Αν και τα ανακλαστικά τηλεσκόπια παράγουν άλλους τύπους οπτικών εκτροπών, αυτό είναι ένα σχέδιο που μπορεί να επιτύχει στόχους μεγάλης διαμέτρου. Σχεδόν όλα τα μεγάλα τηλεσκόπια που χρησιμοποιούνται στην αστρονομική έρευνα είναι τέτοια. Τα ανακλαστικά τηλεσκόπια διατίθενται σε διάφορα σχέδια και μπορούν να χρησιμοποιούν πρόσθετα οπτικά στοιχεία για τη βελτίωση της ποιότητας της εικόνας ή την τοποθέτηση της εικόνας σε μηχανικά πλεονεκτική θέση.
Χαρακτηριστικά των ανακλαστικών τηλεσκοπίων
Η ιδέα ότι οι καμπύλοι καθρέφτες συμπεριφέρονται σαν φακοί ανάγεται τουλάχιστον στην πραγματεία του 11ου αιώνα για την οπτική του Alphazen, ένα έργο που κυκλοφόρησε ευρέως σε λατινικές μεταφράσεις στην πρώιμη σύγχρονη Ευρώπη. Λίγο μετά την εφεύρεση του διαθλαστικού τηλεσκοπίου από τον Galileo, ο Giovanni Francesco Sagredo και άλλοι, εμπνευσμένοι από τις γνώσεις τους για τις αρχές των κυρτών κατόπτρων, συζήτησαν την ιδέα της κατασκευής ενός τηλεσκοπίου χρησιμοποιώντας έναν καθρέφτηως εργαλείο απεικόνισης. Ο Bolognese Cesare Caravaggi αναφέρθηκε ότι κατασκεύασε το πρώτο ανακλαστικό τηλεσκόπιο γύρω στο 1626. Ο Ιταλός καθηγητής Niccolo Zucci, σε μια μεταγενέστερη εργασία, έγραψε ότι πειραματίστηκε με έναν κοίλο χάλκινο καθρέφτη το 1616, αλλά είπε ότι δεν έδινε μια ικανοποιητική εικόνα.
Ιστορία της Δημιουργίας
Τα πιθανά οφέλη από τη χρήση παραβολικών κατόπτρων, κυρίως η μείωση της σφαιρικής εκτροπής χωρίς χρωματική εκτροπή, έχουν οδηγήσει σε πολλά προτεινόμενα σχέδια για μελλοντικά τηλεσκόπια. Πιο αξιοσημείωτος ήταν ο James Gregory, ο οποίος δημοσίευσε ένα καινοτόμο σχέδιο για ένα "ανακλαστικό" τηλεσκόπιο το 1663. Χρειάστηκαν δέκα χρόνια (1673) μέχρι ο πειραματικός επιστήμονας Robert Hooke να κατασκευάσει αυτόν τον τύπο τηλεσκοπίου, το οποίο έγινε γνωστό ως Γρηγοριανό τηλεσκόπιο.
Ο Ισαάκ Νεύτωνα πιστώθηκε γενικά για την κατασκευή του πρώτου ανακλαστικού-διαθλαστικού τηλεσκοπίου το 1668. Χρησιμοποίησε ένα σφαιρικό μεταλλικό πρωτεύον κάτοπτρο και ένα μικρό διαγώνιο σε μια οπτική διαμόρφωση, που ονομάζεται Νευτώνειο τηλεσκόπιο.
Περαιτέρω ανάπτυξη
Παρά τα θεωρητικά πλεονεκτήματα του σχεδιασμού των ανακλαστήρων, η σχεδιαστική πολυπλοκότητα και η κακή απόδοση των μεταλλικών καθρεπτών που χρησιμοποιήθηκαν εκείνη την εποχή σήμαιναν ότι χρειάστηκαν πάνω από 100 χρόνια για να γίνουν δημοφιλείς. Πολλές από τις προόδους στα ανακλαστικά τηλεσκόπια περιελάμβαναν βελτιώσεις στην κατασκευή παραβολικών κατόπτρων τον 18ο αιώνα.αιώνα, καθρέφτες από γυαλί με ασήμι τον 19ο αιώνα, ανθεκτικές επιστρώσεις αλουμινίου τον 20ο αιώνα, τμηματοποιημένους καθρέφτες για να παρέχουν μεγαλύτερες διαμέτρους και ενεργά οπτικά για την αντιστάθμιση της βαρυτικής παραμόρφωσης. Μια καινοτομία στα μέσα του 20ου αιώνα ήταν τα καταδιοπτικά τηλεσκόπια όπως η κάμερα Schmidt, τα οποία χρησιμοποιούν τόσο ένα σφαιρικό κάτοπτρο όσο και έναν φακό (που ονομάζεται πλάκα διορθωτή) ως κύρια οπτικά στοιχεία, που χρησιμοποιούνται κυρίως για απεικόνιση μεγάλης κλίμακας χωρίς σφαιρική εκτροπή.
Στα τέλη του 20ου αιώνα, η ανάπτυξη προσαρμοστικής οπτικής και επιτυχημένης απεικόνισης για την αντιμετώπιση των προβλημάτων που σχετίζονται με την παρατήρηση και την ανάκλαση των τηλεσκοπίων είναι πανταχού παρούσα στα διαστημικά τηλεσκόπια και σε πολλούς τύπους εργαλείων απεικόνισης διαστημικών σκαφών.
Το καμπυλόγραμμο πρωτεύον κάτοπτρο είναι το κύριο οπτικό στοιχείο του τηλεσκοπίου και δημιουργεί μια εικόνα στο εστιακό επίπεδο. Η απόσταση από τον καθρέφτη στο εστιακό επίπεδο ονομάζεται εστιακή απόσταση. Ένας ψηφιακός αισθητήρας μπορεί να τοποθετηθεί εδώ για την εγγραφή μιας εικόνας ή ένας πρόσθετος καθρέφτης μπορεί να προστεθεί για να αλλάξει τα οπτικά χαρακτηριστικά ή/και να ανακατευθύνει το φως στο φιλμ, στον ψηφιακό αισθητήρα ή στο προσοφθάλμιο για οπτική παρατήρηση.
Λεπτομερής περιγραφή
Ο κύριος καθρέφτης στα περισσότερα σύγχρονα τηλεσκόπια αποτελείται από έναν συμπαγή γυάλινο κύλινδρο του οποίου η μπροστινή επιφάνεια είναι λειασμένη σε σφαιρικό ή παραβολικό σχήμα. Ένα λεπτό στρώμα αλουμινίου εκκενώνεται πάνω στον φακό, σχηματίζονταςανακλαστικός πρώτος καθρέφτης επιφάνειας.
Μερικά τηλεσκόπια χρησιμοποιούν πρωτεύοντα κάτοπτρα που είναι κατασκευασμένα διαφορετικά. Το λιωμένο γυαλί περιστρέφεται για να κάνει την επιφάνειά του παραβολοειδή, ψύχεται και στερεοποιείται. Το σχήμα του καθρέφτη που προκύπτει προσεγγίζει το επιθυμητό σχήμα παραβολοειδούς, το οποίο απαιτεί ελάχιστο τρίψιμο και γυάλισμα για να επιτευχθεί ακριβής εικόνα.
Ποιότητα εικόνας
Τα τηλεσκόπια ανακλαστήρα, όπως και κάθε άλλο οπτικό σύστημα, δεν δημιουργούν «ιδανικές» εικόνες. Η ανάγκη να φωτογραφίζουμε αντικείμενα σε αποστάσεις μέχρι το άπειρο, να τα βλέπουμε σε διαφορετικά μήκη κύματος φωτός και να απαιτείται κάποιος τρόπος προβολής της εικόνας που παράγει ο κύριος καθρέφτης σημαίνει ότι υπάρχει πάντα κάποιος συμβιβασμός στον οπτικό σχεδιασμό ενός ανακλαστικού τηλεσκοπίου.
Επειδή το πρωτεύον κάτοπτρο εστιάζει το φως σε ένα κοινό σημείο μπροστά από τη δική του ανακλαστική επιφάνεια, σχεδόν όλα τα σχέδια ανακλαστικών τηλεσκοπίων διαθέτουν δευτερεύοντα καθρέφτη, θήκη φιλμ ή ανιχνευτή κοντά σε αυτό το εστιακό σημείο, εμποδίζοντας εν μέρει το φως να φτάσει στο κύριο καθρέφτης. Αυτό όχι μόνο έχει ως αποτέλεσμα κάποια μείωση της ποσότητας φωτός που συλλέγει το σύστημα, αλλά έχει επίσης ως αποτέλεσμα την απώλεια της αντίθεσης στην εικόνα λόγω περιθλατικών φαινομένων απόφραξης, καθώς και περιθλατικών αιχμών που προκαλούνται από τις περισσότερες δευτερεύουσες δομές στήριξης.
Η χρήση καθρεφτών αποφεύγει τις χρωματικές εκτροπές,αλλά δημιουργούν άλλου είδους εκτροπές. Ένας απλός σφαιρικός καθρέφτης δεν μπορεί να μεταδώσει φως από ένα μακρινό αντικείμενο σε μια κοινή εστίαση, επειδή η αντανάκλαση των ακτίνων φωτός που χτυπούν τον καθρέφτη στην άκρη του δεν συγκλίνει με εκείνες που αντανακλούν από το κέντρο του καθρέφτη, ένα ελάττωμα που ονομάζεται σφαιρική εκτροπή. Για να αποφευχθεί αυτό το πρόβλημα, τα πιο προηγμένα σχέδια ανακλαστικών τηλεσκοπίων χρησιμοποιούν παραβολικούς καθρέφτες που μπορούν να φέρουν όλο το φως σε μια κοινή εστίαση.
Γρηγοριανό Τηλεσκόπιο
Το Γρηγοριανό τηλεσκόπιο περιγράφεται από τον Σκωτσέζο αστρονόμο και μαθηματικό James Gregory στο βιβλίο του Optica Promota του 1663 ως χρήση ενός κοίλου δευτερεύοντος καθρέφτη που αντανακλά την εικόνα μέσω μιας τρύπας στον πρωτεύοντα καθρέφτη. Αυτό δημιουργεί μια κατακόρυφη εικόνα χρήσιμη για επίγειες παρατηρήσεις. Υπάρχουν πολλά μεγάλα σύγχρονα τηλεσκόπια που χρησιμοποιούν τη Γρηγοριανή διαμόρφωση.
Ανακλαστικό τηλεσκόπιο του Νεύτωνα
Η συσκευή του Νεύτωνα ήταν το πρώτο επιτυχημένο ανακλαστικό τηλεσκόπιο, που κατασκευάστηκε από τον Ισαάκ το 1668. Συνήθως έχει ένα παραβολοειδές πρωτεύον, αλλά σε εστιακές αναλογίες f/8 ή περισσότερο, ένα σφαιρικό πρωτεύον, το οποίο μπορεί να επαρκεί για υψηλή οπτική ανάλυση. Ένα επίπεδο δευτερεύον αντανακλά το φως στο εστιακό επίπεδο στο πλάι της κορυφής του σωλήνα του τηλεσκοπίου. Αυτό είναι ένα από τα απλούστερα και λιγότερο ακριβά σχέδια για ένα δεδομένο μέγεθος πρώτης ύλης και είναι κοινό μεταξύ των χομπίστων. Η διαδρομή ακτίνων των ανακλαστικών τηλεσκοπίων ήταν η πρώτηεπεξεργάστηκε ακριβώς στο Νευτώνειο δείγμα.
Συσκευή Cassegrain
Το τηλεσκόπιο Cassegrain (μερικές φορές αποκαλείται "κλασικό Cassegrain") κατασκευάστηκε για πρώτη φορά το 1672, και αποδόθηκε στον Laurent Cassegrain. Έχει ένα παραβολικό πρωτεύον και ένα υπερβολικό δευτερεύον που αντανακλά το φως πίσω και κάτω μέσα από μια τρύπα στο πρωτεύον.
Το σχέδιο του τηλεσκοπίου Dall-Kirkham Cassegrain δημιουργήθηκε από τον Horace Dall το 1928 και ονομάστηκε σε ένα άρθρο που δημοσιεύτηκε στο Scientific American το 1930 μετά από μια συζήτηση μεταξύ του ερασιτέχνη αστρονόμου Allan Kirkham και του Albert G. Ingalls, (το εκδότης του περιοδικού εκείνη την εποχή). Χρησιμοποιεί ένα κοίλο ελλειπτικό πρωτεύον και ένα κυρτό δευτερεύον. Αν και αυτό το σύστημα είναι πιο εύκολο να αλέσει από το κλασικό σύστημα Cassegrain ή Ritchey-Chrétien, δεν είναι κατάλληλο για κώμα εκτός άξονα. Η καμπυλότητα του πεδίου είναι στην πραγματικότητα μικρότερη από αυτή του κλασικού Cassegrain. Σήμερα, αυτό το σχέδιο χρησιμοποιείται σε πολλές εφαρμογές αυτών των υπέροχων συσκευών. Αντικαθίσταται όμως από ηλεκτρονικά αντίστοιχα. Ωστόσο, αυτός ο τύπος συσκευής θεωρείται το μεγαλύτερο ανακλαστικό τηλεσκόπιο.
