вопрос к оптикам-теоретикам телескопостроения.

[Diskus]

Разрезать большое зеркало будет очень сложно , да и рука на такое кощунство не поднимется  

[Pluto]

>>Исходя из предлагаемой схемы я уверен что в ней на 100% будет отсутствовать:  1 -Центральное экранирование. 2 -Хроматизм.

Центрального экранирования действительно не будет, хроматизма в зеркальных телескопах и так нет.

Кома и астигматизм будут такие же, как у исходного большого зеркала (из которого будем вырезать внеосевой параболид), это уже не раз звучало в предыдущих постах, т.е. тут выигрыша не ожидается. Короче, приходим к классическому брахиту (правда, вместо плоского зеркала, там применяется выпуклое).
Судя по тому, что такие схемы являются экзотикой, как среди любителей ( так и профессионалов) возможный выигрыш в качестве не компенсирует трудностей изготовления и юстировки подобных телескопов.

P.S. А центральное экранирование (в разумных пределах) не такая уж страшная вещь, как ее малюют. Уверен, что большинство ЛА не смогут визуально отличить телескоп без экранирования и с экранированием 20%.

[Iskandar]

Во-первых, мало того, что разрезать такое зеркало будет тяжело - после вырезания полученные зеркала неизбежно "поведёт", так что вырезать их надо будет заранее, а обрабатывать все вместе.
А теперь прикиньте, какого размера должно быть вторичное зеркало - поскольку вынос фокальной плоскости за главное зеркало обязателен, а вторичку обязательно надо делать плоской, то её диаметр должен превышать половину диаметра главного зеркала. Но, исходя из того, что при этом экранирования не должно быть, главное зеркало должно быть очень короткофокусным, чтобы обеспечить это самое отсутствие экранирования. А это резко усложняет изготовление зеркала. Кроме того, изготовить плоское зеркало сложнее, чем ту же параболу или гиперболу. Вообще, это зацикливание на плоском зеркале, якобы не дающем никаких искажений по сравнению с другими, непонятно. Тогда уж и главное надо плоским брать...

[Diskus]

На мой взгляд , если проектировать внеосевой ньютон , то только однозеркальный и длиннофокусный ( главные преимущества - отсутствие ЦЭ и одна отражающая поверхность, а длинный фокус позволит свести к минимуму кому и астигматизм)

Но врят-ли кто-то на такое решится , проще и дешевле к стандартному ньютону добавить пару см в диаметре и скомпенсировать потери от ЦЭ, или я не прав ?

[ljv]

Ну вот как и ожидал-все свели к банальному брахиту с повернутым зеркалом и вытекающей отсюда кучей всякого рода ...измов и прочих недостатков!!Еще раз хочу подчеркнуть : Повторяю! Я предлагаю аппарат в котором главное зеркало стоит на главной оптической оси и никуда не повернуто ,вторичное зеркало (плоское оно или выпуклое лучше -тут уже слово за специалистами)находится ЗА пределами апертуры и ни чего не экранирует!!, и к тому-же не имеющее растяжек.Речь идет о КОМПАКТНОМ  аппарате с УДОБНО расположенным окуляром,НЕ имеющего ХРОМАТИЗМА, НЕ имеющего ЦЕНТРАЛЬНОГО ЭКРАНИРОВАНИЯ ,немного контраснее и легче чем МАК, и который наконец  положит конец спорам рефлекторщиков и рефракторщиков-поскольку в своем принципе действия свободен от главных недостатков и тех и других!Сложность изготовления главного и вторичного зеркала(если его сделать выпуклым в виде вырезки из параболоида) действительно существует но это вопрос технологии изготовления!Возможно что это существенно дороже,НО наверняка дешевле апохромата?К тому же предлагаемая схема вдвое короче АПО. Согласен с <<<<<<<Iskandar "Во-первых, мало того, что разрезать такое зеркало будет тяжело - после вырезания полученные зеркала неизбежно "поведёт", так что вырезать их надо будет заранее, а обрабатывать все вместе.>>>>>> Видимо так и будет но это уже вопросы из другой области(как сделать??).Хочу так-же возразить  
<<<<<Diskus -проще и дешевле к стандартному ньютону добавить пару см в диаметре и скомпенсировать потери от ЦЭ, или я не прав ? >>>>Думаю неправ-не в сантиметрах дело , а в качестве картинки-ЦЭ измеряется не в сантиметрах а в процентах!!Для того что бы поставить окуляр сзади центрального зеркала (и вдвое уменьшить длину трубы) диаметр вторичного зеркала должен быть достаточно большим-отсюда большое Ц.Э. Вспомните схему Клевцова - Большое Ц.Э. и растяжки-ее главный принципиальный недостаток (ну если верить VD конечно).Кстати  предлагаемую схему можно реализовать и в Клевцове и в МАКах улучшив их контрастные и яркостные характеристики!!(для этого надо их исполнить в виде"Виртуальной  круговой вырезки диаметром 30-40% от схемы,считая от края ,с последующим увеличением поперечного размера вырезки втрое для восстановления предыдущего размера апертуры до вырезки). Ну тем кто идею не понял советую посмотреть чертеж на 1 странице этого постинга(нарисована  Diskus на тетради в клеточку ) там у него хорошо видно что остается(отмечено жирно) и что не используется(тонкая линия) от первоначальных схем! -у меня нет технической возможности здесь рисовать (к сожалению конечно).Кстати если закрыть глаза на недостатки сфер и вместо параболических вырезок использовать сферические то стоимость аппарата значительно снизится,хотя качество и немного упадет.

[Diskus]

   Уважаемый ljv , думаю идея внеосевых систем всем понятна .
Все можно изготовить и все будет работать,  но какой ценой?
  Хорошее зеркало 400 мм стоит примерно 3000$ , из него получится 4-5 вырезок 150 мм , стоимость параболического зеркала  для обычного ньютона 175мм  ок 150-200$ , т.е. в три раза меньше.
   И еще- представьте себе технологию юстировки двухзеркальной внеосевой системы,
даже опытные оптики содрогаются  
   Несмотря на все , ради эксперимента, я готов пойти на изготовление однозеркального внеосевика(зеркало закажем , трубу и все остальное можно сделать у нас) , при условии если кроме меня найутся еще  2-3 желающих иметь такую экзотику.

[bibliograf]

 В 1936 году Д.Д. Максутов получил авторское свидетельство на "Параболический
коллиматор и способ его осуществления".  Предлагалось в большой заготовке делать
кольцевые надрезы, затем полировать и ретушировать большое зеркало - и затем
окончательно вырезать малые внеосевые зеркала. Однако, все не так просто - позд-
нее в книге "Астрономическая оптика" Максутов писал, что "- к сожалению, изготов-
ление внеосевых параболоидов настолько сложно, что мечтать о широком распро-
странении таких систем не приходится..."
В 1944 году Д.Д. Максутов предложил  "менисковый Гершель" со сферической опти-
кой - по этой схеме серийно выпускались теневые приборы для исследования опти-
ческих неоднородностей - главным образом, в газодинамических экспериментах.
В фокусе коллиматора помещалась освещенная щель, параллельный пучок прохо-
дил через среду;  второй коллиматор фокусировал его на ноже Фуко.  Позднее на
теневой прибор ИАБ-451 использовался в лазерных интерферометрах и о его при-
менении есть целые монографии.
У нас в институте при переезде одной из лабораторий такой прибор просто разо-
рили и выбросили - я немного опоздал и спас лишь мениск - его хотели приспособить
для пепельницы...

[bibliograf]

 А вот чертеж ИАБ-451:

[Diskus]

У нас в институте при переезде одной из лабораторий такой прибор просто разо-
рили и выбросили - я немного опоздал и спас лишь мениск - его хотели приспособить
для пепельницы...

А для чего приспособили зеркало?  

[bibliograf]

 Наверное, чтобы рассматривать прыщи...
Прикиньте, сколько было промышленностью изготовлено таких приборов -наверное,несколь-
ко сотен.  Сколько из них сейчас используется - единицы; куда делись все остальные - спи-
саны или пылятся без дела. И скольких любителей можно было бы осчастливить "Менисковы-
ми Гершелями"?

[Diskus]

А кто производитель , может стоит поискать и ощастливить хотя-бы несколько любителей экзотики?

[sikoruk]

Ljv:
«Одной из трех основных схем построения телескопов является схема Ньютона (он же Добсон). Основные недостатки :1-Центральное экранирование. 2-Экранирование растяжками. 3-Шаровая(а не параболическая) поверхность главного зеркала. 4 -Большая длина трубы. 5 - Неудобное расположение окуляра.6 -Икажения вносимое вторичным зеркалом(поскольку отражение происходит на угол 90 град)»

«В этом случае мы получим аппарат с трубой вдвое короче добсона и нормально расположенным окуляром. С радиусом поворота окуляра пару десятков сантиметров ,а не более метра -за которым не нужно бегать. При этом второе зеркало поворачивает лучи практически на 180 градусов и его поверхность не должна вносить заметных искажений. Почему подобная схема не реализуется на практике?»

Прежде всего у Вас не верные предпосылки.
1. Оптическая систем Ньютона и монтировка Добсона – это принципиально разные вещи.
2.Главное зеркало телескопа Ньютона - категорически параболоид. Другое дело, что в недорогих инструментах для любителей главные зеркала делают сферическими, да и то только при малых относительных отверстиях.
3. Длина трубы «ньютона» зависит главным образом от относительного отверстия и чаще всего как раз небольшая.
4. Удобнее ньютоновского окуляра расположен, пожалуй, только окуляр телескопа Нэсмита. Все остальное гораздо менее удобно.
5. Никаких искажений плоское диагональное зеркало ньютоновского телескопа не вносит, если оно изготовлено с достаточной в оптике точностью. Если зеркало не безупречно, то, как это не странно,  наклоненное к оси оно вносит меньше искажений, чем, будучи установленным нормально к оси.

Ваша фраза «мы получим аппарат с трубой вдвое короче добсона» лишена смысла, т.к. монтировка Добсона не имеет длины в том смысле, который Вы в это вкладываете. На монтировке Добсона устанавливают и рефракторы. Самый интересный случай, когда на этой монтировке установил свой 50-см рефлектор Дж. Нэсмит (теперь эта оптическая схема носит его имя) за сто с лишним лет до того, как Добсон построил свой первый телескоп. Кстати, наблюдатель на монтировке сидел в кресле, которое поворачивалось вместе со всем телескопом, а окуляр находился  прямо перед наблюдателем всегда на одной и той же высоте. Добсону до этого далеко.

Но вернемся к оптической схеме. Pluto уже ответил Вам, что оптическая схема, предложенная Вами была реализована сначала М.В. Ломоносовым (1762 г.), а несколько позже Вильям Гершелем (1774 г.). Первым же предложил ее Николо Цуки еще в 1616 г.! Так что схема эта применяется довольно давно. Построено огромное количество солнечных телескопов и профессиональных и любительских по этой схеме. В частности у меня есть 110-мм телескоп, построенный по такой схеме. Я построил его в 1981 г. для наблюдений полного солнечного затмения 31 июля и получил тогда отличные фотографии короны.

Diskus:
«Если ось окуляра будет лежать на оптической оси большого зеркала , то окуляр будет работать только частью своей апертуры , а в моем случае окуляр освещен по всей апертуре».

В данном случае окуляр обязательно должен располагаться на оси того большого зеркала, из которого вырезается маленькое. Иначе говоря, окуляр поставлен во всех смыслах в крайне невыгодное положение. На это обратил Ваше внимание Алексей Юдин.

Что касается изготовления трех (или более) зеркал на одной пан-шайбе и на едином полировальтнике, то не нужно забывать, что толщина пла-шайбы должна быть примерно около 1/10 ее диаметра. Это серьезная заготовка, из которой правильнее всего сделать одно большое светосильное зеркало. Ну, а центральное экранирование- это обычная «страшилка», которой, признаюсь Вам, не брезгал и я во время уж слишком горячих споров по поводу сравнения рефлекторов и различных схем рефракторов. Чепуха все это. Если экранирование не превышает 1/4-1/3 диаметра гл. зеркала, то никто из нормальных наблюдателей не сможет заметить ее влияния.

Единственно, в чем Вы правы и неправы Ваши оппоненты, так это то, что кома на оси внеосевого параболоида действительно равна нулю, если окуряр, фотопластинка или матрица расположены на оси «большого» зеркала, из которого вырезан внеосевой параболоид. Правда, кома очень быстро растет по мере того, как мы смещаемся с оси.

Почему по предложенной Вами (а также Цуки, Ломоносовым и Гершлем) схеме не строят ничего, кроме солнечных телескопов? Астрономам нужен светосильный телескоп, а схема Цуки-Ломоносова-Гершеля хорошо работает только при очень малых относительных отверстиях. Светосильный телескоп такого рода – дело фантастически дорогое, даже для малых у профессионалов диаметров – 1-1,5 метра. С тех пор, как было изобретено сначала серебрение, а потом алюминирование стекла, и надобность в «спекулуме» с его 60% отраженного света отпала. Проще стало ввести диагональное зеркало на оси параболоида, чем делать внеосевой параболоид, технология которого до сих пор по-настоящему не разработана.

Очень жаль, что не совсем обычная идея оказалась на этот раз заново изобретенным велосипедом. Действительно жалко.

Ваш Л. Сикорук.

[Pluto]

>>Самый интересный случай, когда на этой монтировке установил свой 50-см рефлектор Дж. Нэсмит (теперь эта оптическая схема носит его имя) за сто с лишним лет до того, как Добсон построил свой первый телескоп. Кстати, наблюдатель на монтировке сидел в кресле, которое поворачивалось вместе со всем телескопом, а окуляр находился  прямо перед наблюдателем всегда на одной и той же высоте. Добсону до этого далеко.

В связи с этим, вспомнилась конструкция телескопа Бредфилда, в который он открыл последнюю комету.
 Он установил обычный Ньютон на высокой азимутальной монтировке так, чтобы ось окуляра совпала с осью высоты (как в схеме Несмита). Для уравновешивания телескопа применяется штанга с противовесами, которая уравновешивает трубу. Конструкция получилась громозкая, но для обзора неба в стационарных условиях удобная. Не зря такой опытный кометчик ее использует.

[ljv]

Ну конечно-же Добсон это схема монтировка , а Ньютон это оптическая схема телескопа которые часто устанавливаются на монтировке Добсона.Нужно было видимо сразу это уточнить -а то почему то все на это обращают повышенное внимание, хотя речь в моем постинге идет совершенно о другом.Хотелось-бы еще раз уточнить что предлагается схема Кассергена, (отсюда и укороченная труба при одинаковых с Ньютоном относительных отверстиях) с главным зеркалом в виде внеосевого параболоида.Вторичное либо  плоское , либо так-же внеосевой выпуклый параболоид расположенный за пределами апертуры главного зеркала.Что мешает сделать такой телескоп светосильным непонятно...Берем побольше диаметр  и поменьше увеличение....Сложность с определением фокуса внеосеого парабалоида действительно есть- реально его можно определить лишь в процессе изготовления , зная заранее из какой части параболоида он "вырезан" , либо путем долгих и нудных экспериментов. Аналогичные проблемы возникли у меня и других кто сталкивался со спутниковыми антеннами .Если 10 и более лет назад применялись прямофокусные антенны , у которых фокус определялся с помощью рулетки и формулы с точностью до сантиметра,то с появлением офсетных антенн (сейчас их процент приближается к 100%- вновь устанавливаемых диаметром менее 2 метров)стало ясно что никакими линейками и формулами фокус не определишь...ну и ничего,постепенно освоились,у меня был случай когда были утеряны держатели конвертора и ничего...подобрали .Тут еще хочется сделать небольшое отступление насчет технологии изготовления зеркал.Удивляет что со времен Ньютона видимо существенной смены технологии не произошло-шлифовка ,полировка большого куска стекла,большой вес зеркала при значительной апертуре,отсюда долгий прогрев ...Ну в любительских условиях понятно,но в промышленных .А ведь в зеркале работает лишь верхний микрон его поверхности а все остальное - подложка.Неужели в 21 веке нельзя научиться изготовлять вогнутое зеркало другим способом??Например напылять на  форму несколько слоев различых материалов каждый из которых будет выполнять определенные задачи .Ну например несколько слоев различных металлов с различными температурными коэффицентами расширения для термокомпенсации и после небольшой доводки ,сверху алюминий покрытый кварцем  или еще что нибуть в этом роде...Кстати я ведь не претендовал на изобретение новой схемы (аж страшно становится-  Ломоносов и Гершель и Николо Цуки еще в 1616 г.! потому что слабо знаком с историей телескопостроения), а лишь спросил почему подобные схемы"велосипеда" не применяются на практике?Хотя на имеющимся у меня рисунке схемы Гершеля световой поток поворачивается вбок методом поворота зеркала , а не формой внеосевого параболоида,возможно неправ художник (ну не Гершель же ее сам рисовал!)нарисовавший эту схему...Честно говоря непонял только одного- почему данная схема хорошо работает только при очень малых относительных отверстиях? Почему невозможно получение большой светосилы?Да , а вот насчет диагонального зеркала (я тут немного подумал над этим)-тут я полностью согласен с  Л. Сикорук.""""" как это не странно,  наклоненное к оси оно вносит меньше искажений, чем, будучи установленным нормально к оси."""""А вообще-то  никаких негативных высказываний насчет данной  схемы"велосипеда" я так и не услышал -и кома там оказывается рана нулю....Сложность в изготовлении-ДА!При существующей технологии!!В 1936 году Д.Д. Максутов получил авторское свидетельство на "Параболический коллиматор и способ его осуществления".  Предлагалось в большой заготовке делать кольцевые надрезы, затем полировать и ретушировать большое зеркало - и затем окончательно вырезать малые внеосевые зеркала.Может быть так????Ну вобщем подумаем....А вот объектив необходим видимо такой-же как у ИАБ-451:-смотри выше.

[bibliograf]

 Недавно для обработки оптических поверхностей стали применять принципиально новый
метод - ионное травление. Эта технология заимствована из электроники - изделие в вакуум-
ной камере подвергается обработке пучком ускоренных ионов кислорода или четырехфтори-
стого кремния. Этот пучок при помощи фокусирующей системы можно как угодно модули-
ровать и отклонять - подобно электронному лучу в кинескопе. Процесс ведется под непреры-
вным контролем интерферометра - и единственным ограничением на скорость обработки
является нагрев детали. Обычно съем материала - порядка микрона в минуту,  микрошеро-
ховатости - менее 10 нм - а точность определяется лишь совершенством контроля. Естествен-
но ионной обработкой на зеркало может быть нанесен любой рельеф.
Китайцы обещают скоро наделать таким методом 8-дюймовых зеркал л/8  -  из витринного
стекла - по цене менее $100/штука!

[Diskus]

   15 лет незад идеи по изготовлению несиметричных спутниковых антенн воспринимались ,мягко говоря , как несерьезные, все упиралось в технологию , но потом научились их выдувать сжатым воздухом и весь мир( я имею ввиду бытовые антенны) перешел на офсетную конструкцию.
     Думаю не за горами то время, когда новые технологии,как правильно подметил библиограю, придут и в оптику .
Так- что, уважаемые теоретики , не отвергайте предложенную схему , попробуйте просчитать оптимальную конструкцию , а изготовить- это уже другой вопрос - тут карты в руки технологам.

[Mihail Sedyh]

Уважаемый ljv, энтузиазм это хорошо, но по-моему Вы не слышете, что Вам говорят, или участники обсуждения выражают свои мысли довольно сумбурно (сдается мне что и то и другое). Попробую ответить.
Посылки: Рассматриваем схему Ньютона с параболическим главным зеркалом в сравнении с предлагаемой схемой. Хроматические аберрации не рассматривем совсем, т.к. их и так нет в рефлекторах.

Насколько я понял, в схеме Ньютона Вам не нравятся:
1. Центральное экранирование.
2. Длинная труба (малое относительное отверстие).
Остальные недостатки не учитываем, т.к. они основывались на неверных посылках, что Вам уже разъяснили.
Давайте прикинем, что Вы хотите получить: апертура 100-200мм, относительное отверстие 1\4 (Ньютоны приемлемо работают до 1\6-1\5). Если мы сможем использовать 40% диаметра большой заготовки, из которой вырезаются внеосевые парабололоиды, то эта заготовка должна из себя представлять параболу с относительным отверстием 1\1, стрелкой кривизны десятки миллиметров,  асферикой - единицы миллиметров  и соответствующей толщины. От такой перспекивы действительно содрогнуться все, кому приходилось шлифовать зеркала. Но, предположим, мы с этим справились. Если Вы попробуете провести аберрационный расчет данной системы (аберрации будут как у зеркала 1\1), то получите поле зрение, на котором хоть что-то можно рассмотреть, дай бог - несколько минут.
Разница систем с\без ЦЭ проявляется только при дифракционном качестве изображения, о чем здесь речи не идет, то есть путем чудовищных усилий мы получим инструмент (надо правда отметить компактный) в котором проблема ЦЭ все равно не решена, по причине его полной неработоспособности.

Теперь в целом по дискусии от конца к началу.

.....предлагается схема Кассергена, (отсюда и укороченная труба при одинаковых с Ньютоном относительных отверстиях)

Равных относительных отверстий не будет по определению (если речь идет о схемах, а не о зеркалах).

Что мешает сделать такой телескоп светосильным непонятно...Берем побольше диаметр  и поменьше увеличение....

Думаю выше я это объяснил.

Например напылять на  форму несколько слоев различых материалов каждый из которых будет выполнять определенные задачи .

Как будет изготавливаться форма?  

-и кома там оказывается рана нулю....

Только на оси. (в приведеном выше случае - практически в одной точке).

А вот объектив необходим видимо такой-же как у ИАБ-451:-смотри выше.

 Кстати , обратили внимание на его относительное отверстие?  

Ну вот как и ожидал-все свели к банальному брахиту с повернутым зеркалом и вытекающей отсюда кучей всякого рода ...измов и прочих недостатков!!

У брахита, кстати, именно внеосевой параболоид, а то, что Вы имеете в виду - схема Куцца.

НО наверняка дешевле апохромата

А вот тут согласен. Схема имеет право быть в качестве, например, планетарного телескопа с А~1\10-1\15, и будет дешевле АПО, но вот габариты....

Diskus - Но врят-ли кто-то на такое решится , проще и дешевле к стандартному ньютону добавить пару см в диаметре и скомпенсировать потери от ЦЭ, или я не прав ?

Неправ, дело не в светопотерях, а в распеделении энергии в дифракционном пятне. Без ЦЭ контраст мелких деталей повысится.

[Mihail Sedyh]

Схема брахита  - схема для шикарного солнечного/планетарного телескопа при малых относительных отверстиях. Осмелюсь высказать предположение, что при хорошем просветлении и чернении брахит покажет лучшие картинки планет при равных диаметрах  по сравнению с АПО (даже если он исправлен для пяти длин волн) за счет отсутствия вторичного спектра, не говоря уже о ближних ИК и УФ областей при соответствующих приемниках. Стоить при этом он будет существенно меньше. Почему данная схема не нашла распространения в этом качестве среди ЛА - лично мне непонятно, хотя габариты конечно предполагают более-менее стационарное размещение.

Вообще меня несколько раздражает бум АПО за бешенные деньги, но проблема в том, что вся геометрическая оптика и теория аберраций заточены под осевые системы (начиная с начальных допущений, оптики параксиальных пучков, условий нормировки и т.д.). Те же брахиты расчитываются как часть осевой системы, что не есть правильно (например распределение энергии в пятне рассеяния). Возможно я займусь приспособлением теории в данному частному случаю, но пока на это совершенно нет времени.

[Diskus]

    Займитесь, Михаил , а то  робкие попытки намекнуть теоретикам и практикам о целесообразности проектирования и изготовления опытного образца длиннофокусного планетарного внеосевика пока не встретили поддержки и понимания .
     
     P.S.  Пока резвые китайцы не опередили  

[Hell]

Заманчивая это идея ох заманчивая Я и сам нередко об этом думал много зеркал сделал хочется этакого неординарного попрбовать...