На главную | Новости сайта | Познакомимся! | Статьи | Фотогалерея | Обмен опытом | Библиография | Ссылки | Гостевая книга
Когда я начинал работу над сборником "От сферического зеркала к параболоидальному", как-то не возникал вопрос, зачем, собственно, нужно делать параболическое зеркало, если сферическое изготовить проще? Косвенно это затрагивалось в начале статьи об изготовлении 115-мм сферического зеркала. Так все же зачем? Давайте проясним это. Дело все в том же критерии Рэлея. Поверхность сферического зеркала не должна отличаться от параболоида на величину, большую, чем 1/8 длины волны света λ (часто и, наверное, справедливо этот критерий считают слишком "мягким", но мы не будем себе "усложнять жизнь" и остановимся на общепринятом значении).
Расчеты, которые каждый может сделать, обратившись к литературе по телескопостроению (см. Библиографию), показывают, что с ростом отношения диаметра сферического зеркала к его фокусному расстоянию (так называемого относительного отверстия) этот критерий перестает выполняться. То есть поверхность сферического зеркала будет отличаться от параболоида на величину, большую, чем λ/8. Причем, с ростом диаметра, фокусное расстояние, при котором зеркало может оставаться сферическим, прогрессивно растет. Значит растет длина трубы телескопа, а его светосила (что имеет значение для астрофотографии) падает. Начиная с определенного диаметра, скажем, миллиметров с 160...200, телескоп со сферическим зеркалом становится громоздким, требует стационарной установки, а в случае фотографирования с его помощью слабых объектов (туманностей, скоплений, галактик) малоэффективным из-за малого относительного отверстия. Из этого следует, что имеет смысл строить телескоп со сферическим зеркалом небольшой апертуры, миллиметров 100...150. При больших диаметрах, следует делать параболическое зеркало. Речь идет, конечно, о телескопе-рефлекторе системы Ньютона.
Придание зеркалу формы оптически точного параболоида называется параболизацией. А в общем случае, при изготовлении оптических поверхностей, имеющих форму отличную от сферической, говорят об асферизации. Асферизация тем сложнее, чем больше отступление изготавливаемой поверхности от сферы и чем больше диаметр этой поверхности, в нашем случае зеркала. Поэтому мы и взялись за изготовление зеркала умеренного диаметра - 158 мм и относительного отверстия - 1/6,9 (чаще говорят об относительном фокусе, он у нас равен 6,9). Для такого зеркала достаточно упрощенного метода контроля поверхности - по трем зонам. Испытание параболического зеркала по трем зонам мы уже подробно рассмотрели в статье "Теневое испытание параболического зеркала". Теперь рассмотрим, каким образом была получена необходимая параболоидальная форма поверхности.
Мне довольно часто, при обсуждении этого вопроса на форумах астрономов-любителей встречались сообщения о параболизации зеркала за 10... 15 минут, причем речь шла о зеркалах довольно больших диаметров. Боюсь, что подобные высказывания могут ввести в заблуждение начинающих. Действительно, опытный мастер может сравнительно быстро и легко параболизовать небольшое зеркало, имеющее форму, близкую к сферической. Но, во-первых, не говорится, сколько времени было потрачено на получение этой сферической поверхности, во-вторых, даже получив эту поверхность, начинающий любитель может легко ее испортить. Поэтому, я считаю, нужно быть готовым к параболизации не только от сферы (идеальный случай), но и от поверхности какой-либо другой формы. Главное, чтобы она была плавной.
Ниже приведены основные формы поверхностей вращения, которые могут получиться к окончанию полировки (по Ж. Тексеро).
Наблюдаемый профиль поверхности (теневой рельеф) |
Поверхность вращения |
|||||
 |
|
Конечно, эти поверхности могут наблюдаться не обязательно "в чистом виде", скорее они получатся в различных сочетаниях. Наша задача распознать их, чтобы направить фигуризацию в нужном направлении. В нижней части рисунка изображен гиперболоид, штриховкой отмечена (условно, конечно) масса стекла, подлежащая удалению в процессе работы. Это как раз тот вариант, с которым мне пришлось столкнуться.
При параболизации небольших зеркал применяются обычно три основных метода воздействия на полируемую поверхность: удлинение штриха, формовка и подрезка полировальника. Я выбрал последний способ, как уже проверенный мной при фигуризации 115-мм зеркала. В соответствии с рисунком выше, иллюстрирующим исправление гиперболоида, нам необходимо понизить "валик", уменьшив продольную аберрацию зеркала. При этом середина ("вершина") "валика", или "бублика" должна находиться на расстоянии, примерно, 0,7 радиуса зеркала от его центра. На теневой картине на эту зону должна приходиться полоска полутени.
Поэтому подрезаем полировальник так, чтобы ослабить его в центральной зоне и на краю зеркала. Чтобы предотвратить усиление завала края расширим еще канавки на краю. Эту операцию мне приходилось повторять перед каждым сеансом фигуризации, т.е. через каждые 1...2 часа работы, а к концу и чаще. Кроме того я заново прорезал заплывшие канавки, восстанавливая фасетки полировальника, т.к. иначе на зеркале появлялись зональные ошибки.
Подрезка заключалась в соскабливании верхнего слоя смолы на глубину около 1 мм на тех участках полировальника, которые мы хотим ослабить. Делал я это лезвием безопасной бритвы или кончиком острого ножа. Движения при полировке должны быть плавными, без рывков. Штрих я применял прямолинейный, укороченный 1/5...1/4 диаметра зеркала. Временами переходил на эллиптический штрих, чтобы уменьшить вероятность зональных ошибок. Об изменении формы зеркала судил по уменьшению или увеличению продольной аберрации и по теневым картинам зеркала. Как я уже говорил, в начале фигуризации, когда поверхность являлась резко выраженным гиперболоидом, очень помогало испытание методом щели и нити. К концу работы, когда форма зеркала приблизилась к параболоиду, а при нашем относительном фокусе 6,9 такой параболоид не очень значительно отличается от сферы, на первое место выступил классический метод "ножа Фуко".
Все время с начала работы я вел журнал, где делал записи о всех операциях по обработке зеркала, их продолжительности и полученном результате. Во время фигуризации я перешел на отдельные листки белой бумаги, на которых в импровизированной таблице отмечал продолжительность сеанса полировки, зарисовывал видимые теневые картины и записывал значения продольной аберрации.
 |
Кроме того, я следил за тем, чтобы поверхность была плавной, без резко выраженных зональных ощибок - так называемых, "валиков", "канав" и "бугров". К концу фигуризации теневые картины 158-мм параболического зеркала выглядели так:
 |
 |
 |
Надо заметить, что контрастность теневых картин, при наблюдении визуально, несколько меньше, чем на фотографиях. К тому же, по мере уменьшения продольной аберрации, а значит величины асферичности зеркала, тени становятся все бледнее, а полутени шире. При положении ножа в фокусе центральной зоны, кружок полутени невелик у зеркал со значительной асферичностью, но у таких, как наше, он занимает значительную часть зеркала. Это понятно, ведь у нашего параболоида вся центральная часть является практически сферической, точнее может быть таковой в пределах допуска, определяемого критерием Рэлея.
Фигуризацию 158-мм параболического зеркала я остановил, когда средняя продольная аберрация по результатам ряда замеров составила 1,43 мм. При этом теневой рельеф был плавным и соответствовал параболоиду, к которому мы так упорно стремились! Недополированный край исчез, царапин удалось избежать... работа окончена!
На главную | Новости сайта | Познакомимся! | Статьи | Фотогалерея | Обмен опытом | Библиография | Ссылки | Гостевая книга
