Як вибрати телескоп і не розчаруватися?

Як обрати телескоп та не розчаруватись? Для будинку, міської квартири чи дачі

Ясної ночі, коли небо темніше воронячого крила, а зірки ніби димляться яскравістю, кого з нас не відвідувала думка: «От би глянути на це в телескоп!» Людина здавна мріяла подорожувати небом, прагнула дізнатися, чи так безмежно зіткане зі міріаду зірок полотно. Результатом століть самовідданої дослідницької праці став сучасний рівень розвитку астрономічних дисциплін.

Завдяки технічному прогресу, до середини XX століття стало можливим масове виробництво якісної та доступної оптики. Це призвело до становлення аматорської астрономії та лавиноподібного зростання залученості населення. Сьогодні, коли більшість телескопних брендів перенесли виробництво в КНР, купити недорогий оптичний прилад уже не є проблемою.

Проте новачкам буває складно вибрати перший телескоп: найчастіше вони ставляться до завдання... надто відповідально!
Головна помилка при виборі телескопа – намагатися відразу підібрати модель на все життя, аргументуючи тим, що «телескоп – задоволення не дешеве, не щороку купуватимеш новий». Підхід Завжди-Вибирай-Найкраще у випадку з телескопом чревати зайвими витратами і появою в коморі ще однієї коробки, яку і викинути шкода, і зберігати ніде. Все тому, що професійна астрономічна оптика вузько спеціалізована (тобто малопридатна для вирішення широкого кола завдань) і потребує навичок звернення, яких у новачка просто не може бути.

Як бути? Наслідувати більшість з тих, хто зберіг інтерес до астрономії на все життя. Дайте відповідь на три простих питання:

Виходячи з результату купіть добротний, не надто габаритий телескоп, з яким спробуєте планетарні та дип-ські спостереження, розгляньте поверхню Місяця на різних збільшеннях і зробите кілька фото на камеру смартфона. Потім, коли буде зрозуміло, що вам більше до вподоби, можна вибрати модель більш серйозну і важку, а попередню - продати або залишити як портативний телескоп. Не варто переживати, що оптика впаде в ціні: за умови акуратного обігу та збереження аксесуарів телескоп б/у коштує набагато дешевше нового. Особливо, якщо ви погодитеся провести для майбутнього господаря майстер-клас зі збирання та використання!

Про характеристики оптики та типи монтування ми докладно поговоримо далі. Після прочитання ви зможете сприймати на слух астроаматорський сленг і навіть дізнаєтеся, чи може швидкий ньютон бути добом ☺

Збільшення телескопа: чи так воно важливо?

На відміну від біноклів, котрим збільшення – базовий параметр, телескопи взагалі мають збільшення як такого. Точніше, воно підраховується для кожного використовуваного окуляра за формулою

Тобто рефрактор із фокусом 1000 мм + окуляр 4 мм забезпечать робочу кратність 250x: багато це чи мало для телескопа? Для аматорського рефрактора, та й взагалі для оптики аматорського рівня, це, чесно кажучи, занадто багато.

Ви самі побачите, що на збільшенні до 100х картинка виглядає контрастніше, краще видно деталі і ширший сектор огляду. До того ж на невеликих кратностях зручніше вести спостереження за рахунок того, що не потрібно втискатися оком в окуляр. Як правило, чим більше фокус (і менше збільшення) окуляра, тим більше винос вихідної зіниці – відстань, на яку можна відсунутися від очної лінзи окуляра.

Найбільше комфортних для роботи збільшення визначається апертурою телескопа. Апертура (D) – це просто діаметр об'єктиву телескопа у міліметрах. Максимальне корисне збільшення приблизно дорівнює 2D , тобто. для моделі з апертурою 120 мм вона становитиме 240x. Чи є сенс підбирати окуляр, що реалізує таку кратність? Так, але тільки для досліджень найближчих планет – Марса, Венери, Юпітера. При цьому оглядові спостереження і вивчення протяжних об'єктів, що слабо світяться, будуть неможливими через малого поля зору і низьку світлосилу телескопа.

У ексклюзивного телескопа доктора Ерхарда Хенссгена з Бранденбурга апертура перевищує 1 м:
теоретично, максимальна корисна кратність такої оптики – 2000x! Більше фото на cruxis.com/scope/scope1070.htm

Мінімальне корисне збільшення = D/6 для телескопа з апертурою 120 мм воно дорівнює 20x. Таке збільшення ще називають рівнозірниковим: сенс у тому, що на менших кратностях вихідна зіниця телескопа буде більшою, ніж діаметр людської зіниці, і частина зібраного об'єктивом світла буде витрачена дарма. Застосування телескопа на до-рівнозіркові кратності недоцільно: краще скористатися астрономічним біноклем або підзорною трубою. Інтуїтивно це зрозуміло і без підрахунків, тому при виборі телескопа на даний параметр рідко звертають увагу.

Власне кажучи, від окуляра залежать як сила збільшення і винесення зіниці, а й безліч інших характеристик. Оптична схема окуляра (Гюйгенса, Рамсдена, Кельнера, Плессла тощо) впливає полі зору телескопа, контрастність картинки, а за невідповідності параметрам приладу може додати системі оптичних аберацій.

Схеми із статті Wikipedia

Але заглиблюватися в цю науку новачкові не обов'язково: в комплект будь-якого пристойного телескопа входять 2-3 очки для початку досліджень.

Світлосила, Відносний отвір

Поняття ці тісно пов'язані, і відповідні величини відрізняються лише коефіцієнтом. Для простоти вважатимемо, що це одне й те саме. Отже, діаметром Відносного Отвору , або Світлосилою , називають відношення апертури до фокусної відстані.

Наприклад, згаданий рефрактор 120 мм/1000 мм має світлосилу 1/8.3 одиниць. Узагальнено, по діаметру відносного отвору (ГО) телескопи поділяють на:

Епітет «швидкий» прийшов до астрономічного лексикону з астрофотографія: там він означає можливість знімати побудоване оптикою зображення на коротких витримках. Іншими словами, що більше світла збере об'єктив, то менше часу знадобиться на експонування кадру. Та й при візуальних спостереженнях у світлосильний телескоп ви розглянете більше деталей, ніж на тому самому збільшенні в довгофокусний.

Закономірність така : чим більший відносний отвір приладу (менше знаменник дробу 1/**), тим більше тьмяні об'єкти він зможе розглянути на темному тлі і збільшити без втрати контрасту. Приклад: рефрактор з параметрами 120/1000 мм має більш «зоряне око», ніж аналогічна модель 90/900 мм (OO=1/10 < 1/8.3).

Вигляд на одне і те ж сузір'я через телескопи з апертурою 50 мм (ліворуч) і 150 мм (праворуч):
у великоапертурному видні подвійні та тьмяні зірки

Ви можете замислитись: «Наскільки важливим фактором вибору є якість оптики?» Відповідь – однією з основних. Від типу оптичної системи, сорту скла та кривизни оптичних поверхонь залежить, чи буде формоване зображення схильне до аберацій – оптичних спотворень.

Заглиблюватися в тему аберацій тут немає сенсу: описи коми, дисторсії тощо нічого не скажуть людині, яка жодного разу не дивилася в телескоп. Та й якщо ви усвідомлюєте, що райдужна облямівка навколо збудованої бюджетним рефрактором картинки – це хроматизм, чи зміниться загальне враження від перегляду? Але щоб попередити розчарування, у розділі про типи оптичних систем будуть вказані аберації, на які «хворіють» різні конструкції, та способи їх виправлення.

Сферична аберація, кома та два види астигматизму (у порядку слідування)
Приклади спотворень в астрофотографії можна переглянути на eckop.com/aberrations

Катадіоптрик, рефлектор чи рефрактор – що краще?

Рефрактор

Найзвичніший для новачка тип телескопа, що нагадує підзорну трубу. Об'єктив рефрактора є системою лінз, що збирають і концентрують світло. Лінзові телескопи відомі з часів Галілея: ось уже понад 4 століття оптична схема рефракторів удосконалюється конструкторами-винахідниками з метою позбавити її від видимих ​​аберацій.

Завдяки застосуванню в об'єктивах 2-5-лінзових склейок з використанням ED-скла дійсно вдається скоригувати хроматичні та, певною мірою, сферичні аберації. Рефрактори Ахромати (двохлінзові) і Апохромати (покращені Ахромати) коштують значно дорожче стандартних, але якість побудованого зображення виправдовує вкладення грошей.

Серед загальних переваг рефракторних телескопів зазначимо:

Лінзові телескопи відмінно підходять для вивчення поверхні Місяця, спостережень за планетами та подвійними зірками. Із загальних недоліків підвиду варто виділити такі:

Прожектор

Об'єктив такого телескопа складається з пари дзеркал – головного (сферичного, параболічного чи гіперболічного) та вторинного (плоського діагонального, еліптичного чи гіперболічного). Основне дзеркало збирає зоряне світло і спрямовує його на вторинне, яке відображає промені у бік окуляра, що розміщується зазвичай на бічній поверхні труби. Розташуванням вторинного дзеркала можна домогтися того, що фокусна відстань об'єктива буде більшою, ніж у одного лише головного дзеркала. Отже, при скромній довжині труби рефлектор працюватиме на солідних кратностях.

Перша та найбільш поширена на сьогоднішній день модель дзеркального телескопа – рефлектор Ньютона; також зустрічаються системи Кассегрена та Річі-Кретьєна.

У плані дизайну оптичної труби рефлектори можуть відрізнятися разюче: порівняйте звичайний суцільний тубус та каркасну flex-систему. Але оптичних характеристик ця особливість не позначається.

Віддати перевагу дзеркальному телескопу варто, якщо вам важливі такі переваги:

При цьому слід врахувати й недоліки рефлекторів:

Катадіоптричні

Телескопи з комбінованою, дзеркально-лінзовою оптичною системою втілюють у собі основні переваги лінзових та дзеркальних телескопів. Спроби побудувати прилад з такими властивостями велися ще з початку 19-го століття, а через століття, в 1930 р., був створений перший визнання катадіоптрик - телескоп системи Шмідта-Кассегрена.

З того часу схема неодноразово вдосконалювалася, і сьогоднішні шмідти-касегрени вільні від сферичної аберації, астигматизму, коми та кривизни поля.

Ще одна поширена катадіоптрична схема – конфігурація Максутова-Кассегрена. За рівнем корекції спотворень такі телескопи наближаються до телескопів Шмідта-Кассегрена, проте для позбавлення від сферичних аберацій їх доводиться робити довгофокусними, з відносним отвором 1/12-1/15.

Про катадіоптрики на основі схеми Кассегрена варто сказати наступне:

Але разом із перевагами катадіоптричні телескопи успадкували від «батьків» і деякі недоліки:

До того ж коштують такі телескопи значно дорожче лінзових і дзеркальних окремо. Так, вони формують зображення чудової якості, але все ж таки на краю поля зору не виключені прояви хроматизму.

Монтування для обраного телескопа: яке підійде?

Основні типи монтувань, що використовуються в аматорській астрономії – альт-азимутальна (Alt-Az) та екваторіальна (EQ) . Кожна з них має свої підтипи та сферу застосування, причому кожна може бути доповнена автоматизованою системою управління (наприклад, GoTo). Чи варто купувати телескоп із автонаведенням – кожен вирішує для себе. Комусь цікаво самому визначати на небі розташування обраного об'єкта, користуючись атласами та оптичним шукачем. Комусь легше встановити ім'я зірки, натиснути кнопку на пульті і надати приладу свободу дій. Обладнаний монтуванням GoTo телескоп не тільки сфокусується на об'єкті, але й утримуватиме його в полі зору стільки, скільки потрібно для спостережень.

Однак електроніка, ПЗ та пульти з кнопочками завжди коштують грошей, і іноді чималих: ціна «розумної» монтування може досягати 2000$ (залежить від бренду). Можливо, ці засоби раціональніше вкласти в саму оптику, обравши об'єктив вищого класу. З іншого боку, за допомогою GoTo навіть молодше покоління астрономів зможе керуватися телескопом без допомоги дорослих. Вік користувача в цьому випадку не має значення: якщо дитина вміє користуватися смартфоном, то і з системою самонаведення впорається.

Азімутальна

Альт-азимутальне (Alt-Az), або просто азимутальне монтування - найлегша і недорога опора телескопа. Встановлюється на триногий штатив, рідше одну ногу-колону; допускає управління по вертикальній та горизонтальній осі (по висоті та азимуту). Для більш плавного наведення на необхідну точку небосхилу азимутальні монтування обладнують приводами тонких рухів.

Найпростіші «азимуталки» мають вилкову конструкцію та ручку тонких рухів по азимуту, але можуть і не мати механізму точного наведення. Ті, що дорожчі, оснащені двома ручками тонкого наведення або спеціальними фрикційними муфтами для передачі обертального руху: за рахунок фрикціонів наведення телескопа здійснюється легкими поштовхами оптичної труби.

У зображених вище монтування складно побачити кревність: опора може підтримувати трубу знизу, збоку (на «ластівчин хвіст») або обхоплювати кільцями. Як би там не було, основою класифікації монтувань є не дизайн, а спосіб наведення труби.

Попереднього налаштування азимутальне монтування не вимагає, керування нею інтуїтивно зрозуміло: новачки освоюють його без сторонньої допомоги. У плюси цього виду монтувань варто також врахувати їх застосування для наземних спостережень: на азимуталки встановлюють потужні підзорні труби і телескопи з системою, що обертає. Недоліки :

1. Вкрай важко вивчення об'єктів, розташованих близько до зеніту.
2. Компенсація власного обертання Землі не передбачена: для цього довелося б повертати трубу відразу навколо двох осей з різними (і мінливими) швидкостями.
3. Наслідок п.2 - незастосовність для астрофотографії на витримках і тривалого перегляду: з часом об'єкти змінюватимуть положення на небі.

Астролюбителі вважають азимутальні опори найкращим вибором для спостережень на невеликих кратностях. Такі монтування частіше віддають перевагу власникам рефракторів-універсалів або середньофокусних катадіоптриків. Хоча стандартні альт-азимутальні монтування накладають обмеження на вагу труби, існують і їх вантажопідйомні різновиди (наприклад, м. Добсона).

Потужна вилкова монтування може бути трансформована в екваторіальну за допомогою екваторіального клина (приклад на рис.). В результаті такого апгрейду ваш телескоп, якщо він досить світлосильний, буде придатним для зйомки космічних фото та відео. Щоправда, коштує фабричний EQ-клин близько 200 у. Альтернативою йому може стати саморобне стійкість: у мережі знайдеться достатньо публікацій із серії Do It Yourself.

Кріплення Добсона

Насправді це лише різновид альт-азимутального монтування, адаптований до використання з телескопами великої апертури. Умільці можуть виготовити її самостійно і нерідко роблять це, встановлюючи великоапертурні рефлектори на подвір'ї приватного будинку або на дачі.

Так ось, «добами» по-своєму називають телескопи на монтуванні Добсона, найчастіше рефлектори Ньютона: окулярна трубка у них вмонтована у верхню частину труби, дивитися в такий телескоп на низькому монтуванні зручно стоячи.

Зате лінзові та катадіоптричні телескопи на фанерній основі розміщувати не варто: їм більше підійде висока тринога з будь-яким механічним або автоматизованим монтуванням.

Екваторіальна

Найбільш практичне, але потребує налаштування та навичок звернення монтування. З її допомогою можна вручну або за допомогою годинникового механізму відстежувати положення об'єкта на небі, обертаючи прилад навколо лише осі. Через складність механічної системи EQ-монтування дорожче, ніж азимутальні того ж класу; до того ж вони зазвичай більш масивні.

Екваторіальне монтування має дві осі обертання – земну вісь та пряму в площині екватора (звідси й назва). Вісь монтування, спрямовану вздовж осі світу, називають полярною, або віссю прямого сходження , а іншу, перпендикулярну їй – віссю відміни . Складні двоскладові обертання знадобляться первинного наведення телескопа на обрану точку.

Як і азимутальні, екваторіальні монтування мають багато підвидів і зовні дуже відрізняються. У аматорському середовищі найпопулярнішими є монтування німецького типу та вилкова екваторіальна , а для гігантських дослідницьких телескопів частіше використовують т.зв. англійську . Порівняйте несиметричне німецьке монтування (ліворуч) та полегшене вилкове (праворуч):

Зі сказаного зрозуміло, що монтування EQ необхідні тим, хто захоплюється фотографією або вивченням глибин космосу на високих кратностях.

Загальні поради щодо вибору телескопа

Заключний розділ не буде надто довгим. Якщо ви прочитали попередні, то знаєте, яким буде ваш перший телескоп. Якщо ні – ось кілька гранично спрощених порад.

1. Подумайте про транспортування до місця спостереження. Тим, хто не має авто, доведеться заощаджувати на вазі конструкції (мається на увазі телескоп з монтуванням, штативом, окулярами тощо). фокусною відстанню до 900 мм.
2. Жителям котеджних селищ з прибудинковою ділянкою можна рекомендувати великоапертурний рефлектор на монтуванні Добсона. У теплу пору року при сухій погоді він спокійно стоятиме в альтанці або під навісом.
3. Жителі верхніх поверхів міських висот часто шукають телескоп для спостережень з балкона. Їм варто віддати перевагу катадіоптрику або рефрактору з відносним отвором не більше 1/10, можна на невисокому настільному штативі.

Тим, хто планує дивитися на небо з вікна багатоповерхівки, слід бути готовим до того, що міське засвічення ускладнить вивчення об'єктів глибокого космосу. Але ця перешкода не настільки критична: обравши окуляр більшого збільшення (з меншим фокусом), ви візуально «затемніть» небо і підвищите яскравість слабких зоряних скупчень. У цьому протяжні об'єкти можуть поміститися у зору телескопа: їх доведеться розглядати поетапно.

4. Мріють робити пам'ятні знімки галактик необхідний світлосильний рефлектор (підійде ньютоніан) або катадіоптрик (шмідт-касегрен) із середньою фокусною відстанню. Монтування – лише екваторіальне.
5. Визначтеся, чи необхідна система самонаведення та супроводу небесних об'єктів. Можливо, азарт першовідкривача не дозволить вам користуватися автонавігацією. Якщо ж вирішите брати, зверніть увагу на високі монтажні вилкові з потужними зубами.
6. У подарунок юним астроаматорам (якщо не плануєте супроводжувати спостереження) краще вибирати комп'ютеризовані чи моторизовані телескопи. З іншого боку, для сімейних переглядів підійдуть ручні монтування з механізмами тонких рухів.
7. Не слухайте порад, якщо вони стверджують, з чим ви не згодні! Зрештою телескоп – це не просто колекція технічних характеристик. Купівля телескопа – перший крок назустріч мрії, початок непростої, але захоплюючої подорожі просторами Всесвіту.