Эта статья предназначена для тех астрономов-любителей, которые уже наигрались с биноклем и телескопом-рефрактором, рассмотрели фазы Венеры, кольца Сатурна и спутники Юпитера, и хотят чего-то менее скучного и более потрясающего. Например, в 1000 крат с огромным объективом. Сделать такое на одних линзах невозможно: дают так называемую хроматическую аберрацию, которая проявляется в виде радужных ореолов вокруг объектов, тем более сильных, чем сильнее увеличение телескопа.
Поэтому встаёт задача собрать самодельный телескоп-рефлектор, то есть телескоп на зеркалах. В его простейшей форме он состоит из двух зеркал (объектива и диагонального) и одной линзы-окуляра.
Где достать
Главное зеркало-объектив телескопа-рефлектора — самая важная и ответственная его часть. И она же — самая сложная в изготовлении. Найти готовое зеркало такого типа практически невозможно.
Хотя есть один способ: можно сделать такое из вогнутой или выпукло-вогнутой линзы. Найдите вогнутую или выпукло-вогнутую линзу самого большого размера, какого только сможете найти. Важно, чтобы фокусное расстояние было как можно выше, а, значит, вогнутость как можно меньше: от слишком мощных вогнутых линз требуется не сферическая, а параболическая форма, а это уже совсем другой дефицит, который никак не сымпровизируешь.
Самый надёжный расчёт — это найти плосковогнутую диаметром в 10-12 см и оптической силой в 1 диоптрию. Поищите её в оптических магазинах. Самодельный телескоп в 1000 крат, таким образом, не получится, но кое-что сделать с таким можно.
Серебрение с помощью химии
Затем надо заняться серебрением, чтобы получить зеркало. Приготовьте раствор, который называется реактивом Толленса. Для того чтобы приготовить этот реактив, нужны: нитрат серебра (ляпис), едкий натр (каустическая сода) и раствор аммиака.
В комплект к этому реактиву ещё понадобится формалин (раствор формальдегида). На 10 мл воды растворите 1 г нитрата серебра, на другие 10 мл воды — 1 г едкого натра. Смешайте эти растворы, должен выпасть белый осадок. Приливайте раствор аммиака, пока осадок не растворится. Этот раствор и есть реактив Толленса.
Чтобы использовать его для серебрения, следует налить его в вогнутую часть, предварительно тщательно очищенную от любых загрязнений. Если очень слабовыраженная вогнутость, следует сделать по её краю барьерчик из воска или пластилина.
Налив реактив, следует начинать частыми каплями добавлять в него формалин. Вскоре образуется плёнка серебра, и она превратится в вогнутое зеркало. Имейте в виду, что реактив Толленса не хранится долго, использовать его надо сразу после того, как он приготовлен.
Есть и способы изготовить вогнутую поверхность самостоятельно, в первую очередь — вышлифовывание на стеклянных кругах вогнутой поверхности. Однако эти способы слишком сложны, и не рекомендованы к использованию начинающими.
Таким же способом, как и вогнутое, следует изготовить диагональное зеркало. Оно должно быть идеально прямым; для его изготовления подойдёт плоская сторона любой плосковыпуклой или плосковогнутой.
Сборка телескопа
Теперь можете начинать собирать самодельный . Вам понадобится труба, длиной точно в фокусное расстояние (если Вы использовали для изготовления плосковогнутую линзу в 1 диоптрию, то возьмите трубу длиной в 100 см, +0,5- 1 см поправки на толщину).
Труба должна быть открытой с одного конца и закрытой с другого, и изнутри выкрашенная самой чёрной краской, что только сможете найти. Диаметр трубы должен быть в 1,25 раза больше диаметра зеркала-рефрактора, если Вы использовали для изготовления линзу диаметром в 100 мм, возьмите трубу диаметром в 125 мм.
В донце трубы, точно по центру, закрепите зеркало-объектив. Чтобы это удобно было делать, донце лучше предусмотреть съёмное. Крепить объектив к донцу можно, к примеру, суперклеем.
Сделайте отверстие ближе к открытому концу трубы. Чтобы высчитать нужное положение для отверстия, отсчитайте от открытого конца трубы её радиус. Там и должен располагаться центр отверстия. В этом отверстии будет укреплён окуляр (перпендикулярно трубе).
Оно должно висеть на оптической оси под углом в 45 градусов. Если угол выдержан правильно, то при взгляде в окуляр Вы будете видеть изображение. Если с первого раза не получится, поэкспериментируйте с углом.
У меня есть простой телескоп Celestron PowerSeeker 127 EQ, вот этот, на фотографии выше. Мне его жена на день рождения подарила. Это был довольно спонтанный подарок вроде такого: «я не знаю, что тебе подарить, о смотри магазин, давай зайдем посмотрим». В принципе, я был очень рад такому подарку, штука очень интересная. Однако, за время его использования я понял, что мне хочется большего. У этого телескопа PowerSeeker 127EQ есть ряд существенных конструктивных недостатков о которых я по неопытности просто не догадывался. Основной недостаток — это сферическое главное зеркало и корректирующая линза к нему. Как следствие, переусложненная оптическая схема, неточности посадки корректирующей линзы, которая к тому же не высокого качества. В общем, качество наблюдаемого изображения при таком диаметре зеркала думаю могло быть и получше.
Я задумался о том, что мне нужен другой телескоп. Это нормальная ситуация. Говорят, что какой бы не был у любителя телескоп, он всегда мечтает о лучшем. И тут возникает вопрос: купить или сделать самому? Ответ на самом деле неочевиден. Купить наверняка проще, а может быть и дешевле? Строить самому при отсутствии опыта — сложная техническая задача, не известно получится ли вообще и не понятно будет ли это дешевле, чем просто купить.
Я вступил на скользкую тропу самостоятельного телескопостроения. Далее расскажу о моих первых шагах в этом направлении, но сразу предупреждаю, что пока не ждите прочитать статью с хэппи эндом. Мне до него очень далеко (если вообще он случится).
Итак, начинать нужно с изучения теории.
По моему мнению нет ничего лучше, чем книга «Телескопы для любителей астрономии», Л.Л.Сикорук, 1982 . Несмотря на то, что книге более тридцати лет, более подробного изложения «от и до» я не встречал. Есть еще книга М. С. Навашина "Телескоп астронома-любителя ", 1979. Тоже полезно.
Кроме этих весьма полезных книг, конечно, можно и нужно посещать астрофорумы. например, вот этот . Тут можно и вопрос спросить и почитать, кто, что и как делает.
Последний приют: youtube.com. Может показаться странным, но телескопы по всему миру строят очень многие люди. Некоторые даже ведут видеоблоги и показывают процесс изготовления. Ключевые слова для поиска по ютюбу: mirror grinding.
В целом я бы сказал, что ниша любительского телескопостроения в России кажется абсолютно пустой (но это не точно). В европах и америках есть специальные магазины, которые продают и заготовки к зеркалам (mirror blanks), и шлифовальные порошки, и инструменты и комплекты для изготовления зеркал (teleskope mirror kit).
У нас сейчас, конечно, не 79-й и не 82-й год, но вот где взять заготовку к зеркалу телескопа? Или где взять шлифпорошки? Я нашел несколько оптических заводов, но похоже они абсолютно не заинтересованы в частных заказчиках. Вероятно у них главный заказчик — это государство в лице ВПК. Я хотел купить заготовку зеркала — диск диаметром 200 миллиметров и мне сказали, что он будет стоить около тридцати тысяч без пересылки. Возможно там очень качественное оптическое стекло, а я дилетант просто не понимаю (без иронии, я знаю, что где-то может потребоваться исключительное качество).
Сказать по правде за тридцать тысяч можно уже готовое большое зеркало купить где нибудь в великом Китае.
В общем я решил делать из подручных материалов, как советовал делать Сикорук в своей книге. Подручный материал — это витринное стекло (но некаленое). Мне нужно вырезать несколько дисков из стекла толщиной 10 миллиметров и потом их склеивать жидким стеклом. В своей книге Сикорук пишет и обосновывает необходимую толщину главного зеркала в зависимости от его диаметра.
Эпопея первая. Вырезание заготовки из стекла
Пошел к стекольщику и попросил его вырезать мне прямоугольные куски 10 мм стекла примерно 250х250 миллиметров, но они все должны быть из одного листа, чтобы быть уверенным в одинаковых свойствах всех заготовок.
Пошел в магазин и купил пару алюминиевых кастрюль внутренним диаметром 180 миллиметров. Именно такой я задумал делать телескоп Сказать по правде Сикорук советует делать первый телескоп не более 100 миллиметров и на нем набираться опыта, но нет, мы же умные, делаем сразу 180.
Кастрюля была распилена и к донышку прикручен груз и два торчащих болта.
Это будет фреза.
Далее идет долгий и мучительный процесс изготовления станка для вырезания заготовки. Тут пригодится двигатель от старой стиральной машинки, шкив от нее же, какой-то старый редуктор, куски фанеры, шпильки, гайки и прочая ерунда.
В целом выглядит вот так:
Крышка от кастрюли приклеена к стеклу силиконом и у нее загруты края. Она служит центрирующим элементом для моей фрезы. Фреза, ну то есть пол-кастрюли надевается сверху и приводится во вращение редуктором от мотора.
Работает эта штука вот так (мое видео):
Во время работы под края фрезы нужно постоянно подсыпать абразив. Поработало с абразивом минут пять-семь, абразив источился и перемешался с крошками стекла и алюминия. Смыть старый абразив и насыпать новый. Я потом приловчился делать все это на лету не выключая мотор. Поработало, смыл и тут же ложечкой подсыпал нового абразива.
Вот не очень удачное фото, но видно, на сколько «фреза» погрузилась в толщу стекла:
Абразив я добывал так же, как это делали наши далекие предки во времена мамонтов. У меня был кусок старого шлифовального круга. Я его дробил молотком на наковаленке.
Получившиеся кусочки еще стучал молотком, крошки собирал в баночку — получился грубый абразивный порошок. Конечно, на этом этапе такое дикарство еще допустимо, а вот дальше придется повышать культуру производства.
В итоге, один 180 миллиметровый диск из 10 миллиметрового листа на моем станке выпиливается примерно за три — три с половиной часа. Я вырезал четыре диска:
Мое богатство:
По моему плану я их склею попарно жидким стеклом, края обработаю эпоксидкой, как советует Сикорук, и у меня будет две 180 мм заготовки главного зеркала. Далее я начну их точить и, вероятно, один испорчу. Ну а второй, буду надеяться, что получится.
Я уже приобрел для этой миссии набор шлифпорошков:
А вот дальше начинается уже другая история. Нужно точить. Делается это за несколько этапов: грубая формовка-обдирка, шлифовка и далее полировка. Я честно застрял на этом этапе. Вот несколько иллюстраций из книги «Телескопы для любителей астрономии»:
Обдирка:
Шлифовка:
Типичные ошибки:
К сожалению, несмотря на подробные объяснения в книге Сикорука и из других источников, у меня нет абсолютно точного представления, как это нужно правильно делать. Проблема в том, что нужно исполнить параболу с очень высокой точностью: ошибки, бугры или ямки на главном зеркале должны быть менее 1/8 длины волны света. Точность исполнения параболы должна быть не менее 0,05 мкм.
Вот как пишет Сикорук в своей книге:
Процесс фигуризации и теневых испытаний трудно разделить на составляющие — это единый творческий процесс, где решающую роль часто играют не только знания, но и интуиция. Вообще, этот процесс настолько интересен сам по себе, что автор, например, часто не торопится с окончанием, пробуя работать и так и этак, находя большое удовольствие в процессе фигуризации, хотя, спору нет, вид совершенно плоской теневой картины — зрелище потрясающее.В процессе полировки, по словам Дж. Маттьюсона, «всегда есть элемент мистики». Отчасти это объясняется тем, что процесс полировки во многом недостаточно изучен, но отчасти и тем, что мастеру самому часто хочется немного мистики, когда фигуризация перестает быть просто технологией, а становится в значительной степени искусством. Не зря Д. Д. Максутов говорил, что оптик предпочитает «колдовать» над самодельной смолой полировальника, не доверяя заводской смоле. (Правда, если вам представится возможность приобрести заводскую полировальную смолу, надо это сделать). Нередко успех дела решает творческий порыв, и чтобы для творчества оставалось побольше времени, надо предупредить причины, которые явно приводят к неприятностям.
Получается, что видимо не существует четких методик, по которым нужно действовать, чтобы получить истинную параболу?
На самом деле, конечно, в той же книге Сикорука рассказывается, как контролировать форму зеркала. Для этого нужно сперва построить специальный «теневой прибор». Однако, с помощью этого прибора думаю можно обнаружить зональные ошибки, но абсолютно не понятно, как модифицировать полировальник, чтобы при дальнейшей полировке зональные ошибки выправлялись.
Я пересмотрел множество видеодемонстраций на ютюбе: тут есть и формовка и шлифовка и так называемая «параболизация» магическим штрихом «W».
Вот несколько красочных видео:
Грубая обработка:
Mirror grinding: 200 f/5 fine grinding:
Еще люди строят станки для механической обработки зеркала:
Из всего этого выходит, что каждый делает, как придумает, но как сделать так, чтоб гарантировать результат? Тут есть над чем задуматься…
После довольно долгих раздумий, я решил прежде чем точить нужно попытаться сделать программную модель всего процесса шлифовки. Почему-то мне казалось, что сделать это будет довольно просто. Я подумал, что я буду делать станок для шлифовки, примерно такой, как в последнем видео.
Заготовка зеркала должна медленно вращаться внизу, а сверху возвратно поступательными движениями с помощью кривошипно-шатунного механизма будет двигаться, например, стальное обдирочное кольцо.
Я решил, что программная модель может быть очень простой: нужно посчитать время нахождения каждой точки заготовки зеркала под поверхностью обдирочного кольца. Можно пробовать считать не всю поверхность заготовки, а только один срез-радиус.
Вот это видео сформировано из снимков процесса виртуальной обдирки в моей программе:
Я думал, что подбирая в программной модели длину штриха, длину плечей кривошипно-шатунного механизма (а его движение это далеко не синусоида) я смогу точно сказать, как нужно точить, чтобы выйти на параболу.
К сожалению, должен сказать, что чем дальше я вникаю в проблему, тем больше понимаю, что моя виртуальная программная модель не работает совсем. Я не учитываю слишком многих параметров, которые влияют на скорость стачивания стекла: например, я не учитываю скорость трущихся частей, а она разная в центре и по краям. Потом я пока не учитываю давление обдирочного кольца на заготовку, а это видимо нужно сделать, так как в процессе работы форма заготовки меняется, а значит меняется и распределение сил трения по поверхности заготовки.
Когда я писал эту статью я даже думал здесь целиком привести исходный код своей программы (C/C++), однако, какой в этом смысл, если программа не работает?
В настоящий момент я занялся кардинальным переписыванием своего программного обеспечения и намерен все таки сделать программную модель процесса фигуризации зеркала. Возможно, если все таки у меня это получится, я опубликую свой код.
Всегда хотел иметь телескоп для наблюдения за звездным небом. Ниже приведена переводная статья автора из Бразилии который смог сделать зеркальный телескоп своими руками и из подручных средств. Прилично при этом сэкономив.
Каждый любит смотреть на звезды и смотреть на Луну в чистом ночном. Но иногда мы хотим видеть далеко. Мы хотим видеть его рядом. Тогда человечество создал телескоп!
Сегодня
мы имеем много видов телескопов, включая классический рефрактор и рефлектор Ньютона. Здесь, в Бразилии, где я живу — телескоп «роскошь». Он стоит между R$1,500.00 (около США$ 170.00) и Р$ 7,500.00 (долларов США 2,500.00). Легко найти рефрактор на R$500,00, но это рядом 5/8 заработной платы, учитывая, что у нас много бедных семей и молодых ожидая лучшей жизни состояние. Я один из них. Затем я нашел способ смотреть на небо! Почему бы нам не сделать наш собственный телескоп?
Еще одна проблема здесь, в Бразилии, что у нас очень маленькое содержание о телескопах.
Зеркала
и объектив не особо дорого. Так, у нас нет условий для покупки потом. Простой способ сделать это, используя вещи, которые больше не являются полезными!
Но где найти эти вещи? Легко! Телескоп рефлектор сделан из:
— Первичное зеркало (вогнутое)
— Вторичное зеркало (план)
— Оптическая линза (самое сложное!)
— Регулируемая пробка.
— Тренога;
Где найти эти вещи?
— Вогнутые зеркала используются в салонах красоты (макияж, магазины, парикмахерская и т. д.);
— Плоские зеркала находятся во многих вещах. Вам просто нужно найти небольшое зеркало (около 4 см2);
— Оптическая линза выносливее найти. Вы можете получить его из сломанной игрушки или сделать это самостоятельно. (Я использовал старый объектив 10х из сломанного бинокля).
— Можно использовать водопроводные трубы (что-то между 80 мм и 150 мм в диаметре), но я использую пустой чернила олово и полотенца олова.
— Какие-то черные брызги.
Вы
нужны трубы из ПВХ, разъемы и несколько картонных рулонов тоже.
Вы можете использовать горячий клей или силиконовая паста.
Так что, нет больше ждать! Давайте это началось!
Шаг 1: Расчет оптических компонентов
Я получаю 140 мм Диаметр вогнутого зеркала с Сагита от 3.18 мм (измеряется штангенциркулем).
Но сначала вы должны знать, что зеркало Сагитта. В глубине зеркала (расстояние между самой нижней частью поверхности и высоты границ).
Зная это, мы имеем:
Зеркало радиусом (R) = д / 2 = 70 мм
Радиус кривизны (Р) = Р2 / 2С = 770.4 мм
Фокусное расстояние (F) = р / 2 = 385.2 мм
Светосилой (Ф) = Ф / д = 2.8
Теперь мы знаем все, что нам нужно сделать наш телескоп!
Давайте начнем!
Шаг 2: оформление основной трубки
По странной случайности наши краски идеально подходят для полотенца жесть!
Сначала нужно удалить краску на дне не можем.
Затем нужно измерить расстояние между вогнутого зеркала и окуляра месте. Для этого нужно учитывать радиус баллончик с краской.
Затем мы отмечаем высота 315 мм. Это около 30 см.
На этой высоте, мы делаем отверстие в баллончике, как на фото. В данном случае, я сделал отверстие около 1,4 дюйма, чтобы соответствовать разъем ПВХ.
Как вы можете видеть на следующем фото, в зеркало прекрасно вписывается в может.
Шаг 3: Монтаж на плоскость
Я решил исправить для поддержки зеркала через 3 точки, как на чертеже.
Подходит к зеркалу плоскости, я использовал две деревянные палочки и маленький деревянный треугольник с 45°.
Затем я сделал некоторые меры. С дрелью, я сделал отверстия вставить палочки.
Потом я вычислил расстояние между центром зеркала и ручки отверстия. Это 20 мм.
Сделать отверстия в банку с краской, со сверлом.
Так я поправил палки до плоскости зеркала, когда наблюдаются глазные отверстия, показывают мои собственные глаза.
*Я прикрепил зеркало в поддержке с горячим клеем.
Шаг 4: Фокус корректировки
Я использовал постамент микрофон в качестве штатива для телескопа. Установлены с лентой и эластичной.
Чтобы найти очаг, мы должны стремиться солнце с телескопом. Очевидно, никогда не смотрите на солнце через телескоп!
Положил бумагу в передней части глазного отверстия и найти меньшее световое пятно. Затем измерьте расстояние между отверстием и бумаги, как на рисунке. Я с расстояния 6 см.
Это расстояние необходимо между отверстием и окуляр. Чтобы соответствовать окуляра я использовал картон рулон (от туалетной бумаги), порезанные и исправлено с немного скотча.
Шаг 5: Поддержка & Наряд
Важная деталь:
Что-либо в трубе внутри должен быть черным. Это предотвращает свет отражая в других направлениях.
Я нарисовал чернилами снаружи жесть черная только на внешний вид. Я тоже гнал заколки, чтобы держать лучше полотенца олова в краску олова.
Некоторые другие barretes провести лучше вторичного зеркала палочки… а потом я починил «гнездо для штатива ПВХ» с заклепкой и горячий клей.
Я намазал золотой пластиковой кромкой в верхней части чернил олова, чтобы сделать его красивым.
Шаг 6: тесты и итоговые соображения
Я ждал темноты, как ребенок ждет Рождественского подарка. Затем наступила ночь, и я вышел на улицу, чтобы проверить свой телескоп. И вот результат:
Как мы знаем, очень трудно фотографировать на телескоп.
К чему снятся цветы по соннику - "Сонник Ванги"
Необычная Масленица: Цветные блины и торт из блинов с зеленым чаем
После маммопластики — что нельзя когда увеличила грудь Больно ли удалять дренаж после маммопластики
Нафтизин: инструкция по применению Можно ли нафтизин ребенку
Краткий пересказ романа Чарльза Диккенса «Приключения Оливера Твиста Краткая информация приключения оливера твиста