<< Первая статья | Статьи 

Как самому изготовить главное зеркало для небольшого рефлектора системы Ньютона

   Введение

   Еще совсем недавно приобрести какую-либо оптику, пригодную для изготовления достаточно мощного телескопа хорошего качества было крайне трудно, почти невозможно, особенно любителям, живущим на периферии. Сейчас ситуация изменилась: различные фирмы предлагают приличный ассортимент астрономических зеркал, комплектов оптики, аксессуаров. Хорошим вариантом для начинающих, на мой взгляд, является приобретение комплектов оптики и других узлов через интернет-магазин журнала "Звездочет". Такое решение позволяет сравнительно недорого и в короткие сроки обзавестись телескопом апертурой 110 -150 мм, по своим параметрам приближающимся к инструментам Новосибирского приборостроительного завода.

Однако "отряды" астрономов-любителей, пытающихся, и часто успешно, изготовить оптику для своих телескопов самостоятельно, не редеют! Причины могут быть разные: любознательность, желание построить телескоп большей апертуры (все-таки оптика большого диаметра дорога) или интересной оптической схемы. Но начинать нужно с малого - с изготовления 100 - 150 мм зеркала, которое может быть основой для конструирования хорошего "ньютоновского" рефлектора. Это и будет нашей задачей: приобретение знаний, навыков, овладевание основными приемами работы на конкретном примере работы над 115-мм зеркалом.

Несколько слов о специфике изготовления оптических деталей. Отличительной особенностью такого рода работы является высокая точность, или, говоря техническим языком, малые допуски на геометрические параметры изделий. Если говорить об астрономическом зеркале, то такими параметрами являются форма и шероховатость (точнее "гладкость") отражающей поверхности. Поверхность одиночного зеркала способна строить неискаженное изображение светящейся точки ("звезды") только, если она имеет форму параболоида. Такое зеркало называется "параболическим" и применяется в качестве объектива для большинства рефлекторов Ньютона. Кроме того, качество изображения зависит от качества полированной поверхности, существующие микронеровности могут рассеивать отражаемый свет и снижать контрастность слабых объектов, создавать ореолы вокруг ярких. Понятно, что величина отступлений от параболоида и размер микронеровностей должны быть значительно меньше длины волны света. На практике установлено, что эта величина составляет

Для желто-зеленых лучей, к которым наиболее чувствителен человеческий глаз, эта величина составляет

Как же достичь такой высокой точности, ведь вышеназванная величина исчезающе мала и не поддается традиционным методам измерения? Это и будет рассмотрено в следующих разделах. Скажу только, что мы будем делать не параболическое, а сферическое зеркало. Почему? Потому что изготовить его значительно легче, причем, если поверхность сферы не будет отличаться от поверхности параболоида более, чем на 1/8 длины волны света, то она будет работать не хуже последнего. Это понятно из критерия Рэлея. Давайте теперь сравним окружность и параболу. Чем они отличаются?

Из рисунка видно, что окружность имеет одинаковую кривизну во всех точках. Парабола же обладает переменной кривизной, которая максимальна в вершине параболы, а с удалением от вершины уменьшается.

Видно также, что на каком-то своем отрезке парабола очень близка к окружности, а далее эти кривые расходятся. Именно этот участок, применительно к сферической поверхности, нас и интересует.

Для того, чтобы форма поверхности сферического зеркала не отличалась от параболоида на величину более 0,07 мкм, оно должно удовлетворять определенному соотношению диаметра D и радиуса кривизны R. При этом надо иметь в виду, что:

При выборе материала для заготовки нашего зеркала необходимо еще учитывать, что оно должно обладать достаточной толщиной, иначе деформации зеркала под воздействием собственного веса вызовут порчу изображения, если они превысят по своей величине 1/8 длины волны света. Также, при обработке заготовка может гнуться, что затруднит получение правильной поверхности. С увеличением диаметра требования к толщине зеркала быстро растут, что можно увидеть из следующей таблички: