Reducerea reflexiilor și artefactelor la telescoapele de tip Newton

Autori:
Ioan Tudor & Daniel Berteșteanu
Astronomi amatori
Astroclubul București

Introducere:

Reflexiile formate de razele de lumină incidentă pe pereții tuburilor optice pot afecta orice tip constructiv de telescop. Ele generează artefacte în câmpul vizual mai ales la stele de magnitudine mică sau când efectuăm observații din locuri cu poluare luminoasă semnificativă ori cu lămpi stradale aflate în apropiere. Pe lângă formarea de artefacte o consecință a acestor reflexii este și scăderea contrastului dintre obiectele deep sky și fondul “negru” al cerului când privim prin ocular. În cazul astrofotografiei, expunerile lungi și sensibilitaea mare a senzorilor ccd duc la apariția unor cadre puternic afectate de vignetare și halouri în jurul stelelor. La vizual aceste artefacte nu sunt deranjante decât dacă sunt foarte evidente dar în cazul astrofotografiei pot compromite serii lungi de expuneri și întreaga sesiune.

Telescoapele “main stream” folosite de amatori sunt vopsite la interior cu un pigment negru mat de consistență rugoasă care reduce considerabil reflexiile nedorite dar care nu este întotdeuna cea mai bună variantă. În timp, tuburile deschise de tip Newton sau Ritchey–Chrétien vor acumula la interior praf și polen iar negrul mat nu va mai fi atât de negru. Ca o soluție, telescoapele mai avansate de tip astrograf (Imaginea 1) au în interior o serie paralelă de inele care împiedică reflexiile să se propage până la capătul tubului dar care generează o altă problemă: ele reduc curgerea laminară a curenților de aer atunci când tubul este scos afară și întârzie timpul necesar atingerii echilibrului termic cu mediul înconjurător.

Imaginea 1 (sursa, aici):
Telescop Ritchey-Chretien cu “ring baffles” (termenul consacrat din limba engleză)

Soluția tehnică de upgrade propusă de noi pentru reducerea  eflexiilor și îmbunătățirea contrastului la telescoape newtoniene este căptușirea interiorului tubului cu velur autoadeziv.  Instrumentul pe care l-am îmbunătățit în acest mod este un  Skywatcher Dobson 254/1250 mm. În acest articol vă vom prezenta  tehnica de lucru și pașii pe care i-am urmat în această procedură.

Materiale necesare:
– role velur; velurul l-am achiziționat de la Emag dar se găsește și la magazinele de bricolaj consacrate; prețul este cuprins între 7-10 euro iar dimensiunea unei foi/role este de 45×100 cm;
– soluție degresantă; noi am folosit alcool izopropilic cumpărat de la același magazin de bricolaj;
– cutter/foarfecă;
– rolă adezivă; este utilă în etapa finală pentru curățarea velurului înainte de montarea oglinzilor; rola am cumpărat-o de la un petshop;
– sistem de colimare; necesar pentru repoziționarea oglinzilor în tub; în acest scop am folosit sistemul CatsEye și un colimator cu autocentrare și laser de la Hotech;
– linie de 10-20 cm; necesară pentru repoziționarea spiderului;
– recomandăm ca procedura să se realizeze de 2 persoane;
– timp de lucru- 2-3 ore;

Înainte de a descrie modul de lucru ținem să precizăm că deși căptușirea cu velur nu necesită aptitudini tehnice speciale,  procedura de recentrare în tub a oglinzii secundare este cea mai dificilă parte din întreaga serie de pași. Nu vă recomandăm să scoateți oglinda secundară decât dacă știți ce faceți și aveți un sistem de colimare performant și pe care să vă puteți baza. Adesea colimatoarele uzuale cu laser nu stau bine în focuser, nu dau întotdeauna rezultate repetabile și ele însele au nevoie de colimare. De asemenea, pentru reducerea riscului de lovire a oglinzilor, vă recomandăm ca orice intervenție pe un telescop cu oglinzile montate, să se facă având tubul în poziție orizontală. Astfel nu există riscul de a scăpa șuruburi, șaibe sau un imbus pe oglinda primară.

TEHNICA DE LUCRU:

1. Calcularea suprafeței de velur necesară acoperirii tubului:
Formula de calcul: Stub= 2πR*G, unde R= raza tubului iar G= generatoarea (înălțimea) tubului.
– în cazul nostru Stub= 2π*127mm*1250mm= 997455 mm2= 9974 cm2
– suprafața unei role: 45*100= 4500 cm2
– pentru a afla câte role de velur sunt necesare pentru căptușirea tubului împărțim suprafața tubului la suprafața unei role: Stub/Srolă= 9974/4500= 2,21 role

2. Îndepărtarea oglinzilor:
– oglinda secundară se scoate din tub cu tot cu spider;
– oglinda primară: se marchează cu o bandă adezivă poziția ei față de tub asftel încât la repoziționare să fie în același loc;
– apoi se scoate oglinda primară din tub; pentru a nu cădea particule de praf și rugină din tub pe oglinda primară, ea se scoate astfel încât capătul dinspre focuser al telescopului să fie oblic în jos iar primara să fie îndepărtată din tub prin tragere în sus;
– scoaterea oglinzii primare dezechilibrează puternic tubul și este necesară prezența unei persoane care să țină de el.

3. Degresarea și curățarea tubului:
– se face prin ștergerea cu o lavetă umezită în alcool izopropilic; nu îmbibați laveta în alcool; după degresare este recomandat să evitați să mai atingeți cu degetele suprafața internă a tubului; lăsați să se usuce bine; nu folosiți alcool izopropilic lângă o sursă de foc și purtați o mască nazală pentru a nu inhala excesiv vapori;

4. Aplicarea velurului:
– este bine să lucrați în doi; o persoană stă la un capăt al tubului iar cealaltă la capătul opus;
– velurul are pe fața posterioară o folie protectoare care se poate îndepărta expunând astfel partea adezivă. O persoană dezlipește folia protectoare pe o suprafață mică iar apoi cealaltă persoană trage de folie până la capăt și expune astfel întreaga suprafață adezivă a velurului.
– apoi se presează velurul pe tub astfel încât să nu rămână aer sub el. Puteți folosi pentru presare un carton tare sau un card.
– pentru montarea în tub este bine să folosiți ca reper linia longitudinală de îmbinare a tubului (Imaginile 2-5);

Toate fotografiile care arată interiorul tubului sunt raw, neprocesate, așa cum au fost luate de camera telefonului
Imaginea 2- Tubul acoperit în proporție de 25% cu velur:

Imaginea 3- Tubul acoperit în proporție de 25% cu velur

Imaginea 4- Tubul acoperit pe jumatate cu velur:

Imaginea 5- Tubul acoperit  in proportie de 75% cu velur:

Imaginea 6- Tubul acoperit în întregime cu velur:

Imaginea 7- Tubul acoperit în întregime cu velur:

– în caz că velurul este montat strâmb se poate dezlipi cu ușurință de câteva ori și repoziționa;
– atunci când ajungeți în dreptul focuserului este necesar un studiu atent pentru a decupa velurul de jur împrejur (Imaginile 6-7)
– perforați velurul la locurile unde aveți șuruburi astfel încât acestea să poată intra în făgașul lor;
– la final curățați velurul cu rola adezivă (de la petshop); (Imaginea 8)

Imaginea 8- Curățarea velurului cu o rolă adezivă pentru îndepărtarea impurităților:

– pentru rezultate mai bune recomandăm să acoperiți cu velur partea posterioară a oglinzii secundare (în caz că nu este neagră); nu lăsați velurul să depășească fața posterioară a oglinzii; nu faceți exces de zel aplicând velur și pe marginea oglinzii secundare; dacă doriți să acoperiți și marginea, folosiți un marker permanent negru mat pentru sticlă; (Imaginea 9)

Imaginea 9- Acoperirea cu velur a feței posterioare a oglinzii secundare:

5. Repoziționarea oglinzilor:
– oglinda primară se montează la loc ținând cont de marcajul inițial; (Imaginea 12)
– spiderul se repoziționează și se centrează cât mai precis în tub folosind o linie pe care o punem de-a lungul unei axe și măsurând distanța de la marginea internă a tubului până la discul central al spiderului; poziția centrală se reglează prin strângerea șuruburilor de prindere de tub ale spiderului; (Imaginea 10)
– în poziționarea oglinzii secundare trebuie să țineți cont și de valoarea “offsetului” ei (mai multe detalii despre ce este secondary offset și despre cum îl puteți determina găsiți accesând acest link)
– după centrarea spiderului în tub se trece la poziționarea oglinzii secundare față de focuser; aici este necesară utilizarea unui sistem de colimare precis; noi am folosit kitul CatsEye; (Imaginea 13)

Imaginea 10- Centrarea spiderului în tub folosind o riglă:

6. Poziționarea oglinzii secundare:
– pentru creșterea contrastului recomandăm așezarea unei coli colorate în partea opusă focuserului astfel încât marginea secundarei să se vadă mai bine și a altei coli de altă culoare între oglinda secundară și primară; astfel veți observa doar oglinda secundară și vă va fi mai ușor să o centrați în focuser; (Imaginile 10.1-10.2)
– se rotește oglinda secundară astfel încât privită prin tubul Cheshire să fie cât mai rotundă și mai centrată față de marginile focuserului; (Imaginea 11)
– se îndepărtează coala dintre oglinda secundară și cea primară; acum în oglinda secundară se observă și reflexia primarei;
– prin mișcări ușoare ale șuruburilor de fixare și prin rotire, se așează oglinda secundară astfel încât marginea oglinzii primare (respectiv cele 3-6 clipsuri care o susțin) să fie cât mai centrate față de marginea secundarei;
– pentru a vedea doar clipsurile primarei este necesar să duceți focuserul către “în afară” până când veți vedea în secundară doar oglinda primară, nu și spațiul înconjurător negru;

Imaginea 10.1- Creșterea vizibilității oglinzii secundare prin aplicarea în tub a două coli: Coala albastră în partea opusă focuserului / Coala galbenă între oglinda secundară și cea primară:

Imaginea 10.2- Oglinda secundară (galben) necentrată văzută prin focuser (fără tubul Cheshire):

– se strâng bine șuruburile secundarei; se verifică încă o dată dacă este centrată și are aspect rotund privită prin focuser; dacă este așa se trece la pasul următor; dacă nu, se repetă procedura (Pentru alinierea inițială a oglinzilor puteți utiliza și un colimator cu laser dar nu vă bazați pe el căci nu vă poate spune dacă oglinda secundară are
sau nu aspect rotund când este privită prin focuser);
– în acest moment nu se mai intervine la oglinda secundară; urmează centrarea oglinzii primare;
– prin rotirea șuruburilor de colimare ale oglinzii primare, se așează aceasta astfel încât marcajul central al ei (spotul) să fie cât mai în centrul oglinzii secundare, respectiv al reticulului tubului Cheshire; oglinda primară se poate poziționa și cu ajutorul unui colimator cu laser care se poate autocentra în focuser; (Imaginea 14)
– în acest moment procedura de poziționare a oglinzilor și colimare a telescopului este încheiată;
– cu un sistem de colimare potrivit și ceva experiență, întreaga procedură nu durează mai mult de 5-10 minute;

Imaginea 11- Oglinda secundară centrată în focuser (fotografie cu telefonul cu camera atașată la tubul Cheshire al colimatorului):

Imaginea 12- Montarea oglinzii primare (observați marcajul inițial efectuat pentru așezarea oglinzii în aceeași poziție):

7. Testul final – observațiile:
– scoateți telescopul afară, verificați colimarea și lăsați-l 30’ să se răcească; așteptați 10-15 minute ca ochii să se adapteze la întuneric;
– testul final și confirmarea că ați lucrat corect se face prin observații la stele strălucitoare aflate în apropierea zenitului și urmărirea discurilor Airy formate în jurul lor; aceste discuri trebuie să fie paralele și concentrice când steaua este defocusată; stelele “în focus” trebuie să fie punctiforme, fără halouri iar acele de difracție să fie fără ramificații;

Imaginea 13- Sistemul de colimare folosit la repoziționarea oglinzilor
Kitul CatsEye& Colimator laser Hotech:

Imaginea 14- Colimarea oglinzii primare:

Imaginea 15- Steaua Sirius fără artefacte vizibile (folosind Dobson 254/1250 fără tracking, camera QHY 163 M, prime focus; 30 frames*0.6 sec, doar crop și stack în AutoStakkert):

Considerații finale:
Fotografiile de la pagina 4 vorbesc de la sine și arată o reducere considerabilă a reflexiilor în zona acoperită cu velur față de cea neacoperită.
Deși telescopul nu are tracking, am încercat câteva expuneri scurte la Sirius și Procyon pentru a vedea dacă avem halouri.9 La timpi de expunere de 0.5-1 secunde nu am observat artefacte (Imaginea 15). Expunerile mai lungi la focala telescopului nostru (1250 mm) au stelele mișcate și nu le-am putut folosi pentru edificare.
În urma observațiilor vizuale efectuate înainte și după aplicarea velurului, contrastul telescopului s-a îmbunătățit simțitor iar stelele arată mult mai bine definite și conturate; halourile din jurul stelelor strălucitoare s-au redus iar acele de difracție sunt mai subțiri. Galaxiile M81, M82 și tripletul din Leo sunt mai bine evidențiate iar roiurile globulare M3 și M53 au un contrast mai bun față de backround și prezintă câteva stele care pot fi rezolvate la o privire atentă lucru pe care nu l-am putut observa înainte.
În concluzie, recomandăm această procedură ca mod de îmbunătățire a contrastului telescoapelor “stock” de tip newton. Procedura este ușor de implementat, costurile ajung undeva la 50- 100 lei iar calitatea observațiilor vizuale este mult îmbunătățită.

Cer senin!
21 ianuarie 2018
Ioan Tudor&Daniel Berteșteanu
Astronomi amatori
Astroclubul București

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

%d bloggers like this: