Компактный телескоп своими руками

Телеско́п

(от др.-греч. τῆλε [tele] «далеко» + σκοπέω [skopeo] «смотрю») — прибор, с помощью которого можно наблюдать отдаленные объекты путём сбора электромагнитного излучения (например, видимого света).

Существуют телескопы для всех диапазонов электромагнитного спектра:

  • оптические телескопы,
  • радиотелескопы,
  • рентгеновские телескопы,
  • гамма-телескопы.

Кроме того, детекторы нейтрино часто называют нейтринными телескопами

. Также, телескопами могут называть детекторы гравитационных волн.

Оптические телескопические системы используют в астрономии (для наблюдения за небесными светилами[1]), в оптике для различных вспомогательных целей: например, для изменения расходимости лазерного излучения[2]. Также, телескоп может использоваться в качестве зрительной трубы, для решения задач наблюдения за удалёнными объектами[3]. Самые первые чертежи простейшего линзового телескопа были обнаружены в записях Леонардо Да Винчи. Построил телескоп в 1608 Липперсгей. Также создание телескопа приписывается его современнику Захарию Янсену.

История

Годом изобретения телескопа, а вернее зрительной трубы, считают 1608 год, когда голландский очковый мастер Иоанн Липперсгей продемонстрировал своё изобретение в Гааге. Тем не менее в выдаче патента ему было отказано в силу того, что и другие мастера, как Захарий Янсен из Мидделбурга и Якоб Метиус из Алкмара, уже обладали экземплярами подзорных труб, а последний вскоре после Липперсгея подал в Генеральные штаты (голландский парламент) запрос на патент. Позднейшее исследование показало, что, вероятно, подзорные трубы были известны ранее, ещё в 1605 году[4]. В «Дополнениях в Вителлию», опубликованных в 1604 г., Кеплер рассмотрел ход лучей в оптической системе, состоящей из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Самые первые чертежи простейшего линзового телескопа (причем как однолинзового, так и двухлинзового) были обнаружены ещё в записях Леонардо да Винчи, датируемых 1509 годом. Сохранилась его запись: «Сделай стекла, чтобы смотреть на полную Луну» («Атлантический кодекс»).

Первым, кто направил зрительную трубу в небо, превратив её в телескоп, и получил новые научные данные, стал Галилей. В 1609 году он создал свою первую зрительную трубу с трёхкратным увеличением. В том же году он построил телескоп с восьмикратным увеличением длиной около полуметра. Позже им был создан телескоп, дававший 32-кратное увеличение: длина телескопа была около метра, а диаметр объектива — 4,5 см. Это был очень несовершенный инструмент, обладавший всеми возможными аберрациями. Тем не менее, с его помощью Галилей сделал ряд открытий.

Название «телескоп» предложил в 1611 году греческий математик Иоаннис Димисианос (Giovanni Demisiani-Джованни Демизиани) для одного из инструментов Галилея, показанного на загородном симпосии Академии деи Линчеи. Сам Галилей использовал для своих телескопов термин лат. perspicillum[5].

В 20-м веке также наблюдалось развитие телескопов, которые работали в широком диапазоне длин волн от радио до гамма-лучей. Первый специально созданный радиотелескоп вступил в строй в 1937 году. С тех пор было разработано огромное множество сложных астрономических приборов.

Оптические телескопы

Основная статья: Оптический телескоп

Телескоп представляет собой трубу (сплошную, каркасную), установленную на монтировке, снабжённой осями для наведения на объект наблюдения и слежения за ним. Визуальный телескоп имеет объектив и окуляр. Задняя фокальная плоскость объектива совмещена с передней фокальной плоскостью окуляра[6]. В фокальную плоскость объектива вместо окуляра может помещаться фотоплёнка или матричный приёмник излучения. В таком случае объектив телескопа, с точки зрения оптики, является фотообъективом[7], а сам телескоп превращается в астрограф. Телескоп фокусируется при помощи фокусёра (фокусировочного устройства).

По своей оптической схеме большинство телескопов делятся на:

  • Линзовые (рефракторы
    или диоптрические) — в качестве объектива используется линза или система линз.
  • Зеркальные (рефлекторы
    или катаптрические) — в качестве объектива используется вогнутое зеркало.
  • Зеркально-линзовые телескопы (катадиоптрические) — в качестве объектива используется обычно сферическое главное зеркало, а для компенсации его аберраций служат линзы.

Это может быть одиночная линза (система Гельмута), система линз (Волосова-Гальперна-Печатниковой, Бэйкер-Нана), ахроматический мениск Максутова (одноимённые системы), или планоидная асферическая пластина (системы Шмидта, Райта). Иногда главному зеркалу придают форму эллипсоида (некоторые менисковые телескопы), сплюснутого сфероида (камера Райта), или просто немного фигуризованную неправильную поверхность. Этим удаётся исправить остаточные аберрации системы.

Кроме того, для наблюдений за Солнцем профессиональные астрономы используют специальные солнечные телескопы, отличающиеся конструктивно от традиционных звездных телескопов.

В любительской астрономии помимо сфокусированного изображения используется несфокусированное, полученное выдвижением окуляра — для оценки блеска туманных объектов, например, комет, сравнением с блеском звёзд[8]:173. Для подобной оценки блеска Луны в полнолуние, например, во время лунного затмения, используется «перевёрнутый» телескоп — наблюдение Луны в объектив[8]:134.

Как выбрать телескоп? Советы по выбору первого телескопа.

Перед покупкой первого телескопа для себя или в подарок, покупатель заходит в тупик, так как на рынке телескопов представлен огромный выбор этих оптических приборов, которые имеют ряд отличий друг от друга и нюансов. Вы должны понимать, что идеального телескопа нет, который будет удовлетворять все ваши запросы при астрономических наблюдениях, который вам будет подходить при этом по бюджету, габаритам, весу и другим параметрам, просто не существует. Так что при выборе первого телескопа вы всегда идете на компромисс. Единственное что может вам упростить задачу при выборе телескопа, это изначально обозначить какие объекты вы хотите наблюдать, тогда вам станет намного проще сделать покупку.

К примеру вы новичок и хотите телескоп в основном для наблюдения планет и звёздного неба, тогда вам нет необходимости покупать телескоп с прямым изображением объектов, который так же позволит вам наблюдать наземные объекты. Одними из самых ярких объектов наблюдения являются планеты, Луна, Солнце, все остальные объекты тусклые. Луна и планеты именно эти объекты представляются большой интерес для начинающих любителей астрономии, для наблюдения таких объектов вам будет достаточно телескопа с небольшой апертурой, или как ее еще называют диаметром объектива.

После длительных наблюдений в любительской астрономии у человека возникает огромное желание производить наблюдения и изучать туманности, звездные скопления, галактики или deep-sky объекты. Для наблюдения таких объектов вам понадобиться телескоп с большим диаметром объектива, чем больше диаметр объектива тем больше света собирает телескоп, что позволяет увидеть ему более объекты. Так же напоминаем что чем больше диаметр объектива тем больше становиться цена самого телескопа, а так же габариты.

Рефлекторы

можно по праву считать одной из самой популярной системой телескопа у астрономов-любителей, так же их называют телескопы системы Ньютона. Благодаря своим большим диаметрам объективов (114, 150, 250 мм) главного зеркала, эти телескопы вам помогут наблюдать объекты дальнего Космоса, галактики, туманности и др.

Наблюдать Луну и планеты вы сможете с помощью телескопов-рефракторов

, которые обеспечивают четкое и контрастное изображение наблюдаемого объекта. В отличии от телескопов рефлекторов, рефракторы не требуют ни какого дополнительного ухода за телескопом, но стоимость их намного превышает тем же рефлекторам с таким же диаметром объектива. Для новичков астрономии дойдет рефрактор с диаметром объектива 60 -120 мм, такие инструменты подойдут как для ознакомительного изучения звездного неба, а телескопы с более мощной апертурой для профессиональных наблюдений.

Третья оптическая система телескопов- это зеркально-линзовые телескопы

или телескопы системы Максутова-Кассегрена и Шмидта-Кассегрена. Если вы хотите иметь универсальный оптический инструмент, то именно зеркально-линзовые телескопы то что вам необходимо. Очень компактная конструкция трубы даже при больших диаметрах объектива будет экономить ваше место, поможет вам с легкостью перевозить телескоп, так же они очень пригодны для различных объектов на небе, но цена таких инструментов будет выше цены рефракторов и рефлекторов.

Как вы поняли уже с помощью телескопов можно наблюдать не только Луну, планеты и другие объекты звездного неба, но и производить наблюдения за наземными. Если говорить о наземных объектах то телескопы рефлекторы для этой миссии не подойдут, они переворачивают изображение верх ногами. Рефракторы и зеркально-линзовые телескопы помогут вам производить эти наблюдения, но для этого перед окуляром обычно ставиться диагональное зеркало которое не переворачивает изображение, а делает его зеркальным. Чтобы получить четкое прямое изображение в телескопах рефракторах и телескопах системы Максутова-Кассегрена и Шмидта-Кассегрена вместо диагонального зеркала устанавливают специальную призму. Но а телескопы рефлекторы как вы уже поняли для получения прямого изображения непригодны.

Так же при выборе своего первого телескопа не забывайте и про место наблюдения и габариты, вес. Если ваш телескоп будет храниться дома, а наблюдения будут производиться за городом, то в таком случае для удобной транспортировки рекомендуем обратить внимание на короткофокусные рефракторы и зеркально-линзовые телескопы.

Надеемся вы уже определились какие цели должен выполнять ваш телескоп. Давайте разберемся окончательно к каким примерным показателям должен достигать телескоп:

После того как вы определились с моделью телескопа, у покупателя часто возникает следующий вопрос, а что я увижу в этот телескоп. Об этом можно узнать в нашей следующей статье Что можно увидеть в телескоп?

Радиотелескопы

Основная статья: Радиотелескоп

Для исследования космических объектов в радиодиапазоне применяют радиотелескопы. Основными элементами радиотелескопов являются принимающая антенна и радиометр — чувствительный радиоприемник, перестраиваемый по частоте, и принимающая аппаратура. Поскольку радиодиапазон гораздо шире оптического, для регистрации радиоизлучения используют различные конструкции радиотелескопов, в зависимости от диапазона. В длинноволновой области (метровый диапазон; десятки и сотни мегагерц) используют телескопы составленные из большого числа (десятков, сотен или, даже, тысяч) элементарных приемников, обычно диполей. Для более коротких волн (дециметровый и сантиметровый диапазон; десятки гигагерц) используют полу- или полноповоротные параболические антенны. Кроме того, для увеличения разрешающей способности телескопов, их объединяют в интерферометры. При объединении нескольких одиночных телескопов, расположенных в разных частях земного шара, в единую сеть, говорят о радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой (РСДБ). Примером такой сети может служить американская система VLBA (англ. Very Long Baseline Array). С 1997 по 2003 год функционировал японский орбитальный радиотелескоп HALCA (англ. Highly Advanced Laboratory for Communications and Astronomy), включенный в сеть телескопов VLBA, что позволило существенно улучшить разрешающую способность всей сети. Российский орбитальный радиотелескоп Радиоастрон также планируется использовать в качестве одного из элементов гигантского интерферометра.

Радиоизлучение

Дополнительные сведения: Радиоастрономия и Радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами

Так как атмосфера прозрачна для радиоволн, радиотелескопы в космосе наиболее полезны для интерферометрии со сверхдлинной базой. Проведение одновременных наблюдений источника как со спутниковых, так и с наземных телескопов путём сопоставления их сигналов дает возможность для имитации радиотелескопа размером с расстояние между двумя телескопами. Наблюдают остатки сверхновой, мазеры, гравитационное линзирование, звездообразования в галактиках и многое другое.

Список Радио телескопов

ИмяКосмическое агентствоДата запускаОкончание работыПараметры орбитыИсточники
Highly Advanced Laboratory for Communications and Astronomy (HALCA, or VSOP)ISAS12 Февраля 199730 Ноября 2005Околоземная орбита (560-21,400 )[168][169][170]
РадиоАстронАКЦ ФИАН18 июля 2011Околоземная орбита (10,000-340,000 )[171][172][173]
VSOP-2JAXA2012[174]

Космические телескопы

См. также: Астрономический спутник

Земная атмосфера хорошо пропускает излучения в оптическом (0,3—0,6 мкм), ближнем инфракрасном (0,6—2 мкм) и радио (1 — 30 ) диапазонах. Однако с уменьшением длины волны прозрачность атмосферы сильно снижается, вследствие чего наблюдения в ультрафиолетовом, рентгеновском и гамма диапазонах становятся возможными только из космоса. Исключением является регистрация гамма-излучения сверхвысоких энергий, для которого подходят методы астрофизики космических лучей: высокоэнергичные гамма-фотоны в атмосфере порождают вторичные электроны, которые регистрируются наземными установками по черенковскому свечению. Примером такой системы может служить телескоп CACTUS.

В инфракрасном диапазоне также сильно поглощение в атмосфере, однако, в области 2-8 мкм имеется некоторое количество окон прозрачности (как и в миллиметровом диапазоне), в которых можно проводить наблюдения. Кроме того, поскольку большая часть линий поглощения в инфракрасном диапазоне принадлежит молекулам воды, инфракрасные наблюдения можно проводить в сухих районах Земли (разумеется, на тех длинах волн, где образуются окна прозрачности в связи с отсутствием воды). Примером такого размещения телескопа может служить Южнополярный телескоп (англ. South Pole Telescope), установленный на южном географическом полюсе, работающий в субмиллиметровом диапазоне.

В оптическом диапазоне атмосфера прозрачна, однако из-за Рэлеевского рассеяния она по-разному пропускает свет разной частоты, что приводит к искажению спектра светил (спектр сдвигается в сторону красного). Кроме того, атмосфера всегда неоднородна, в ней постоянно существуют течения (ветры), что приводит к искажению изображения. Поэтому разрешение земных телескопов ограничено значением приблизительно в 1 угловую секунду, независимо от апертуры телескопа. Эту проблему можно частично решить применением адаптивной оптики, позволяющей сильно снизить влияние атмосферы на качество изображения, и поднятием телескопа на большую высоту, где атмосфера более разреженная — в горы, или в воздух на самолетах или стратосферных баллонах. Но наибольшие результаты достигаются с выносом телескопов в космос. Вне атмосферы искажения полностью отсутствуют, поэтому максимальное теоретическое разрешение телескопа определяется только дифракционным пределом: φ=λ/D (угловое разрешение в радианах равно отношению длины волны к диаметру апертуры). Например, теоретическая разрешающая способность космического телескопа с зеркалом диаметром 2.4 метра (как у телескопа Хаббл) на длине волны 555 нм составляет 0.05 угловой секунды (реальное разрешение Хаббла в два раза хуже — 0.1 секунды, но все равно на порядок выше, чем у земных телескопов).

Вынос в космос позволяет поднять разрешение и у радиотелескопов, но по другой причине. Каждый радиотелескоп сам по себе обладает очень маленьким разрешением. Это объясняется тем, что длина радиоволн на несколько порядков больше, чем видимого света, поэтому дифракционный предел φ=λ/D намного больше, даже несмотря на то, что размер радиотелескопа тоже в десятки раз больше, чем у оптического. Например, при апертуре 100 метров (в мире существуют только два таких больших радиотелескопа) разрешающая способность на длине волны 21 см (линия нейтрального водорода) составляет всего 7 угловых минут, а на длине 3 см — 1 минута, что совершенно недостаточно для астрономических исследований (для сравнения, разрешающая способность невооруженного глаза 1 минута, видимый диаметр Луны — 30 минут). Однако, объединив два радиотелескопа в радиоинтерферометр, можно существенно повысить разрешение — если расстояние между двумя радиотелескопами (так называемая база радиоинтерферометра

) равна L, то угловое разрешение определяется уже не формулой φ=λ/D, а φ=λ/L. Например при L=4200 км и λ=21 см максимальное разрешение составит около одной сотой угловой секунды. Однако, для земных телескопов максимальная база не может, очевидно, превышать диаметр Земли. Запустив один из телескопов в дальний космос, можно значительно увеличить базу, а следовательно, и разрешение. Например, разрешение космического телескопа Радиоастрон при работе совместно с земным радиотелескопом в режиме радиоинтерферометра (база 390 тыс. км) составит от 8 до 500 микросекунд дуги в зависимости от длины волны (1,2-92 см). (для сравнения — под углом 8 мкс виден объект размером 3 м на расстоянии Юпитера, или объект размером с Землю на расстоянии Альфа Центавра).

См. также: Список космических телескопов

Сам себе астроном. Выбираем домашний телескоп

Человека во все времена привлекало небо. Особенно звездное ночное небо. И смотреть на звезды было присуще не только мыслителям или астрологам, но также это было интересно простым смертным. В наше время наблюдение «за звездами» посредством телескопа становится все менее сложным в плане доступности процесса. Но не менее романтичным и завораживающим.

Наблюдение за звездами манило человека издревле

Со времен Советского Союза любители наблюдений за небесными телами привыкли посещать обсерваторию. Для этого даже организовывались экскурсии в подобные заведения, имевшие целью приобщение обывателей к астрономии. С сегодняшним развитием технологий в этом нет нужды. Наблюдать за планетами, созвездиями или Луной можно не выходя из дома, посредством компьютера на специальных сайтах с онлайн-трансляцией с телескопов космических агентств, либо просто купив себе собственный домашний телескоп, выбор которых на рынке очень велик.

Многие современные производители выпускают самые различные модели телескопов, такие, например, как рефлекторные, рефракторные и зеркально-линзовые. Причем, все эти модели могут быть использованы в наземных наблюдениях за космическими телами. Также в продаже имеются приборы для фотографии астрономических объектов и телескопы, которые предназначены даже просто для украшения интерьера.

В упрощенном представлении основной принцип действия телескопа представляет собой процесс обработки электромагнитных волн, излучаемых объектом исследования. Сфокусированное изображение, попавшее в объектив прибора благодаря световым сигналам, которые усиливаются специальными фильтрами, отображается в увеличенном виде.

Устройство телескопа

Итак, при выборе телескопа необходимо учитывать не только его цену по принципу «чем дороже, тем лучше», тем более, что это не всегда так, но и желательно знать некоторые необходимые критерии выбора, зависящие от целей приобретения непосредственно покупателем.

1. Конструкция телескопа (рефракторы, рефлекторы). Рефлектор представляет собой оптический телескоп, использующий в качестве светособирающего элемента зеркало.

Телескоп-рефлектор

Первый рефлектор был построен Исааком Ньютоном в конце 1668 года. Это позволило избавиться от основного недостатка использовавшихся тогда телескопов-рефракторов — значительной хроматической аберрации (паразитная дисперсия света), проходящей через оптическую систему (фотографический объектив, бинокль, микроскоп, телескоп и т. д.). При этом белый свет разлагается на составляющие его цветные лучи, в результате чего изображения предмета в разных цветах не совпадают в пространстве изображений).

Телескоп-рефрактор

Грубо говоря, рефрактор — это труба, оборудованная оптической системой и окуляром на разных концах, которые отлично увеличивают объект, но плохо собирают свет. Таким образом, выбирать телескоп-рефрактор уже неактуально сегодня, однако он более доступен по ценовому признаку.

2. «Размер имеет значение». Собравшись приобрести телескоп для дома, необходимо заранее определиться с местом его будущего расположения и провести нужные замеры. Параметры домашнего телескопа обычно укладываются в диаметр 60-200 мм в случае выбора телескопа-рефрактора и 70-250 мм — для телескопа-рефлектора. Длина трубы стандартно составляет 300-1000 мм. Если же квартира малогабаритная, то рекомендуется прибор компактного типа, например, рефлекторная модель.

Сегодня лидером на рынке современных «бытовых» телескопов является американская компания Celestron. По габаритному параметру для домашних условий применения телескопа оптимальным вариантом является Celestron AstroMaster.

3. Интеграция с компьютером. Наличие этой функции телескопа позволит не только фотографировать космические объекты непосредственно с помощью компьютерного интерфейса, но и даже проводить семинары в онлайн-режиме. По этому параметру спросом пользуется иная модель вышеуказанного производителя — NexStar 4 SE или 6 SE.

4. Увеличительная возможность телескопа. Это, пожалуй, один из основных параметров выбора телескопа. В зависимости от его значения простые любительские приборы позволяют наблюдать только объекты солнечной системы, а мощные аппараты дадут возможность объективу улавливать всевозможные объекты, входящие в каталог NGC (от англ. New General Catalogue of Nebulae and Clusters of Stars — «Новый общий каталог туманностей и звездных скоплений»).

При выборе «девайса» для домашнего использования важно помнить, что телескоп, оснащенный мощной оптикой и качественной механикой, намного надежнее и проще в эксплуатации.

Так, например, автоматический искатель все той же компании Celestron StarPointer упрощает наведение телескопа на объект, фокусируясь на заданной точке самостоятельно, что гораздо быстрее, чем это происходит при работе с оптическим искателем.

Автоматический искатель

В качестве программного обеспечения, позволяющего взаимодействовать телескопу с компьютером, той же компанией Celestron разработана программа «The Sky Level i», идущая в комплекте с их телескопами и позволяющая исследовать космические объекты во всех подробностях. А 20-миллиметровый окуляр, оснащенный оборачивающейся системой, позволяет получать сразу прямое изображение.

К слову, оборудовать свой дом такой техникой составит примерно 150-200 долларов, что, по сути, не так уж и много по сравнению с перспективой иметь возможность в любой момент наблюдать все самое интересное в космическом пространстве, а, возможно, и вовсе — совершить какое-либо открытие. Да и к тому же всегда можно будет пригласить интересующего вас человека «понаблюдать за звездами» и удивить его действительным наличием такой системы для наблюдений.

См. также

Телескоп в Викисловаре
Телескоп на Викискладе
Телескоп в Викиновостях
  • Список астрономических инструментов
  • Список космических аппаратов с рентгеновскими и гамма-детекторами на борту
  • Линза Барлоу
  • Обсерватория
  • Астрономическая обсерватория
  • Список кодов обсерваторий
  • Телескоп Хаббл
  • Гигантский Магелланов телескоп
  • Pan-STARRS-1 программы Pan-STARRS
  • Гелиоскоп
  • Телескоп Эйнштейна
  • Celatone

Примечания

  1. Телескоп (астрономич.)
    — статья из Большой советской энциклопедии.
  2. Пахомов И. И., Рожков О. В.
    Оптико-электронные квантовые приборы. — 1-е изд. — М.: Радио и связь, 1982. — С. 184. — 456 с.
  3. Ландсберг Г. С.
    Оптика. — 6-е изд. — М.: Физматлит, 2003. — С. 303. — 848 с. — ISBN 5-9221-0314-8.
  4. В. А. Гуриков.
    История создания телескопа. Историко-астрономические исследования, XV / Отв. ред. Л. Е. Майстров — М., Наука, 1980.
  5. С. И. Вавилов.
    Галилей в истории оптики //
    УФН
    . — 1964. — Т. 64. — № 8. — С. 583—615.
  6. Панов В. А.
    Справочник конструктора оптико-механических приборов. — 1-е изд. — Л.: Машиностроение, 1991. — С. 81.
  7. Турыгин И. А.
    Прикладная оптика. — 1-е изд. — М.: Машиностроение, 1966.
  8. 12Цесевич В.П.
    Что и как наблюдать на небе. — 6-е изд. — М.: Наука, 1984. — 304 с.
  9. Новый мусор на геостационарной орбите: разрушение Telcom-1 и AMC-9 (рус.). Проверено 4 сентября 2020.
Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: