Телескоп Добсона

редактировать
Тип ньютоновского телескопа, популяризированный Джоном Добсоном Телескоп Добсона, демонстрируемый на Стеллафане в начале 1980-е годы

A Телескоп Добсона - это установленный на альтазимуте телескоп Ньютона конструкция, популяризированная Джоном Добсоном в 1965 году и способствующая значительному увеличению размеров телескопов. доступно астрономам-любителям. Телескопы Добсона отличались упрощенной механической конструкцией, которую легко было изготовить из легкодоступных компонентов для создания большого портативного недорогого телескопа. Конструкция оптимизирована для наблюдения слабых объектов глубокого космоса, таких как туманности и галактики. Этот тип наблюдения требует большого диаметра объектива (т.е. светосилы ), относительно короткого фокусного расстояния и портативности для путешествий в менее светозагрязненных местах.

Добсоновцы представляют собой то, что обычно называют «световым ковшом», работающим при малом увеличении, поэтому в конструкции отсутствуют особенности, присущие другим любительским телескопам, таким как экваториальный отслеживание. Добсонианцы популярны в сообществе любителей телескопов, где их конструкция была впервые разработана и продолжает развиваться. Ряд коммерческих производителей телескопов также продают телескопы на основе этой конструкции. Термин Добсона в настоящее время используется для ряда ньютоновских отражателей с большой апертурой, которые используют некоторые из основных конструктивных характеристик Добсона, независимо от материалов, из которых они изготовлены.

Содержание
  • 1 Происхождение и конструкция
    • 1.1 Инновации в конструкции Добсона
  • 2 Характеристики
  • 3 Производные конструкции
    • 3.1 Разборные трубные узлы
      • 3.1.1 Ферменная труба
    • 3.2 Модификации альтазимутального крепления (коромысла)
      • 3.2.1 Компактность Крепления «рокер-бокс»
      • 3.2.2 Преодоление ограничений альтазимутального крепления
  • 4 Коммерческие адаптации
  • 5 Влияние Добсона на любительскую астрономию
  • 6 См. Также
  • 7 Примечания
  • 8 Ссылки
  • 9 Внешние ссылки
Происхождение и конструкция

Трудно классифицировать телескоп Добсона как отдельное изобретение. В области любительского телескопа большинство, если не все, конструктивные особенности использовались ранее. Джон Добсон, который, как считается, изобрел эту конструкцию в 1965 году, указал, что «в течение сотен лет войны велись с использованием пушек на« добсоновских »установках». Добсон определил характерные особенности конструкции как легкие зеркала объектива, сделанные из стекло иллюминатора и опоры, изготовленные из фанеры, тефлоновых полос и других недорогих материалов. Поскольку он построил эти телескопы в качестве вспомогательных призваний В качестве учебного тротуарной астрономии он предпочитал называть эту конструкцию «тротуарным телескопом». Добсон объединил все эти инновации в конструкции, направленной на достижение одной цели: создание очень большого, недорогого, простого в использовании портативного телескопа, одного которые могут принести астрономию глубокого космоса в массы.

Инновации в дизайне Добсона

Еще два Любителя построили Добсона на Стеллафане

Дизайн Добсона позволяет строителю с минимальными навыками сделать очень большой телескоп из обычных предметов. Добсон оптимизировал конструкцию для наблюдение слабых объектов, таких как звездные скопления, туманности и галактики (то, что астрономы-любители называют объектом глубокого космоса s). Эти тусклые объекты требуют большого зеркала объектива, способного собирать большое количество света. Поскольку для наблюдения за «глубоким небом» часто требуется путешествие в темные места вдали от городских огней, конструкция выигрывает в том, что она более компактная, портативная и прочная, чем стандартные большие ньютоновские телескопы прошлых времен, которые обычно использовали массивные Немецкие экваториальные горы. Чтобы соответствовать этим критериям, телескопы Джона Добсона объединили в себе несколько нововведений, в том числе:

  • Нетрадиционное азимутальное крепление : вместо стандартного крепления с осевыми подшипниками Добсон выбрал очень стабильную и простую конструкцию. строить, и которые имели меньше механических ограничений при использовании с большими и тяжелыми телескопами. Он преобразовал классическое крепление вилки в отдельно стоящую конструкцию из трех частей, которая удерживает телескоп на семи отдельных опорных точках и позволяет легко и безопасно перемещать большой и тяжелый телескоп.
    • Классическая монтировка Добсона (см. Рис.1 справа) состоит из плоской горизонтальной платформы «земляной борт» (рис.1: черный), на которой закреплены три из семи опор (рис..1: нижний желтый). На этих трех опорах лежит коробчатая конструкция, называемая «коромыслом» (рис.1: темно-синий). Ослабленный центральный болт (Рис.1: темно-зеленый) удерживает блок качелей по центру и позволяет ему поворачиваться над землей. На противоположных сторонах качающейся коробки в верхнем крае каждой стенки вырезаны полукруглые углубления (качающаяся коробка открыта сверху и сзади). Каждое углубление имеет широко разнесенную пару опор, установленных в прорези (рис.1: верхний желтый). Узел оптической трубы телескопа (OTA, Рис.1: голубой) имеет две большие круглые цапфы (или дугообразные направляющие для больших телескопов), закрепленные с левой и правой сторон (Рис.1: красный). Их общая ось пересекает центр тяжести телескопа OTA. Цапфы (обычно называемые высотными подшипниками) опираются на вышеупомянутые четыре опоры в верхних вырезах коромысла. Чтобы поднять телескоп (высоту), просто поднимите трубу, и цапфы скользят по четырем опорам. Чтобы переместить телескоп влево или вправо (по азимуту), нажмите или потяните за верхний край OTA (у некоторых есть специальная ручка) так, чтобы поворотный качающийся блок скользил по трем опорам наземной доски. Рис.1 Схема крепления Dob
    • Детали классической оправы Добсона обычно изготавливаются из фанеры и других дешевых материалов, которые склеиваются, скручиваются или даже прибиваются гвоздями. В отличие от других типов оправ для телескопов, здесь не требуются механические детали с прецизионной обработкой. Для плавного скольжения для семи опор используются небольшие блоки из тефлона (PTFE). Их размеры поверхности могут быть точно рассчитаны для конкретного веса OTA. Чтобы улучшить плавность и устойчивое удержание положения, дно качающейся коробки обычно покрывается микротекстурой Formica. Высотные цапфы часто имеют большой диаметр, а также могут быть покрыты текстурированным материалом. Для больших телескопов вместо круглых цапф можно использовать полукруглые деревянные куски или дугообразные рельсы.
    • Использование тефлона поверх текстурированного материала в сочетании с силой заклинивания, создаваемой гравитацией, создает уникальное плавное движение, переход от камня устойчиво к плавному движению и обратно. Таким образом, зажимной механизм не требуется для предотвращения непреднамеренного движения телескопа, в отличие от большинства других опор телескопа. Устойчивость классического Добсона не имеет себе равных, поскольку телескоп фактически не вращается по двум осям, как другие монтировки, а вместо этого статически стоит на семи твердых блоках (пока не будет переведен в новое положение). Только опора, изобретенная позже, может соперничать с устойчивой гладкостью добсоновских зеркал.
  • Тонкие зеркала : вместо дорогостоящих зеркальных заготовок Pyrex со стандартным соотношением толщины 1: 6 (1 см толщиной на каждые 6 штук). см в диаметре), чтобы они не сгибались и не теряли форму под действием собственного веса, Добсон использовал зеркала, сделанные из стекла, из лишних крышек корабельных иллюминаторов, обычно с соотношением толщины 1:16. Поскольку конструкция телескопа оснащена альт-азимутальной опорой, зеркало должно поддерживаться только в простой камере с подкладкой из коврового покрытия внутри / снаружи, чтобы равномерно выдержать вес гораздо более тонкого зеркала.
  • Строительные трубы : Добсон заменил традиционную алюминиевую или стекловолоконную телескопическую трубу на толстые трубы из прессованной бумаги, используемые в строительстве для заливки бетонных колонн. "Сонотрубки", ведущая марка, используемая Добсоном, менее дороги, чем коммерчески доступные трубки для телескопов, и доступны в широком диапазоне размеров. Для защиты от влаги трубки обычно окрашивали или покрывали пластиком. Сонотрубки считаются более прочными, чем трубки из алюминия или стекловолокна, которые могут вмятин или расколоться от ударов во время транспортировки. У них есть дополнительное преимущество в том, что они термически стабильны и непроводят, что сводит к минимуму нежелательные конвекционные токи на пути света, вызванные манипуляциями с трубкой в ​​сборе.
  • Квадратный «зеркальный ящик» : Добсон часто использовал фанерный ящик для основание трубки и корпус зеркала, в которые вставлялась сонотрубка. Это дало жесткую плоскую поверхность для крепления опор зеркал и упростило прикрепление цапф.

Конструкция телескопов Добсона развивалась с годами (см. § Производные конструкции), но большинство из них коммерческие. или телескопы Добсона, построенные любителями, следуют многим или большинству конструктивных концепций и функций, перечисленных выше.

Характеристики

Конструкция Добсона имеет следующие характеристики:

  • Альтазимутальная монтировка : Экваториальная телескопическая монтировка с часовым приводом была исключена из конструкции. Экваториальные монтировки имеют тенденцию быть массивными (менее портативными), дорогими, сложными и имеют характеристики, позволяющие помещать окуляр ньютоновских телескопов в очень труднодоступное положение. Крепления с альтазимутом уменьшают размер, вес и стоимость всего телескопа и позволяют удерживать окуляр в относительно легком доступном положении сбоку от телескопа. Альтазимутальная конструкция крепления, используемая в конструкциях Добсона, также способствует простоте и портативности; нет дополнительной массы или необходимости в транспортировке противовесов, компонентов привода или штативов / подставок. Установка жестких трубных долот просто включает в себя установку крепления на землю и установку трубки поверх нее. Вес альтазимутальной монтировки в стиле Добсона распределяется по большим простым опорным поверхностям, поэтому телескоп может плавно перемещаться под давлением пальца с минимальным люфтом.
У альтазимутальной монтировки есть свои ограничения. Неуправляемые телескопы с альтазимутальной установкой необходимо каждые несколько минут "подталкивать" вдоль обеих осей, чтобы компенсировать вращение Земли, чтобы держать объект в поле зрения (в отличие от одной оси для неуправляемых экваториальных монтировок). сложнее с большим увеличением. Альтазимутальная монтировка не позволяет использовать обычные установочные круги, чтобы помочь при наведении телескопа на координаты известных объектов. Они известны тем, что их трудно навести на объекты вблизи зенита , главным образом потому, что требуется большое перемещение оси азимута для перемещения телескопа, наводящего даже на небольшое расстояние. Альтазимутальные оправы также не подходят для астрофотографии.
  • Большой диаметр объектива по сравнению с массой / стоимостью
    • Низкое соотношение массы к размеру объектива: конструкция Добсона, измеренная по объему и весу, относительно минимальна для любого данного объектива диаметр по сравнению с другими конструкциями.
    • Низкое соотношение стоимости и размера объектива: с точки зрения затрат пользователь обычно получает больший диаметр объектива на единицу стоимости с конструкцией Добсона.
  • Хороший телескоп "Deep Sky" : конструкция Добсона с максимальным диаметром объектива в сочетании с портативностью делает эту конструкцию идеальной для наблюдений за тусклыми звездными скоплениями, туманностями и галактиками (объектами глубокого космоса), что требует больших объективов и путешествий в места темного неба. Поскольку эти объекты относительно большие, их можно наблюдать при небольшом увеличении, для чего не требуется установка с часовым механизмом.
  • Проблемы с балансом : конструкции, в которых труба телескопа закреплена по отношению к ее высотным пеленгам, могут быть сняты с уравновешивание путем добавления или удаления оборудования, такого как камеры, искатели или даже необычно тяжелые окуляры. Большинство телескопов Добсона имеют достаточное трение в подшипниках, чтобы противостоять умеренному дисбалансу; однако это трение также может затруднить точное позиционирование телескопа. Для правильного такого дисбаланса, противовесы иногда закрученные или прикручен к задней части коробки зеркала.
Производные конструкций
Модифицированных Добсон с 1983, который показывает складную открытую трубу в сборе с интегрированной опорной поверхностью и очень компактным «рокером ящик «монтировка. Два Добсона, сочетающие в себе трубу фермы, компактный« рокер », высотные подшипники с большим радиусом и складную конструкцию.

С самого начала производители телескопов изменяли конструкцию Добсона в соответствии со своими потребностями. Оригинальный дизайн соответствовал потребностям и доступным материалам одного человека - Джона Добсона. Другие люди придумывали варианты, которые соответствовали их потребностям, способностям и доступу к частям. Это привело к значительному разнообразию в дизайне «Добсониан».

Сборки складных труб

Сборки труб «классической» конструкции потребовали бы большого фургона для транспортировки. Конструкторы стали придумывать разборные или разборные варианты, которые можно было доставить на площадку с небольшим внедорожником, хэтчбеком или даже седаном. Это нововведение позволило сообществу любителей астрономии получить доступ к еще большим апертурам.

Ферменная труба

Во многих конструкциях сочетаются преимущества легкой ферменной трубы и складной конструкции. Складывающиеся "ферменные трубы" Добсона появились в сообществе любителей телескопов еще в 1982 году и позволили сломать сборку оптических трубок, самого большого компонента. Как следует из названия, «труба» этой конструкции фактически состоит из верхней «клетки в сборе», которая содержит вторичное зеркало, и фокусера, удерживаемого на месте несколькими жесткими полюсами над «зеркальной коробкой», в которой находится зеркало объектива.. Столбы удерживаются на месте с помощью быстроразъемных зажимов, которые позволяют легко разбить весь телескоп на более мелкие компоненты, облегчая их транспортировку на автомобиле или другим способом к месту наблюдения. Эти конструкции трубчатой ​​фермы иногда ошибочно называют фермой Серрурье, но поскольку основная ферма не построена с противоположной фермой с зеркальными ячейками, она выполняет только одну функцию этой конструкции, то есть поддерживает параллельность оптики.

Модификации альтазимутального крепления (качающаяся коробка)

Основным атрибутом лафета Добсона является то, что оно напоминает конфигурацию «лафета» с «коромыслом», состоящим из горизонтальных высотная ось в виде цапфы и широко поддерживаемая азимутальная ось, в обеих используются такие материалы, как пластик, пластик и тефлон, для обеспечения плавной работы. Многие производные конструкции крепления сохранили эту базовую форму, в то же время сильно изменив материалы и конфигурацию.

Компактные опоры «рокер-бокс»

Многие конструкции имеют увеличенную портативность за счет уменьшения альтазимутального крепления (рокер-бокса) до небольшой вращающейся платформы. Подшипник высотной цапфы в этих конструкциях приобретает большой радиус, примерно равный или больший, чем радиус зеркала объектива, прикрепленного к трубному узлу или интегрированного в него, что снижает общий профиль крепления. Преимущество этого заключается в том, что он снижает общий вес телескопа, и баланс телескопа становится менее чувствительным к изменениям в весовой нагрузке телескопической трубы из-за использования более тяжелых окуляров или добавления камер и т. Д.

Преодоление трудностей. ограничения альтазимутальной монтировки

С конца 1990-х годов многие нововведения в конструкции монтировок и электроники со стороны производителей любительских телескопов и коммерческих производителей позволили пользователям преодолеть некоторые ограничения альтазимутальной монтировки Добсоновского стиля.

  • Цифровые установочные круги : изобретение основанных на микропроцессоре цифровых установочных кругов позволило оборудовать или модифицировать любой телескоп, установленный в альтазимутальном режиме, с возможностью точного отображения координат направления телескопа. Эти системы не только предоставляют пользователю цифровое считывание для прямого восхождения (RA) склонения (dec.), Они также взаимодействуют с цифровыми устройствами, такими как портативный компьютер компьютеры, планшетные компьютеры и смартфоны, использующие живые эфемериды для расчета / построения графиков программное обеспечение планетария, чтобы дать текущее графическое представление о том, куда указывает телескоп, что позволяет пользователю для быстрого поиска объекта.
  • Экваториальная платформа : Использование экваториальных платформ (таких как Платформа Понсе ), установленных под альтазимутальной монтировкой, дало пользователям ограниченное экваториальное отслеживание для визуального и астрофотографические работы. Такие платформы могут включать в себя тактовый привод для облегчения отслеживания, и при тщательном полярном выравнивании становится возможным формирование изображений ПЗС с точностью до субдуги. Обсерватория Roeser, Люксембург (код обсерватории MPC 163) внесла сотни астрометрических измерений в Центр малых планет с использованием самодельного 20-дюймового добсона на экваториальной платформе.
Коммерческий приспособления
Серийно выпускаемые серийно 10 дюймов Добсона Строящиеся на заказ 16-дюймовые фермы Добсониан

Первоначальной целью конструкции Добсона было создание доступного, простого и прочного прибора с большой апертурой по низкой цене. Эти же атрибуты способствуют их массовому производству. Одной из первых компаний, которые предложили телескопы Добсона на коммерческой основе, была ныне несуществующая компания Coulter Optical (ныне часть Murnaghan Instruments). В 1980-х годах они помогли популяризировать дизайн с помощью моделей Odyssey различных размеров., с трубками, сделанными из сонотрубки, и в соответствии с оригинальной концепцией простоты Добсона. К 1990-м годам Meade Instruments, Orion Telescopes и другие производители начали внедрять модернизированные модели Добсона. Прицелы массового производства включают такие тонкости, как металлические трубы и более совершенное оборудование, и по-прежнему остаются очень доступными.

С 1990-х годов производство Добсона, использующее конструкцию трубчатой ​​фермы, становится все более популярным. Первая коммерческая ферма Dobsonian была выпущена на рынок компанией Obsession Telescopes в 1989 году. Позднее американские производители включали StarStructure, Webster Telescopes, AstroSystems, Teeter's Telescopes, Hubble Optics, Waite Research и New Moon Telescopes. Эти небольшие сборщики предлагают высококачественные зеркала объективов, высококачественные материалы и индивидуальное мастерство, а также дополнительные системы GoTo с компьютерным управлением. Некоторые также производят «сверхлегкие» модели, которые обеспечивают большую портативность.

В 21 веке ферменные модели Добсона также массово производятся компаниями Meade, Orion, Explore Scientific и другими. Эти прицелы, в основном производимые в Китае, отличаются хорошим качеством и стоимостью, но при этом значительно дешевле, чем описанные выше прицелы премиум-класса. В 2017 году Sky-Watcher представила линейку больших моделей Stargate.

Коммерческие добсоновцы с цельной трубкой обычно имеют максимальную апертуру 12 дюймов (305 мм) из-за размера трубки. Фермы Добсона от 12 до 18 дюймов (от 305 до 457 мм) являются наиболее популярными размерами, так как они имеют значительную апертуру, но при этом могут быть легко установлены одним человеком. Некоторые производители предлагают модели с апертурой 24 дюйма (610 мм) и больше. Ферменные телескопы Добсона - крупнейшие коммерчески доступные сегодня телескопы. Массивная гибридная модель с апертурой 36 дюймов (914 мм) от New Moon Telescopes была представлена ​​на Северо-восточном астрономическом форуме 2018 года. В 2019 году в Нью-Джерси была установлена ​​огромная 50-дюймовая (1270 мм) складчатая апертура Newtonian от канадской компании Optiques Fullum.

Влияние Добсона на любительскую астрономию

Дизайн Добсона считается революционным из-за к огромным размерам телескопов, доступных астрономам-любителям. Присущая этой конструкции простота и большая апертура стали привлекать интерес в 1970-х годах, поскольку она давала преимущество недорогих больших инструментов, которые можно было переносить в темное небо, и звездных вечеринок на заднем сиденье маленькой машины и настраивается за считанные минуты. Результатом стало распространение более крупных телескопов, строительство или приобретение которых было бы дорогостоящим и громоздким в эксплуатации с использованием «традиционных» методов строительства. В то время как 8-дюймовый телескоп Ньютона считался большим в 1970-х, сегодня 16-дюймовые системы являются обычным явлением, а огромные 32-дюймовые системы не так уж и редки.

В сочетании с другими улучшениями, такими как узкий- пропускные фильтры и улучшенные окуляры, большие апертуры Добсона значительно увеличили количество наблюдаемых объектов, а также количество деталей в каждом наблюдаемом объекте. Принимая во внимание, что астроном-любитель 1970-х и 1980-х годов обычно не исследовал ничего, кроме Мессье и более ярких объектов NGC ; Отчасти благодаря добсонианам, современный астроном-любитель может регулярно наблюдать тусклые объекты, перечисленные в малоизвестных каталогах, таких как IC, Abell, Minkowski и другие, которые когда-то считались областью владения только профессиональных астрономов. Dobsonian (установленный на экваториальной платформе) также открыл область высокоточной астрометрии (и открытия) астероидов для любителей, желающих внести информацию о положениях малых планет в Центр малых планет.

См. Также
Примечания
Ссылки
Внешние ссылки
На Wikimedia Commons есть материалы, связанные с телескопами Добсона.
Последняя правка сделана 2021-05-17 10:40:16
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте