Оптическая схема, какая лучше?

Все телескопы можно условно поделить на три категории по оптической схеме. Это телескопы рефракторы (линзовые), рефлекторы (зеркальные) и катадиоптрические (зеркально-линзовые). Ни в коем случае нельзясказать, что одна схема лучше других, каждая имеет свои преимущества и недостатки. Первыми рассмотрим рефракторы.

Рефракторы. В этих телескопах используется линзовый объектив, который преломляет и собирает в фокус свет, попавший в объектив. Рефракторы делятся на ахроматы, так называемые ED-рефракторы и апохроматы. Основной проблемой рефракторов является хроматическая аберрация, которая оставляет цветные ореолы над наблюдаемыми объектами, что уменьшает чёткость и контраст изображения. Но с этим искажением можно успешно бороться, точно рассчитывая параметры линз, оправу объектива и воздушный промежуток между линзами, а также применяя низко-дисперсное стекло и новые оптические схемы.

Объективы ахроматов состоят, как правило, из двух линз одна из которых изготовлена из оптического стекла крона, а другая из флинта. Применение стекла с разной дисперсией и воздушный промежуток между линзами помогают частично скомпенсировать хроматическую аберрацию. Рефракторы прекрасно подходят для наблюдения за Луной, планетами и двойными звёздами, а с телескопом от 90-100мм становятся вполне доступными многие из довольно сложных дип-скай объектов. Помимо этого, рефрактор — это одна из наиболее надёжных и самодостаточных систем, не требующая корректировок юстировки и долгой термостабилизации перед наблюдениями.

Классические рефракторы, как правило, выполняются длиннофокусными, с относительным отверстием 1/10-1/12, это позволяет уменьшить вредное влияние хроматизма. Но в последнее время многие производители начали выпускать короткофокусные рефракторы с относительным отверстием 1/5-1/6. Хотя эти телескопы и страдают от более заметного хроматизма, чем их длиннофокусные собратья, они являются гораздо более лёгкими и компактными при перевозках. Их часто устанавливают на азимутальные монтировки и используют для обзорных наблюдений звёздных скоплений в Млечном пути, крупных диффузных туманностей и комет. Применяя широкоугольный окуляр с таким рефрактором можно просто наслаждаться видами россыпей звёзд, быстро перемещаясь из одного созвездия в другое, находя новые и новые дип-скай объекты.

ED-рефракторы и апохроматы Следующими мы рассмотрим более дорогие, но и более оптически совершенные телескопы — это ED-рефракторы и рефракторы-апохроматы. ED-рефракторы в целом имеют конструкцию объектива схожую с обычными рефракторами-ахроматами, но вот вместо стёкол типа крона и флинта в линзах применяется ED-стекло с низкой дисперсией (ED — extra-low dispersion). Применение такого стекла на порядок улучшает качество изображения, хорошо корректируя хроматическую и сферическую аберрации. Телескопы такого уровня стоят дороже, чем обычные ахроматы, обусловлено это стоимостью ED-стекла и, т.к. подобные рефракторы замечательно подходят для целей астрофотографии, они имеют более качественно исполненные и усиленные механические узлы, что тоже повышают цену.

Наконец последними среди рефракторов мы рассмотрим апохроматы. Эти телескопы, с точки зрения оптики, при надлежащем исполнении имеют наиболее качественное изображение изо всех оптических систем. Хроматическая аберрация в апохроматических объективах исправляется сразу в нескольких длинах волн спектра. Объективы этих телескопов, в зависимости от конструкции, могут иметь 3-5 линз в схеме исполненных из специальных стёкол, в частности наиболее дорого в оптике стекла флюорита. Эти телескопы выбирают для себя, как самые привередливые визуальные наблюдатели, которые гонятся за превосходным изображением, так и опытные астрофотографы, нуждающиеся в лёгком, светосильном и очень качественном инструменте. Эти телескопы очень дороги, но для многих это вполне оправданное вложение средств.

К сожалению, по технологическим причинам, создать телескоп-рефрактор с диаметром объектива больше 200мм уже становится довольно непростой задачей, а полученный результат далеко не всегда оправдывает вложенные в это средства. Вот тут и приходят телескопы-рефлекторы. Рефракторы, выпускаемые массовыми производителями, в диаметре своего объектива обычно не превышают 120-150мм, в то время как за вполне разумные деньги можно приобрести рефлектор с диаметром главного зеркала 400мм, или даже больше!

Рефлекторы В телескопах-рефлекторах объективом выступает вогнутое зеркало, которое собирает свет в фокус подобно объективу рефрактора, но если в рефракторах свет преломляется, проходя сквозь линзу, то в рефлекторах свет отражается и собирается в фокус главным зеркалом.

В семействе рефлекторов наиболее популярными и доступными являются телескопы системы Ньютона. В этой схеме свет отражается от главного сферического или параболического зеркала и попадает на плоское вторичное зеркало, которое отражает пучок в бок трубы, где находится окулярный узел. Телескопы системы Ньютона довольно дёшевы в серийном производстве, благодаря чему имеют наименьшую цену за дюйм апертуры на рынке. Именно своей доступностью и уже достаточно большим светособирающим способностям они завоевали любовь среди любителей астрономии всего мира. Телескопы Ньютона широко выпускаются всеми массовыми производителями астрономического оборудования с диаметрами объектива от 76мм до 400мм. А некоторые фирмы под заказ выпускают даже большие телескопы с диаметром главного зеркала 500-600мм. Такие телескопы показывают просто феерические картины объектов глубокого космоса – далёких галактик, огромных туманностей и величественных и прекрасных звёздных скоплений.

Ещё одной разновидностью рефлекторов является система Кассегрена и её модификации. В схеме Кассегрена главное зеркало имеет вогнутую параболическую, а вторичное выпуклую гиперболическую форму. Главное зеркало телескопа Кассегрена имеет довольно высокую светосилу, а вторичное работает подобно линзе Барлоу, увеличивая эквивалентный фокус системы в несколько раз. Телескопы, выполненные именно по классической схеме Кассегрена, в наше время практически не представлены на рынке, т.к. имеют массу неоправданных трудностей при изготовлении. Но есть несколько интересных модификаций этой схемы – это система Долла-Кэркема и система Ричи-Кретьена.

Долл-Кэркем имеет главное зеркало с эллиптической поверхностью, которая существенно проще параболической, а вторичное с выпуклой сферической, что обеспечивает доступность этой системы в серийном производстве. Хотя этим телескопам и присуще довольно большое количество аберраций, всё же она, при надлежащем исполнении, имеет весьма качественное изображение в центре поля зрения, чего достаточно для визуальных наблюдений и астрофотографии планет.

Система Ричи-Кретьена завоевала популярность, как у любителей, так и профессионалов. Большинство крупных телескопов всего мира, в том числе и орбитальный телескоп имени Хаббла, выполнены по этой схеме. Эти телескопы имеют два гиперболических зеркала и довольно большую светосилу, что делает их чрезвычайно трудоёмкими в производстве. Но именно система Ричи-Кретьена может одновременно обеспечивать ровное и качественное поле свободное от множества вредных аберраций вместе с большой апертурой, гарантируя очень высокие результаты в астрофотографии небесных объектов. Но для визуальных наблюдений применение такой сложной оптической схемы мало оправдано.

Катадиоптрики Давней мечтой астрономов было объединить все достоинства линзовых и зеркальных телескопов, исключив при этом их недостатки. Эту мечту удалось воплотить в жизнь в начале ХХ-ого века, когда были созданы телескопы Шмидта и Максутова, а также некоторые их модификации.

Среди любителей астрономии наибольшую популярность завоевали телескопы системы Шмидта-Кассегрена, эти телескопы выполнены по двузеркальной схеме Кассегрена и имеют доступные в производстве сферические зеркала, аберрации которых корректирует асферическая пластина-корректор установленная в начале трубы. Телескопы Шмидта-Кассегрена обладают очень компактными размерами трубы, имеют малый вес, предъявляют меньшие требования к жёсткости монтировки, чем аналогичные по апертуре Ньютоны, и, конечно, дают прекрасное качество изображения.

Другой интересной и оригинальной зеркально-линзовой системой являются телескопы, изобретённые выдающимся русским оптиком Дмитрием Максутовым. Телескопы Максутова не имеют асферических поверхностей и благодаря этому доступны, хотя и дороги, в серийном производстве. Телескоп имеет два сферических зеркала и линзу-корректор выполненную в виде мениска. Такие телескопы выполняются как в схеме Максутова-Кассегрена для планетных наблюдений и астрофотографии, так и в более светосильной схеме Максутова-Ньютона для астрофотографии объектов дип-скай.

Главным преимущество катадиоптрических телескопов является их компактность, при относительном отверстии 1/10-1/12 длинна их трубы обычно не превышает трети их фокусного расстояния. Эти телескопы обеспечивают превосходную картинку, но являются довольно дорогими, а с ростом апертуры и довольно прихотливыми к условиям наблюдений и требовательными к серьёзной термостабилизации.