Телескоп Ричи-Кретьена - Ritchey–Chrétien telescope

24-дюймовый (0,6 м) телескоп-рефлектор Джорджа Ричи, первый RCT, который будет построен позже, будет выставлен на Космический и научный центр Шабо в 2004 г.

А Телескоп Ричи-Кретьена (RCT или просто RC) является специализированным вариантом Телескоп Кассегрена что есть гиперболический главное зеркало и гиперболический вторичное зеркало предназначен для устранения внеосевых оптических ошибок (кома ). RCT имеет более широкое поле зрения без оптических ошибок по сравнению с более традиционным отражающий телескоп конфигурация. С середины 20 века большинство крупных профессиональных исследовательских телескопов были телескопами Ричи-Кретьена; некоторые хорошо известные примеры - Космический телескоп Хаббла, то Телескопы Keck и ESO Очень большой телескоп.

История

40-дюймовый (1,0 м) Ritchey at Станция Флагстафф военно-морской обсерватории США.

Телескоп Ричи-Кретьена был изобретен в начале 1910-х годов американским астрономом. Джордж Уиллис Ричи и французский астроном Анри Кретьен. Ричи построил первое успешное РКИ с диаметром апертуры 60 см (24 дюйма) в 1927 году (например, 24-дюймовый отражатель Ричи). Второе РКИ было инструментом 102 см (40 дюймов), сконструированным Ричи для Военно-морская обсерватория США; этот телескоп до сих пор работает на Военно-морская обсерватория Флагстафф станции.

Дизайн

Базовая конструкция с двумя поверхностями Ричи-Кретьена не имеет третьего порядка. кома и сферическая аберрация,^[1] хотя он действительно страдает комой пятого порядка, тяжелой формой астигматизм, и сравнительно тяжелый кривизна поля.^[2] Остальные аберрации базовой конструкции можно улучшить, добавив оптические элементы меньшего размера вблизи фокальной плоскости.^[3][4] При фокусировке на полпути между сагиттальной и тангенциальной плоскостями фокусировки звезды отображаются в виде кругов, что делает RCT хорошо подходящим для широкопольных и фотографических наблюдений. Как и другие отражатели конфигурации Кассегрена, RCT имеет очень короткий узел оптической трубки и компактную конструкцию для данного фокусное расстояние. RCT предлагает хорошие внеосевые оптические характеристики, но конфигурация Ричи-Кретьена чаще всего встречается на высокопроизводительных профессиональных телескопах.

Телескоп только с одним изогнутым зеркалом, например Ньютоновский телескоп, всегда будут аберрации. Если зеркало сферическое, оно пострадает от сферическая аберрация. Если зеркало сделать параболическим, чтобы исправить сферическую аберрацию, то оно обязательно должно иметь кома и астигматизм.^{[Зачем? ]} С двумя несферическими зеркалами, такими как телескоп Ричи – Кретьена, также можно избавиться от комы.^{[как? ]} Это позволяет расширить полезное поле зрения. Однако такие конструкции все же страдают астигматизмом. Этого тоже можно избежать, добавив третий изогнутый оптический элемент. Когда этот элемент является зеркалом, результатом является трехзеркальный анастигмат. В качестве альтернативы, Ritchey-Chrétien может использовать одну или несколько линз с низким увеличением перед фокальной плоскостью в качестве корректора поля для коррекции астигматизма и выравнивания фокальной поверхности, как, например, SDSS телескоп и Телескоп VISTA; это может обеспечить поле обзора диаметром до 3 °.

(Хотя Камера Шмидта может создавать еще более широкие поля до примерно 7 °, для Schmidt требуется пластина корректора с полной апертурой, которая ограничивает его апертурами менее 1,2 метра, в то время как для Ritchey-Chrétien может быть намного больше).

На практике каждая из этих конструкций может также включать в себя любое количество плоских складывать зеркала, используется для создания более удобных конфигураций оптического пути.

В конструкции Ричи-Кретьена, как и в большинстве систем Кассегрена, вторичное зеркало блокирует центральную часть апертуры. Это входное отверстие кольцевой формы значительно уменьшает часть передаточная функция модуляции (MTF) в диапазоне низких пространственных частот по сравнению с конструкцией с полной апертурой, такой как рефрактор.^[5] Эта выемка MTF снижает контраст изображения при визуализации широких объектов. Кроме того, опора для вторичного элемента (паук) может вносить дифракционные пики на изображения.

Зеркало

Схема рефлекторного телескопа Ричи-Кретьена

В радиусы кривизны основных и вторичных зеркал соответственно в двухзеркальной конфигурации Кассегрена:

${\displaystyle R_{1}=-{\frac {2DF}{F-B}}}$

и

${\displaystyle R_{2}=-{\frac {2DB}{F-B-D}}}$

куда

• ${\displaystyle F}$ эффективный фокусное расстояние системы,
• ${\displaystyle B}$ - заднее фокусное расстояние (расстояние от вторичной обмотки до фокуса), а
• ${\displaystyle D}$ расстояние между двумя зеркалами.

Если вместо ${\displaystyle B}$ и ${\displaystyle D}$, известные величины - фокусное расстояние главного зеркала, ${\displaystyle f_{1}}$, а расстояние до фокуса за главным зеркалом ${\displaystyle b}$, тогда ${\displaystyle D=f_{1}(F-b)/(F+f_{1})}$ и ${\displaystyle B=D+b}$.

Для системы Ричи-Кретьена конические постоянные ${\displaystyle K_{1}}$ и ${\displaystyle K_{2}}$ из двух зеркал выбраны так, чтобы исключить сферическую аберрацию третьего порядка и кому; решение:

${\displaystyle K_{1}=-1-{\frac {2}{M^{3}}}\cdot {\frac {B}{D}}}$

и

${\displaystyle K_{2}=-1-{\frac {2}{(M-1)^{3}}}\left[M(2M-1)+{\frac {B}{D}}\right]}$

куда ${\displaystyle M=F/f_{1}=(F-B)/D}$ - вторичное увеличение.^[6] Обратите внимание, что ${\displaystyle K_{1}}$ и ${\displaystyle K_{2}}$ меньше чем ${\displaystyle -1}$ (поскольку ${\displaystyle M>1}$), поэтому оба зеркала гиперболические. (Однако главное зеркало обычно довольно близко к параболическому.)

Гиперболические кривизны трудно проверить, особенно с оборудованием, которое обычно доступно изготовителям телескопов-любителей или производителям лабораторных размеров; таким образом, в этих приложениях преобладают старые схемы телескопов. Однако профессиональные производители оптики и крупные исследовательские группы тестируют свои зеркала с помощью интерферометры. Затем для Ritchey-Chrétien требуется минимальное дополнительное оборудование, обычно небольшое оптическое устройство, называемое нулевой корректор что делает гиперболический первичный вид сферическим для интерферометрического теста. На Космический телескоп Хаббла, это устройство было построено неправильно (отражение от непреднамеренной поверхности, приводящее к неправильному измерению положения линзы), что привело к ошибке в главном зеркале Хаббла.^[7] Неправильные нулевые корректоры также привели к другим ошибкам изготовления зеркал, например, в Телескоп новой технологии.

Примеры больших телескопов Ричи-Кретьена

Ричи задумал 100-дюймовый Телескоп Mount Wilson Hooker (1917 г.) и 200-дюймовый (5 м) Телескоп Хейла быть РКИ. Его конструкции обеспечили бы более четкие изображения в большем используемом поле зрения по сравнению с фактически используемыми параболическими конструкциями. Однако Ричи и Хейл поссорились. Поскольку 100-дюймовый проект был уже запоздалым и превышал бюджет, Хейл отказался принять новую конструкцию с ее трудно поддающимися проверке кривизнами, и Ричи покинул проект. Оба проекта были построены с использованием традиционной оптики. С тех пор успехи в оптических измерениях^[8] и изготовление^[9] позволили проекту RCT взять верх - телескоп Хейла, построенный в 1948 году, оказался последним ведущим телескопом в мире, имевшим параболическое главное зеркало.^[10]

41 см RC оптические системы ферменный телескоп, часть ПРОМПТ Телескопы множество.

• 10,4 м Gran Telescopio Canarias в Обсерватория Роке-де-лос-Мучачос на Ла Пальма, Канарские острова, (Испания ).
• Два 10-метровых телескопа Обсерватория Кека в Обсерватория Мауна-Кеа, (Соединенные Штаты ).
• Четыре 8,2-метровых телескопа, составляющие Очень большой телескоп, (Чили ).
• Длина 8,2 м Телескоп субару в Обсерватория Мауна-Кеа, (Соединенные Штаты ).
• Два 8,0-метровых телескопа, составляющих Обсерватория Близнецов в Обсерватория Мауна-Кеа, (Соединенные Штаты ) и Чили.
• 4,1 м Обзорный телескоп видимого и инфракрасного диапазона для астрономии на Обсерватория Паранал, (Чили ).
• 4,0 метра Телескоп Mayall на Китт Пик, (Соединенные Штаты ).
• 4,0 метра Телескоп Бланко на Межамериканская обсерватория Серро Тололо, (Чили ).
• 3,9 м Англо-австралийский телескоп в Обсерватория Сайдинг Спринг, (Австралия ).
• В Оптический телескоп Девастхала 3,6 м из Научно-исследовательский институт наблюдательных наук Арьябхатты, Наинитал, (Индия ).
• 3,58 м Telescopio Nazionale Galileo в Обсерватория Роке-де-лос-Мучачос на Ла Пальма, Канарские острова, (Испания ).
• 3,58 м Телескоп новой технологии на Европейская южная обсерватория, (Чили ).
• Телескоп ARC 3,5 м на Обсерватория Апач-Пойнт, Нью-Мексико, (Соединенные Штаты ).
• 3,5 м Обсерватория Калар-Альто телескоп на горе Калар Альто, (Испания ).
• 3,50 м Обсерватория WIYN в Национальная обсерватория Китт-Пик, (Соединенные Штаты ).
• Телескоп INO340 3,4 м на Иранская национальная обсерватория, (Иран ).
• 2,65 м Обзорный телескоп VLT в ESO С Обсерватория Паранал, (Чили ).
• Эффективная длина 2,56 м ж/11 Скандинавский оптический телескоп на Ла Пальма, Канарские острова, (Испания ).
• 2,50 м Sloan Digital Sky Survey телескоп (измененная конструкция) на Обсерватория Апач-Пойнт, Нью-Мексико, НАС.
• 2,4 м Космический телескоп Хаббла в настоящее время на орбите вокруг Земли.
• 2,4 м Тайская национальная обсерватория телескоп на Дой Интханон, (Таиланд ).
• 2,2 м Обсерватория Калар-Альто телескоп на монтировке Калар-Альто, (Испания ).
• 2,15 м Астрономический комплекс Леонсито телескоп на Сан-Хуан, Аргентина.
• 2,12-метровый телескоп на Сан-Педро-Мартир, Национальная астрономическая обсерватория (Мексика).
• 2,0 м Ливерпульский телескоп (роботизированный телескоп ) на Ла Пальма, Канарские острова, (Испания ).
• 2,0-метровый телескоп на Роженская обсерватория, Болгария.
• 2,0-метровый гималайский телескоп Чандра Индийская астрономическая обсерватория, Ханле, (Индия ).
• 1,8 м Пан-СТАРРС телескопы на Халеакала на Мауи, Гавайи.
• 1.65-метровый телескоп на Молетайская астрономическая обсерватория, (Литва ).
• 1,6 м Обсерватория Мон-Мегантик телескоп на Mont-Mégantic в Квебек, Канада.
• 1,6 м Перкин-Элмер телескоп на Обсерватория Пику-дус-Диаш в Минас-Жерайс, Бразилия.
• 1,3-метровый телескоп на Обсерватория Скинакас, на острове Крит, Греция.
• 1,0 м Телескоп Ричи на Станция Флагстафф военно-морской обсерватории США (последний телескоп, сделанный Дж. Ричи перед его смертью).
• 1,0 м DFM Engineering ж/ 8 в Обсерватория Эмбри-Риддл в Дейтона-Бич, Флорида, (Соединенные Штаты ).
• Четыре 1.0 м СПЕКУЛЫ телескопы на Обсерватория Паранал в Чили посвященный поиску размером с Землю экзопланеты.
• 0,85 м Космический телескоп Спитцера, инфракрасный космический телескоп, работающий в настоящее время на околоземной орбите.
• 0,8 м Astelco Systems дизайн Perren Telescope на Обсерватория Университетского колледжа Лондона в Милл-Хилл, Лондон, (Великобритания ).
• Разведывательная камера дальнего действия 0,208 м (LORRI) на борту Новые горизонты космический корабль, который в настоящее время находится за Плутоном.
• 3.94-метровый телескоп на Обсерватория Восточной Анатолии (DAG) в Эрзурум, индюк.

Смотрите также

• Список крупнейших оптических отражающих телескопов
• Список типов телескопов
• Отражающий телескоп
• Телескоп Шмидта – Кассегрена
• Максутовский телескоп

Рекомендации

1. Сацек, Владимир (14 июля 2006 г.). «Классические и апланатические двухзеркальные системы». Примечания по оптике любительских телескопов. Получено 2010-04-24.
2. Руттен, Харри; ван Венроой, Мартин (2002). Оптика телескопа. Willmann-Bell. п. 67. ISBN  0-943396-18-2.
3. Боуэн, И.С., и А.Х. Воан (1973). «Оптическая конструкция 40-дюймового телескопа и телескопа Ирене Дюпон в обсерватории Лас Кампанас, Чили». Прикладная оптика. 12 (77): 1430–1435. Bibcode:1973ApOpt..12.1430B. Дои:10.1364 / AO.12.001430.
4. Harmer, C.F.W .; Wynne, C.G. (октябрь 1976 г.). «Простой широкопольный телескоп Кассегрена». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. 177: 25–30. Bibcode:1976МНРАС.177П..25Х. Дои:10.1093 / mnras / 177.1.25P. Получено 29 августа 2017.
5. «ВЛИЯНИЕ ЗАЩИТЫ ОТВЕРСТИЯ».
6. Смит, Уоррен Дж. (2008). Современная оптическая инженерия (4-е изд.). McGraw-Hill Professional. С. 508–510. ISBN  978-0-07-147687-4.
7. Аллен, Лью; и другие. (1990). Отчет об отказе оптических систем космического телескопа Хаббл (PDF). НАСА. НАСА-ТМ-103443.
8. Бердж, Дж. (1993). «Передовые методы измерения главных зеркал для астрономических телескопов» (PDF). Кандидат наук. Диссертация, Университет Аризоны.
9. Уилсон, Р. (1996). Оптика отражающего телескопа I. Основы теории конструкции и ее историческое развитие. 1. Springer-Verlag: Берлин, Гейдельберг, Нью-Йорк. С. 454.
10. Зиркер, Дж. Б. (2005). Акр стекла: история и прогноз телескопа. Johns Hopkins Univ Press., п. 317.