ТЕЛЕСКОП саморобні
Щоб вести астрономічні спостереження, ви можете зробити телескоп самі. У цій статті ми розповімо, як виготовити телескоп-рефрактор з очкових стекол (для початківців любителів) і телескоп-рефлектор (для більш досвідчених).
Виготовлення саморобного рефрактора доступно кожному школяреві. Перш за все придбайте об'єктив і окуляр. В якості об'єктива можна використовувати два скельця для окулярів (меніски) по +0,5 діоптрії, розташувавши їх опуклими сторонами одне назовні, а інше всередину на відстані 30 мм один від іншого. Між ними поставте діафрагму з отвором діаметром близько 30 мм. Об'єктивом може служити і лінз насадок для фотоапаратів типу «Зміна», «Зоркий» в +1 діоптрію.
Для окуляра візьміть сильну лупу (5 10-кратну) невеликого діаметру. Такий телескоп забезпечить збільшення в 20-40 разів.
Трубу телескопа, в якій зміцнюється об'єктив, можна зробити з паперу; можна підібрати металеву або пластмасову трубку.
З такого ж матеріалу виготовляється висувна трубка меншого діаметра для окуляра.
Головну трубу А робіть сантиметрів на десять коротше фокусна відстань об'єктива. Довжина окулярної трубки Близько 40 см. Щоб наводити телескоп на фокус ( «на ясний зір»), окулярна трубка повинна щільно, на терті, вдвигаться і висуватися.
Лінзу об'єктива З зміцните в передній частині труби за допомогою оправи D, що складається з 2 картонних кілець з розрізом і 2 коротких паперових трубок трохи меншого діаметру, ніж лінза. За допомогою цих трубок лінза щільно затискається між кільцями (рис. 1).
Щоб було зручніше вести спостереження, виготовте для телескопа штатив. Найпростіше зробити дерев'яний азимутальний штатив, на якому труба повертається навколо двох осей: вертикальної і горизонтальної. Трубу на іншому кінці горизонтальній осі уравновесьте вантажем. Щоб не доводилося підтримувати весь час трубу рукою, зробіть гвинт, а ще краще два: для вертикальної і горизонтальної осей (рис. 2).
За допомогою зробленого вами рефрактора ви можете спостерігати гори на Місяці, кільця Сатурна, фази Венери, диск Юпітера і 4 його супутника, подвійні зірки, деякі зоряні скупчення - Плеяди, Ясла. Сонячні плями спостерігайте, проектуючи зображення Сонця на екран - аркуш білого паперу, захистивши його від прямих променів Сонця шматком картону з отвором посередині, надітим на трубу.
Якщо любитель астрономії терплячий і у нього вмілі руки, він може виготовити телескоп-рефлектор з діаметром головного дзеркала 100-120 мм, а після набуття досвіду - і більшого розміру.
Як ви знаєте, існує кілька систем телескопів-рефлекторів. Любителю астрономії легше побудувати рефлектор системи Ньютона (див. Рефлектори).
Якщо фокусна відстань головного дзеркала при діаметрі 100 мм більше 700 мм, а при діаметрі 120 мм - більше 900 мм, то поверхню дзеркала краще вдіяти не параболічної, а сферичної, що набагато легше.
Для виготовлення такого сферичного дзеркала потрібні два диска (при діаметрі 100 мм завтовшки - не менше 8-10 мм, при діаметрі 120 мм - близько 12-14 мм) з добре відпаленого скла, наприклад дзеркального, вторинного, ілюмінаторне. Якщо є товсте дзеркальне скло, диски можна вирізати і самому за допомогою трубчастого свердла. Його згинають зі смуги заліза, сталі або іншого не дуже м'якого металу. Товщина стінок свердла - 1-2 мм. Воно зміцнюється на дерев'яному диску того ж діаметру, що і дзеркало. Диски вирізують, обертаючи трубчасте свердло на спорудженому для цієї мети станочке або вручну. Під край свердла безперервно підмазують кашку з абразиву (наприклад, порошку наждаку), розмішати з водою.
Як заготовок для дзеркал можна використовувати плоско-опуклі конденсорні лінзи для Фотозбільшувачі, обробляючи їх плоску поверхню. Такі лінзи діаметром до 113 мм ви зможете придбати в фотомагазинах.
Диски вирізані. Тепер їх треба відшліфувати. Для цього вам знадобляться шліфуючі і полірують матеріали, а також смола і каніфоль. Шліфуйте дзеркало за допомогою абразивних порошків - карборунда (карбіду кремнію), корунду або наждаку. У вашій роботі знадобляться абразиви з зернами різної величини. Вони зазвичай розрізняються за номерами: 40-20 (самий крупнозернистий), 12- 10, 6-4. Абразивні порошки різних номерів можна отримати, подрібнивши на дрібні шматки абразивний (точильний) камінь. Отриманий порошок сортують, просіюючи через дрібні сита.
Шліфуйте диски на станочке (рис. 3). На товстій дошці - підставі - укріплений обертається круглий або шести-, восьмикутний столик. У його центрі наглухо закріплена вісь, що обертається в підставі. Столик може спиратися на «втоплені» в підставі 3 сталевих кульки. На такому станочке дуже зручно працювати: замість тога щоб самому ходити навколо столу, можна повертати столик верстата.
Починайте шліфування найбільшим абразивом. Для шліфування дзеркала сферичної поверхні накладіть один диск на інший. Попередньо нижній диск закріпіть в центрі обертового столика 4 шурупами з натягнутими на них відрізками товстостінної гумової трубки. Потім, змащуючи дотичні поверхні кашкою з абразивного порошку з водою, рухайте верхній диск від себе і до себе на 1/4 - 1/3 радіуса. При цьому обидва диска безперервно повертайте в протилежних напрямках. В результаті поверхня верхнього диска стає увігнутою, а нижнього - опуклою (рис. 4).
Щоб прискорити процес грубої шліфовки, в сучасній аматорській практиці застосовується шліфування кільцем. Як кільця візьміть відрізок товстостінної чавунної труби. Діаметр кільця дорівнює приблизно половині діаметра дзеркала. Поклавши майбутнє дзеркало на місце шліфовальніка, шліфують його кільцем, підмазуючи кашку з абразиву з водою. Слідкуйте, щоб кільце не відображалося за межі краю шліфовальніка (рис. 5). Кільце і столик станочка повинні весь час рівномірно повертатися в протилежних напрямках. При шліфуванні кільцем поглиблення в склі виходить набагато швидше, ніж при шліфуванні скла склом.
При подальшій шліфовці крім скляного шліфовальніка застосовують шліфовальніка, підстави яких роблять з самих різних матеріалів: металу, гетинакса, текстоліту, відлитих із суміші цементу з піском або цементу з алебастром. Застосовують також дерево, просочене водовідштовхувальним складом. На підставу такого шліфовальніка наклеюють квадратики зі скла або оргскла. Застосовують і спеціальні металеві шліфовальніка. Їх підстави, що мають вигляд сфери, виточують на токарному верстаті. Застосування описаних вище шліфовальніка дозволяє обмежитися одним скляним диском - майбутнім дзеркалом.
Коли поглиблення наближається до заданої величині (для 100 мм дзеркала - не більше 0,90 мм; для 120 мм дзеркала - не більше 1,00 мм), переходьте від грубої шліфовки до тонкої, застосовуючи все більш і більш дрібні сорти абразиву.
Закінчивши шліфування найдрібнішим абразивом, відполіруйте поверхню дзеркала. На нижній диск - шліфовальнік нанесіть шар сплаву смоли з каніфоллю товщиною 4-5 мм. Шар розділіть мережею канавок на квадратики - фасетки для кращого контакту зі склом і циркуляції полірування речовини (рис. 6). Ретельно поліруйте спеціальними порошками: крокусом або полірітом з водою.
Отже, дзеркало для телескопа готове. Поверхня його не повинна відхилятися від заданої більш ніж на 70 нм. Перевірити точність поверхні виготовленого вами дзеркала можна за допомогою тіньового приладу. Він винайдений французьким фізиком Фуко. Такий саморобний прилад (рис. 7) з дерев'яних брусків або деталей «конструктора», лампочки від кишенькового ліхтаря і леза для безпечної бритви допоможе вам провести випробування дзеркала.
Принцип роботи тіньового приладу такий (рис. 8, а). У центрі кривизни Про випробовується дзеркала помістіть штучну зірку - точкове джерело світла (наприклад, в листової фользі зробіть невеликий прокол і висвітліть ззаду яскравим світлом), а в точці перетину відбитих від дзеркала променів світла (вершина конуса О ') поставте «ніж Фуко» ( наприклад, лезо бритви). Поселившись ззаду ліхтарика, знайдіть відображення зірки в дзеркалі. Наближаючись або віддаляючись від дзеркала, добийтеся, щоб штучна зірка заповнила своїм світлом всю поверхню дзеркала. Якщо тепер повільно перетинати вершину конуса променів «ножем Фуко», то все дзеркало буде «гаснути» одночасно (рис. 8, б). Це означає, що всі промені, відбиті від дзеркала, сходяться в одній точці. Якщо кривизна поверхні дзеркала відхиляється від заданої, то ви побачите «тіньову картину» (рис. 8, в), за якою судять про форму поверхні. Поверхня дзеркала виправте подальшої поліруванням, змінюючи характер рухів дзеркала (штрихів) або форму полірувальником. Реальні відхилення поверхні виготовленого вами дзеркала від сфери вимірюються частками мікрона.
Увігнута сферична поверхню відполірованого дзеркала відображає всього близько 5% падаючого на нього світла. Тому її треба покрити светоотражающим шаром алюмінію або срібла. Алюмініруют дзеркало тільки в спеціальній установці, а сріблити можна і в домашніх умовах.
У телескопі-рефлекторі системи Ньютона діагональне плоске дзеркало відхиляє убік конус променів, відбитих від головного дзеркала. Виготовити гарне плоске дзеркало самим дуже важко. Замість цього дзеркала скористайтеся призмою з повним внутрішнім відбиттям від призменного бінокля. При головному дзеркалі діаметром 100-120 мм розміри прямокутних площин призми, розташованих під кутом 90 °, укладені між мм і мм.
Як плоского діагонального дзеркала ви можете використовувати також плоску поверхню лінзи, поверхня світлофільтру від фотоапарата або будь-яку іншу оптично точну площину. Покрийте її шаром срібла або алюмініруйте.
До телескопу потрібно мати набір окулярів. У нього входять слабкий окуляр з фокусною відстанню 25-30 мм; середній - 10-15 мм і сильний - 5-7 мм. Окуляром може служити однолінзовий лупа. Можна використовувати окуляри від мікроскопа, бінокля, теодоліта, об'єктиви від малоформатних фото- і кінокамер.
Головне дзеркало, плоске діагональне дзеркало і окуляр вмонтовуйте в трубі (тубусі) телескопа. Найпростіший варіант труби - «Чікінской дошка» (рис. 9, а), названа так по імені А. А. Чикина, піонера аматорського телескопобудування в Росії. Підстава такої труби - суха міцна дошка шириною трохи більше діаметра головного дзеркала і довжиною трохи більше його фокусної відстані. На одному кінці перпендикулярно до неї укріплена квадратна товста дощечка. На цій дощечці (рис. 9, б) між 4 відрізками товстостінної гумової трубки, натягнутими на шурупи, встановлюється головне дзеркало. Щоб дзеркало не випало, під головки шурупів покладені пластмасові шайби. Задня поверхня дзеркала лежить на закруглених кінцях 3 шурупів, вкручених в дощечку (на малюнку шурупи позначені штриховими кружечками), ближче до краю дзеркала. Кінці шурупів виступають на кілька міліметрів з дощечки і служать для юстування телескопа.
На протилежному кінці «Чікінской дошки» зміцнюють невелику дощечку з окулярним вузлом.
Для телескопа-рефлектора виготовте паралактичний штатив. Він має полярну вісь і вісь відмін. Полярна вісь повинна бути спрямована на полюс світу, на Полярну зірку (рис. 10).
В сучасних астрономічних спостереженнях велику роль відіграють додаткові прилади, які приєднуються до телескопа. Це або фотокамера, або спектрограф, або фотоелектричний фотометр. Астроному-любителю теж не слід обмежуватися простим розгляданням небесних світил в телескоп.
Адже цікаво мати власні знімки Сонця, Місяця, зоряного неба, метеорів та інших небесних тіл. Отримані знімки можуть мати і наукову цінність.