Зеркально-линзовый телескоп (катадиоптрик)

Катадиоптрические, или зеркально-линзовые телескопы, компактны и обладают высокими оптическими возможностями. Такие телескопы достаточно дорогие, но они стоят своих денег, так как дают высококачественное изображение. Часто их можно оснастить компьютеризированной монтировкой. Катадиоптрические телескопы могут иметь зеркала, достигающие 300 мм в диаметре, при этом оставаться довольно компактными.

Оптика катадиоптриков может быть сконструирована внутри открытой или закрытой трубы. Закрытая оптическая схема немного тяжелее, но она защищает линзы и зеркала от пыли и повреждений. Телескопы с открытой конструкцией быстрее адаптируются к температуре окружающей среды, например, вам не придется долго ждать при подготовке к наблюдению за звездами на открытом воздухе.

Поскольку световой луч преломляется несколько раз внутри оптической трубы, прежде чем попасть в окуляр, фокусное расстояние таких телескопов может быть очень большим. Например, катадиоптрик с объективом 90 мм имеет фокусное расстояние порядка 1000 мм. Однако, при всей своей прелести, искажения им вовсе не чужды.

Катадиоптрический телескоп: как он работает?

По сути катадиоптрик – это смесь рефрактора и рефлектора: в их оптической схеме есть и зеркала, и линза. Этот метод позволяет создавать относительно недорогие телескопы с большим объективом. Но, что еще важнее, они обеспечивают высококачественное изображение.

Две самые распространенные оптические схемы зеркально-линзовых телескопов это Шмидт-Кассегрен и Максутов-Кассегрен.

Система Шмидта-Кассегрена основана на сферических зеркалах в коротком закрытом корпусе. Полноапертурная коррекционная пластина Шмидта-Кассегрена устраняет сферическую аберрацию. Телескоп имеет широкое поле зрения (до 6 градусов), что хорошо для наблюдений. Остаточные искажения — это кривизна поля и кома.

В системе Максутова-Кассегрена за коррекцию искажений отвечает специальный мениск. Он позволяет уменьшить практически все аберрации и способен формировать более качественное изображение, чем Шмидт-Кассегрен. Минусы системы — длительное время термостабилизации и вес. Телескопы на этой схеме, как правило, тяжелее других типов.

Ход лучей в зеркально-линзовых телескопах

Как мы уже говорили выше, конструкция катадиоптриков позволяет получать значительное фокусное расстояние, уложенное в компактных размеров трубу. Как проходит свет в этой системе зеркал и линз?

Ход лучей в Максутове-Кассегрене

Существует несколько оптических схем катадиоптрических телескопов, лучшей признана схема Максутова-Кассегрена, изображенная на этой схеме. В ней путь светового луча проходит так:

1. Луч входит в телескоп и проходит через менисковую линзу, которая исправляет сферические аберрации;
2. Отражается от вогнутого главного зеркала в глубине оптической трубы;
3. Доходит до маленького выпуклого вторичного зеркала, размещенного за главной линзой, и отражается от него обратно в направлении главного зеркала, но уже со смещением к его центру, где находится отверстие;
4. Луч проходит через отверстие в главном зеркале и выходит из оптической трубы;
5. Луч света либо входит в окуляр, либо перед этим отражается под углом 90̊ от диагонального зеркала и затем входит в окуляр.

Ход лучей в Шмидте-Кассегрене

Схема Шмидт-Кассегрена тоже распространена. Разберем проход света в ней:

1. Свет от объекта входит в оптическую трубу через коррекционную пластину Шмидта, которая корректирует сферическую аберрацию;
2. Луч доходит до вогнутого главного зеркала, находящегося в задней части трубы и отражается обратно;
3. Отражается от выпуклого вторичного зеркала, которое установлено по центру пластины Шмидта на ее оборотной стороне;
4. Проходит через отверстие в главном зеркале;
5. Направляется в окуляр напрямую или через диагональное зеркало.

Качество изображения зависит не только от оптической схемы, но также от качества линз и зеркал, и юстировки. В каждой оптической схеме возможны множественные искажения, но в целом катадиоптрик дает очень хорошее изображение. Этот тип телескопа хорош для съемки глубокого неба и астрофотографии.

Максутов-Кассегрен и Шмидт-Кассегрен: отличия

Какие вообще бывают оптические схемы катадиоптрических телескопов?

Волосов, Слефогт. Эта схема сложна в изготовлении, поэтому она дорогая, но хорошо устраняет как сферическую аберрацию, так и кому.

Максутов-Кассегрен. Сферические зеркала + большой мениск из ахроматического стекла. Вторичное зеркало может находиться с внутренней стороны мениска. Искажений мало.

Клевцов. Сферические зеркала + мениск и отражательная линза Маньчженя. Открытая труба. Явные искажения из-за крепления вторичного зеркала на растяжках.

Шмидт-Кассегрен. Асферическое основание + сферические зеркала. Шмидту удалось исправить сферические искажения, но кома осталась.

Катадиоптрик или рефрактор?

Рассмотрим вопрос выбора: что лучше: рефракторый телескоп или катадиоптрический? Сразу скажем, что эти два типа телескопов подходят для разных целей, поэтому нельзя сказать, что один однозначно лучше, другой точно хуже.

Начнем с того, что рефракторы больше подходят для начинающих пользователей и для наблюдения планет и двойных звезд. Они удобные в использовании, не требуют долгой подготовки и быстро адаптируются под температуру окружающей среды. Модели средних размеров удобно использовать в городе, выезжать на природу с ними не очень удобно, тем более если это телескопы высокой оптической мощности. Свет внутри трубы рефратора идет по прямой, поэтому у них мощность напрямую связана с длиной. Чем выше увеличение, тем длиннее и тяжелее рефрактор.

В целом рефракторы дают четкое и контрастное изображение, но недорогие модели страдают от хроматических аберраций (цветные ореолы вокруг ярких объектов).

Плюсы рефракторов:

• Удобные в использовании и подходят новичкам
• Подходят для наблюдений Луны, планет и двойных звезд
• Четкое и контрастное изображение.

Минусы рефракторов:

• Не подходят для объектов глубокого космоса
• Модели с высокой оптический силой громоздкие и тяжелые
• Хроматические аберрации у дешевых моделей.

В свою очередь, зеркально-линзовые телескопы больше подходят для тех, кто уже знаком с астрономией и хочет большего. По сравнению с рефракторами, катадиоптрики дороже, но при этом более компактны и значительно превосходят рефракторные телескопы по оптической силе. Они одинаково хорошо подходят как для наблюдения планет, так и для объектов глубокого космоса. Они портативные и хорошо подходят для выездов на природу. И – самое главное – они превосходно подходят для астрофотосъемки. Но у них есть и свои минусы: они довольно долго адаптируются под температуру окружающей среды. Но ведь важнее картинка, а не скорость подготовки, верно? Также катадиоптрики требуют периодической юстировки, что для новичков может оказаться проблемой.

Преимущества катадиоптрических телескопов:

• Мощные катадиоптрики дешевле таких же рефракторов и рефлекторов
• Хорошо видят как deepsky, так и планеты
• Есть модели с закрытым корпусом – защита от пыли
• Очень компактны, особенно мощные модели
• Подходят для астрофотосъемки.

Недостатки зеркально-линзовых телескопов:

• Длительное время термостабилизации
• Высокая стоимость
• Требуют точной юстировки, поэтому больше подходят для профессионалов

Астросъемка на катадиоптрик

Катадиоптрические телескопы дают отличные результаты в астрофотосъемке. Они обеспечивают эффектные четкие и детализированные фотографии Луны, планет и компактных ярких объектов глубокого космоса, но не годятся для панорамных снимков. Для них лучше использовать апохроматический рефрактор. Также через зеркально-линзовый телескоп можно делать неплохие фото галактик, но это не будет легко: потребуется длинная выдержка и автогидирование. Лучше использовать редуктор фокусного расстояния, чтобы повысить светосилу. Итого:

• Астросъемка Луны. Высокая детализация при съемке кратеров, морей, хребтов даже при 130 – 150 мм фокусном расстоянии.
• Планеты. Хорошие фото благодаря высокому увеличению. На Юпитере видны полосы, на Сатурне — кольца, на Марсе — полярная шапка. Кроме астрофото также возможна видеосъемка.
• Глубокий космос. Узкое поле зрения, необходимость длинных выдержек и гидирования. Не хватает светосилы, рекомендуется использовать редуктор фокусного расстояния.