Телескоп Ричи – Кретьена

редактировать

24-дюймовый (0,6 м) телескоп-рефлектор Джорджа Ричи, первый RCT, который будет построен, позже будет показан в Космическом и научном центре Шабо в 2004 году.

A Телескоп Ричи-Кретьена (RCT или просто RC ) представляет собой специализированный вариант телескопа Кассегрена, который имеет гиперболический главное зеркало и гиперболическое вторичное зеркало, предназначенные для устранения внеосевых оптических ошибок (кома ). RCT имеет более широкое поле зрения без оптических ошибок по сравнению с более традиционной конфигурацией телескопа-рефлектора . С середины 20 века большинство крупных профессиональных исследовательских телескопов были телескопами Ричи-Кретьена; хорошо известными примерами являются космический телескоп Хаббл, телескопы Кека и очень большой телескоп ESO .

Содержание

1 История
2 Конструкция
3 Примеры больших телескопов Ричи-Кретьена
4 См. Также
5 Ссылки

История

40-дюймовый (1,0 м) телескоп Ричи на станции Флагстафф военно-морской обсерватории США.

Телескоп Ричи-Кретьена был изобретен в начале 1910-х годов американским астрономом Джорджем Уиллисом Ричи и французским астрономом Анри Кретьеном. Ричи сконструировал первое успешное РКИ с диаметром апертуры 60 см (24 дюйма) в 1927 году (например, 24-дюймовый отражатель Ричи). Второе рандомизированное контролируемое исследование представляло собой прибор 102 см (40 дюймов), сконструированный Ричи для Военно-морской обсерватории США ; этот телескоп все еще работает на станции Флагстафф военно-морской обсерватории.

Конструкция

Базовая конструкция с двумя поверхностями Ричи-Кретьена не содержит комы и сферической аберрации, хотя он страдает комой пятого порядка, серьезным многоугольным астигматизмом и сравнительно серьезным искривлением поля. Остальные аберрации базовой конструкции можно улучшить, добавив оптические элементы меньшего размера вблизи фокальной плоскости. При фокусировке на полпути между сагиттальной и тангенциальной плоскостями фокусировки звезды отображаются в виде кругов, что делает RCT хорошо подходящим для широкопольных и фотографических наблюдений. Как и другие отражатели конфигурации Кассегрена, RCT имеет очень короткую оптическую трубку и компактную конструкцию для заданного фокусного расстояния. RCT предлагает хорошие внеосевые оптические характеристики, но конфигурация Ричи-Кретьена чаще всего встречается на высокопроизводительных профессиональных телескопах.

Телескоп только с одним изогнутым зеркалом, такой как телескоп Ньютона, всегда будет иметь аберрации. Если зеркало сферическое, оно будет страдать от сферической аберрации. Если зеркало сделано параболическим для коррекции сферической аберрации, то оно обязательно должно страдать от комы и астигматизма. С двумя несферическими зеркалами, такими как телескоп Ричи – Кретьена, также можно избавиться от комы. Это позволяет расширить полезное поле зрения. Однако такие конструкции все же страдают астигматизмом. Этого тоже можно избежать, добавив третий изогнутый оптический элемент. Когда этот элемент является зеркалом, результатом является трехзеркальный анастигмат. В качестве альтернативы, Ричи-Кретьен может использовать одну или несколько линз с малым увеличением перед фокальной плоскостью в качестве корректора поля для коррекции астигматизма и выравнивания фокальной поверхности, как, например, телескоп SDSS и телескоп ВИСТА ; это может обеспечить поле обзора диаметром до 3 °.

(Хотя камера Шмидта может обеспечивать даже более широкое поле зрения до примерно 7 °, для Шмидта требуется пластина корректора с полной апертурой, которая ограничивает ее диафрагмой менее 1,2 метра, в то время как камера Ричи- Кретьен может быть намного больше).

На практике каждая из этих конструкций может также включать в себя любое количество плоских складывающихся зеркал, используемых для изгиба оптического пути в более удобные конфигурации.

В конструкции Ричи-Кретьена, как и в большинстве систем Кассегрена, вторичное зеркало блокирует центральную часть апертуры. Эта кольцевая входная апертура значительно уменьшает часть функции передачи модуляции (MTF) в диапазоне низких пространственных частот по сравнению с конструкцией с полной апертурой, такой как рефрактор. Эта выемка MTF снижает контраст изображения при отображении широких функций. Кроме того, опора для вторичного элемента (паук) может вносить дифракционные пики на изображения.

Зеркало

Схема рефлекторного телескопа Ричи-Кретьена

Радиусы кривизны главного и вторичного зеркал соответственно в двухзеркальной конфигурации Кассегрена:

R 1 = - 2 DFF - B {\ displaystyle R_ {1} = - {\ frac {2DF} {FB}}}

R_1 = - \ frac {2DF} {F - B}

R 2 = - 2 DBF - B - D {\ displaystyle R_ {2} = - {\ frac {2DB} {FBD}}}

R_2 = - \ frac { 2DB} {F - B - D}

где

$F {\ displaystyle F}$ $F$ - эффективное фокусное расстояние системы,
$B {\ displaystyle B}$ $B$ - заднее фокусное расстояние (расстояние от вторичного объекта до фокуса), а
$D {\ displaystyle D}$ $D$ - это расстояние между двумя зеркалами.

Если вместо $B {\ displaystyle B}$ $B$ и $D {\ displaystyle D}$ $D$ , известными величинами являются фокусное расстояние главного зеркала $f 1 {\ displaystyle f_ {1}}$ $f_ {1}$ и расстояние до фокуса за основным зеркалом $b {\ displaystyle b}$ $b$ , затем $D = f 1 (F - b) / (F + f 1) {\ displaystyle D = f_ {1} (Fb) / (F + f_ {1})}$ $D = f_1 (F - b) / (F + f_1)$ и $B = D + b {\ displaystyle B = D + b}$ $B = D + b$ .

Для системы Ричи-Кретьена конические константы $K 1 {\ displaystyle K_ {1}}$ $K_ {1}$ и $K 2 {\ displaystyle K_ {2}}$ $K_ {2}$ из двух зеркал выбираются таким образом, чтобы исключить третье - сферическая аберрация порядка и кома; решение:

K 1 = - 1-2 M 3 ⋅ BD {\ displaystyle K_ {1} = - 1 - {\ frac {2} {M ^ {3}}} \ cdot {\ frac {B } {D}}}

K_1 = -1 - \ frac {2} {M ^ 3} \ cdot \ frac {B} {D}

K 2 = - 1 - 2 (M - 1) 3 [M (2 M - 1) + BD] {\ displaystyle K_ {2} = - 1 - {\ frac {2} {(M-1) ^ {3}}} \ left [M (2M-1) + {\ frac {B} {D}} \ right]}

K_2 = -1 - \ frac {2} {(M - 1) ^ 3} \ left [M (2M - 1) + \ frac {B} {D} \ right]

где $M = F / f 1 = (F - B) / D {\ displaystyle M = F / f_ {1} = (FB) / D}$ $M = F / f_1 = (F - B) / D$ - вторичное увеличение. Обратите внимание, что $K 1 {\ displaystyle K_ {1}}$ $K_ {1}$ и $K 2 {\ displaystyle K_ {2}}$ $K_ {2}$ меньше $- 1 { \ displaystyle -1}$ $-1$ (поскольку $M>1 {\ displaystyle M>1}$ $M>1$ ), поэтому оба зеркала гиперболические. (Однако главное зеркало обычно довольно близко к параболическому.)

Гиперболическую кривизну сложно проверить, особенно с оборудованием, которое обычно доступно изготовителям любительских телескопов или производителям лабораторных размеров; таким образом, в этих приложениях преобладают старые схемы телескопов. Однако профессиональные производители оптики и большие исследовательские группы проверяют свои зеркала с помощью интерферометры. Затем для прибора Ричи-Кретьена требуется минимальное дополнительное оборудование, обычно небольшое оптическое устройство, называемое корректором нуля, которое при интерферометрическом тесте придает гиперболическому первичному виду сферическую форму. Космический телескоп Хаббла, это устройство было построено неправильно (отражение от непредусмотренной поверхности, приводящее к неправильному измерению положения линзы), что привело к ошибке в главном зеркале Хаббла. Неправильные нулевые корректоры также привели к другим ошибкам при изготовлении зеркал, например, в New Technology Telescope.

Примеры больших телескопов Ричи-Кретьена

Ричи задумал 100-дюймовую Mount Wilson Телескоп Хукера (1917 г.) и 200-дюймовый (5 м) телескоп Хейла будут РКИ. Его конструкции обеспечили бы более четкие изображения в большем используемом поле зрения по сравнению с фактически используемыми параболическими конструкциями. Однако Ричи и Хейл поссорились. Поскольку 100-дюймовый проект был уже запоздалым и превышал бюджет, Хейл отказался принять новую конструкцию с ее трудно поддающимися проверке кривизнами, и Ричи покинул проект. Оба проекта были построены с использованием традиционной оптики. С тех пор успехи в оптических измерениях и производстве позволили конструкции RCT взять верх - телескоп Хейла, построенный в 1948 году, оказался последним ведущим телескопом в мире с параболическим главным зеркалом.

A 41 см RC Optical Systems ферменный телескоп, часть группы PROMPT Telescopes.

10,4 м Gran Telescopio Canarias в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос на Ла Пальма, Канарские острова, (Испания ).
Два 10-метровых телескопа Обсерватории Кека в Обсерватории Мауна-Кеа, (США ).
Четыре телескопа длиной 8,2 м, составляющие Очень Большой телескоп, (Чили ).
Телескоп Субару 8,2 м на Обсерватория Мауна-Кеа, (США ).
Два 8,0-метровых телескопа, составляющих Обсерваторию Близнецов в Обсерватория Мауна-Кеа, (United Штаты ) и Чили.
Обзорный астрономический телескоп в видимом и инфракрасном диапазоне 4,1 м на P Обсерватория Аранала, (Чили ).
4,0-метровый телескоп Mayall на Китт-Пике, (США ).
4,0-метровый телескоп Blanco на Межамериканская обсерватория Серро Тололо, (Чили ).
3,9 м Англо-Австралийский телескоп в Обсерватория Сайдинг Спринг, (Австралия ).
Оптический телескоп Девастхала Научно-исследовательского института наблюдений Арьябхатта, Найнитал, (Индия ).
3,58 м Telescopio Nazionale Galileo в Обсерватория Роке-де-лос-Мучачос на Ла-Пальма, Канарские острова, (Испания ).
Телескоп новой технологии 3,58 м в Европейской южной обсерватории, (Чили ).
3,5-метровый телескоп ARC в обсерватории Apache Point, Нью-Мексико, (США ).
Телескоп 3,5 м Обсерватория Калар-Альто на горе Калар-Альто (Испания ).
3,50 м Обсерватория WIYN на Пик Китт Национальная обсерватория, ( США ).
Телескоп INO340 3,4 м в Иранской национальной обсерватории, (Иран ).
Обзорный телескоп VLT 2,65 м в ESO Обсерватория Паранал, (Чили ).
2,56 м, эффективный f / 11 Nordic Optical Telescope на Ла-Пальма, Канарские острова, (Испания ).
Телескоп 2,50 м Sloan Digital Sky Survey (измененная конструкция) в обсерватории Апач-Пойнт, Нью-Мексико, США
2,4-метровый космический телескоп Хаббла, находящийся в настоящее время на орбите вокруг Земли.
2,4-метровый телескоп Тайской национальной обсерватории на Дой Интанон, (Таиланд ).
Телескоп 2,2 м Обсерватория Калар-Альто на монтировке Калар-Альто, (Испания ).
2,15 м Астрономический комплекс Леонсито телескоп на Сан-Хуан, Аргентина.
Телескоп 2,12 м в Сан-Педро-Мартир, Национальная астрономическая обсерватория (Мексика).
2,0 м Ливерпульский телескоп (r Оботический телескоп ) на Ла-Пальма, Канарские острова, (Испания ).
2,0-метровый телескоп в обсерватории Рожен, Болгария.
2,0-метровый гималайский телескоп Чандра Индийской астрономической обсерватории, Ханле, (Индия ).
1,8-метровый телескоп Pan-STARRS в Халеакала на Мауи, Гавайи.
Телескоп длиной 1,65 м в Молетайской астрономической обсерватории, (Литва ).
1,6 м Мон- Телескоп Mégantic Observatory на Mont-Mégantic в Квебеке, Канада.
Телескоп 1,6 м Perkin-Elmer на Pico Обсерватория дос Диас в Минас-Жерайс, Бразилия.
1,3-метровый телескоп в обсерватории Скинакас на острове Крит, Греция.
1,0 м телескоп Ричи на станции Флагстафф военно-морской обсерватории США (последний телескоп, сделанный Дж. Ричи перед его смертью).
1,0 м DFM Engineering f / 8 на Embry-Ri Обсерватория ddle в Дейтона-Бич, Флорида, (США ).
Четыре 1,0 м телескопа SPECULOOS в Обсерватории Паранал в Чили посвящен поиску экзопланет размером с Землю .
. 0,85 м Космический телескоп Спитцера, инфракрасный космический телескоп, в настоящее время работающий на орбите со следом за Землей.
0,8 м Телескоп Perren разработки Astelco Systems в Обсерватории Лондонского университетского колледжа в Милл-Хилле, Лондон, (UK ).
Камера разведывательной визуализации дальности дальности 0,208 м (LORRI) на борту космический корабль New Horizons, в настоящее время находящийся за Плутоном.
Телескоп 3,94 м в Обсерватории Восточной Анатолии (DAG) в Эрзуруме, Турция.

См. Также

На Викискладе есть материалы, связанные с телескопами Ричи-Кретьена.

Ссылка es