Autocostruire un tele Brachyt

[Ronin]

Interessato dall'ottica a specchio senza ostruzione, carico di speranze per una autocostruzione possibile, vi chiedo: ha uno specchio parabolico ed un secondario iperbolico non credo più complesso di menischi e lenti corretrici, eppure non ne ho mai visto uno.. perché? Ci sono difficoltà tecniche che non vedo nella sua costruzione? tipo la posizione fuori asse del primario? tali da rendere difficoltosa la costruzione?

[gianluca_c]

Ciao Ronin,

gli schemi più semplici sono alla portata di un costruttore con un po' di esperienza: ad es., qui:
http://telescopemaking.org/schief.html
trovi la versione "base" dello Schiefspiegler di Kutter, che nel diametro 4" ha l'interessante soluzione di avere i due specchi con stesso raggio di curvatura (così da poterli costruire uno sull'altro) e da potere testare il convesso sul concavo).

Giovanni Ariot in Italia ha ricostruito un bell'esemplare, e due articoli sono usciti a suo tempo su Coelum: per il maggiore diametro gli specchi hanno curvature diverse e c'è la necessità di introdurre un elemento rifrattivo.

Ma poi il materiale è davvero molto, specie su schemi con più elementi, e le possbilità sono ancora in esplorazione (sebbene gli schemi più di base già garantiscano una buona dose di parametri da "sintonizzare" e più di un motivo per perdere il sonno, specie per chi lavora ancora di algebra e meno al terminale).

Anche le pubblicazioni cartacee accessibili sono numerose: dalla citata Coelum, a Sky&Telescope (con, ultimo in ordine di tempo, un articolo proprio di recente su un sistema di Edward L. Jones che impiega un piccolo correttore a doppietto costruito con lenti da catalogo: lo cito perchè Jones aiuta volentieri chi lo contatta).
E poi diversi libri, ma già in rete c'è materiale completo ed organizzato: un paio di siti fungono un po' da "portali" sul mondo dei telescopi TCT e raccolgono molto materiale.
A differenza dei telescopi "tradizionali" la cui esplorazioe è più o meno terminata i TCT sono tuttora molto "gettonati" dalla ricerca universitaria e governativa , ed è una branca molto fertile e din fermento, benchèse neparli pochissimo.
Il fatto è che sono strumenti che non hanno mercato (ecco il motivo vero...): il semplice Kutter a due elementi ha visto esemplari di serie, e ha anche collimazione non difficile (l'esemplare da 4" alla resa dei fatti è meno critico di un Cassegrain); esemplari più compessi necessitano di attenzioni e tolleranze tali da non renderne possibile la produzione in serie: sono presenti strumenti deformanti e ottiche fuori asse che fanno subito aumentare fortemente i costi e che vanno managiate con una certa cognizione. La collimazione in genere si effettua con dei regoli: tutti dicono che, si tratta di avere un'idea dello schema ottico e che, una volta presa la mano, la collimazione non è più difficle di quella di un Newtoniano...

Gli schemi si moltiplicano al crescere delle ottiche impiegate: molti schemi contano solo un prototipo, e i tempi di costruzione sono generalmente lunghi.
Per la maggior parte degli schemi "non esagerati" (ce ne sono certi davvero impressionanti: uno dei più recenti ha l'elegante soluzione di usare due volte un'ottica) si rivendicano prestazioni motlo elevate nell'alta risoluzione
(per la possibilità di diaframmatura, l'ottimizzazione "spinta", e anche perchè sono costruiti da chi ha una certa esperienza e possibilità di esecuzioni meccaniche).

Clear Skies

Gianluca

[Ronin]

Avendo già lavorato ad un 8" newton, quello che volevo costruirmi era un telescopio definitivo, magari da 12", e volevo usare un sistema che mi ispira molto: mi dici che vanno introdotte su ottiche maggiori i 4" qualche "elemento rifrattivo" tipo una correttrice? E nel caso, una lente convessa dovrebbe essere fatta su misura immagino.. con un aumento dei costi.. mah..

[gianluca_c]

Ciao Ronin,

I brachyt sono strumenti definitivi in quanto a performance per chi è interessato all'alta risoluzione e vuole un sistema assolutamente ottimizzato in questa direzione (campo diffraction-limited non esteso a meno di scegliere schemi complessi. e campo di piena luce ridotto).
APO; Newton e Cassegrain restano più versatili e trasportabili. Un Newton da 10" resta uno strumento che si può lavorare con un elevato gradoi di precisione (più di un Cassegrain classico a parità di impegno) e capace di prestazioni elevate in alta risoluzionese; un Casegrain resat uno strumento che, con qualche tolleranza più ristretta, pure può dare risultati eccellenti. E questi strumenti possono, specie per diametri da 10" in su, avere qualche elemento ntercambiabile (secondario e diaframmi) per passare da ottimi struemnti per l'high res a eccellenti strumenti per il grande campo.

I Brachyt sono per chi vuole per principio strumenti non ostruiti: e almeno un paio di schemi offrono prestazioni elevate con schemi fattibili nei diametri di 10" e 12" presentando difficoltà interamente entro le possibilità tecnologiche del fai da te.
Un APO a specchi ? Si e no: anche gli APO restano più versatili.
Il discorso può interessare proprio chi sta pensando ad un 10"-12": un APO del genere presuppone una buona esperienza nel figurare lenti; il problema è che un blank in vetro a dispersione anomala costa molto, si fa attendere, e già non è semplicissimo "centrare" i raggi di curvatura nello stesso momento in cui si è raggiunto lo spessore del disegno: se si "sfora" bisogna modificare il disegno: un acromatico non pè semplicissimo, e un APO è nettamente piàù critico.

Un Brachyt pure ha parametri più critici di un newtoniano, ma ancora padroneggiabili ocn un minimo di attenzione e le tolleranze sono meno critiche: spesso si tratta di strumenti da "sintonizzare" anche una volta che si è effettuata una costruzione da manuale: un 4" può essere trasportabile: esemplari da 10" e 12" sono lunghi e ingombranti (anche se non mancano disegni più compatti, ma cresce la complessità).

Le lenti correttive non sono critiche, e non sono quelle che devono fare recedere: si tratta per lo più di elementi da catalogo.
Altre soluzioni (come lo Yolo, che resta un sistema piuttosto compatto) impiegano degli "harness", delle celle (semplici) che deformino una delle ottiche per farle assumere una forma toroidale per la correzione dell'astigmatismo: questo grado di libertà in più permette di rinunciare a altri elementi e di ottenere ingombri ridotti. Non ho mai guardato entro uno Yolo, ma si riporta il fatto che sia affascinante vedere l'immagine passare da "blurred" a "diffraction-limited" al ruotare della manopolina di regolazione dell'harness.

I vantaggi dei Brachyt stano nella grande apertura non ostruita, che resta poco costosa (in termini di materiali di base) e alla portata di tecnologie "semplici". Più che per le lenti correttrici o gli harness, si lamentano difficoltà nel costruire e testare gli secchi a lunghissima focale che alcuni schmei richiedono (si parla di svariati metri).

Mi sembra che Laborfoto costruisse o intubasse un 4" Schief anni fa: per ingombri, peso, costi e facilità di lavorazione era una soluzione molto interessante rispetto ad un rifrattore da 4" lungo fuoco: il diametro restava limitato, e per maggiori diametri crescono pesi e complessità degli schemi. Ma lo Yolo, il Tri-Schief restano fattibili e molto performanti. Più che altro, bisogna mettere nel conto il fatto che la costruzione stessa è un'esperienza formativa 8altrimenti un Cass o un Newton possono essere preferibili per altre ragioni: tano per cominciare un 10" Dall Kirkham resta utilizzabile su una EQ6 e icsti totali restano molto interessanti: una Tri-Schief da 10" necessita di una montatura molto rigida, e diversi esemplari sono montati in alt-az o su piattaforme equatoriali).

In rete si trova anche troppo materiale; Uno fra i più simpatici può essere questo (che accompagnano buona documentazione e descrizioni a delle belle immagini, e da cui poi si può partire pera cercare altro):

http://bhs.broo.k12.wv.us/homepage/alumni/dstevick/weird.htm

i nomi di Kutter, Knab, Pfannenschmidt, Woods, Barlow Pepin, Buchroeder…hanno un significato forte nel campo del disegno e tecnologia ottica anche al di fuori dell'Astronomia amatoriale.
John Francis e José Sasian sono fra i più attivi della "nuiova generazione" e i loro disegni (e costruzioni) molto interessanti anche dal punto di vista della fattibilità con materiali "leggeri".

Se hai già costruito un 8" hai tutte le competenze che servono: secondo me il passo da zero a 8" è maggiore di quello da 8" a Schief..
Uno Schief è senz'altro definitivo, ma non universale.
Pure, resta di appannagio proprio dei costruttori, che sono fra i pochi che possono permettersi di spendere il tempo-uomo necessario sulla scelta e l'esecuzione di queste ottiche.

Clear Skies

Gianluca

[Shedar]

Interessato dall'ottica a specchio senza ostruzione,

IMHO Perche'?
Se sei un "otticofilo" allora posso capire :)
Altrimenti direi che, in assoluto, un classico newton poco ostruito e di buon diametro resta lo strumento piu' versatile e performante per i piu' disparati impieghi a cui un astrofilo puo' destinarlo :)

[Ronin]

Troppo veloce e preciso! Nei link ci sono tante e tante configurazioni che..
Si, ho fatto qualche conto e in effetti un sistema del genere è troppo complesso per dimensioni per ciò che avevo in mente.. Scenderò un pò di misura dello specchio e mi metterò a lavoro per far qualcosa di interessante.. Grazie di Consigli, pareri e link!

A Shedar: no, non lo sono, solo che ho visto un sistema strano forte come questi a riflessione e senza apparenti aberrazioni, e ho pensato che potevo farmi un enorme apo riflettore, (sebbene non per primo mi sono sentito di chiamarlo a questo modo).. Volevo solo occupare in modo costruttivo l'ultima estate prima dell'Università giocando al meccano con ottiche e tubi..

Cieli Sereni

[Ronin]

Ah, vista la disponibilità.. Perchè vanno usati specchi a focale tanto lunga? Si parla al minimo di f/12 per il primario
Non si potrebbe scendere di misura? Chessò: sino a un f/10 complessivo (contando anche il secondario) oppure stò dicendo un eresia e comparirebbero orrori cromatici? Il fatto è che un f/20 non è molto comodo, anche solo per gli ingrandimenti che fà.. Uno strumento del genere può avere montato un riduttore di focale o otterrei probabilmente vignettatura in fotografia? Vabbhè, lasciamo perdere, meglio che mi metto a lavoro e ragiono io stesso conti alla mano, invece di chiedere ad altri di fare i conti che devo fare per me..

[Shedar]

oppure stò dicendo un eresia e comparirebbero orrori cromatici?

Mica esistono solo gli "errori cromatici" :)

[gianluca_c]

"solo che ho visto un sistema strano forte come questi a riflessione e senza apparenti aberrazioni, e ho pensato che potevo farmi un enorme apo riflettore, (sebbene"

Attenzione, che gli APO restano tali: ogni schema ha la sua applicazione e, ancora più, la sua nicchia di utenza"ideale".
Gli Apo restano quelli più "universali", ma hanno limiti che vengono fuori subito (costi e diametri limiati… per i comuni esseri umani). Gli Schief hanno caratteristuiiche di insieme in opposizione agli Apo: ingombri elevati, praticamente poco trasportabili, campo in confronto molto più ristretto, rapporti tipicamente da f/15 in su.
Che poi abbiano caratteristiche di eccellenza nell'alta risoluzione… bhè, qualsiasi strumento dovrebbe averle se fatto con criterio.
Come dice Shedar, un Newton ben fatto consente risultati di rilievo (basta vedere i risultati di, per fare un nome noto, Fattinnanzi) e resta più versatile. Resta lo schema più versatile se si può gestirne l'ingombro: lavorabile, diaframmabile e gestibile con grande precisione. E i francesi sono decenni che fanno imaging in alta risoluzione con Dobson (ma non nel senso "italiano" del termine) motorizzati da 60 cm a f/4; e perl’imaging a grande campo un correttore permette risultati di eccellenza. E nel visuale un 60 cm ha i suoi vantaggi…

Appena si cambia schema ottico, già bisogna fare delle scelte: un Cass può essere Dall-Kirkham con piccolo campo corretto (per l'alta risoluzione, costruibile con relativa facilità e buone possibilità di controllo), oppure avere un secondario più grande come negli SC che dia possibilità sia nel grande campo (magari con un riduttore, che nelle versioni disponibili non inficiano l'assieme) e che permettano di spuntare prestazioni aprezzabili anche ad alto ingrandimento. Oppure scegliere un Ritchey Chretienne, capace di correzione elevata su grande campo: costruito oggi da diverse ditte con elevato grado di precisione e con spianatori di qulità opportuna per i CCD, sono capaci di risulrtati in alta risoluzione (ma costano).
Poi, per il grandissimo campo, un APO con focale di un metro o meno resta lo strumento più adatto: un imager di grande campo con buone possibilità deve puntare ad un apo (scegliendo bene anche modello e focale, a seconda di sensore e oggetti di interesse).
Chi si sposta (come me… sempre meno) tende ad usare gli SC e a rimpiangere tuto il resto...

Volevo solo occupare in modo costruttivo l'ultima estate prima dell'Università giocando al meccano con ottiche e tubi.

"Ah, vista la disponibilità.. Perchè vanno usati specchi a focale tanto lunga? Si parla al minimo di f/12 per il primario
Non si potrebbe scendere di misura? Chessò: sino a un f/10 complessivo"

Senza andare troppo dentro, la risposta sta nell'analisi condotta già da Kutter nel disegnare lo Schief. (chirurgica e diretta, bellissima nella sua elegante semplicità… ah ! I Tedeschi…).
In pratica, le ottiche dello Schief. si possono pensare equivalenti a quelle di un Cassegrain che sia stato diaframmato con una maschera eccentrica sul primario per risultare non ostruito; il passaggio successivo è stato quello di vedere quali altri parametri avrebbero permesso di usare ottiche sfefriche (invece della parabola e dell'iperbole diaframmati eccentricamente, ovvero invece di due superfici asferiche fuori asse): il risultato è stato lo Schief, che nella versione 4" permette di avere un sistema con i due specchi di eguale raggio di curvatura (uno concavo e l'altro convesso) con un sistema che risulta f/25.
La soluzione è di compromesso: si usano sfere lì dove dovrebbero esserci due ottiche asferiche e fuori asse (!) e si è pure scelto di aver stesso raggio di curvatura… è ovvio che questi siano limiti molto stringenti: in effetti, il Kutter, già così com'è, è al limite: non solo non si può scendere verso rapporti focali più veloci, ma nello scaling up bisogna usare più lenti e/o introdurre elementi aggiuntivi. Inoltre, la posizione dell'oculare non è quella del Cass classico ("ritagliato" delle superfici non utilizzate), ma in una posizione che, nel Cass normale sarebbe "fuori asse" ed inclinata (di una dozzina di gradi): questo grado di libertà in più permette di posizionarsi con l'oculare lì dove il coma (dovuto all’uso di superfici sferiche fuori asse ) e l’astigmatismo (che cresce con il fuori asse) raggiungono, nel complesso, un minimo: visto che sei appena "fuori " dalla scuola secondaria, vale la pena ricordare che questa soluzione è data dallo studio di un derivata. Oggi sono i calcolatori che trovano i minimi con processi iterativi in frazioni di secondo… (anche i calcolatori non è che siano di immediato utilizzo, ma certo Kutter lavorava con minori risorse…).

(continua...)

[gianluca_c]

(...continua)

Avere strumenti più corti, focali più corte etc. richiede schemi più spinti, superfici torodiali (da manifattura o da deformazione meccanica o per introduzione di sistemi "cilindrici")… tutte scelte che complicano sensibilmente il disegno e ne fanno decadere l’efficienza: se introduco parametri posso migliorare il disegno, ma più sulla carta. Sono diverse le soluzioni complesse realizzate e performanti, con asferiche fuori asse o molti elementi e lenti correttive, ma davvero richiedono più di una estate (specie se alla prima esperienza con i fuori asse): la forza di queste soluzione è nella semplicità ed essenzialità: mettere dentro altro fa esplodere la complessità ed aggiunge vincoli e parametri più critici: come dire: meglio una catena con pochi anelli ben testati che una con molti anelli cui prestare attenzione uno per uno. Il Kutter si costruisce con due dischi di vetro che diventano poi specchi, ciascuno dei quali fa da utensile e sfera per il test per l'altro: una soluzione minimale, elegante.
I Brachyt restano interessanti in quanto a prestazione pura, ma hanno richieste ben precise: correttori e altro sono mediati da altre esperienze e necessità di praticità che sarebbero poco consistenti con un disegno che vorrebbe nascere "puro" (quanto meno, in un epoca in cui i flint di diametro medio-grande erano rari, costosi e di bassa qualità).

A proposito di compromessi, io sono molto affezionato ai rifrattori (ho qualche esemplare, magari non alla moda ma pure interessanti), pure ora vivo in un condominio e il mio strumento da battaglia è uno SC, che, comunque, trovo utilissimo (versatile, corto, leggero, di discreta qualità, con possibilità di "attaccarci" riduttori, Barlow e un macello d’altra "roba"), con tantissimi pregi e moltissime jatture che mi danno grane e me lo fanno detestare nel momento del bisogno (insomma, se non fossi fidanzato con Paola, si direbbe che lo sono con lo SC….).
Poi, resto un astrofilo di quelli un po' "antichi", e di notte sogno il mio Newton da 12" che avevo in campagna , che ho smembrato (senza reali ragioni, a seguire il trasferimento) e che ancora rimpiango. Ma sono anche uno di quelli che, come dice Shedar, sono malati di ottica al di là di ogni buon senso. E dopo il Newton sogno lo Schupmann…(che, non a caso, è una sorta di "Brachyt dei rifrattori").

Clear Skies

Gianluca