Teleskop Ritchey-Chrétien - Ritchey–Chrétien telescope

24-calowy (0,6 m) teleskop zwierciadlany George'a Ritchey'a, pierwszy zbudowany RCT, wystawiony w Chabot Space and Science Center w 2004 roku.

Teleskop Ritchey-Chrétien ( RCT lub po prostu RC ) jest wyspecjalizowanym wariant teleskop Cassegraina , który ma hiperboliczny zwierciadło i hiperboliczny zwierciadło wtórne mające na celu wyeliminowanie błędów poza osią optyczną ( śpiączki ). RCT ma szersze pole widzenia wolne od błędów optycznych w porównaniu z bardziej tradycyjną konfiguracją teleskopu zwierciadlanego . Od połowy XX wieku większość dużych profesjonalnych teleskopów badawczych to konfiguracje Ritchey-Chrétien; niektóre dobrze znane przykłady to Kosmiczny Teleskop Hubble'a , teleskopy Kecka i ESOBardzo Duży Teleskop .

Historia

40-calowy (1,0 m) Ritchey na stacji Flagstaff Obserwatorium Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych .

Teleskop Ritchey-Chrétien został wynaleziony na początku 1910 roku przez amerykańskiego astronoma George'a Willisa Ritcheya i francuskiego astronoma Henri Chrétiena . Ritchey skonstruował pierwszy udany RCT, który miał średnicę apertury 60 cm (24 cale) w 1927 roku (np. 24-calowy reflektor Ritchey). Drugi RCT był instrumentem o średnicy 102 cm (40 cali) skonstruowanym przez Ritcheya dla Obserwatorium Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych ; ten teleskop nadal działa w Stacji Flagstaff Obserwatorium Marynarki Wojennej .

Projekt

Podobnie jak w przypadku innych reflektorów w konfiguracji Cassegraina, teleskop Ritchey-Chrétien (RCT) ma bardzo krótką tubę optyczną i kompaktową konstrukcję dla danej ogniskowej . RCT oferuje dobre parametry optyczne poza osią, ale konfiguracja Ritchey-Chrétien jest najczęściej spotykana w profesjonalnych teleskopach o wysokiej wydajności.

Podkład z dwoma lustrami

Teleskop z tylko jednym zakrzywionym zwierciadłem, taki jak teleskop Newtona , zawsze będzie miał aberracje. Jeśli zwierciadło jest sferyczne, będzie cierpieć przede wszystkim na aberrację sferyczną . Jeśli zwierciadło jest paraboliczne, aby skorygować aberrację sferyczną, to nadal cierpi na komę i astygmatyzm , ponieważ nie ma dodatkowych parametrów konstrukcyjnych, które można zmieniać, aby je wyeliminować. Dzięki dwóm lustram niesferycznym, takim jak teleskop Ritchey-Chrétien, koma może być również wyeliminowana poprzez anulowanie wkładu obu zwierciadeł w całkowitą komę. Pozwala to na większe użyteczne pole widzenia. Jednak takie projekty nadal cierpią na astygmatyzm.

Podstawowy projekt dwupowierzchniowy Ritchey-Chrétien jest wolny od komy trzeciego rzędu i aberracji sferycznej , jednak projekt dwupowierzchniowy cierpi na śpiączkę piątego rzędu, poważny astygmatyzm z dużym kątem i stosunkowo dużą krzywiznę pola .

Dalsze poprawki o trzeci element

Po zogniskowaniu w połowie odległości między strzałkową i styczną płaszczyzną ogniskowania gwiazdy wyglądają jak koła, dzięki czemu Ritchey-Chrétien dobrze nadaje się do obserwacji szerokokątnych i fotograficznych. Pozostałe wady dwuelementowej podstawowej konstrukcji można poprawić, dodając mniejsze elementy optyczne w pobliżu płaszczyzny ogniskowej.

Astygmatyzm można zlikwidować, dołączając trzeci zakrzywiony element optyczny. Kiedy ten element jest lustrem, wynikiem jest anastygmat z trzema lustrami . Alternatywnie, RCT może wykorzystywać jedną lub kilka soczewek o małej mocy przed płaszczyzną ogniskową jako korektor pola w celu skorygowania astygmatyzmu i spłaszczenia powierzchni ogniskowej, jak na przykład teleskop SDSS i teleskop VISTA ; może to zapewnić pole widzenia do około 3° średnicy.

Aparat Schmidt mogą dostarczyć nawet szerszym zakresie do około 7 °, Schmidt wymaga zastosowania korektora pełnej apertury, który ogranicza go do otworów poniżej 1,2 metrów, a Ritchey-Chretien może być znacznie większa.

Inne konstrukcje teleskopów z przednimi elementami korygującymi nie są ograniczone praktycznymi problemami związanymi z wykonaniem wielokrotnie zakrzywionej płytki korekcyjnej Schmidta, takiej jak konstrukcja Lurie-Houghtona .

Przeszkoda temperatury

W konstrukcji Ritchey-Chrétien, podobnie jak w większości systemów Cassegraina, zwierciadło wtórne blokuje centralną część apertury. Ten otwór wejściowy w kształcie pierścienia znacznie zmniejsza część funkcji przenoszenia modulacji (MTF) w zakresie niskich częstotliwości przestrzennych w porównaniu z konstrukcją z pełną aperturą, taką jak refraktor. To wycięcie MTF powoduje obniżenie kontrastu obrazu podczas obrazowania szerokich obiektów. Dodatkowo wsparcie dla wtórnego (pająka) może wprowadzać na obrazach kolce dyfrakcyjne.

Lustro

Schemat teleskopu zwierciadlanego Ritchey-Chrétien

Promienie krzywizny tych podstawowych i drugorzędnych zwierciadeł, odpowiednio, w konfiguracji dwa zwierciadła Cassegraina są:

{\ Displaystyle R_ {1} = - {\ Frac {2DF} {FB}} = - {\ Frac {2F} {M}}}

oraz

{\ Displaystyle R_ {2} = - {\ Frac {2DB} {FBD}} = - {\ Frac {2B} {M-1}}}

,

gdzie

${\ Displaystyle F}$ to efektywna ogniskowa systemu,
${\ Displaystyle B}$ to tylna ogniskowa (odległość od wtórnego do ogniska),
${\ Displaystyle D}$ to odległość między dwoma lustrami i
${\ Displaystyle M = (FB) / D}$ to powiększenie wtórne.

Jeżeli zamiast i znanymi wielkościami są ogniskowa zwierciadła głównego , oraz odległość od ogniska za zwierciadłem głównym, , to i . ${\ Displaystyle B}$ ${\ Displaystyle D}$ $f_{1}$ $b$ ${\ Displaystyle D = f_{1}(Fb)/(F+f_{1})}$ ${\ Displaystyle B = D + b}$

Dla układu Ritchey-Chrétien, stałe stożkowe i dwóch zwierciadeł są tak dobrane, aby wyeliminować aberrację sferyczną trzeciego rzędu i komę; rozwiązaniem jest: $K_{1}$ $K_{2}$

{\ Displaystyle K_ {1} = -1- {\ Frac {2} {M ^ {3}}} \ cdot {\ Frac {B} {D}}}

oraz

{\ Displaystyle K_ {2} = -1- {\ Frac {2} {(M-1) ^ {3}}} \ lewo [M (2M-1) + {\ Frac {B} {D}} \ Prawidłowy]}

.

Zauważ, że i są mniejsze niż (od ), więc oba lustra są hiperboliczne. (Jednak zwierciadło główne jest zazwyczaj dość bliskie parabolicznemu). $K_{1}$ $K_{2}$ ${\ Displaystyle -1}$ ${\ Displaystyle M> 1}$

Krzywizny hiperboliczne są trudne do przetestowania, zwłaszcza za pomocą sprzętu zwykle dostępnego dla amatorskich producentów teleskopów lub wytwórców na skalę laboratoryjną; dlatego w tych zastosowaniach przeważają starsze układy teleskopów. Jednak profesjonalni producenci optyki i duże grupy badawcze testują swoje zwierciadła za pomocą interferometrów . Ritchey-Chrétien wymaga wtedy minimalnego dodatkowego wyposażenia, zwykle małego urządzenia optycznego zwanego korektorem zerowym, który sprawia, że hiperboliczny element pierwotny wygląda sferycznie w teście interferometrycznym. W Kosmicznym Teleskopie Hubble'a urządzenie to zostało zbudowane nieprawidłowo (odbicie od niezamierzonej powierzchni prowadzące do nieprawidłowego pomiaru pozycji soczewki), co prowadzi do błędu w zwierciadle głównym Hubble'a.

Nieprawidłowe korektory wartości zerowych doprowadziły również do innych błędów w produkcji zwierciadeł, takich jak w Teleskopie Nowej Technologii .

Dodatkowe płaskie lustra

W praktyce każda z tych konstrukcji może również zawierać dowolną liczbę płasko składanych zwierciadeł , służących do zaginania toru optycznego w wygodniejsze konfiguracje. W tym artykule omówiono tylko lustra wymagane do utworzenia obrazu, a nie te do umieszczenia go w dogodnym miejscu.

Przykłady dużych teleskopów Ritchey-Chrétien

Ritchey przeznaczył 100-calowy teleskop Mount Wilson Hooker (1917) i 200-calowy (5-metrowy) Teleskop Hale'a jako RCT. Jego projekty zapewniłyby ostrzejsze obrazy w większym użytecznym polu widzenia w porównaniu z faktycznie używanymi konstrukcjami parabolicznymi. Jednak Ritchey i Hale pokłócili się. Ponieważ 100-calowy projekt był już spóźniony i przekroczył budżet, Hale odmówił przyjęcia nowego projektu, z jego trudnymi do przetestowania krzywiznami, a Ritchey opuścił projekt. Oba projekty zostały następnie zbudowane z tradycyjną optyką. Od tego czasu postępy w pomiarach optycznych i produkcji pozwoliły przejąć kontrolę nad projektem RCT - teleskop Hale'a, dedykowany w 1948 roku, okazał się ostatnim wiodącym na świecie teleskopem z parabolicznym zwierciadłem głównym.

Teleskop kratownicowy o średnicy 41 cm RC Optical Systems , część zestawu PROMPT Telescopes .

10,4 m Wielki Teleskop Kanaryjski na Roque de los Muchachos Obserwatorium na La Palma , Wyspy Kanaryjskie ( Hiszpania ).
Dwa 10,0 m teleskopów Kecka w Mauna Kea Monitorowania , ( Stany Zjednoczone Ameryki ).
Cztery teleskopy o długości 8,2 m składające się na Bardzo Duży Teleskop ( Chile ).
8,2 m teleskop Subaru w Obserwatorium Mauna Kea ( Stany Zjednoczone ).
Oba 8,0 m rurki zawierające Monitorowania Gemini w Mauna Kea Monitorowania , ( Stany Zjednoczone ) i Chile .
4,1 m Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy w Obserwatorium Paranal ( Chile ).
4.0-metrowy Teleskop Mayalla w Obserwatorium Narodowym Kitt Peak ( Stany Zjednoczone ).
Teleskop Blanco o długości 4,0 m w Międzyamerykańskim Obserwatorium Cerro Tololo ( Chile ).
Teleskop Anglo-Australijski o długości 3,9 m w Obserwatorium Siding Spring ( Australia ).
3,6 m Devasthal Optical Telescope od Arjabhata Instytut Nauk obserwacyjnych , Nainital ( Indie ).
3,58 m Telescopio Nazionale Galileo na Roque de los Muchachos Obserwatorium na La Palma , Wyspy Kanaryjskie ( Hiszpania ).
Teleskop Nowej Technologii 3,58 m w Europejskim Obserwatorium Południowym ( Chile ).
Teleskop ARC 3,5 m w Apache Point Observatory w Nowym Meksyku ( Stany Zjednoczone ).
Teleskop Obserwatorium Calar Alto o długości 3,5 m na górze Calar Alto ( Hiszpania ).
3,50 m WIYN obserwatorium na Kitt Peak National Observatory ( Stany Zjednoczone ).
Teleskop INO340 o długości 3,4 m w Iranian National Observatory ( Iran ).
2,65 m VLT Badanie teleskopu w ESO jest Paranal Monitorowania ( Chile ).
2,56 m skuteczne f / 11 Nordic Optical Telescope na La Palma , Wyspy Kanaryjskie ( Hiszpania ).
Teleskop Sloan Digital Sky Survey o długości 2,50 m (zmodyfikowana konstrukcja) w Apache Point Observatory , Nowy Meksyk , USA
Kosmiczny Teleskop Hubble'a o długości 2,4 m znajduje się obecnie na orbicie wokół Ziemi.
Teleskop Thai National Observatory o długości 2,4 m na Doi Inthanon ( Tajlandia ).
Teleskop Obserwatorium Calar Alto o wysokości 2,2 m na górze Calar Alto ( Hiszpania ).
Teleskop Leoncito Astronomical Complex o długości 2,15 m na San Juan w Argentynie .
Teleskop o długości 2,12 m w San Pedro Martir , National Astronomical Observatory (Meksyk) .
Teleskop o długości 2,1 m w Obserwatorium Narodowym Kitt Peak ( Stany Zjednoczone ).
2,0 m Liverpool Telescope ( zrobotyzowany teleskop ) na La Palma , Wyspy Kanaryjskie , ( Hiszpania ).
2.0 m teleskop na Rozhen Observatory , Bułgaria .
Teleskop Himalajski Chandra o długości 2,0 m w Indyjskim Obserwatorium Astronomicznym w Hanle ( Indie ).
1,8 m patelni Starrs rurki w Haleakala na Maui , Hawaii .
Teleskop 1,65 m w Obserwatorium Astronomicznym Molėtai ( Litwa ).
1,6 m Mont-Megantic Obserwatorium teleskop na Mont-Megantic w prowincji Quebec , w Kanadzie .
Teleskop Perkin-Elmer o długości 1,6 m w obserwatorium Pico dos Dias w Minas Gerais w Brazylii .
Teleskop o długości 1,3 m w Obserwatorium Skinakas na Krecie w Grecji .
1,0-metrowy teleskop Ritchey na stacji Flagstaff United States Naval Observatory (ostatni teleskop wykonany przez G. Ritcheya przed śmiercią).
1.0 m DFM Engineering f /8 w Obserwatorium Embry-Riddle w Daytona Beach na Florydzie ( Stany Zjednoczone ).
Cztery teleskopy SPECULOOS o długości 1,0 m w Obserwatorium Paranal w Chile poświęcone poszukiwaniu egzoplanet o rozmiarach Ziemi .
Kosmiczny Teleskop Spitzera o długości 0,85 m, kosmiczny teleskop na podczerwień działający obecnie na orbicie ziemskiej.
0,8-metrowy Astelco Systems zaprojektował Perren Telescope w Obserwatorium University College London w Mill Hill w Londynie ( Wielka Brytania ).
Kamera 0,208 m LOng Range Reconnaissance Imager (LORRI) na pokładzie statku kosmicznego New Horizons , obecnie poza Plutonem.
3,94 m teleskop w Anatolii Wschodniej Observatory (DAG) w Erzurum , Turcja .

Languages

In other projects