Schmidt-Cassegrain teleskop pod drobnogledom

Piše: Matic Smrekar

Kazalo:

Verjetno večina občudovalcev neba vsaj vsake toliko stopi v noč in s teleskopom ali daljnogledom v roki obere nekaj sadežev neba, ki so še ostali na vedno bolj umetno presvetljenem nebu. Moje noči so bile do pred kratkim v večji del zaznamovane z enim kosom opreme - Schmidt-Cassegrain teleskopom – SCT, saj so bili ti teleskopi pred poplavo poceni kitajske optike najbolj pogosto uporabljani.

Zgradba teleskopa

Verjamem, da inštrument vsi dobro poznamo, pa vendar. V osnovi optično cev sestavljajo vbočeno sferično primarno zrcalo in sekundarno izbočeno hiperbolično zrcalo, ki je pritrjeno v sredino steklenega Schmidtovega korektorja. Ta je namenjen popravljanju optičnih napak sferičnega zrcala. SCT tako spada v sestavljen (katadioptričen) tip optičnih cevi, kjer imamo kombinacijo refraktorskega in reflektorskega tipa.

Primarno zrcalo je optično zelo hitro, običajno okoli f/2. Zaradi sferične oblike jih lahko izdelujejo praktično povsem avtomatizirano (to v praksi pomeni, da je izdelava poceni). Sekundarno zrcalo sistemu doda 5-kratno optično moč, kar na koncu privede do sistema z goriščnim razmerjem okoli f/10. Schmidtova leča, ki na optični poti leži pred obema zrcaloma, svetlobo rahlo razprši, hkrati pa omejuje optične napake. Gre za enega najbolj kompaktnih in prostorsko najbolj optimalno izrabljenih dizajnov teleskopov. Opazujemo z zadnjega dela optične cevi, kar nam omogoča, da brez težav gledamo tako objekte blizu obzorja, kot tiste v zenitu.


Skica Schmidt Cassegrainovega teleskopa.

Svojo astronomsko pot sem začel na Gimnaziji Ledina pod mentorstvom profesorja Rubna Beline, kjer mi je astronomski krožek nudil nekaj osnovne opazovalne opreme. Večino opazovanj smo opravili z 8-inčnim Celestronovim Schmidt-Cassegrainom. Je majhen, kompakten in posledično lahko prenosljiv. Obenem 20-centimeterska odprtina ponuja dovolj svetlobe, da se popoln začetnik zlahka loti opazovanja svetlejših megličastih objektov, planetov, Lune in Sonca. Njihovo ročno iskanje zaradi relativno majhnega gorišča ob uporabi iskala ni težavno. Z nekaj izkušnjami teleskop začetniku ponuja nadaljni izziv iskanja in opazovanja temnejših megličastih objektov ter podrobnosti v atmosferah in na površjih planetov.

Po koncu srednje šole sem se po nasvetu svojega profesorja udeležil tabora MART 2003 in se takoj za tem pridružil članom Ustvarjalnega astronomskega društva. Sprva je bil za opazovanja v društvu na voljo 10” f/6.3 SCT (MEADE LX200). Kasneje smo večino astronomskih opazovanj in fotografije opravljali skozi Meade 6” f/9 ED akromatski refraktor ter Celestronova 9.25“ in 11“ SCT. Nazadnje smo dobili priložnost še opazovati in snemati Meadovim 14” f/10 LX200GPS. Tabori, Messierjevi maratoni in raznolika astronomska druženja ponujajo vsako leto še nekaj zanimivih kosov opazovalne opreme - od refraktorjev, Newtonov, SCT-jev in ostalih optičnih tipov, skozi katere imamo priložnost opazovati in jih med sabo primerjati. Tako smo skozi opazovanja in snemanja okusili marsikatero prednost, predvsem pa šopek značilnosti Schmidt-Cassegrainovih teleskopov.

V prispevku je govora predvsem o lastnostih komercialnih izvedenk pod MEADE-ovo in Celestronovo blagovno znamko. Obstaja nekaj izvedenk izpod rok največjih mojstrov optike, ki imajo mnogo manj napak ali pa so celo izjemno kvalitetni in uporabni optični instrumenti, vendar je temu primerna tudi njihova cena. Te bomo v rokah amaterskih astronomov po svetu srečali zelo redko.

Rošenje

Prva značilnost SCT teleskopov, ki jo zlahka opazi vsak začetnik, je rošenje. V veliki večini primerov se zarosi Schmidtov korektor. Za razliko od refraktorja ali Newtonovega tipa teleskopa se SCT zarosi zelo hitro v večini opazovalnih pogojev (posebej v naših krajih). Zrcala in leče se sprva ohlajajo preko stika z zrakom. Ko pa se njihova temperatura približa zunanji, se ohlajajo s sevanjem (v nam nevidni infrardeči svetlobi) in se s tem podhlajajo pod temperaturo okoliškega zraka. Tako pogosto dosežejo temperaturo rosišča, zato se na njih začne nabirati vlaga iz okoliškega zraka. Dokler imamo teleskop pokrit, se optični elementi ne morejo podhlajati, saj jim to preprečuje pokrov. Ko pa optiko odkrijemo in jo obrnemo proti nebu, se podhlajanje začne. Najhitreje se bo ohladil najtanjši element in ni skrivnost, da je to korektor. Tako se bo SCT zarosil mnogo hitreje od refraktorja, saj je sprednja leča refraktorja debelejša in masivnejša in se posledično počasneje ohlaja. Newtonov tip teleskopa pred rošenjem ščiti cev, ki deluje kot antirosnik. Nemalokrat se bosta zarosila tudi refraktor in sekundarno zrcalo Newtona, vendar bistveno kasneje kot SCT-jev korektor.

Z dodanim antirosnikom lahko upočasnimo rošenje SCT-ja, vendar ga ne moremo povsem preprečiti. Antirosnike lahko kupimo, lahko pa se znajdemo in za to uporabimo običajen armafleks. Daljši kot bo antirosnik, dlje bo trajalo, da se bo teleskop zarosil, vendar bo posledično bolj občutljiv na sunke vetra. Teleskop je neglede na vse ponavadi potrebno večkrat odrositi s pomočjo fena za lase. Slaba stran tega početja je, da na korektor napihamo prašne delce iz zraka. Tako sčasoma postaja vedno bolj prekrit z umazanijo in slej ko prej potrebuje čiščenje. Običajno je dobro uporabiti novejše generacije fenov, ki pihajo hladen in ne segret zrak (t. i. "cool shot"). S tem ne pregrejemo korektorja in si ne delamo motenj, ki bi nam jih povzročil tok toplega zraka iz segretega korektorja. Astrofotografi megličastih objekotv uporabijo grelce, ki jih ovijejo na cev okoli korektorja. Ti ga ves čas rahlo grejejo. Ta rešitev za vizualna opazovanja pri velikih povečavah in fotografijo pri večjih goriščih, kot jih uporabljamo v planetarnih opazovanjih in astrofotografiji, ni uporabna, saj si s tem kvarimo kvaliteto slike (iz korektorja puhti topel zrak). Za manjša gorišča pa takšna rešitev učinkovito brani teleskop pred rošenjem.

Na kraju, kjer nimamo elektrike, ne moremo uporabiti fena, teleskop pa se vseeno rosi. Takrat je zarošen teleskop najbolje obrniti proti tlom in ga nekaj časa pustiti v takšnem položaju. Topla tla namreč s sevanjem rahlo segrevajo korektor, ki se običajno počasi odrosi. Ta tehnika pride v poštev predvsem poleti. V nočeh z veliko količino vlage pa vseeno ne bo najbolj učinkovita.

Vsake toliko se zgodi celo, da se zarosi primarno zrcalo. V tem, primeru je najbolje, da teleskop odnesemo v topel in suh prostor ter pustimo odprto luknjo za okular. Prekrijemo jo s kosom blaga, da prah ne more v optično cev, in počakamo, da se zrcalo odrosi. Fenanje primarnega zrcala bo naneslo na notranje optične površine – primarno in sekundarno zrcalo ter notranjo površino korektorja - precej prahu, kar je vse prej kot dobrodošlo.

Premik zrcala

Naslednja najbolj opazna šibkost komercialnih izvedenk SCT se pojavi, ko želimo sliko v okularju ali na kameri izostriti. Ko vrtimo fokuser, se nam vidno polje v okularju in na kameri premika. Pojav, znan kot "premik zrcala" (ang. "mirror shift" oz. “mirror flop”), je posebno neugoden za opazovanje pri večjih povečavah in goriščih. Objekt se nam pri ostrenju premakne izven polja. Kje najdemo vzrok? Primarno zrcalo je v sredini nasajeno na notranji tulec. Zrcalo pri ostrenju pomikamo gor in dol po omenjenem tulcu. To počnemo z vrtenjem fokuserja, ki se zrcala dotika le v eni točki, ki leži med tulcem in robom zrcala. Tako zrcalo potiskamo na eni točki, s čimer povzročamo navore na zrcalo. Posledica tega pri cenenih izvedbah SCT je spreminjanje nagiba zrcala glede na središčni tulec. Slika se nam lahko ob tem v okularju ali na kameri že pri manjših povečavah premika za več kot tretjino polja. To postopek ostrenja slike zelo otežuje.


SCT brez korektorja in sekundarnega zrcala. V notranjosti cevi vidimo tulec in na njega nasajeno sekundarno zrcalo. Foto: Matic Smrekar.

Morda bi se temu lahko izognili, če bi spremenili način fokusiranja - lahko bi premikali kakšen drug del teleskopa. Vendar način fokusiranja s premikanjem primarnega zrcala pri dolgogoriščnih teleskopih potrebujemo. Če bi npr. premikali okular na zunanji strani teleskopa, tako kot pri refraktorjih ali Newtonih, bi morali premikati okular za več 10 centimetrov, kar pa zagotovo ni praktično. Na spletu obstaja nekaj zanimivih modifikacij teleskopov, s katerimi lahko rešimo problem premika zrcala. Zahtevajo pa odpiranje optične cevi teleskopa, kar zna biti tvegano početje.

Ob problemu premika zrcala bomo naleteli še na problem mrtvega hoda fokuserja. Pri obračanju fokuserja v smeri urinega kazalca zrcalo leze navzdol. Takrat se zrcalo pogosto ne premakne toliko, kot smo pod njim "izmaknili" ročico fokuserja. Zrcalo kasneje počasi zleze še za preostanek poti navzdol (za dolžino mrtvega hoda) in s tem spremeni ostrino slike. Tako moramo pri ostrenju z SCT teleskopi vedno zadnji gib napraviti v nasprotni smeri urinega kazalca, da dobimo stabilno ostro sliko.

Kolimacija

Nekaj dodatnih težav pri opazovanju z reflektorskimi v primerjavi z refraktorskimi teleskopi nam povzroča kolimacija. Vsa zrcala reflektorja morajo ležati tako, da se optične osi posameznih komponent ujemajo, saj se le tedaj lahko najbolj optimalno izognemo vsem možnim optičnim napakam in tako dosežemo maksimalno ostrino slike. Optični osi primarnega in sekundarnega zrcala SCT se morata karseda natančno pokrivati. Za kolimacijo SCT premikamo sekundarno zrcalo s pomočjo treh temu namenjenih vijakov - običajno so to edini vijaki, ki jih na sekundarnem zrcalu vidimo. Žal večina SCT iz tovarne pride z vijaki, ki niso primerni za kolimacijo. Vijaki imajo namreč glave, ki jih vijačimo s križnim ali ravnim izvijačem. Ni si težko predstavljati, kako boleče je sredi noči sredi korektorja 10 minut "šariti" z izvijačem ali celo imbusom. En napačen gib in uničimo korektor ... Na srečo to tovarniško malomarnost rešimo z nakupom t. i. "Bob's knobs". Gre za plastične vijake, ki se ne zavijejo v sekundarno zrcalo do glave, ampak štrlijo ven, obenem pa imajo veliko okroglo glavo, ki jo zlahka vijačimo s prsti. Še vedno seveda obstaja nevarnost, da zaradi neprevidnosti pri kolimaciji s prsti pritisnemo na korektor, vendar je to bistveno manjša težava, kot drsanje po skrajno občutljivem steklu z ostrim kovinskim izvijačem.


Sekundarno zrcalo in t. i. "Bob's knobs", s katerimi premikamo sekundarno zrcalo in s tem kolimiramo teleskop. Foto: Matic Smrekar.

Če želimo imeti ostro sliko ali posneti dobro fotografijo, je nujno, da teleskop kolimiramo dosledno vsakokrat, ko ga uporabljamo. "Tovarniška kolimacija", kar koli naj bi to že bilo, ne obstaja. Prav tako je popolnoma zmotno meniti, da je teleskop ostal kolimiran od prejšnjega opazovanja, tudi če ga imamo na fiksni lokaciji (npr. observatorij). S postopkom kolimiranja začnemo, ko imamo vse popolnoma postavljeno, pripravljeno in nastavljeno ter s teleskopom ne bomo delali ničesar drugega več, razen opazovanja. Teleskop torej že stoji na montaži, ki je ne bomo več prestavljali.

Najlažje in najnatančneje po naših izkušnjah SCT kolimiramo s pomočjo zvezde. Izberemo najsvetlejšo zvezdo visoko na nebu, da imamo čim manj problemov z motnjami, ki jih povzroča seeing, in izberemo čim večjo povečavo. Zvezdo najprej razostrimo in tako dobimo svetel obroč, znotraj katerega se nahaja temen krog (senca sekundarnega zrcala). Pri kolimaciji gledamo, ali sta notranji temen in zunanji svetel krog popolnoma koncentrična. Če nista (in tipično nista), ju poskušamo v takšno lego spraviti z vrtenjem prej omenjenih vijakov na sekundarnem zrcalu. Ko smo z rezultatom zadovoljni, zvezdo popolnoma izostrimo. Sedaj se moramo osredotočiti na simetričnost Airyjevega diska. To so šibki obroči okoli najsvetlejše središčne točke, ki nastanejo zaradi uklona svetlobe pri prehodu skozi okroglo odprtino. Gledamo ali so krogi, torej Airyjevi diski, simetrično svetli. Običajno so razlike majhne in jih z izkušnjami vedno bolje prepoznamo, vendar so zelo pomembne. Majhne razlike pri večjih goriščih bistveno vplivajo na ostrino slike. Boljši kot je seeing, bolj natančno bomo lahko kolimirali teleskop. V pomoč so nam lahko barvni filtri – z rdečim ali oranžnim precej zbijemo moteče efekte seeinga, v zelenem pa imamo najboljši kontrast. V primeru, da teleskopa ne kolimiramo natančno, že vnaprej podpišemo, da slika v teleskopu ne bo ostra. Natanko takšne bodo tudi fotografije – neostre – pa če se še tako trudimo z ostrenjem. Tako neizkušeni kot izkušeni astronomi temu problemu prepogosto posvečajo bistveno manj pozornosti, kot je potrebno.

Problem kolimacije je pri ostalih reflektorskih tipih teleskopa enako prisoten, le da so tehnike kolimacije nekoliko drugačne. Delo si pri njih pogosto lahko olajšamo z laserskim kolimatorjem (ki nam kolimacijo olajša do te mere, da za ta postopek potrebujemo 2 – 3 minute!). SCT teleskopi so v primerjavi z ostalimi tipi teleskopov precej bolj občutljivi na kolimacijo, saj imajo sekundarno zrcalo s 5-kratno optično močjo. Newtoni imajo npr. ravno sekundarno zrcalo, ostali reflektorji pa tipično ne uporabljajo takšne optične moči sekundarnega zrcala. Tako je zelo pomembno, kako natančno je optična os sekundarnega zrcala poravnana z optično osjo primarnega. Vsak odmik se zelo hitro pozna. Damian Peach, izkušen fotograf planetov z zbirko izjemnih fotografij, kolimira svojega 14" SCT celo vsakič, ko se teleskop med opazovanjem zapelje čez meridian!


Slika razostrene zvezde pri kolimiranem (levo) in dekolimiranem (desno) teleskopu. Notranji in zunanji krog morata biti koncentrična.

Dodatne probleme pri kolimaciji nam lahko povzroča t. i. Fastar oz. Hyperstar sistem. Gre za tip sekundarnega zrcala, ki ga lahko odmontiramo iz korektorja. Tako lahko v idejni osnovi sredi korektorja namestimo kamero ali fotoaparat (z dodatnimi korekcijskimi lečami, ki jih vstavimo na mesto sekundarca) in za fotografijo uporabimo samo primarno zrcalo, ki je mnogo hitrejše od celotnega sistema (namesto f/10 dobimo ~f/2). Za takšno fotografiranje moramo uporabiti temu namenjeno kamero, ki mora biti čim manjša in čim lažja. V želji po spoznavanju s Fastar tehniko, smo iz C11 demontirali zrcalo in ga potem montirali nazaj. To s sabo v praksi kot posledico prinaša precej težav pri natančni kolimaciji teleskopa. Težave so nastale, ko smo zrcalo želeli priviti dovolj trdno nazaj. Pri tem seveda ne želimo poškodovati ali se dotakniti korektorja. Občutek je podoben odpranju marmelade, pri čemer se lahko dotaknete samo pokrovčka, ne pa tudi kozarca. Zrcala nismo mogli priviti dovolj dobro v svojo originalno pozicijo, dokler pri čiščenju nismo povsem razstavili teleskopa. Poleg tega sekundarnega zrcala nismo mogli pritrditi natančno v sredino korektorja, saj smo ga lahko znotraj luknje sredi korektorja premikali za nekaj milimetrov v vse smeri ravnine korektorja. Tako nikoli ni bil povsem poravnan z optično osjo primarnega zrcala, kar je nedvomno vplivalo na kvaliteto rezultatov opazovanj in fotografije.


Sekundarno zrcalo C11 s Fastar sistemom se odvije iz držala sredi korektorja. Foto: Matic Smrekar.

Astigmatizem

Dodaten izziv nam pri kolimiranju nudita kombinacija astigmatizma in želje po čim bolj trdno vpetem sekundarnem zrcalu. Astigmatizem je optična napaka in kvari kvaliteto slike. Nastane, ko imata skupini žarkov svetlobe, ki prihajata skozi objektiv v različnih ravninah, različno gorišče. Običajno nastane pri zrcalih, ki so vpeta pretrdno. Tako v njih nastanejo majhne napetosti, ki rahlo spremenijo obliko zrcala. Če kolimacijske vijake sekundarca privijemo šibko, bodo napetosti, ki jih s tem povzročimo v sekundarnem zrcalu, ustrezno majhne. Toda težava bo nastala, ko bomo teleskop premaknili v drugo lego, saj se bo šibko privito sekundarno zrcalo rahlo premaknilo iz idealne lege in s tem pokvarilo kolimacijo. Po drugi strani - bolj kot zavijemo kolimacijske vijake, bolj trdno je pritrjeno sekundarno zrcalo. Med obračanjem teleskopa bomo tako ohranili kolimacijo. Vendar s tem povzročimo v zrcalu napetosti in teleskop nam namesto enakomerno okroglih Airyjevih diskov okoli zvezd ponudi centralni uklonski maksimum, ki ga ne obkroža več okrogel vzorec. To je pogosto znak za astigmatizem. Na koncu vedno iščemo nekakšen pameten kompromis med trdno vpetim zrcalom in količino optičnih napak. Pravo mero lahko najdemo le s poskušanjem in izkušnjami.

Pri SCT sekundarnem zrcalu je nekaj astigmatizma tudi posledica agresivne asferizacije pri njegovi izdelavi. Potrebujemo namreč 5x optično moč hiperboličnega zrcala, izdelovati pa jih moramo serijsko. Pri serijsko (množično) izdelanih izvedenkah SCT bo šel kompromis pogosto precej v korist cene kot kvalitete.


Airyjev disk zvezde skozi kolimiran SCT (levo). Če teleskopu dodamo astigmatizem, dobimo značilen kvadratni vzorec (sredina). Pri zategnjeni optiki, dobimo značilen mercedezov vzorec (desno). Takšna je bila slika zvezde skozi vse SCT, ki smo jih do sedaj uporabljali. Slike so narejene v programu Aberrator.

Obenem se nam v večini primerov komercialnih izvedenk SCT Airyjevi diski oblikujejo v takšen značilen "mercedezov" trikraki znak kot posledica napetosti, ki nastanejo v sekundarnem zrcalu zaradi točkovne pritrditve v celico. Tipično je fiksno pritrjeno z nekakšnim silikonskim kitom. Na ta način v sekundarnem zrcalu ostanejo in nastajajo napetosti, ki se jih ne da sprostiti, saj se ne more gibati po celici. Napetosti v zrcalu spremenijo njegove optične lastnosti in s tem povzročijo optične napake.

Termika v cevi

Kot pri vsaki optični cevi, imamo tudi pri SCT težave s termiko in ohlajanjem teleskopa. Zaprte optične cevi so pri tem pogosto precej bolj problematične, kot odprte. Ko teleskop prinesemo iz toplega prostora ven, se začne ohlajati, kar povzroča zračne tokove znotraj cevi, ki kvarijo sliko. Pri razumevanju tega procesa moramo najprej dobro razumeti, kako je SCT zgrajen. Spredaj imamo tanek steklen korektor z relativno majhnim sekundarnim zrcalom v sredini. Sama cev je cilinder, običajno narejen iz aluminija ali karbonskih vlaken, ki je na zadnji strani zaprt z močnejšo kovinsko ali plastično ploščo. Na to je pritrjen notranji tulec. Na tulec je nasajeno primarno zrcalo, ki nosi relativno velik del mase. Zrcalo je v neposrednem stiku le s tulcem in zrakom znotraj optične cevi. Pomislimo, kako se takšen sistem ohlaja. Sprva se v nekaj minutah ohladita korektor in cev teleskopa, saj sta v neposrednem stiku z zunanjim zrakom, obenem pa imata majhno maso. Oba se takoj za tem začneta podhlajati pod temperaturo okolice in na njiju se nabira rosa. Oba elementa imata glede na celoten teleskop zelo majhno maso in ogromno površino - idealno za hitro hlajenje. Preko sten cevi se začne ohlajati zrak v cevi, preko tega pa počasi, počasi sekundarno zrcalo. Hkrati s tem se počasi ohlaja masiven zadnji del teleskopa.

Zadnji del skupaj s primarnim zrcalom predstavlja večino mase teleskopa, obenem pa ima relativno majhno površino, skozi katero se lahko ohlaja. Obenem je ta del teleskopa obrnjen proti tlom in ne proti nebu, kar pomeni, da se pogosto ohlaja še dodatno počasneje. Posledica je, da imamo prvo uro opazovanja (ali celo dlje, odvisno od temperaturnih razlik) hladne stene cevi in korektor ter neohlajeno primarno zrcalo. Tako imamo znotraj cevi intenzivno mešanje zraka (konvekcija). Ob hladnih stenah cevi se hladen zrak spušča, od primarnega zrcala segreti žepi pa se dvigajo navzgor.


Meritev (narejena na taboru MART 2010) Sončevega obsevanja (rdeča), temperature znotraj (črno pobarvane) cevi SkyWatcher Black Diamond 25-cm f/4.7 Newton (modra črta) in (prav tako črno obarvane cevi) Celestron NexstarGPS 11 (zelena črta). Oba teleskopa sta bila hkrati eden poleg drugega postavljena na Sonce. Vidimo, da Newton bolje sledi zunanjim spremembam in se manj pregreva kot SCT. Meritev in graf: Janez Kos & Maruška Mole.

Takšna termika v ozračju povzroči vsem verjetno doboro znane efekte migetanja atmosfere (t. i. "seeing"). Tokove zraka (seeing) znotraj cevi zlahka opazujemo na razostreni zvezdi pri večji povečavi. Seeing, ki nastane v atmosferi, na razostreni zvezdi vidimo kot snop motenj z enako generalno smerjo gibanja (v smeri vetra). Tokove znoraj cevi vidimo kot počasno gibanje različno ukrivljenih jasno izraženih posameznih tokovnic, ki se počasi neurejeno pomikajo v različne smeri - običajno navidezno potujejo od temne sence sekundarnega zrcala proti zunanjemu robu. Rob razostrene zvezde tokovnice pogosto prekinejo, zato ni lepo okrogel, temveč nazobčan.

Takšno gibanje že ob majhnih temperaturnih razlikah (stopinja ali dve) opazujemo več kot eno uro po začetku opazovanja. Običajno ponoči zunanja temperatura še dodatno pada. Če je padec večji kot par stopinj, teleskop temu ne bo sledil, kar v praksi pomeni, da bomo ves večer opazovali termične motnje (seeing) znotraj cevi. Posledica tega bodo motnje pri fotografiji in opazovanju pri velikih goriščih. Temu se opazovalci in fotografi izognejo tako, da na spodnji del cevi montirajo hladilne elemente in ventilatorje ter tako pospešeno ohlajajo zadnji, najmasivnejši del teleskopa in primarno zrcalo. Posebej prav nam tak sistem pride pri planetarni astrofotografiji. Običajno se splača teleskop podnevi hraniti v čim bolj hladnem prostoru, kjer je temperatura čim bližje zunanji v nočnem času. Postavljanje teleskopa pred Sončevim zaidom pri takšnih optičnih ceveh velja za precej slabo naložbo, saj se teleskop na Soncu segreje in se tekom noči ne bo mogel ohladiti. Opazovalci z refraktorji na začetku opazovanja pogosto obrnejo cev z odprtim zadnjim delom navzgor, saj tako iz teleskopa spravijo topel zrak. Pri SCT-jih ta metoda ne deluje tako učinkovito, saj zaradi notranjega tubusa, po katerem v svoji sredini drsi primarno zrcalo, velik del toplega zraka ostane v cevi. Nekaj toplega zraka pa vseeno lahko na ta način spravimo ven.

Najhitreje se nam bodo ohladili manjši teleskopi. Najtežje se bodo ohladili večji teleskopi. Pomemben delež pri ohlajanju nosi tudi sama cev teleskopa. Aluminjaste cevi toploto dobro prevajajo, medtem ko karbonska cev ta proces učinkovito zavira in ohlajanje se glede na izkušnje lahko podaljša za več kot dvakrat v primerjavi z aluminijasto. Karbonske cevi so s tega stališča po naših izkušnjah precej slaba naložba.

Spreminjanje gorišča s temperaturo

Skozi celotno noč se temperatura zraka lahko bistveno spremeni. Tako se s spremembo temperature krči in razteza celotna konstrukcija teleskopa. In glede na to, da gre svetloba skozi optično cev trikrat (korektor -> primarno zrcalo, primarno -> sekundarno zrcalo, sekundarno zrcalo -> okular), nam manjša sprememba v dolžini optične cevi zaradi raztezanja in krčenja lahko povzroči znatne spremembe v ostrini. Posebej je občutljivo hitro primarno zrcalo (z goriščnim razmerjem f/2), kjer se manjši premiki močno poznajo. Hkrati s spremembami temperature svojo lego rahlo spremenita tako primarno kot sekundarno zrcalo. Tako morajo fotografi (megličastih objektov), ki delajo veliko število daljših posnetkov s SCT teleskopi skozi celo noč, večkrat popravljati ostrino. Posledično tipična navada "deep-sky" astrofotografov odpade - zvečer postavim, dam snemat in grem spat, zjutraj pospravim. Tisti z SCT optičnimi cevmi si bodo med tem morali privoščiti vsaj nekaj bujenja in preverjanja ostrine fotografij.

Nikoli sicer nismo preverili, toda ne zdi se ravno nemogoče, da takšno ohlajanje preko spremembe v napetostih konstrukcije vpliva tudi na kolimacijo.

Kontrast in središčna zasenčenost

S teleskopom običajno želimo dvoje - videti slike čim bolj povečane in čim bolj svetle. Tako imamo na eni strani megličaste objekte, ki so z izjemo planetarnih meglic tipično površinsko temni, na njih pa opazujemo relativno velike strukture (red velikosti ločne minute). Za njihovo opazovanje potrebujemo velik premer in majhno f/ razmerje (hiter teleskop). Tako, gledano iz fotografskega stališča, dobimo svetlo sliko na relativno velikem zornem polju. Na drugi strani so planeti, Luna in Sonce površinsko relativno svetli nebesni objekti, hkrati pa so podrobnosti, ki jih želimo opazovati, precej majhne (red velikosti ločne sekunde). Tako se izkaže, da je pri opazovanju planetov kontrast izjemno pomemben faktor. Pri tem so reflektorski tipi teleskopov od refraktorskih precej manj ugodni, saj imajo v sredini optične poti nameščeno sekundarno zrcalo. Prva posledica tega bodo dodatni notranji odboji svetlobe, ki prihaja pod majhnimi koti glede na optično os. To bo pri opazovanju posvetlilo ozadje in zmanjšalo kontrast med ozadjem in objektom. Tega efekta se lahko delno znebimo če uspemo zelo dobro počrniti notranje stene cevi. Pri refraktorjih ta problem rešimo s postavitvijo zaslonk vzdolž tubusa. Na opazovanje planetov ta efekt ne bo imel resnih posledic. Problematičen bi postal le v primeru, da bi želeli fotografirati temen objekt z velikim dinamičnim razponom - npr. temno luno zraven svetlega planeta (recimo Fobos poleg Marsa).

Vendar to ni edini artefakt sekundarnega zrcala. Airyjev disk točkastega objekta se pri takšnem teleskopu ne razporedi enako kot pri okrogli odprtini brez središčne ovire (sekundarnega zrcala). V primeru teleskopa brez središčne ovire (refraktor) imamo izrazit središčni uklonski vrh, potem pa okoli njega relativno šibke Airyjeve uklonske obroče. Če dodamo v sredino odprtine teleskopa oviro (sekundarno zrcalo; reflektor), pa se uklonska slika spremeni. Z večanjem ovire gre vedno več svetlobe iz središčnega maksimuma uklonske slike v Airyjeve obroče okoli njega. Tako se vsaka točka neba preslika, namesto v oster središčni relativno točkast vrh, v šibkejši središčni vrh z močnejšimi oboroči okoli njega. Posledično se vsaka točka na sliki rahlo razmaže. To opazimo kot izgubo kontrasta slike, ki pa je za vizualno opazovanje in fotografijo planetov velikega pomena.


Simulacija slike zvezde pri različnih središčnih zasenčenostih, ki so označene z odstotki. Pri SCT najdemo večinoma 35 - 40 % središčno zasenčenost. Na simulaciji vidimo, da gre znaten del svetlobe iz središčnega maksimuma v obroče. To se na fotografiji pozna kot pomanjkanje kontrasta. Simulacije so narejene v programu Aberrator.

SCT-ji nam tipično ponujajo 35 - 40 % središčne zasenčenosti (razmerje premerov sekundarnega in primarnega zrcala). Teleskop z manj središčne zasenčenosti ima bolj kontrastno sliko. Takšen teleskop si lahko naredimo, če uporabimo Newtonov tip reflektorja. Z zmanjšanjem sekundarnega zrcala bomo povečali kontrast, vendar bomo zmanjšali zorno polje teleskopa. Tako si bodo opazovalci in astrofotografi megličastih objektov privoščili teleskop z velikim sekundarnim zrcalom, saj snemajo večja področja na nebu, izguba kontrasta pa ni tako usodna. Opazovalci in fotografi planetov si bodo privoščili teleskop s čim manjšim sekundarcem. Planeti so v primerjavi z megličastimi objekti navidezno zelo majhni, zato veliko zorno polje ni potrebno, kontrast pa je absolutno kritičnega pomena. S prostim očesom razlike med 15 % in 0 % zasenčenostjo praktično ne bomo opazili (morda zelo izkušeni opazovalci v dobrih pogojih). 0 % zasenčenost nam ponuja refraktor. Največ posledic velike središčne zasenčenosti bomo opazili na nizko kontrastnih podrobnostih struktur (npr. modrikasti detajli v Jupitrovi ekvatorialni coni, detajli v Saturnovih pasovih in fini detajli v prstanih, Marsovi detajli nasploh, detajli v Venerini atmosferi). Manjše, visoko kontrastne podrobnosti, kot so Cassinijeva vrzel in detajli Luninega površja, pa bodo ostali.

Teleskop z veliko središčno zasenčenostjo je za nameček še precej bolj občutljiv na posledice seeinga kot teleskop z majhno zasenčenostjo. Seeing nam bo v SCT-ju precej bolj izrazito razmazal podrobnosti na planetih, Luni in Soncu, kot reflektor z manjšo zasenčenostjo (~15 %) ali refraktor. V slabšem seeingu bomo z SCT-jem odnesli precej slabše rezultate, kot bi jih z optično cevjo z enako odprtino in manjšo zasenčenostjo. V dobrih opazovalnih pogojih bodo te razlike precej manjše.

Čiščenje

Nazadnje moramo optiko tu in tam - odvisno od pogostosti in načina uporabe - očistiti. Čiščenje korektorja SCT-ja se lahko izkaže za precejšen izziv, če ga ne želimo poškodovati. Tu niti ni nekega dobrega recepta. Vsi recepti čiščenja so slabi, vsak opazovalec prisega na svojega, nisem pa še videl dobro očiščenega korektorja SCT-ja, ki bi pri čiščenju popolnoma ohranil svoje optične lastnosti. Tu bi večini lastnikov teleskopov lahko dal nasvet, naj svojega teleskopa ne čistijo, dokler to ni resnično potrebno. Ob prvem čiščenju je zelo priporočljivo, da to počnemo skupaj z nekom, ki ima s tem precej izkušenj. Če želimo ohraniti kvaliteto teleskopa, je seveda strogo prepovedana kakršna koli uporaba čistilnih krpic, robčkov in podobne opreme, ki jo lahko kupimo za čiščenje objektivov v foto trgovinah ali celo v prodajalnah s teleskopi!

Kratko predstavitev čiščenja C11 lahko vidite na naši spletni strani: http://adl.si/node/58.


Konkretno umazan korektor C11. Takšna umazanija se je nabrala po približno 100 opazovalnih nočeh. Foto: Matic Smrekar.

Konec dober, vse dobro

Pri razmerju kvalitete optike in cene je Newtonov tip teleskopa zagotovo boljša izbira od SCT, na drugi strani pa bomo za omembe vreden refraktor odšteli še precej več. Kot primer - cena 25 cm Newtona z vrhunsko optiko je manjša od 10" optične cevi SCT obeh velikih, komercialno najbolj razširjenih znamk. Newton in refraktor sta za razliko od SCT bolj "štorasta" za prenašanje in bolj občutljiva na sunke vetra pri opazovanjih. Na trgu najdemo tudi nekaj kvalitetnih primerkov SCT-jev, pri katerih je za marsikatera nevšečnost odpravljena - premik zrcala, optične napake, ohlajanje, razteznost materialov - vendar bomo za njih morali krepko poseči v denarnico.

Pri cenejših in serijsko izdelanih primerkih SCT bomo morali posvetiti precej svoje pozornosti odpravljanju napak. Če vse napake zelo dobro poznamo in obvladamo, lahko skozi takšen teleskop naredimo vrhunsko fotografijo, fotometrično meritev ali uspešno odtečemo Messierjev maraton. Konec koncev je najbolj pogosto uporabljen teleskop med planetarnimi fotografi ravno C14, torej 14” Celestronov SCT. Vendar tisti njihovi uporabniki, ki uspejo narediti vrhunske fotografije, zelo dobro poznajo svoj teleskop in se odpravljanja težav lotevajo sistematično, celostno in zelo precizno. Vsaka mala napaka ali površnost nas hitro stane dobrega posnetka, pri čemer je dovolj, da v šopku možnih površno poskrbimo le za eno.

Povsem napačno bi bilo misliti, da z nakupom drugačnega tipa teleskopa ne bo težav. Vsak teleskop ima svoje specifične prednosti in slabosti. Na koncu je rezultat odvisen od opazovalca, fotografa, od tega, kako natančno in vestno se dela loti ter od tega, kako dobro pozna dobre in slabe lastnosti svoje opreme. Teleskop je nenazadnje le pripomoček, s katerim želene rezultate dosegamo.

Spoznajmo nebo in zvezde

Astronomski izobraževalni tabor

Slovenska astronomska revija