телескоп Максутова
Конструкция катадиоптрического телескопа
Телескоп Максутова – Кассегрена с апертурой 150 мм.

Максутов (также называемый « Мак ») [1] — это конструкция катадиоптрического телескопа , которая объединяет сферическое зеркало со слабоотрицательной менисковой линзой в конструкции, которая использует преимущество всех поверхностей, являющихся почти «сферически симметричными». [ 2] Отрицательная линза обычно имеет полный диаметр и помещается во входной зрачок телескопа (обычно называемый «пластиной корректора» или « оболочкой менискового корректора »). Конструкция исправляет проблемы внеосевых аберраций, таких как кома, обнаруженная в рефлекторных телескопах, а также исправляет хроматическую аберрацию . Она была запатентована в 1941 году советским оптиком Дмитрием Дмитриевичем Максутовым . [3] [4] Максутов основал свою конструкцию на идее камеры Шмидта , заключающейся в использовании сферических ошибок отрицательной линзы для исправления противоположных ошибок в сферическом первичном зеркале . Конструкция чаще всего встречается в варианте Кассегрена с интегрированным вторичным зеркалом, которое может использовать полностью сферические элементы, тем самым упрощая изготовление. Телескопы Максутова продаются на любительском рынке с 1950-х годов.

Изобретение

Дмитрий Дмитриевич Максутов

Дмитрий Максутов, возможно, работал над идеей сопряжения сферического главного зеркала с отрицательной менисковой линзой еще в 1936 году. Его заметки того времени о функции зеркал Манжена , раннего катадиоптрического прожекторного отражателя, состоящего из отрицательной линзы с посеребрением на задней стороне, включают эскиз зеркала Манжена с зеркальной частью и отрицательной линзой, разделенными на два элемента. [5] Максутов, похоже, снова подхватил эту идею в 1941 году как вариацию более ранней конструкции, которая сочетала сферическое зеркало с отрицательной линзой, « камеры Шмидта » Бернхарда Шмидта 1931 года . [3] [4] Максутов утверждал, что придумал идею замены сложной корректорной пластины Шмидта на полностью сферическую «корректорную пластину мениска» во время поездки в поезде беженцев из Ленинграда. [6] Максутов описывается как запатентовавший свою конструкцию в мае, [6] августе или октябре 1941 года [7] и создавший прототип в стиле «Максутова– Грегориана » в октябре 1941 года. [7] Максутов придумал уникальную идею, используя «ахроматический корректор», корректор, сделанный из одного типа стекла со слабой отрицательной формой мениска, которая отличалась от чистой концентрической сферической симметричной формы для исправления хроматической аберрации. [8]

Похожие независимые конструкции менискового телескопа были также запатентованы в 1941 году: Альбертом Боуверсом (его концентрический менисковый телескоп 1941 года ), К. Пеннингом [9] и Деннисом Габором (катадиоптрическая немоноцентрическая конструкция). [10] Секретность военного времени не позволяла этим изобретателям знать о конструкциях друг друга, что привело к тому, что каждое из изобретений было независимым.

Производные конструкции

Проект Максутова 1944 года был первым опубликованным проектом менискового телескопа и был опубликован в популярном журнале Journal of the Optical Society of America . [11] [12] [7] Это привело к тому, что профессиональные и любительские конструкторы почти сразу же начали экспериментировать с вариациями, включая конструкции Ньютона , Кассегрена и широкоугольной камеры.

Максутов–Кассегрен

Существует много конструкций Максутова, которые используют конфигурацию Кассегрена , устанавливая выпуклое вторичное зеркало вблизи фокуса главного зеркала . Большинство типов используют полноапертурные корректоры и поэтому не очень большие, так как пластина корректора быстро становится непомерно большой, тяжелой и дорогой по мере увеличения апертуры, с очень длительным временем охлаждения для достижения оптимальных оптических характеристик. Большинство коммерческих производителей обычно останавливаются на 180 мм (7 дюймов).

Грегори или «пятно» Максутова–Кассегрена

Световой путь в типичном «Грегори» или «пятне» Максутова–Кассегрена.

Заметки Максутова по проектированию от 1941 года исследовали возможность «сложенной» конструкции типа Кассегрена с вторичным посеребренным «пятном» на выпуклой стороне мениска, обращенной к главному зеркалу . [7] Он считал, что это создаст герметичную и прочную оптическую систему, пригодную для использования в школах. [7] Эта конструкция появилась в коммерческих целях в телескопе Questar Лоуренса Бреймера 1954 года и в конкурирующем патенте конструктора PerkinElmer Джона Грегори на Максутова-Кассегрена. Коммерческое использование конструкции Грегори было явно зарезервировано для Perkin-Elmer, но было опубликовано как конструкция любительского телескопа в выпуске Sky and Telescope 1957 года вж /15иж /23вариации. Большинство Максутовых, производимых сегодня, являются конструкциями типа «Кассегрена» (называемые либо «Грегори–Максутов» [13], либо «Спот-Максутов»), которые используют полностью сферические поверхности и имеют в качестве вторичного элемента небольшое алюминизированное пятно на внутренней поверхности корректора. Это имеет преимущество упрощения конструкции. Это также имеет преимущество фиксации выравнивания вторичного элемента и устраняет необходимость в «пауке», который мог бы вызывать дифракционные пики. Недостатком является то, что при использовании всех сферических поверхностей такие системы должны иметь фокусные отношения вышеж /15чтобы избежать аберраций. [14] Кроме того, теряется степень свободы в коррекции оптической системы путем изменения радиуса кривизны вторичного зеркала, поскольку этот радиус такой же, как у задней поверхности мениска. Сам Грегори, на секунду, быстрее (ж /15) конструкция, прибегла к асферизации передней поверхности корректора (или главного зеркала) для уменьшения аберраций. Это привело к другим конструкциям с асферическими или дополнительными элементами для дальнейшего уменьшения внеосевой аберрации. [15] Этот тип высокого фокусного отношения Максутова-Кассегрена и более узкое поле зрения делают их более подходящими для получения изображений Луны и планет и любого другого типа наблюдений, где узкое поле зрения с высокой мощностью является плюсом, например, для разрешения плотно упакованных шаровых скоплений и двойных звезд .

Meade ETX «пятно» Максутова–Кассегрена.

Самым заметным ранним любительским астрономическим типом был Questar 3-1/2 Maksutov Cassegrain, представленный в 1954 году, мелкосерийная, дорогая модель, все еще доступная на потребительском рынке. В середине 1970-х годов некоторые из основных коммерческих производителей представили серийные модели. Совсем недавно, недорогое российское, а в последнее время и китайское массовое производство еще больше снизило цены. Многие производители в настоящее время производят Maksutov–Cassegrains, такие как Explore Scientific , Intes, Intes-Micro, LOMO , Orion Optics, Telescope Engineering Company (TEC), Vixen , линия ETX Meade Instruments и линии Celestron , Sky-Watcher и Orion Telescopes компании Synta Taiwan .

Конструкция пятна Максутова-Кассегрена широко используется в военных , промышленных и аэрокосмических приложениях. Поскольку все оптические элементы могут быть постоянно зафиксированы в выравнивании, а трубчатый узел может быть герметично изолирован от окружающей среды, конструкция чрезвычайно прочна. Это делает ее идеальной для отслеживания, дистанционного наблюдения и калибровки/ прицеливания радаров , где приборы подвергаются воздействию суровых условий и высоких перегрузок .

Руттен Максутов–Кассегрен

Световая дорожка в типичном Рюттене Максутове–Кассегрене.

Максутов-Кассегрен Руттена (также называемый Максутовым Румака или Максутовым Сиглера ) [16] имеет отдельное вторичное зеркало, установленное на внутренней поверхности менискового корректора, иногда похожее на конфигурации держателя корректора/зеркала, встречающиеся в коммерческих Шмидта-Кассегренах . Это обеспечивает дополнительную степень свободы в исправлении аберрации путем независимого изменения кривизны корректора и вторичного зеркала. В частности, это позволяет конструктору асферизировать вторичное зеркало, чтобы обеспечить гораздо более широкое плоское поле, чем традиционные точечные Максутовы, с меньшей внеосевой комой. Установка вторичного зеркала на корректоре также ограничивает дифракционные пики. Эта версия названа в честь работы голландского оптического дизайнера Харри Раттена.

Субапертурный корректор Максутова–Кассегрена.

Путь света в типичной субапертуре Максутова–Кассегрена.

Максутов отметил в своих конструкциях, что вместо использования полноапертурного корректора можно поместить небольшой субапертурный корректор в сходящийся световой конус главного зеркала и достичь того же эффекта. [17] В 1980-х годах Дэйв Шафер [17] и Ральф У. Филд [18] выступили с субапертурными конструкциями Кассегрена, основанными на этой идее. Конструкция уменьшает массу и «время остывания» полноапертурного корректора. Она имеет недостатки открытой, негерметичной трубки и требует сборки крестовины для удержания вторичного зеркала и корректора, что неизбежно влияет на качество изображения из-за дифракционных артефактов. Кроме того, поскольку свет проходит через корректор дважды, количество задействованных поверхностей увеличивается, что затрудняет достижение хорошей коррекции аберраций. [19] [20] Субапертурные корректоры Максутова в настоящее время производятся телескопами Vixen , их модели VMC (Vixen Maksutov Cassegrain).

Максутов–Ньютонианцы

Оптика Максутова может использоваться в ньютоновских конфигурациях, которые имеют минимальную аберрацию в широком поле зрения , с одной четвертой комы аналогичного стандартного ньютоновского и половиной комы Шмидта -Ньютона . [21] Дифракцию также можно минимизировать, используя высокое фокусное отношение с пропорционально малым диагональным зеркалом, установленным на корректоре, что позволяет этой конструкции достигать контрастности и качества изображения, приближающихся к качеству беспрепятственных высококлассных рефракторов (хотя с некоторым виньетированием при фотографическом использовании). [22] Как и у Максутова-Кассегрена, общий диаметр оптической системы ограничен из-за массы пластины корректора. Synta Taiwan в настоящее время выпускает версию 190 мм под брендом Sky-Watcher , как и Explore Scientific с версией 152 мм, разработанной в сотрудничестве с астрономом Дэвидом Леви .

Камеры Максутова

Система Максутова может использоваться в (редком) типе сверхширокоугольной астрономической камеры с прямым фокусом, похожей на камеру Шмидта . Как и камера Шмидта, камера Максутова имеет изогнутую фокальную плоскость.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Пол Э. Кинзер, Основы наблюдения за звездами: Начало занятий любительской астрономией, Cambridge University Press - 2015, стр. 43
  2. ^ Джон Дж. Г. Савард, «Разные размышления»
  3. ^ ab Джон Вудрафф (2003). Астрономический словарь Firefly . Firefly Books. стр. 135. ISBN 978-1-55297-837-5.
  4. ^ ab Эволюция конструкции Максутова
  5. ^ Дмитрий Максутов: Человек и его телескоп
  6. ^ ab Armstrong, EB, «Геометрическая оптика и камера Шмидта», Irish Astronomical Journal, т. 1(2), стр. 48
  7. ^ abcde "Дмитрий Максутов: Человек и его телескопы Эдуарда Тригубова и Юрия Петрунина". Архивировано из оригинала 2012-02-22 . Получено 2009-03-24 .
  8. ^ Дэниел Дж. Шредер (2000). Астрономическая оптика. Elsevier Science. стр. 202. ISBN 978-0-12-629810-9.
  9. ^ Фриц Блехингер; Бертрам Ахтнер (2005). Справочник по оптическим системам, том 4: Обзор оптических приборов. Wiley. стр. 806. ISBN 978-3-527-40380-6.
  10. ^ Рудольф Кингслейк (1978). Основы проектирования объективов. Academic Press. стр. 313. ISBN 978-0-12-408650-0.
  11. ^ "История Мак-Ньют". company7.
  12. ^ Максутов, Дмитрий Дмитриевич (май 1944). «Новые катадиоптрические менисковые системы». Журнал оптического общества Америки . 34 (5): 270. doi :10.1364/JOSA.34.000270.
  13. ↑ Маллейни, Джеймс (26 мая 2007 г.). Руководство покупателя и пользователя астрономических телескопов и биноклей. стр. 46. ISBN 9781846287077.
  14. ^ Бариль, Марк Рене. "Фотовизуальный телескоп Максутова-Кассегрена". Хотя эта конструкция и удобна, она ограничена фокусными отношениями вышеж /15если только к какому-либо элементу оптической системы не применена асферическая коррекция.
  15. ^ Руттен, Гарри; ван Венрой, Мартин (1988). Оптика телескопа: оценка и проектирование . Ричмонд, Вирджиния: Уиллман – Белл. ISBN 0-943396-18-2.
  16. ^ Бариль, Марк Рене. "Фотовизуальный телескоп Максутова-Кассегрена". Архивировано из оригинала 29-10-2006 . Получено 08-04-2007 .
  17. ^ ab Мур, Патрик (26 июня 2002 г.). Еще малые астрономические обсерватории. стр. 229. ISBN 9781852335724.
  18. ^ Синнотт, Роджер В., ред. (август 1981 г.). «Максутовы с субапертурными корректорами». Sky & Telescope . стр. 166–168. Архивировано из оригинала 20 сентября 2009 г.
  19. ^ Сачек, Владимир. "Катадиоптрические телескопы". telescope-optics.net . Заметки по любительской телескопической оптике. 10.2.1.
  20. ^ Mollise, Rod (28 февраля 2009 г.). Выбор и использование нового CAT: максимально эффективное использование телескопа Schmidt Cassegrain или любого катадиоптрического телескопа. стр. 103. ISBN 9780387097725.
  21. ^ Руттен, Харри Дж.Дж.; ван Венрой, Мартин AM (1988). Оптика телескопа: оценка и проектирование. ISBN 9780943396187.
  22. ^ Mollise, Rod (28 февраля 2009 г.). Выбор и использование нового CAT. стр. 101. ISBN 9780387097725.
На Викискладе есть медиафайлы по теме «Телескопы Максутова» .
  • Эволюция конструкции Максутова
  • Фотовизуальный телескоп Максутова Кассегрена
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Телескоп_Максутова&oldid=1248806187"