Telescopio riflettore
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Il telescopio riflettore è un tipo di telescopio che raccoglie la luce per mezzo di uno specchio parabolico, concentrandola sul fuoco della parabola, dal quale può essere osservata, fotografata o analizzata mediante strumenti.
Più semplici da costruire e più efficaci rispetto ai telescopi a rifrazione, sono oggi i dominatori incontrastati dell'astronomia ottica.
Lo specchio, ottenuto per asportazione da un unico blocco di vetro cilindrico, argentato in seguito, può raggiungere dimensioni massime di 6 metri di diametro (come nel caso del russo Zelenciukskaja nel Caucaso), oltre le quali problemi tecnici insormontabili tendono a far peggiorare la qualità dell'immagine anziché aumentarla.
Indice |
[modifica] Il vetro ottico
Negli obiettivi a riflessione si utilizza un tipo di vetro speciale, definito ottico perché esso risponde a questi requisiti fondamentali: facilità di lavorazione, bassissimo coefficiente di dilatazione termica, omogeneità e purezza dell'impasto.
Sulla superficie del vetro, una volta lavorato secondo una figura geometrica approssimabile alla parabola o all'iperbole a seconda delle esigenze, viene poi depositato, tramite un particolare procedimento denominato alluminatura praticato in camere a vuoto spinto, un sottilissimo strato di alluminio che lo rende riflettente ed idoneo a raccogliere la radiazione luminosa.
Fino agli anni quaranta del Novecento il vetro pyrex era tra i materiali più usati: con questo tipo di vetro è stato costruito il telescopio Hale di Monte Palomar.
Nei successivi anni sessanta e settanta si iniziarono a produrre vetri di qualità ancora più pregiata in cui la componente vetrosa era accompagnata da altri materiali come la ceramica. Inoltre è stata modificata la fisica costruttiva del vetro, scegliendo sempre più al posto di un monoblocco vetri con struttura interna a nido d'ape al fine di alleggerire ed irrobustire il pezzo e rendere minimo il tempo di attesa per la stabilizzazione termica.
[modifica] Configurazioni ottiche
Per configurazione ottica s'intende il particolare tipo di percorso che la radiazione luminosa compie in funzione delle superfici riflettenti (sferiche o piane che siano) e rifrangenti che incontra nel suo percorso.
La questione delle configurazioni ottiche riguarda sia i telescopi a rifrazione che i telescopi a riflessione. Nei telescopi a riflessione sono usate svariate configurazioni ottiche, a seconda delle esigenze di osservazione.
[modifica] Configurazione newtoniana
I riflettori Newton, o newtoniani, prendono il nome dal loro inventore Isaac Newton. Si avvalgono principalmente di uno specchio primario parabolico che concentra il fascio ottico in avanti. Poco prima del fuoco è posto un secondo specchio ellittico (piano), inclinato di 45 gradi, che devia il fascio ottico a lato del tubo di supporto dove è posizionato il focheggiatore.
Al fine di scongiurare la presenza di aberrazione sferica è necessario che la curvatura dello specchio primario abbia sezione parabolica e non sferica.
Lo specchio secondario è mantenuto lungo il fascio ottico da una struttura a raggi denominata in gergo crociera o spider (ragno) il quale deve essere il meno intrusivo possibile per non causare luci diffuse.
Il pregio più grande del telescopio Newton è la semplicità costruttiva, che ha contribuito moltissimo sia alla sua diffusione che alla realizzazione di diametri molto grandi anche per strumenti amatoriali. Nonostante la semplicità, godono comunque di ottime prestazioni. I telescopi Newton sono adatti a qualsiasi tipo di osservazione, la loro inclinazione verso una categoria di oggetti a scapito di altre dipende dal rapporto focale che se spinto (f/7 e oltre) li rende eccellenti per osservazioni di oggetti del Sistema solare per via della bassa ostruzione causata dallo specchio secondario. Se il rapporto focale è forzato (da f/4 a f/6) li rende praticissimi per la fotografia di oggetti del cielo profondo.
Il principale difetto dei telescopi Newton è la presenza di coma ovvero un'aberrazione ottica extra-assiale, che può raggiungere livelli fastidiosi in esemplari a corto fuoco (tuttavia in parte rimediabile con l'adozione di un gruppo di lenti correttrici lungo il cammino ottico). Altro difetto risiede nell'ingombro rilevante degli esemplari di grande apertura. Da non sottovalutare l'effetto negativo dei moti convettivi dovuti al tubo aperto, che possono causare un lieve decadimento qualitativo dell'immagine.
[modifica] Configurazione Cassegrain
Il telescopio Cassegrain è costituito da due specchi: il primario sferico e parabolizzato ed il secondario ellittico iperbolizzato. Lo specchio primario è forato e l'osservazione della sorgente luminosa avviene dietro a questo. Il percorso luminoso segue in questo caso un doppio tragitto all'interno del tubo ottico, il che consente di avere focali lunghe in uno strumento abbastanza compatto.
La maggior parte dei telescopi opera come un cassegrain (lunga focale, e un campo di vista più piccolo con maggiore ingrandimento) o newtoniano. Hanno uno specchio primario forato, un fuoco newtoniano, e un braccio meccanico per poter montare differenti specchi secondari.
Una nuova era è stata inaugurata dall'MMT, un telescopio ad apertura multipla composta da sei segmenti, che insieme vanno a formare uno specchio virtuale di 4,5 metri di diametro. Il suo esempio è stato seguito dal telescopio Keck, un telescopio segmentato da 10 metri.
La generazione attuale di telescopi in costruzione ha uno specchio primario tra 8 e 10 metri. Gli specchi sono in genere molto sottili e deformabili, e sono tenuti nella loro posizione ottimale da una serie di attuatori (vedi ottica attiva). Grazie a questa tecnologia, stanno nascendo progetti per telescopi del diametro di 30, 50 e addirittura 100 metri.
[modifica] Configurazione Nasmyth
Una variante del Cassegrain è la configurazione Nasmyth. In questo caso alla classica configurazione Cassegrain si aggiunge un terzo specchio (piano), situato lungo l'asse di declinazione strumentale che estrae il fuoco all'interno dell'asse. L'osservazione della sorgente avviene così all'estremità dell'asse di declinazione ove sono collocati gli strumenti di osservazione. In questo caso lo specchio primario non è forato
[modifica] Configurazione Ritchey-Chrétien
Il Ritchey-Chrétien è un telescopio di tipo aplanatico, esente cioè da aberrazioni sferiche e di coma.
È composto da due specchi con superfici particolari e otticamente non usuali. Ha un campo normale utile tra 0,8 e 1,5 gradi.
Richiede una lente detta spianatrice di campo. La tecnica, sofisticata, del Ritchey-Chrétien è oggi assai usata specie in strumenti professionali per aerofotogrammetria e controllo del territorio. Con questa combinazione ottica sono stati costruiti grandi telescopi come il 150 cm di Loiano (Italia), il 4 metri di Siding Spring (Australia), il Kitt Peak Cerro Tololo (Cile), i due telescopi gemelli Keck da 10 metri (Hawaii).
Il vantaggio di questa architettura ottica è la grande compattezza, il tubo può infatti essere lungo fino alla metà della lunghezza focale. Per andare oltre occorre la configurazione Maksutov.
[modifica] Altri telescopi
Per aumentare il potere di risoluzione si sono studiati metodi alternativi:
- Telescopio spaziale: trasportando il telescopio al di fuori dell'atmosfera (come nel caso dell'Hubble Space Telescope) è possibile eliminare i disturbi da questa provocati e poter utilizzare con successo specchi di diametro ridotto (2,4 metri). Il telescopio spaziale Hubble ha ottiche in configurazione Ritchey-Chrétien[senza fonte].
- Telescopio a specchi multipli: utilizza più specchi di dimensioni contenute che convogliano la luce ricevuta verso un unico fuoco
- Telescopio a specchi sottili: è il metodo che sta dando maggiori soddisfazioni. Si basa sull'uso di uno specchio di grandi dimensioni molto più sottile di quelli rigidi. In questo modo, lo specchio risulta flessibile e viene sostenuto da attuatori che, mediante l'applicazione di opportune pressioni, lo incurvano fino a raggiungere la forma desiderata. Attualmente, il telescopio giapponese Subaru, con il suo specchio di 8,3 m è tra i più grandi di questa categoria.
- Telescopio con specchi a elementi multipli: ha il pregio di permettere la costruzione di grandi telescopi in tempi brevi ad un costo contenuto. Utilizza una serie di specchi piccoli e sottili montati a fianco a formare un unico grande specchio, come nell'HET, che con 91 specchi esagonali del diametro di 1 m forma un'unica superficie riflettente di 11 m.
Interferometri ottici: è anche possibile utilizzare più telescopi congiuntamente per analizzare in contemporanea la radiazione raccolta da entrambi. Il VLT dell'ESO è il progetto più grandioso già attivo e consta di 4 telescopi con specchio sottile di 8,2 m di diametro che superano, congiuntamente, un teorico specchio di 16 metri.
