Помощники телескопостроителя

Выписываю журнал «Звездочёт» с 1996 года. Мне нравится, что на его страницах много публикации не только профессиональных астрономом, но и любителей. Это помогает нам в диалоге общения ведь астрономы любители, а точнее подписчики журнала «Звездочёт» разбросаны по огромным просторам нашей страны. На этот раз я решил поделиться своим опытом в области телескопостроения. Сейчас по возрасту мне уже идёт четвёртый десяток, астрономией увлечён с четырнадцати лет. Всегда хотелось иметь хороший телескоп, но в то далёкое время, когда я был подростком, приобретение такого телескопа было на грани фантастики. Создание телескопа собственными силами было делом безнадёжным, где достать шлиф порошки, смолу или полирит. Хотя было огромное желание построить телескоп. Мечта моя стала реальной только в начале 90х-годов со времени Ельцинской перестройки, когда оживилась рыночная деятельность многие любители, в том числе и я, получали рекламные листочки, где предлагался комплект оптики за умеренную цену. В конце 80го года я переехал на жительство в г. Бердск Новосибирской области. Моё желание построить телескоп собственными силами были столь огромны, что я устроился работать оптиком в «Новосибирский институт электроники и аналитического приборостроения». В то время мне довелось познакомиться с опытными телескопостроителями Л.Л.Сикоруком, Антоном Савельевым.

Изготовление оптики дома, на кухне

Всю оптику, которую я сделал до сегодняшнего дня, это зеркала диаметром от 150 до 250мм. Были изготовлены еще в г. Бердске, на кухне жилого дома размеры кухни позволяли разместить шлифовально-полировальный станок, рядом горячая вода для формовки полировальника и не менее важно, на кухне можно поддерживать стабильную температуру включением электроплиты. Так как я работал с фабричными оптическими смолами СП-4 (она рассчитана на рабочую температуру 24-25 градусов) приходилось соблюдать температурный режим, зная как меняется форма полировальника при колебаниях комнатной температуры, и тем самым затрудняет доводку зеркала до нужного качества. К изготовлению оптики я подходил с особой осторожностью.

Машинная обработка оптических поверхностей все- таки облегчает ручной труд. С увеличением диаметра пропорционально растёт вес заготовки зеркала, уже труднее двигать шлифовальником по заготовке. Изготовление станка для шлифовки дело совсем не сложное, в этом есть поле деятельности для пытливого ума. (Пояснение к фото. Устройство шлифовально-полировального станка с системой шкивов и ременных передач). Работа с таким станком доставляет большое удовольствие. Помимо механизации процесса обработки стекла, контролируешь только размах каретки и скорость шпинделя. Тепло от рук уже не передаётся на заготовку и зеркало не коробится. Размеры станка составляют: высота-400мм, ширина-500мм и длинна 1000мм. Вес станка порядка 70кг. Электродвигатель переменного тока напряжением 220 В, асинхронный трёхфазный мощностью 1 кВт/ч. Роль третьей фазы выполняет блок конденсаторов. Асинхронные двигатели можно встретить в стиральных машинках. Их особенностью является большая мощность, но из-за того, что они работают на переменном токе не поддаются изменению скорости вращения ротора. От этого избавлены электродвигатели, работающие на постоянном токе. Запуск асинхронного двигателя происходит ступенчато. Вначале без нагрузки двигатель набирает необходимые обороты для «разгона», посредством переключения блока конденсаторов, потом переключением конденсаторов на рабочую мощность. Асинхронные двигатели обычно комплектуются специально кнопками включения с защитным реле.

Схема станка (Пояснение к фото. Процесс тонкой шлифовки зеркала диаметром 400мм. Сверху шлифовальник) взята по книге Л.Л.Сикорука «Телескопы для любителей астрономии» издание 1990года стр.66. Можно еще ознакомится с конструкциями станков в книге Д.А.Наумова «Изготовление оптики для любительских телескопов рефлекторов и их контроль» 1988 г. Отличительной особенностью моего станка является использование в качестве редуктора ременной передачи за счёт шкивов разных диаметров. На валу шпинделя скорость вращения порядка 60 об/мин, на валу кривошипа порядка 30 об/мин. Ремни можно использовать от легковых и грузовых автомобилей. Мощность станка позволяет обрабатывать зеркала порядка 400мм в диаметре. Толщина зеркала 80мм вес составляет порядка 40кг.

Телескопостроение очень увлекает, когда видишь плоды своего труда при помощи своих помощников станков, теневых приборов и так далее. Жалко только одно, что занятие это зависит по-прежнему от наличия шлифующих полирующих и материалов, полировальной смолы. Эта проблема до сих пор остаётся актуальной. В развитии любительского телескопостроения в нашей стране, никто не заинтересован. Предприятиям выгоднее продавать готовые телескопы. Поэтому любителям приходится рассчитывать только на себя и на своё везение.

Контроль оптики

При полировке форма поверхности непрерывно контролируется. Наиболее распространённый метод Фуко усовершенствованный Д.Д.Максутовым. Теневой прибор, используемый в методе Фуко, состоит из светящейся точки и остро отточенного лезвия, расположенного непосредственно около неё. Все лучи вышедшие из светящейся точки, соберутся на ноже. Если поместить глаз вблизи центра кривизны, то мы увидим всё зеркало освещённым. При перемещении ножа поперёк пучка лучей всё зеркало одновременно «потухнет». Если зеркало имеет дефекты, то одни лучи будут, перекрывается «ножом» раньше другие позже, и мы увидим, характерную «теневую картину» отражающую рельеф зеркала. Различные модификации теневого метода, позволяют исследовать любые поверхности и целые сложные оптические системы.Опыт показывает, что строительство телескопа надо начинать с постройки хорошего теневого прибора. Не стоит экономить время на этом, чтобы не терять его на переделку зеркала, когда уже законченный телескоп станет давать плохие изображения.

В качестве осветительного устройства моего теневого прибора используются детали от детского фильмоскопа.(Пояснение к фото. Теневой прибор для контроля оптики стоит на оптической скамье. На скамье закреплено зеркала диаметром 315мм, напротив стоит плоское автоколлимационное зеркало в оправе.) Лампочка напряжением 12В и мощностью 20вт и куска дюралюминиевого уголка, в котором просверлено отверстие диаметром 2мм. На это отверстие фокусируется изображения нити лампы накаливания при помощи микро объектива. Точечный источник перекрывается двумя лезвиями бритвы, создавая при этом щель шириной 0,01мм. Для испытания по способу «щели и нити» предусмотрена прижимная пластина в рамке, которой вклеена нить толщиной 0,01мм. Осветительная система перемещается в вертикальном, горизонтальном и продольном направлении. Для замера погрешностей то есть продольных аберрации применяется часовой (дисковый) индикатор с ценой деления 0,01мм. Стрелочный индикатор крепится к кремальере от репродукционной установки и в процессе замера смещается в точку, которая называется фокальной плоскостью, после чего стрелка индикатора выставляется на нуль и входит в зацепление с платформой осветительного устройства. Замер продольных аберраций в этом случае упрощается. Изготовление сферических зеркал к телескопам дело не совсем сложное. Задачей оптика является получение плоской теневой картины. Но есть ограничения на рефлекторы со сферическими зеркалами. Уменьшение относительного фокуса (отношение диаметра к фокусному расстоянию) вызовет ограничения поля зрения из-за возникающих искажений изображения (аберраций). Наименьший относительный фокус определяется из формулы:

                                 "min=1.52 ³ÖD, где    D – диаметр зеркала

           Для 250мм зеркала он должен, следовательно, быть не менее 1.52. ³Ö250 »9.6

Поэтому светосильные зеркала делают по форме параболоидов. При испытаниях теневым прибором, когда звезда и нож расположены в центре кривизны, теневая картина для параболоида должна иметь такой же вид как для зеркала с завалом на краю. Этот завал не любой, а совершенно точно расчётный. Это несколько усложняет контроль зеркала. Хотя в настоящее время есть способы, по которым изготовление параболоидов будет таким же лёгким как изготовление сферических зеркал, это «нуль»- тест методы. Описания некоторых можно почерпнуть в книгах « Телескопы для любителей астрономии» Л.Л. Сикорука, а также в книге «Изготовление оптики для любительских телескопов рефлекторов и её контроль» Д.А. Наумова. Эти методы требуют наличия вспомогательных эталонных зеркал коллиматоров. Коллиматор оптически переносит изображение источника в бесконечность. Зеркало коллиматора должно иметь точность порядка 1/24 долей длинны волны света. Автоколлимационное плоское зеркала диаметром 200мм я изготовил ещё в то время когда работал на оптическом производстве. За прошедшее с той поры время, когда я переделал уже много зеркал, все же отдаю предпочтение именно автоколлимационному способу контроля парабол.

Изготовленный мною телескоп (Пояснение к фото. Автор со своим телескопом на монтировке “Добсона” зеркало диаметром 250мм фокусным расстоянием 1350мм) с зеркалом диаметром 250мм и фокусным расстоянием 1350мм это средняя по светосиле система, за счёт малого экранирования даёт хорошие изображения планет. Цвета звёзд в рефлекторы более насыщенны, чем при наблюдениях в рефракторы. В свой телескоп люблю разглядывать феерические изображения шаровых звёздных скоплений, но основной профиль всё-таки наблюдения переменных звёзд. Всему этому я обязан своему телескопу. При достаточном терпении и некоторых навыков слесарного мастерства любому любителю по силам изготовление хорошего телескопа. Убедился в этом на собственном опыте, ведь приобретение телескопов с зеркалом диаметром 250-300мм по силам далеко не каждому, но если кто сделает телескоп, никогда об этом не пожалеет.