eine deutliche Verkürzung der Gerätelänge unter Beibehaltung der Brennweite. Die Spiegel sind schräg zur optischen Achse positioniert, ohne sich gegenseitig zu blockieren.

Das zu Beginn des 20. Jahrhunderts von Bernhard Schmidt verbesserte Cassegrain-System verbreitete sich. Dies ist ein Hybridschema, bei dem zusätzlich zu einem Hohlspiegel ein Linsenobjektiv verwendet wird.

Im 20. Jahrhundert haben Spiegelteleskope Refraktoren aus allen wichtigen astronomischen Observatorien endgültig verdrängt. Mit der Entwicklung der Fertigungstechnologien begann der Durchmesser der in Teleskopen installierten Spiegel zu wachsen.

Im Jahr 1917 wurde der größte Reflektor der Welt zum Observatorium in den Vereinigten Staaten (Bundesstaat Washington), sein Spiegel erreichte einen Durchmesser von 100 Zoll (2,5 Meter). Nach dem Zweiten Weltkrieg wurde ein Gerät mit einem 5-Meter-Spiegel hergestellt, das ebenfalls in Kalifornien installiert wurde.

Das größte Azimutteleskop der Alten Welt ist nach wie vor das Large Azimuth Telescope, das Mitte der 70er Jahre des letzten Jahrhunderts in der UdSSR geschaffen wurde und in der Karatschai-Tscherkess-Republik an einem Höhenobservatorium montiert ist.

Im US-Bundesstaat Arizona ist das weltweit größte moderne Teleskop mit festem Spiegel installiert. Dies ist ein großes Binokularteleskop. Es ist mit zwei identischen Spiegeln mit einem Durchmesser von 8,4 Metern ausgestattet. Das Gerät wurde 2005 gebaut.

Die größten sind heute Geräte mit vorgefertigten Segmentspiegeln: das Large Canary Telescope, das Large South African Telescope und das Hobby-Eberley Telescope (USA).

Die Verwendung eines Spiegelteleskops ist nicht so schwierig. Im Gegensatz zu einem Refraktor erfordert eine solche Vorrichtung jedoch eine sehr sorgfältige Handhabung. Da das Reflektorrohr immer geöffnet ist, kann Staub eindringen. Durch das Absetzen auf der Oberfläche des Spiegels verringert es sehr merklich sein Reflexionsvermögen.

Auch das Verschieben des Reflektors ist problematisch, da sich Bauteile unter dem Einfluss von Vibrationen bewegen. Üblicherweise enden Manipulationen mit Spiegelteleskopen in einer mühsamen Justierung (Ausrichtung). Mit den Stellschrauben, deren Drehung den Spiegel verschiebt, lässt sich das Teleskop justieren, was ohne entsprechende Erfahrung nicht schnell geht.