Риччи-Кретьен ( RCT или просто RC ) являются специализированными вариантами телескопа Кассегрены , который имеет гиперболическое первичное зеркало и гиперболическое вторичное зеркало , предназначенное для устранения отклонения от оси оптических ошибок ( кома ). RCT имеет более широкое поле зрения без оптических ошибок по сравнению с более традиционной конфигурацией отражающего телескопа . С середины 20 века большинство крупных профессиональных исследовательских телескопов были телескопами Ричи – Кретьена; некоторыми хорошо известными примерами являются космический телескоп Хаббла , телескопы Кека и ESO.Очень большой телескоп .
История
Телескоп Ричи-Кретьена был изобретен в начале 1910-х годов американским астрономом Джорджем Уиллисом Ричи и французским астрономом Анри Кретьеном . Ричи построил первое успешное РКИ с диаметром апертуры 60 см (24 дюйма) в 1927 году (например, 24-дюймовый отражатель Ричи). Второе раннее испытание представляло собой прибор диаметром 102 см (40 дюймов), сконструированный Ричи для Военно-морской обсерватории США ; этот телескоп до сих пор работает на станции Флагстафф военно-морской обсерватории .
Дизайн
Как и другие отражатели конфигурации Кассегрена, телескоп Ричи – Кретьена (RCT) имеет очень короткий узел оптической трубки и компактную конструкцию для данного фокусного расстояния . RCT предлагает хорошие внеосевые оптические характеристики, но конфигурация Ричи – Кретьена чаще всего встречается на высокопроизводительных профессиональных телескопах.
Двухзеркальный фундамент
У телескопа только с одним изогнутым зеркалом, такого как телескоп Ньютона , всегда будут аберрации. Если зеркало сферическое, оно будет страдать от сферической аберрации . Если зеркало сделать параболическим, чтобы исправить сферическую аберрацию, то оно обязательно должно страдать комой и астигматизмом . [ почему? ] С двумя несферическими зеркалами, такими как телескоп Ричи – Кретьена, также можно избавиться от комы. [ как? ] Это позволяет расширить полезное поле зрения. Однако такие конструкции все же страдают астигматизмом.
Основная Риччи-Кретьен дизайн два-поверхности свободен от третьего порядка комы и сферической аберрации , [1] Однако, конструкция два-поверхности действительно страдает от пятых порядка комы, тяжелого большие углами астигматизма , и сравнительно сильной кривизны поля . [2]
Дальнейшие исправления третьим элементом
При фокусировке на полпути между сагиттальной и тангенциальной плоскостями фокусировки звезды выглядят как круги, благодаря чему Ritchey – Chrétien хорошо подходит для широкоугольных и фотографических наблюдений. Оставшиеся аберрации двухэлементной базовой конструкции могут быть улучшены путем добавления оптических элементов меньшего размера вблизи фокальной плоскости. [3] [4]
Астигматизм можно устранить, добавив третий изогнутый оптический элемент. Когда этот элемент является зеркалом, получается трехзеркальный анастигмат . В качестве альтернативы, RCT может использовать одну или несколько линз с низким увеличением перед фокальной плоскостью в качестве корректора поля для коррекции астигматизма и выравнивания фокальной поверхности, как, например, телескоп SDSS и телескоп VISTA ; это может обеспечить поле обзора диаметром до 3 °.
- Камера Шмидта может обеспечивать даже более широкое поле зрения примерно до 7 °, для Шмидта требуется пластина корректора с полной апертурой, которая ограничивает ее апертурами менее 1,2 метра, в то время как камера Ричи-Кретьена может быть намного больше.
- Другие конструкции телескопов с передними корректирующими элементами не ограничиваются практическими проблемами изготовления многократно изогнутой пластины корректора Шмидта, такими как конструкция Лурье – Хаутона .
Обструкция апертуры
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 (ФПМ) в диапазоне низких пространственных частот по сравнению с конструкцией с полной апертурой, такой как рефрактор. [5] Эта метка MTF снижает контраст изображения при визуализации широких объектов. Кроме того, опора для вторичного элемента (паук) может вносить дифракционные пики на изображения.
Зеркало
Радиусы кривизны первичных и вторичных зеркал, соответственно, в конфигурации с два зеркала кассегреновской являются:
а также
где
- эффективное фокусное расстояние системы,
- - заднее фокусное расстояние (расстояние от вторичной обмотки до фокуса), а
- расстояние между двумя зеркалами.
Если вместо а также , известные величины - фокусное расстояние главного зеркала, , а расстояние до фокуса за главным зеркалом , тогда а также .
Для системы Ричи – Кретьена конические постоянные а также из двух зеркал выбраны так, чтобы исключить сферическую аберрацию третьего порядка и кому; решение:
а также
где - вторичное увеличение. [6] Обратите внимание, что а также меньше чем (поскольку ), поэтому оба зеркала гиперболические. (Однако главное зеркало обычно довольно близко к параболическому.)
Гиперболическую кривизну трудно проверить, особенно с помощью оборудования, которое обычно доступно изготовителям телескопов-любителей 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 интерферометров . Затем для прибора Ричи – Кретьена требуется минимальное дополнительное оборудование, обычно небольшое оптическое устройство, называемое нулевым корректором, которое при интерферометрическом тесте придает гиперболическому первичному виду сферическую форму. На космическом телескопе Хаббла это устройство было построено неправильно (отражение от непреднамеренной поверхности, приводящее к неправильному измерению положения линзы), что привело к ошибке в главном зеркале Хаббла. [7]
Неправильные нулевые корректоры также привели к другим ошибкам изготовления зеркал, например, в телескопе New Technology Telescope .
Дополнительные плоские зеркала
На практике каждая из этих конструкций может также включать в себя любое количество плоских складных зеркал , используемых для изгиба оптического пути в более удобные конфигурации. В этой статье обсуждаются только зеркала, необходимые для формирования изображения, а не для его размещения в удобном месте.
Примеры больших телескопов Ричи – Кретьена
Ричи задумал 100-дюймовый телескоп Mount Wilson Hooker (1917 г.) и 200-дюймовый (5-метровый) телескоп Хейла в качестве RCT. 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 новый дизайн с его трудно поддающимися проверке кривизнами, и Ричи покинул проект. Оба проекта были построены с использованием традиционной оптики. С тех пор успехи в оптических измерениях [8] и производстве [9] позволили конструкции RCT взять верх - телескоп Хейла, построенный в 1948 году, оказался последним ведущим телескопом в мире с параболическим главным зеркалом. [10]
- 10,4-метровый Gran Telescopio Canarias в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос на острове Пальма , Канарские острова ( Испания ).
- Два 10,0 м телескопы обсерватории Кека на Мауна Кеа обсерватории , ( США ).
- Четыре телескопа диаметром 8,2 м, входящие в состав Очень большого телескопа ( Чили ).
- 8,2-метровый телескоп Subaru в обсерватории Мауна-Кеа ( США ).
- Два 8,0 м телескопы , содержащие обсерватории Gemini на Мауна Кеа обсерватории , ( США ) и Чили .
- Обзорный астрономический телескоп в видимом и инфракрасном диапазонах длиной 4,1 м в обсерватории Паранал ( Чили ).
- 4,0-метровый телескоп Mayall в национальной обсерватории Китт-Пик ( США ).
- 4,0-метровый телескоп Бланко в Межамериканской обсерватории Серро Тололо ( Чили ).
- 3,9-метровый англо-австралийский телескоп в обсерватории Сайдинг-Спринг ( Австралия ).
- 3,6 м Devasthal оптический телескоп из Арьябхатта исследовательского института наблюдательных наук , Наиниталь ( Индия ).
- 3,58-метровый национальный телескоп Галилео в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос на острове Пальма , Канарские острова ( Испания ).
- Телескоп новой технологии длиной 3,58 м в Европейской южной обсерватории ( Чили ).
- 3,5-метровый телескоп ARC в обсерватории Апач-Пойнт , Нью-Мексико ( США ).
- 3,5-метровый телескоп обсерватории Калар-Альто на горе Калар-Альто ( Испания ).
- Обсерватория WIYN высотой 3,50 м в Национальной обсерватории Китт-Пик ( США ).
- Телескоп INO340 3,4 м в Иранской национальной обсерватории ( Иран ).
- 2,65 м VLT Survey Telescope в ESO «s Paranal обсерватории ( Чили ).
- 2,56 м эффективной е / 11 Nordic Optical Telescope на Ла - Пальма , Канарские острова ( Испания ).
- 2,50-метровый телескоп Sloan Digital Sky Survey (измененная конструкция) в обсерватории Апач-Пойнт , Нью-Мексико , США
- 2,4-метровый космический телескоп Хаббла, который в настоящее время находится на орбите Земли.
- 2,4-метровый телескоп Тайской национальной обсерватории на острове Дой-Интханон ( Таиланд ).
- 2,2-метровый телескоп обсерватории Калар-Альто на горе Калар-Альто ( Испания ).
- 2,15-метровый телескоп астрономического комплекса Леонсито в Сан-Хуане , Аргентина .
- 2,12-метровый телескоп в Сан-Педро-Мартир , Национальная астрономическая обсерватория (Мексика) .
- 2,1-метровый телескоп Национальной обсерватории Китт-Пик ( США ).
- 2,0-метровый Ливерпульский телескоп ( роботизированный телескоп ) на острове 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 -метровые телескопы Pan-STARRS в Халеакала на Мауи , Гавайи .
- Телескоп 1,65 м в Молетской астрономической обсерватории ( Литва ).
- 1,6-метровый телескоп обсерватории Мон-Мегантик на горе Мон-Мегантик в Квебеке , Канада .
- 1,6-метровый телескоп Perkin-Elmer в обсерватории Пико-дос-Диас в штате Минас-Жерайс , Бразилия .
- 1,3-метровый телескоп в обсерватории Скинакас на острове Крит , Греция .
- 1,0-метровый телескоп Ричи на станции Флагстафф военно-морской обсерватории США (последний телескоп, сделанный Дж. Ричи перед его смертью).
- 1,0 м DFM Engineering f / 8 в обсерватории Эмбри-Риддл в Дейтона-Бич, Флорида ( США ).
- Четыре 1,0- метровых телескопа SPECULOOS в обсерватории Паранал в Чили предназначены для поиска экзопланет размером с Землю .
- 0,85-метровый космический телескоп Спитцера , инфракрасный космический телескоп, который в настоящее время работает на орбите со следом Земли.
- 0,8 м Astelco Systems разработала телескоп Перрена в обсерватории Университетского колледжа Лондона в Милл-Хилле, Лондон ( Великобритания ).
- Камера разведки дальности дальности 0,208 м (LORRI) на борту космического корабля New Horizons , который в настоящее время находится за пределами Плутона.
- 3.94-метровый телескоп в Обсерватории Восточной Анатолии (DAG) в Эрзуруме , Турция .
Смотрите также
- Список крупнейших оптических телескопов-отражателей
- Список типов телескопов
- Телескоп Лурье – Хоутона
- Максутовский телескоп
- Отражающий телескоп
- Телескоп Шмидта – Кассегрена
Рекомендации
- ^ Sacek, Владимир (14 июля 2006). «Классические и апланатические двухзеркальные системы» . telescope-optics.net . Примечания по оптике любительских телескопов . Проверено 24 апреля 2010 .
- ^ Руттен, Харри; ван Венроой, Мартин (2002). Оптика телескопа . Вильманн-Белл. п. 67. ISBN 0-943396-18-2.
- ^ Bowen, IS; Воан, AH (1973). «Оптическая схема 40-дюймового телескопа и телескопа Ирене Дюпон в обсерватории Лас Кампанас, Чили» . Прикладная оптика . 12 (77): 1430–1435. Bibcode : 1973ApOpt..12.1430B . DOI : 10,1364 / AO.12.001430 .
- ^ Хармер, CFW; Винн, CG (октябрь 1976 г.). «Простой широкопольный телескоп Кассегрена» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 177 : 25–30. Bibcode : 1976MNRAS.177P..25H . DOI : 10.1093 / MNRAS / 177.1.25P . Проверено 29 августа 2017 года .
- ^ «Последствия закупорки апертуры» .
- ^ Смит, Уоррен Дж. (2008). Современная оптическая инженерия (4-е изд.). McGraw-Hill Professional . С. 508–510. ISBN 978-0-07-147687-4.
- ^ Аллен, Лью; и другие. (1990). Отчет о сбоях оптических систем космического телескопа Хаббл (PDF) (Отчет). НАСА . НАСА-ТМ-103443.
- ^ Бердж, JH (1993). "Передовые методы измерения главных зеркал для астрономических телескопов" (PDF) . Кандидат наук. Диссертация, Университет Аризоны. Цитировать журнал требует
|journal=
( помощь ) - ^ Уилсон, Р. Н. (1996). Оптика отражающего телескопа I. Теория основ конструкции и ее историческое развитие . 1 . Springer-Verlag: Берлин, Гейдельберг, Нью-Йорк. С. 454.
- ^ Зиркер, Дж. Б. (2005). Акр стекла: история и прогноз телескопа . Джона Хопкинса Univ Press., п. 317.