Телескоп Річі — Кретьєна

24-дюймовий (0,6 м) дзеркальний телескоп Джорджа Річі, перший робочий ТРК, демонструється в Шаблон:Нп в 2004 році.

Телескоп Річі — Кретьєна (ТРК або просто РК) — це телескоп-рефлектор, який має гіперболічне первинне дзеркало та гіперболічне вторинне дзеркало. Така конструкція усуває позаосьову кому, від якої страждає якість зображення старіших рефлекторів (Кассегрена, Грегорі). Завдяки цьому ТРК має ширше поле зору. Від середини XX століття більшість великих професійних дослідницьких телескопів будують за схемою Річі — Кретьєна; деякі відомі приклади: космічний телескоп Габбл, телескопи Кека та Дуже великий телескоп ESO.

Історія

Телескоп Річі — Кретьєна винайшли на початку 1910-х років американський астроном Джордж Вілліс Річі та французький астроном Шаблон:Нп. Річі сконструював перший успішний ТРК, апертура якого становила 60 см (24 дюйми) у 1927 році (так званий 24-дюймовий рефлектор Річі). Другим ТРК був 102-сантиметровий (40-дюймовий) інструмент, сконструйований Річі для військово-морської обсерваторії США; цей телескоп все ще працює на Шаблон:Нп військово-морської обсерваторії США.

Конструкція

Базова конструкція Річі — Кретьєна з двома поверхнями не має коми третього порядку та сферичної аберації^[1], хоча вона страждає комою п'ятого порядку, значним великокутовим астигматизмом та порівняно великою кривиною поля^[2]. Решту аберацій базової конструкції можна зменшити додаванням менших оптичних елементів поблизу фокальної площини^[3]^[4]. При фокусуванні посередині між сагітальною та тангенціальною фокальними площинами зорі зображуються кругами, що робить ТРК придатним для широких польових та фотографічних спостережень. Як і в інших рефлекторів системи Кассегрена, ТРК має дуже коротку оптичну трубу і компактну конструкцію для заданої фокусної відстані. ТРК має хороші оптичні характеристики поза віссю, але конфігурація Річі — Кретьєна найчастіше зустрічається на високопродуктивних професійних телескопах.

Телескоп лише з одним вгнутим дзеркалом, наприклад ньютонівський, завжди матиме аберації. Якщо дзеркало сферичне, воно спричинятиме сферичну аберацію. Якщо для виправлення сферичної аберації дзеркало зроблено параболічним, воно обов'язково матиме кому та астигматизм Шаблон:Джерело?. За допомогою двох несферичних дзеркал, як у телескопі Річі — Кретьєна, можна усунути комуШаблон:Джерело?. Це дозволяє збільшити корисне поле зору. Однак такі конструкції все ще страждають астигматизмом. Його теж можна усунути, включивши третій криволінійний оптичний елемент. Коли цей елемент — дзеркало, результатом є тридзеркальний анастигмат. З іншого боку, ТРК може використовувати одну або кілька малих лінз перед фокальною площиною для корекції астигматизму та вирівнювання фокальної поверхні, як, наприклад, телескоп SDSS та телескоп VISTA; це може забезпечити поле зору діаметром близько 3°.

(Хоча камера Шмідта може давати ще ширші поля, приблизно до 7°, їй потрібна повноапертурна Шаблон:Нп, що обмежує апертуру величиною до 1,2 м, тоді як РК може бути значно більшим).

На практиці кожна з цих конструкцій може також включати певну кількість плоских дзеркал для зручного згинання оптичного шляху.

У конструкції Рітчі — Кретьєна, як і в більшості систем Кассегрена, вторинне дзеркало закриває центральну частину апертури. Кільцева вхідна апертура значно знижує Шаблон:Нп (ЧКХ) в діапазоні низьких просторових частот, порівняно з конструкцією з повною апертурою, такою як рефрактор^[5]. Це виявляється в зниженні контрасту зображення широкосмугових деталей. Крім того, опора для вторинного дзеркала («павук») може вносити дифракційні викривлення.

Дзеркало

Радіуси кривини первинного та вторинного дзеркал, відповідно, у дводзеркальній системі Кассегрена:

R_{1} = - \frac{2 D F}{F - B}

і

R_{2} = - \frac{2 D B}{F - B - D}

де

$F$ — ефективна фокусна відстань системи,
$B$ — задня фокусна відстань (відстань від вторинного дзеркала до фокуса),
$D$ — відстань між дзеркалами.

Якщо, замість $B$ і $D$ , відомі фокусна відстань первинного дзеркала $f_{1}$ і відстань до фокуса за первинним дзеркалом $b$ , то $D = f_{1} (F - b) / (F + f_{1})$ і $B = D + b$ .

Для системи Рітчі — Кретьєна конічні сталі $K_{1}$ і $K_{2}$ двох дзеркал вибрано так, щоб усунути сферичну аберацію і кому третього порядку; розв'язок:

K_{1} = - 1 - \frac{2}{M^{3}} \cdot \frac{B}{D}

і

K_{2} = - 1 - \frac{2}{(M - 1)^{3}} [M (2 M - 1) + \frac{B}{D}]

де $M = F / f_{1} = (F - B) / D$ — вторинне збільшення.^[6] Зауважте, що $K_{1}$ і $K_{2}$ менші від $- 1$ (оскільки $M > 1$ ), тому обидва дзеркала гіперболічні. (Однак первинне дзеркало, як правило, досить близьке до параболічного.)

Гіперболічну кривину складно перевірити, особливо з обладнанням, зазвичай доступним виробникам телескопів — аматорам або виробникам лабораторних масштабів; таким чином, на цьому рівні переважають старіші конструкції телескопів. Однак професійні виробники оптики та великі дослідницькі групи тестують свої дзеркала за допомогою інтерферометрів. ТРК потребує мінімального додаткового обладнання, як правило, невеликого оптичного пристрою, який називається нульовим коректором, що робить гіперболічний первинний вигляд сферичним для інтерферометричної перевірки. На космічному телескопі Габбл цей пристрій був встановлений неправильно (відбиття від сторонньої поверхні спричинило неправильне вимірювання положення лінзи), що призводить до похибки в первинному дзеркалі Габбла^[7]. Неправильні нульові коректори призвели й до інших помилок у виготовленні дзеркал, наприклад, у Новому технологічному телескопі.

Приклади великих телескопів Річі — Кретьєна

Річі задумував 100-дюймовий телескоп Маунт Вілсон Гукер (1917) та 200-дюймовий (5 м) телескоп Гейла як ТРК. Його конструкції могли б забезпечити чіткіші зображення в більшому корисному полі зору порівняно з фактично використаними параболічними конструкціями. Однак, оскільки змінювати 100-дюймовий проєкт було пізно і це вимагало додаткових витрат, Гейл відмовився прийняти нову конструкцію з її складно контрольованою кривиною, і Річі залишив проєкт. Обидва проєкти побудовано з традиційною оптикою. Відтоді досягнення оптичних вимірювань^[8] та технологій виготовлення^[9] дало змогу реалізувати конструкцію ТРК — телескоп Гейла, відкритий в 1948 році, виявився останнім з визначних телескопів у світі, який мав параболічне первинне дзеркало^[10].

Фермовий телескоп Шаблон:Нп розміром 41 см є частиною масиву Шаблон:Нп.

Великий телескоп (10,4 м) в обсерваторії Роке-де-лос-Мухачос на Ла-Пальмі, Канарські острови (Іспанія).
Два 10,0-метрові телескопи обсерваторії Кека в обсерваторії Мауна-Кеа (США).
Чотири 8,2-метрові телескопи у складі Дуже великого телескопа (Чилі).
Телескоп Субару (8,2 м) в обсерваторії Мауна-Кеа (США).
Два 8,0-метрові телескопи обсерваторії Джеміні в обсерваторії Мауна-Кеа (США) та Чилі.
Шаблон:Нп (4,1 м) в обсерваторії Паранал (Чилі).
4,0-метровий Шаблон:Нп на Кітт-Пік (США).
4,0-метровий телескоп Бланко в Міжамериканській обсерваторії Серро Тололо (Чилі).
Телескоп (3,94 м) в обсерваторії Східної Анатолії (DAG) в Ерзурумі, Туреччина.
Англо-австралійський телескоп (3,9 м) в обсерваторії Сайдинг-Спрінг (Австралія).
Шаблон:Нп (3,6 м) Дослідницького інституту спостережних наук Ар'ябхатта, Найнітал, (Індія).
Шаблон:Нп (3,58 м) в обсерваторії Роке-де-лос-Мухачос на Ла-Пальмі, Канарські острови (Іспанія)
New Technology Telescope (3,58 м) у Європейській південній обсерваторії (Чилі).
ARC-телескоп в Шаблон:Нп (3,5 м), Нью-Мексико, (США).
3,5-метровий телескоп Шаблон:Не перекладено на горі Шаблон:Нп (Іспанія).
Телескоп Шаблон:Нп (3,50 м) в Національній обсерваторії Кітт-Пік (США).
3,4-метровий телескоп INO340 в Шаблон:Нп (Іран).
Оглядовий телескоп VLT (2,65 м) в Європейській південній обсерваторії, Паранал (Чилі).
Північний оптичний телескоп (2,56 м) на острові Ла-Пальма, Канарські острови (Іспанія).
Телескоп Sloan Digital Sky Survey (2,50 м, модифікована конструкція) в обсерваторії Апачі-Пойнт, Нью-Мексико, США
Космічний телескоп «Габбл» (2,4 м), який зараз перебуває на навколоземній орбіті.
2,4-метровий телескоп Таїландської національної обсерваторії на горі Дой-Інтанон (Таїланд).
Телескоп обсерваторії Калар-Альто (2,2 м) на горі Калар-Альто (Іспанія).
Телескоп астрономічного комплексу Ель-Леонсіто (2,15 м), Сан-Хуан, Аргентина.
Телескоп Мексиканської національної астрономічної обсерваторії (2,12 м), Сан-Педро-Мартир.
Шаблон:Нп (2,0 м) — роботизований телескоп на острові Ла-Пальма, Канарські острови (Іспанія).
2,0-метровий телескоп обсерваторії Рожен, Болгарія.
Гімалайський телескоп «Чандра» (2,0 м) Індійської астрономічної обсерваторії, Шаблон:Нп, (Індія).
1,8-метровий телескоп Pan-STARRS в обсерваторії Халеакала на Мауї, Гаваї.
Телескоп (1,65 м) в Молетській астрономічній обсерваторії (Литва).
1,6-метровий телескоп Шаблон:Нп на Шаблон:Нп у Квебеку, Канада.
1,6-метровий телескоп Шаблон:Нп в обсерваторії Піко-дос-Діас у Мінас-Жерайсі, Бразилія.
1,3-метровий телескоп обсерваторії Скінакас на острові Крит, Греція.
1,0-метровий телескоп Річі на станції військово-морської обсерваторії США Флагстаф (останній телескоп, зроблений Г. Річі перед смертю).
Телескоп Шаблон:Нп (1,0 м) в Шаблон:Нп в Дейтона-Біч, Флорида (США).
Чотири 1,0-метрові телескопи SPECULOOS в обсерваторії Паранал у Чилі, призначені для пошуку екзопланет розміром із Землю.
Космічний телескоп Спітцер (0,85 м) — інфрачервоний телескоп, який зараз працює на навколоземній орбіті.
Телескоп компанії Шаблон:Нп (0,8 м) в Шаблон:Нп в Шаблон:Нп, Лондон (Велика Британія).
Камера Шаблон:Нп (LORRI, 0,208 м) на борту космічного корабля New Horizons, на цей час за межами орбіти Плутона.

Див. також

Примітки

Шаблон:Примітки

[Sacek1-1] Шаблон:Cite web

[Rutten67-2] Шаблон:Cite book

[3] Шаблон:Cite journal

[4] Шаблон:Cite journal

[5] Шаблон:Cite web

[6] Шаблон:Cite book

[7] Шаблон:Cite book

[8] Шаблон:Cite journal

[9] Шаблон:Cite book P. 454

[10] Шаблон:Cite book, p. 317.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

Телескоп Річі — Кретьєна

Зміст

Історія

Конструкція

Дзеркало

Приклади великих телескопів Річі — Кретьєна

Див. також

Примітки

Навігаційне меню

Телескоп Річі — Кретьєна

Історія

Конструкція

Дзеркало

Приклади великих телескопів Річі — Кретьєна

Див. також

Примітки

Навігаційне меню

Пошук