В России уже несколько лет выпускаются менисковые телескопы диаметром 150 мм и более, но из-за своей высокой цены для многих они представляются просто непозволительной роскошью. В то же время есть любители — к этой категории причисляют себя и авторы статьи — которым интересно самим изготовить инструмент со сложной оптической схемой.
Среди подходящих для этой цели схем зеркально-линзовых телескопов особняком стоит система Шмидта-Кассегрена. Она была предложена в середине нашего века американским оптиком Джеймсом Бэкером, а в последние десятилетия получила широкое распространение за рубежом. Помимо высокого качества изображения, телескопы Шмидта-Кассегрена обладают целым рядом полезных для любителя астрономии качеств: они малочувствительны к разъюстировке, позволяют получать большую светосилу в эквивалентном фокусе, имеют закрытую трубу, предохраняющую оптику от атмосферных воздействий и пыли. Для телескопостроителя Шмидт-Кассегрен привлекателен тем, что при его изготовлении не нужно выдерживать толщины и радиусы кривизны оптических элементов с высокой точностью, более того, не требуется даже точно знать марку стекла, из которого будет сделан корректор! Это ли не достаточные основания для того, чтобы попробовать построить такой телескоп самостоятельно?
Как говорят оптики, система Шмидта-Кассегрена является апланатом, то есть она свободна от комы, да и астигматизм в ней оказывается незначительным. Но чтобы почувствовать это преимущество при визуальных наблюдениях, необходим короткофокусный широкоугольный окуляр. Если же у вас его нет, и вы не предполагаете проводить с таким телескопом фотографические наблюдения, то вы не сможете в полной мере оценить эти преимущества.
Параметры оптики телескопа были рассчитаны нами с учетом исправления комы у всей системы. Добиться этого при сохранении сферической формы главного и вторичного зеркал не удается, поэтому одно из зеркал необходимо асферизовывать — либо главному зеркалу придавать форму "сфероида", либо выпуклому вторичному — гиперболоида. Если не гнаться за большим диаметром, то разумнее всего, как нам кажется, выбрать первый вариант, оставив сферическим вторичное зеркало.
Поскольку у нас не было никакого опыта строительства зеркально-линзовых систем, мы решили взяться за изготовление инструмента среднего размера, остановившись на диаметре объектива 150 мм. Такой телескоп должен был получиться достаточно компактным, чтобы его запросто можно было взять с собой за город, и, вместе с тем, он уже достаточно "силен", чтобы с ним можно было проводить самые разнообразные астрономические наблюдения.
В качестве заготовки для главного зеркала был взят диск из обычного стекла диаметром 155 мм. Небольшой запас по диаметру связан с тем, что входной зрачок телескопа системы Шмидта-Кассегрена расположен не на поверхности главного зеркала, а на коррекционной пластинке (ее диаметр как раз и равняется 150 мм). Изготовление сферической поверхности главного зеркала велось обычным способом, подробно описанным в руководствах по любительскому телескопостроению.
Для придания поверхности главного зеркала формы сплюснутого сфероида нами был изготовлен звездчатый полировальник, по форме и размерам напоминающий полировальник для параболических зеркал, но дающий обратный эффект при обработке. Формирование поверхности вследствие большой светосилы зеркала шло очень "капризно". Нам пришлось использовать три полировальника одинаковой формы, но разных размеров, прежде чем мы смогли уложиться в расчетные допуски.
Кстати, в этом месте нам хотелось бы заострить внимание читателей на том, что ошибка общей формы зеркал в системе Шмидта-Кассегрена влияет только на качество изображения по полю зрения. Как показали расчеты, чувствительность схемы к такой ошибке невелика — достаточно хотя бы приблизиться к заданному квадрату эксцентриситета сфероида, чтобы инструмент мог давать превосходные изображения. Главное, чтобы все поверхности имели плавную форму. Зато узкие остаточные зональные ошибки недопустимы — они сильно усложнят последующее изготовление корректора.
Полировка вторичного выпуклого зеркала "под сферу" не заняла много времени. Контроль осуществлялся наложением специально изготовленного пробного стекла. За эту работу мы признательны Анне Муратовой, избавившей нас от необходимости отвлекаться от работы над главным зеркалом.
После того, как оба зеркала были изготовлены и покрыты отражающим слоем, вторичное зеркало было наклеено с помощью акрилового клея прямо к поверхности плоскопараллельной пластинки, из которой предстояло сделать корректор. Для этого задняя сторона зеркала была отполирована под плоскость с точностью λ/4, что оказалось даже излишним, ведь толщина клея составила около 40 мкм. Затем главное зеркало и корректор с наклеенным на него вторичным зеркалом были установлены в трубе на оптической скамье.
Наша дальнейшая задача заключалась в том, чтобы, ретушируя поверхность пластинки, добиться "плоской" теневой картины. Для этого был изготовлен специальный полировальник, форма которого повторяла расчетный профиль корректора. Следует отметить, что канавки на таком полировальнике должны быть вырезаны несимметрично, а смола не должна содержать никаких вскрытых пузырьков, не говоря уже об отколовшихся уголках фасеток и тому подобное — все это сразу приводит к зональным ошибкам. При "доводке" поверхности корректора применялся центральный прямой и очень короткий штрих — не более 10-15 мм (при обработке на станке необходимо, чтобы полировальник не вращался). Если полировальник изготовлен аккуратно, то после нескольких часов работы на пластинке должен образоваться заметный рельеф, а общая аберрация системы должна уменьшиться.
Необходимая нам асферичность пластины глубиной в 10 мкм находится уже на грани, получаемой только полировкой (без предварительного "нашлифовывания" рельефа), а корректор, за изготовление которого мы взялись, был первым на нашем счету. Поэтому его изготовление шло долго — например, одних полировальников было перепробовано около десятка! Если бы мы взялись за систему со сферическим главным зеркалом, то асферичность корректора была бы меньше, но кто знает, насколько успешно удалось бы сделать вторичное гиперболическое зеркало диаметром 45 мм?
Оптика телескопа смонтирована в точеной трубе, вся "механика" которой — оправы корректора и главного зеркала, переходники и отсекатели — была изготовлена из алюминия умелыми руками Дмитрия Семенова.
Юстировка системы Шмидта-Кас-сегрена со сферическим вторичным зеркалом довольно проста и заключается в совмещении центра кривизны вторичного зеркала с оптической осью сфероида главного зеркала, для чего достаточно предусмотреть лишь возможность небольшого наклона главного зеркала или коррекционной пластинки со вторичным зеркалом. Временно наш телескоп установлен на вилочной монтировке от другого инструмента, но скоро обзаведется собственной, для которой уже отлиты вижа и детали колонны.
Когда работа над коррекционной пластинкой близилась к концу, мы решили испытать качество оптики. К сожалению, в тот вечер атмосфера была очень неспокойна. Тем не менее, на Юпитере при увеличении 70 крат мы увидели четыре полосы, а также момент выхода одного из спутников из-за диска планеты. Это всегда очень волнующее зрелише, являющееся, помимо прочего, хорошим тестом на отсутствие ореола вокруг ярких источников света в поле зрения.
За Юпитером последовали Сатурн (было отчетливо видно, что его кольцо нигде не соприкасается с диском) и Луна. Ее изображение полностью помещалось в поле зрения телескопа, немного превышавшего ее диаметр. При этом узор кратеров, где бы они ни находились — в центре или на краю поля зрения — был одинаково резким и отчетливым, хотя для проведения более детальных исследований нам необходимо "разжиться" короткофокусным широкоугольным окуляром.
Необходимо также отметить, что после проведения фотографических наблюдений ярких объектов, таких как солнечная корона и Луна, "всплыла" одна неприятная особенность системы — появление на снимках паразитных изображений. При съемке солнечной короны блик образовался в результате отражения света от металлизированной поверхности радиального фильтра, установленного в фокальной плоскости телескопа: отразившись от фильтра, свет ушел обратно в телескоп и, вторично отразившись от внутренней плоской поверхности коррекционной пластинки, собрался в фокальной плоскости. В случае Луны роль зеркала выполнила поверхность фотоэмульсии, хотя здесь интенсивность паразитного изображения была значительно ниже. Следует отметить, что паразитными бликами страдает не только Шмидт-Кассегрен, но и обычные камеры Шмидта и Райта, и бороться с ними можно только одним способом — просветлять пластинку корректора.
Чупраков Сергей Александрович — член Иркутского клуба любителей астрономии. Зуев Эдуард еоргиевич — руководитель Иркутского клуба любителей астрономии.
