marți, 26 februarie 2013

Sfaturi generale pentru achiziţionarea unui setup astronomic (III)



III. Tubul optic

Există 3 mari tipuri constructive de tuburi optice: refractorul, reflectorul şi catadioptricul.

Refractorul (luneta)

Este tipul constructiv ce utilizează un obiectiv alcătuit din lentile pentru adunarea luminii. Schema optică a sistemului este prezentată în figura de mai jos.

Obiectivul poate fi alcătuit din una sau mai multe lentile (simplet, dublet, triplet, quadruplet), cele cu mai multe lentile încercând şi reuşind destul de bine să minimizeze aberaţiile inerente trecerii luminii prin lentile (cromatism etc.) Obiectivele refractoarelor pot avea lentile lipite, spaţiate cu aer sau chiar cu ulei, în funcţie de designul constructiv. Toate lentilele sunt prinse într-o montură, aşa-zisa celulă a obiectivului, care trebuie bine colimată. Colimarea se face pe bancuri optice şi, de aceea, nu este recomandabil ca începătorii să facă asta fără să aibă cunoştinţele necesare.
Refractoarele se împart, la rândul lor, după nivelul corecţiei aberaţiei cromatice în acromate, la care aberaţia cromatică este destul de prezentă (mai ales la refractoare cu raport focal mic, sub f/10) şi apocromate, la care aberaţia cromatică este abia sesizabilă. Ca altă abordare în vederea diminuării aberaţiei cromatice, la acromate se preferă raportul focal mare, uzual peste f\12, cu efecte pozitive în această direcţie.
Acromatele, evident, vor avea preţuri mult mai mici decât apocromatele. Avantajul principal al refractorului este acela că poate oferi, potenţial, cele mai bune imagini dintre toate instrumentele, graţie absenţei obstrucţiei centrale. În realitate doar refractoarele care au aberaţii optice foarte bine corectate (cromatice, sferice etc.) reuşesc asta. Un alt avantaj este constituit de faptul că au tubul închis, neexpunând interiorul la praf.
Dezavantaje: preţ mare, chiar foarte mare la apocromate, preţ care creşte delirant cu apertura. Deasemenea, nici portabilitatea nu este un atu al refractorului, întrucât la aperturi şi focale mari, atât masa, cât şi cotele de gabarit îl fac outsider, din acest punct de vedere.

Reflectorul newtonian

Este tipul constructiv de telescop ce utilizează o oglindă sferică/parabolică, aşa-numita oglindă principală), pe post de obiectiv pentru a aduna lumina şi o oglindă plană, aşa-numita oglindă secundară, pentru a direcţiona lumina către ocular. Schema optică a sistemului newtonian este dată în figura de mai jos.

Ambele oglinzi se pot regla pentru a asigura colimarea instrumentului. Cum se poate vedea, designul este unul simplu, iar oglinzile sunt simplu de realizat cu tehnologiile existente la ora actuală, ceea ce face ca newtonianul să fie campion la raportul preţ/performanţă.
Dintre avantaje: ce am amintit anterior, preţul, apoi portabilitatea, mai bună decât a lunetelor de acelaşi diametru, dar sub a catadioptricelor. Se poate considera că portabilitatea este acceptabilă până la aperturi de 200 mm. Oferă o calitate bună a imaginilor, versatilitate, ţinând seama că sunt disponibile, constructiv, cu diverse lungimi (rapoarte) focale.
Dintre dezavantaje: tubul deschis, necesitatea colimării frecvente, necesitatea aclimatizării oglinzilor mari, pierderi de contrast datorită prezenţei obstrucţiei secundare (dată de prezenţa oglinzii secundare), aberaţie de coma la rapoarte focale mici (f/6 şi mai mici), mai puţin deranjante la observaţii vizuale, dar inacceptabile la astrofotografia DSO.

Catadioptricele

Sunt incluse/clasificate tot în rândul reflectoarelor, dar includ în schema optică şi un element refractiv (meniscul corector) menit a corecta aberaţiile oglinzilor folosite, o principală şi o secundară, aşa cum se vede în figurile de mai jos. Există două designuri principale: Schmidt-Cassegrain şi Maksutov-Cassegrain (în ordine inversă, în fotografii), după abordarea în corijarea aberaţiilor optice:

Avantajele catadioptricelor: portabilitate excelentă (cel mai compact design din cele 3), mai ieftine decât refractoarele, lungimi focale mari în tub compact.
Ca dezavantaje: mai scumpe decât newtonienele, dar mai ieftine decât refractoarele. Se pot considera a fi "apocromatele săracilor". Curenţii în tub sunt prezenţi la diametre mari şi necesită aclimatizare mai îndelungată (mai ales designul Maksutov-Cassegrain). Gurile rele spun că şi condensul ar fi şi el o problemă la acest tip constructiv.
 
© GD Vlad, Brăila, februarie 2013

Sfaturi generale pentru achiziţionarea unui setup astronomic (II)

II. Alegerea monturii

Din considerente practice, în rândurile următoare se va vorbi despre monturile destinate publicului larg, masei mari a astronomilor amatori, respectiv cele cu capacitate de încărcare pentru vizual/fotografic de până la maximum 20/15 kg, şi nu se va discuta despre monturile din clasele superioare, cu limite de încărcare ce le fac utile telescoapelor mari, cu D > 400 mm. Excepţie fac monturile Dobson, care sunt disponibile şi instrumentelor mai grele (peste 20 kg), însă şi acestea sunt limitate, cel puţin la ora actuală, pentru telescoape de până la 400 mm apertură.

Din experienţa proprie, dar şi din materiale şi sfaturi oferite pe diverse site-uri, am constatat că montura este dispozitivul căruia trebuie să i se acorde cea mai mare atenţie, când viitorul astronom amator decide să-şi achiziţioneze un ansamblu astronomic. Principalele argumentele ce susţin această abordare sunt:
- montura trebuie dimensionată în funcţie de echipamentele ce vor fi încărcate pe ea şi destinate a satisface scopul ansamblului astronomic.
- montura este, de regulă, un subansamblu/dispozitiv scump, oarecum greu vandabil second-hand şi cu pierdere de valoare şi nu foarte pretabil la upgrade-uri.

Dacă ar fi să folosesc o comparaţie plastică, montura este ca placa de bază a unui computer, în care vin încastrate, apoi, toate celelalte componente.

a. Montura alt-azimutală, este un tip de montură foarte intuitiv, relativ simplă ca execuţie, relativ ieftină, dar şi oarecum limitată ca aplicaţii şi chiar grade de libertate, ea nepermiţând, de pildă, observarea la zenit, datorită designului constructiv (vorbim de cea în furcă). Este orientată preponderent către observaţiile vizuale şi mai puţin spre astrofotografie. Totuşi, poate fi folosită limitat pentru astrofotografie planetară. La astrofotografia cu expuneri lungi este contraindicată, datorită rotaţiei câmpului. Permite mişcare azimutală (orizontală) şi în altitudine (verticală), de aici şi denumirea. Caz particular de astfel de montură este montura Dobson, folosită cu telescoape newtoniene şi care, datorită simplităţii în utilizare şi preţului redus, este recomandată observaţiilor vizuale cu instrumente mari de buget redus. Elimină chiar şi dezavantajul de a nu putea face observaţii la zenit (la fel şi Giro2Deluxe, din foto).



b. Montura ecuatorială (sau paralactică) este un tip de montură mai puţin intuitiv decât cea alt-az, cu o construcţie mult mai complicată, conţinând mecanisme de precizie, este destul de scumpă, însă cu avantaje de necontestat, mai ales dacă este destinată unui ansamblu astrofotografic. Permite mişcarea pe două direcţii, conforme coordonatelor ecuatoriale ale sferei cereşti, respectiv ascensia dreaptă (sau unghiul orar) şi declinaţia (unghiul dintre obiectul vizat şi planul ecuatorial ceresc). Avantajul acestei monturi este că, odată aliniată polar, urmărirea corpurilor celeste se face foarte uşor, chiar şi la monturile nemotorizate. Însă pentru scopuri astrofoto, e necesară motorizarea.



Ambele tipuri de monturi pot fi motorizate şi pot efectua căutarea/urmărirea obiectelor celeste. La monturile classic şi Syntrek căutarea se face manual, dintr-un controller simplu, cu săgeţi. Monturile mai scumpe, aşa-numitele GoTo*, au în plus controllerul Synscan, ce conţine un planetariu "încorporat", cu o bază de date cu obiecte celeste, care permite căutarea acestora automată pe bolta cerească.

O mare atenţie trebuie acordată alegerii monturii, în cazul în care astronomul amator şi începător doreşte să efectueze fotografii cu expunere îndelungată. Aceasta trebuie aleasă astfel încât să asigure stabilitate ansamblului astrofotografic, precum şi precizia urmăririi obiectelor celeste. Sunt recomandabile acestui scop, monturile grele de tipul Skywatcher HEQ5, EQ6, Celestron CGEM etc.

* monturile GoTo permit culparea lor la un computer, aceasta fiind un avantaj dacă se doreşte automatizarea, de pildă, a procesului de achiziţie de fotografii, dar nu numai.

  © GD Vlad, Brăila, februarie 2013

Sfaturi generale pentru achiziţionarea unui setup astronomic (I)



Sfaturi de achiziţionare a unui instrument astronomic (lunetă, telescop, exclus binoclu) de către astronomii amatori şi începători:

 Un setup tipic trebuie să fie format din câteva componente de bază, în funcţie de scopul propus: vizual sau fotografic.

1. Un setup vizual tipic este format din următoarele: montura (cu contragreutăţile aferente, luneta polară etc.), un tub optic (lunetă, telescop newtonian, catadioptric etc.), diverse alte accesorii.

a. La rândul ei, montura poate fi Alt-Az (aici intră şi Dobson) sau ecuatorială, fără motoare (doar cu cabluri), motorizată clasic, doar cu motor pe RA-ascensie dreaptă, cu două motoare pentru ambele axe sau cu sistem Synscan GoTo, ce permite căutarea automată a obiectelor. Neapărat, în aceste cazuri, trebuie măcar o sursă de alimentare a monturii. E bine ca montura să fie dotată şi cu lunetă de aliniere polară (cele cu GoTo sau Syntrek, chiar şi unele classic au în dotare aşa ceva).

b. Tubul optic trebuie să corespundă scopului propus: preponderent astronomie vizuală planetară sau preponderent astronomie vizuală de obiecte slab luminoase (nebuloase, galaxii, etc. aşa-zisele deep sky objects - DSO). Nu există tuburi optice care să se preteze şi să şi exceleze la ambele tipuri de astronomie observaţională. Sau pe româneşte, nu există tub bun la toate, deşi unele pot fi numite all-arounder-e.
Pentru observaţii preponderent planetare sunt indicate instrumente cu focală mare/lungă (cât de lungă, la alegere), întrucât planetele sunt corpuri mici şi oarecum suficient de luminoase şi e nevoie de grosismente mari pentru a le observa. E de dorit şi un raport focal mare, astfel având şi apertura proporţională, ceea ce duce la mărirea rezoluţiei (sau puterii de separaţie) a instrumentului.
Chestiunea raportului focal este o problemă sensibilă şi poate favoriza, în cazul când acesta este mare, calitatea imaginii. Astfel, raporturile focale mari favorizează diminuarea unor aberaţii (cum ar fi cele cromatice la lunetele acromate sau de coma, la newtoniene). Sunt amănunte care vor fi dezvoltate cu ocazia altor postări.
Pentru observaţii preponderent la DSO, e necesară apertură, adică diametru mare al obiectivului (oglindă sau lentile), respectiv capacitate de a colecta multă lumină.
Se preferă rapoarte focale mici (şi din considerente de mărime a instrumentelor şi fiindcă DSO nu cer grosismente foarte mari, fiind obiecte "întinse"), dar se pot face astfel de observaţii şi cu rapoarte focale mai lungi. De aceea am spus mai sus că problema raportului focal e mai... volatilă.

c. E bine, deasemenea, ca tubul optic să fie dotat fie cu lunetă căutătoare, fie cu căutător cu laser pointer sau cu punct roşu (personal îl prefer, la vizual).
d. accesoriile: aici intră ocularele, filtrele, barlow-urile etc. Despre oculare şi alte accesorii se pot scrie tomuri întregi, dar ca idee de bază, preţul are poate cea mai mare relevanţă. Cu cât acesta este mai mare, cu atât ocularele ar trebui să fie mai bune, evident, ţinând seama şi de designul constructiv. Deşi sunt şi oculare care încalcă regula, aceasta e, în mare parte, valabilă.

2. Un setup fotografic tipic, în afară de cele spuse pentru vizual, trebuie să mai îndeplinească vreo câteva condiţii:
- să fie echilibrat (adică o montură adecvată scopului - planetar sau DSO - dar adecvată şi tubului optic; obligatoriu, montură ecuatorială bună, puternică pentru astrofoto DSO - EQ5, HEQ5, EQ6). Pentru foto planetară pretenţiile pot scădea şi se pot folosi şi monturi motorizate Alt-Az sau Dobson.
- un tub adecvat scopului, vezi setup observaţii vizuale, regulile fiind în mare parte aceleaşi. La DSO se preferă aşa-zisele telescoape rapide, cu raport focal mic, deschideri mari şi luminoase, în ciuda problemelor de aberaţii tip coma.
- lunete de ghidare, camere de ghidare, camere de aciziţii, inele de prindere a lunetei de ghidare, adaptoare etc. etc. etc. Se pot folosi pe post de camere de ghidare chiar şi webcamuri modificate.
Însă un setup performant de tip astrofoto DSO va folosi camere dedicate.

Acum, tuburile optice se împart şi ele, în reflectoare, refractoare şi catadioptrice. Fiecare dintre ele are avantaje şi dezavantaje. Pe rând:
- newtonienele reflectoare au avantajul preţului mic plătit pentru deschideri mari, avantaj deloc de neglijat şi care le face cele mai căutate de amatorii începători. Dintre dezavantaje, tubul deschis (praf, curenţi), necesitatea aclimatizării oglinzilor masive etc. Deasemenea, obstrucţia centrală care duce la pierderea unei anumite "cantităţi" de contrast al imaginii arătate.
- lunetele (refractoare) au avantajul tuburilor închise, contrastului mare (nu au obstrucţie centrală). Ca dezavantaje principale: cromatism (acromatele), destul de "stăpânit" la apocromate şi preţul mare (apocromate).
- catadioptricele (aşa-zisele apocromatice ale săracilor) preiau din avantajele, dar şi din dezavantajele atât ale lunetelor, cât şi ale reflectoarelor. Ca principale avantaje: preţ încă convenabil raportat la diametre, tub închis, aberaţii optice mici, optică bună, portabilitate. Ca dezavantaje: preţ mare la diametre mari, necesitatea aclimatizării (curenţi în tub) etc.

Ca o concluzie preliminară, pentru achiziţia unui instrument trebuie definit, în primul rând scopul, iar ca o condiţie adiţională, trebuie precizat bugetul. Apoi se pot lua în calcul şi ergonomia, portabilitatea, dotările, culoarea, etc. Se poate merge apoi pe un soi de schemă logică, simplă, astfel:
Scop>Vizual DSO>buget mic>newtonian cu apertură mare, raport focal suficient>montură Dobson>accesorii ieftine (oculare Plossl)...
Scop>Astrofoto planetară>buget (musai) ceva mai ridicat, dar nu exagerat>lunetă cu focală lungă sau newtonian fie cu focală lungă, fie cu Barlow/Powermate) sau catadioptric>montură ecuatorială sau azimutală, de preferat cu urmărire (sau tracking)>lunetă ghidare + cameră ghidare
Scop>Vizual planetar>buget mare>lunetă cu apertură şi raport focal mare sau catadioptric cu apertură mare>monturi ecuatoriale sau în furcă cu GoTo etc. etc. etc.

Există şi soluţii buget pentru astrofoto, pe care le recomand cu căldură: barn door tracker-ul e una dintre ele şi o recomand pentru cei ce doresc să facă foto de câmp larg cu camera foto (dSLR, de preferat) şi obiective de diverse focale.


Ca un fel de PS: din experienţa mea limitată, aş spune, totuşi, că un all-arounder veritabil este newtonianul 200 f/5, care poate fi lesne "convertit" şi în planetar, cu ajutorul unui Barlow bun sau Powermate. Aş extrapola niţel şi aş adăuga 200 f/4-6. Sunt telescoape la limita portabilităţii, ridicol de ieftine şi îşi fac foarte bine treaba.

 © GD Vlad, Brăila, februarie 2013