Telescopios catadióptricos: cómo funcionan

Los telescopios catadióptricos, también conocidos como telescopios de espejos y lentes, son compactos y poseen altas capacidades ópticas. Aunque suelen ser costosos, ofrecen imágenes de alta calidad que justifican su precio. Frecuentemente, pueden equiparse con monturas computarizadas.

Estos telescopios pueden tener espejos de hasta 300 mm de diámetro, manteniendo una estructura relativamente compacta.

La óptica de los catadióptricos puede estar construida dentro de un tubo abierto o cerrado. El diseño cerrado es algo más pesado, pero protege las lentes y espejos del polvo y daños. Los telescopios con diseño abierto se adaptan más rápidamente a la temperatura ambiente, lo que es beneficioso para observaciones al aire libre.

Dado que el haz de luz se refracta varias veces dentro del tubo óptico antes de llegar al ocular, la distancia focal de estos telescopios puede ser muy larga. Por ejemplo, un catadióptrico con un objetivo de 90 mm puede tener una distancia focal de aproximadamente 1000 mm. Sin embargo, a pesar de sus ventajas, no están exentos de distorsiones.

¿Cómo Funciona un Telescopio Catadióptrico?

En esencia, un catadióptrico es una combinación de refractor y reflector: su sistema óptico incluye tanto espejos como lentes. Este enfoque permite crear telescopios relativamente económicos con grandes objetivos, y lo que es más importante, proporcionan imágenes de alta calidad.

Los dos esquemas ópticos más comunes en telescopios catadióptricos son el Schmidt-Cassegrain y el Maksutov-Cassegrain.

Sistema Schmidt-Cassegrain

El sistema Schmidt-Cassegrain se basa en espejos esféricos dentro de un cuerpo cerrado y corto. Una placa correctora de apertura completa corrige la aberración esférica. Este telescopio ofrece un amplio campo de visión (hasta 6 grados), adecuado para observaciones. Las distorsiones residuales incluyen la curvatura de campo y el coma.

Sistema Maksutov-Cassegrain

En el sistema Maksutov-Cassegrain, un menisco especial se encarga de corregir las distorsiones, reduciendo prácticamente todas las aberraciones y proporcionando una imagen de mejor calidad que el Schmidt-Cassegrain. Las desventajas de este sistema son el tiempo prolongado para alcanzar la estabilidad térmica y un mayor peso.

Trayectoria de la Luz en Telescopios Catadióptricos

Como se mencionó anteriormente, la construcción de los catadióptricos permite obtener una distancia focal significativa en un tubo de tamaño compacto. ¿Cómo se desplaza la luz en este sistema de espejos y lentes?

Trayectoria de la Luz en un Maksutov-Cassegrain

1. La luz entra en el telescopio y pasa a través de la lente menisco, que corrige las aberraciones esféricas.
2. Se refleja en el espejo primario cóncavo ubicado en el fondo del tubo óptico.
3. Alcanza el pequeño espejo secundario convexo, situado detrás de la lente principal, y se refleja nuevamente hacia el espejo primario, pero con un desplazamiento hacia su centro, donde hay un orificio.
4. La luz pasa a través del orificio en el espejo primario y sale del tubo óptico.
5. La luz entra en el ocular directamente o, antes de eso, se refleja en un espejo diagonal a 90° y luego entra en el ocular.

Trayectoria de la Luz en un Schmidt-Cassegrain

1. La luz del objeto entra en el tubo óptico a través de la placa correctora de Schmidt, que corrige la aberración esférica.
2. La luz llega al espejo primario cóncavo en la parte posterior del tubo y se refleja hacia atrás.
3. Se refleja en el espejo secundario convexo, montado en el centro de la placa de Schmidt en su lado posterior.
4. Pasa a través del orificio en el espejo primario.
5. Se dirige al ocular directamente o a través de un espejo diagonal.

La calidad de la imagen depende no solo del diseño óptico, sino también de la calidad de las lentes y espejos, y de su alineación. Cada diseño óptico puede presentar diversas distorsiones, pero en general, los catadióptricos ofrecen una imagen muy buena. Este tipo de telescopio es adecuado para la observación de cielo profundo y astrofotografía.

Comparativa: Maksutov-Cassegrain vs. Schmidt-Cassegrain

Esquemas Ópticos de Telescopios Catadióptricos

• Volosov, Slefogt: Este esquema es complejo de fabricar, por lo tanto, costoso, pero corrige eficazmente tanto la aberración esférica como el coma.
• Maksutov-Cassegrain: Espejos esféricos y un gran menisco de vidrio acromático. El espejo secundario puede estar ubicado en el lado interno del menisco. Presenta pocas distorsiones.
• Klevtsov: Espejos esféricos, menisco y lente reflectante de Mangin. Tubo abierto. Presenta distorsiones evidentes debido al montaje del espejo secundario en soportes.
• Schmidt-Cassegrain: Base asférica y espejos esféricos. Schmidt logró corregir las distorsiones esféricas, pero el coma persiste.

¿Catadióptrico o Refractor?

Al considerar la elección entre un telescopio refractor o catadióptrico, es importante entender que estos dos tipos de telescopios son adecuados para diferentes propósitos, por lo que no se puede afirmar categóricamente que uno sea mejor que el otro.

Los refractores son más adecuados para usuarios principiantes y para la observación de planetas y estrellas dobles. Son fáciles de usar, no requieren una preparación prolongada y se adaptan rápidamente a la temperatura ambiente. Los modelos de tamaño medio son convenientes para su uso en entornos urbanos, aunque no son ideales para excursiones al campo, especialmente si se trata de telescopios de alta potencia óptica. En los refractores, la luz viaja en línea recta dentro del tubo, por lo que su potencia está directamente relacionada con la longitud del tubo. Cuanto mayor es el aumento, más largo y pesado es el refractor.

En general, los refractores proporcionan imágenes nítidas y con buen contraste, pero los modelos económicos pueden sufrir de aberraciones cromáticas (halos de colores alrededor de objetos brillantes).

Ventajas de los Refractores:

• Fáciles de usar y adecuados para principiantes.
• Ideales para la observación de la Luna, planetas y estrellas dobles.
• Imágenes nítidas y con buen contraste.

Desventajas de los Refractores:

• No son adecuados para objetos de cielo profundo.
• Los modelos de alta potencia óptica son voluminosos y pesados.
• Aberraciones cromáticas en modelos baratos.

A su vez, los telescopios catadióptricos son más adecuados para quienes ya están familiarizados con la astronomía y buscan algo más avanzado. En comparación con los refractores, los catadióptricos son más caros, pero también más compactos y superan significativamente a los telescopios refractores en cuanto a potencia óptica. Son igualmente aptos tanto para la observación de planetas como para objetos del espacio profundo. Son portátiles y adecuados para salidas al campo. Y, lo más importante, son excelentes para la astrofotografía. Sin embargo, también tienen sus desventajas: tardan bastante en adaptarse a la temperatura ambiental. Pero lo importante es la imagen, no la velocidad de preparación, ¿verdad? Además, los catadióptricos requieren una colimación periódica, lo cual puede ser un problema para los principiantes.

Ventajas de los telescopios catadióptricos:

• Los catadióptricos potentes son más baratos que los refractores y reflectores equivalentes
• Permiten observar bien tanto el espacio profundo como los planetas
• Hay modelos con tubo cerrado, lo que protege del polvo
• Son muy compactos, especialmente los modelos potentes
• Aptos para astrofotografía

Desventajas de los telescopios catadióptricos:

• Largo tiempo de estabilización térmica
• Alto coste
• Requieren una colimación precisa, por lo que son más adecuados para profesionales

Astrofotografía con telescopio catadióptrico

Los telescopios catadióptricos ofrecen excelentes resultados en astrofotografía. Proporcionan imágenes impactantes, nítidas y detalladas de la Luna, los planetas y objetos compactos y brillantes del espacio profundo, aunque no son adecuados para tomas panorámicas. Para estas últimas, es mejor utilizar un refractor apocromático. También se pueden obtener buenas fotos de galaxias con un telescopio catadióptrico, pero no es tarea fácil: se requiere una exposición prolongada y autoguiado. Es recomendable usar un reductor de distancia focal para aumentar la luminosidad. En resumen:

• Fotografía lunar: Alta resolución al capturar cráteres, mares y cordilleras incluso con una distancia focal de 130–150 mm.
• Planetas: Buenas imágenes gracias al alto aumento. Se pueden ver las bandas de Júpiter, los anillos de Saturno y el casquete polar de Marte. Además de astrofotos, también es posible grabar vídeos.
• Espacio profundo: Campo de visión estrecho, necesidad de exposiciones largas y guiado. Falta de luminosidad; se recomienda usar un reductor de distancia focal.