Выбор параметров и расчет оптики телескопов Кассегрена и Грегори

Известно замечательное свойство эллипсоида: если из одного фокуса эллипсоида направить пучок расходящихся лучей, то после отражения от «стенок» все они без исключения соберутся во втором фокусе. Это значит, что изображение первого фокуса не искажается аберрациями во втором. Если же расстояние между фокусами менять, то будет меняться и сплюснутость эллипсоида. Отношение расстояния между фокусами эллипсоида к его большой оси называется эксцентриситетом (он и характеризует сплюснутость фигуры). Когда расстояние между фокусами становится равным нулю, эллипсоид превращается в сферу, центр которой — это ее фокус.

Увеличив расстояние между фокусами до бесконечности, мы получим параболоид с эксцентриситетом, равным 1. Любой луч, падающий на параболоид из бесконечности параллельно оси, придет во второй фокус параболоида, образуя здесь безаберрационное изображение точки, лежащей в бесконечности.

Гиперболоид также имеет два фокуса, и изображение точки в этих фокусах получается тоже без искажений. Этими качествами рассмотренных поверхностей мы и воспользуемся в дальнейшем.

В 1663 году шотландский математик Джон Грегори предложил оптическую систему, состоящую из двух вогнутых зеркал. Малое (вторичное) зеркало телескопа действует примерно так же, как и окулярная камера, оно увеличивает фокусное расстояние главного зеркала в 3,—5 раз. Масштаб изображения возрастает, а относительное отверстие пропорционально уменьшается.

В 1872 году французский скульптор и художник Гийом Кассегрен заменил малое вогнутое зеркало Грегори на выпуклое. Назначение этого зеркала то же, что и у системы Грегори, но оно действует подобно линзе Барлоу (Земля и Вселенная, 1984, № 3, с. 108.— Ред.).

Главное зеркало в обеих системах имеет форму параболоида и дает в фокусе стигматическое (точечное) изображение звезды. Чтобы это изображение перенести без аберраций в другую точку оси, в телескопе системы Грегори применяется эллипсоид, а в системе Кассегрена — гиперболоид. Один из геометрических фокусов этих поверхностей совмещается с фокусом главного зеркала (F0), а второй становится эквивалентным фокусом системы (Рэкв).

У телескопа системы Грегори есть два преимущества перед кассегреновским. Во-первых, его вторичное зеркало — это вогнутый эллипсоид, изготовление и испытание которого значительно проще гиперболического и даже плоского диагонального зеркала для телескопа Ньютона. (В этом смысле сделать оптику для грегориан-ского телескопа даже проще, чем для ньютоновского.) Во-вторых, телескоп Грегори дает прямое, а не перевернутое изображение и удобен для наблюдений не только небесных, но и земных объектов. В то же время при одинаковых диаметрах главных зеркал телескоп Кассегрена примерно в 1,5 раза короче телескопа системы Грегори. Правда, габариты телескопов можно уравнять, если «грегорианское» главное зеркало сделать в 1,5 раза более короткофокусным. Обе системы свободны от сферической аберрации, но как и ньютоновская имеют кбму. Как показал Д. Д. Максутов, кома этих телескопов точно равна коме телескопа системы Ньютона при условии, если их относительные отверстия равны.

Оцените статью
АстроЭра
Добавить комментарий