Ritchey – Chrétien dalekohled - Ritchey–Chrétien telescope

24-palcový (0,6 m) odrážející dalekohled George Ritcheye, první RCT, který se má později postavit, se zobrazí na Chabot Space and Science Center v roce 2004.

A Ritchey-Chrétien dalekohled (RCT nebo jednoduše RC) je specializovaná varianta Dalekohled Cassegrain který má hyperbolický primární zrcadlo a hyperbolický sekundární zrcadlo navržen tak, aby eliminoval optické chyby mimo osu (kóma ). RCT má širší zorné pole bez optických chyb ve srovnání s tradičnějšími odrážející dalekohled konfigurace. Od poloviny 20. století byla většina velkých profesionálních výzkumných dalekohledů konfiguracemi Ritchey-Chrétien; některé známé příklady jsou Hubbleův vesmírný dalekohled, Dalekohledy Keck a ESO Velmi velký dalekohled.

Dějiny

40-palcový (1,0 m) Ritchey v United States Naval Observatory Flagstaff Station.

Dalekohled Ritchey-Chrétien vynalezl na počátku 10. let 20. století americký astronom George Willis Ritchey a francouzský astronom Henri Chrétien. Ritchey zkonstruoval první úspěšný RCT, který měl v roce 1927 otvor o průměru 60 cm (24 palců) (např. 24palcový reflektor Ritchey). Druhý RCT byl 102 cm (40 palců) nástroj zkonstruovaný Ritcheyem pro Námořní observatoř Spojených států; že dalekohled je stále v provozu na Stanice námořní observatoře Flagstaff.

Design

Základní dvoupovrchový design Ritchey-Chrétien neobsahuje třetího řádu kóma a sférická aberace,^[1] přestože trpí komatem pátého řádu, závažným velkým úhlem astigmatismus a poměrně závažné zakřivení pole.^[2] Zbývající aberace základní konstrukce mohou být vylepšeny přidáním menších optických prvků v blízkosti ohniskové roviny.^[3]^[4] Když jsou zaostřeny na půli cesty mezi sagitální a tangenciální zaostřovací rovinou, jsou hvězdy zobrazeny jako kruhy, takže RCT je vhodný pro široká pole a fotografická pozorování. Stejně jako u ostatních reflektorů konfigurace Cassegrain má RCT velmi krátkou sestavu optické trubice a kompaktní design pro daný ohnisková vzdálenost. RCT nabízí dobrý optický výkon mimo osu, ale konfigurace Ritchey-Chrétien se nejčastěji vyskytuje u vysoce výkonných profesionálních dalekohledů.

Dalekohled s pouze jedním zakřiveným zrcadlem, například a Newtonovský dalekohled, bude mít vždy aberace. Pokud je zrcadlo sférické, bude tím trpět sférická aberace. Pokud je zrcadlo parabolické, aby se napravila sférická aberace, musí to nutně trpět kóma a astigmatismus.^{[proč? ]} Pomocí dvou nesférických zrcadel, jako je dalekohled Ritchey – Chrétien, lze také odstranit kómu.^{[jak? ]} To umožňuje větší užitečné zorné pole. Tyto designy však stále trpí astigmatismem. I to lze zrušit zahrnutím třetího zakřiveného optického prvku. Když je tímto prvkem zrcadlo, výsledkem je a třízrcadlová anastigmat. Alternativně může Ritchey-Chrétien použít jeden nebo několik čoček s nízkou spotřebou energie před ohniskovou rovinou jako korektor pole pro korekci astigmatismu a zploštění ohniskové plochy, jako například SDSS dalekohled a Dalekohled VISTA; to umožňuje zorné pole až do průměru přibližně 3 °.

(Ačkoliv Schmidtova kamera může dodávat ještě širší pole až do asi 7 °, vyžaduje Schmidt korekční desku s plnou clonou, která ji omezuje na otvory pod 1,2 metru, zatímco Ritchey-Chrétien může být mnohem větší).

V praxi může každý z těchto návrhů také zahrnovat libovolný počet plochých sklopte zrcátka, slouží k ohnutí optické cesty do pohodlnějších konfigurací.

V designu Ritchey-Chrétien, jako ve většině systémů Cassegrain, sekundární zrcadlo blokuje střední část clony. Tento vstupní otvor ve tvaru prstence výrazně snižuje část funkce modulačního přenosu (MTF) v rozsahu nízkých prostorových frekvencí ve srovnání s konstrukcí s plnou clonou, jako je refraktor.^[5] Tento zářez MTF má za následek snížení kontrastu obrazu při zobrazování širokých funkcí. Podpora sekundárního (pavouka) může navíc v obrazech zavést difrakční hroty.

Zrcadlo

Schéma reflektorového dalekohledu Ritchey-Chrétien

The poloměry zakřivení primárního a sekundárního zrcadla v konfiguraci se dvěma zrcadly Cassegrain jsou:

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

a

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

kde

${ displaystyle F}$ je efektivní ohnisková vzdálenost systému,
${ displaystyle B}$ je zadní ohnisková vzdálenost (vzdálenost mezi sekundárem a ohniskem) a
${ displaystyle D}$ je vzdálenost mezi dvěma zrcátky.

Pokud místo ${ displaystyle B}$ a ${ displaystyle D}$ , známé veličiny jsou ohnisková vzdálenost primárního zrcadla, ${ displaystyle f_ {1}}$ a vzdálenost k ohnisku za primárním zrcadlem, ${ displaystyle b}$ , pak ${ displaystyle D = f_ {1} (F-b) / (F + f_ {1})}$ a ${ displaystyle B = D + b}$ .

Pro systém Ritchey-Chrétien, kónické konstanty ${ displaystyle K_ {1}}$ a ${ displaystyle K_ {2}}$ ze dvou zrcadel je vybráno tak, aby se vyloučila sférická aberace a koma třetího řádu; řešení je:

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

a

{ displaystyle K_ {2} = - 1 - { frac {2} {(M-1) ^ {3}}} vlevo [M (2M-1) + { frac {B} {D}} že jo]}

kde ${ displaystyle M = F / f_ {1} = (F-B) / D}$ je sekundární zvětšení.^[6] Všimněte si, že ${ displaystyle K_ {1}}$ a ${ displaystyle K_ {2}}$ jsou menší než ${ displaystyle -1}$ (od té doby ${ displaystyle M> 1}$ ), takže obě zrcadla jsou hyperbolická. (Primární zrcadlo je však obvykle docela blízko k tomu, aby bylo parabolické.)

Hyperbolické zakřivení se obtížně testuje, zvláště s vybavením, které je obvykle k dispozici amatérským výrobcům dalekohledů nebo výrobcům v laboratorním měřítku; v těchto aplikacích tedy převažují starší rozložení dalekohledů. Profesionální výrobci optiky a velké výzkumné skupiny však testují svá zrcadla interferometry. Ritchey-Chrétien pak vyžaduje minimální další vybavení, obvykle malé optické zařízení zvané a nulový korektor díky čemuž je hyperbolický primární vzhled pro interferometrický test sférický. Na Hubbleův vesmírný dalekohled, toto zařízení bylo postaveno nesprávně (odraz od nezamýšleného povrchu vedoucí k nesprávnému měření polohy čočky) vedoucí k chybě v primárním zrcátku Hubbleova dalekohledu.^[7] Nesprávné nulové korektory vedly také k dalším chybám při výrobě zrcadla, například v souboru Dalekohled nové technologie.

Příklady velkých dalekohledů Ritchey-Chrétien

Ritchey zamýšlel 100 palců Mount Wilson Hooker dalekohled (1917) a 200 palců (5 m) Dalekohled Hale být RCT. Jeho designy by poskytly ostřejší obraz ve větším použitelném zorném poli ve srovnání se skutečně použitými parabolickými designy. Ritchey a Hale však vypadli. Vzhledem k tomu, že 100palcový projekt je již pozdě a nadměrný rozpočet, Hale odmítla přijmout nový design s těžko testovatelnými zakřiveními a Ritchey projekt opustil. Oba projekty byly poté postaveny tradiční optikou. Od té doby došlo k pokroku v optickém měření^[8] a výroba^[9] umožnily převzetí designu RCT - dalekohled Hale, věnovaný v roce 1948, se ukázal být posledním světovým dalekohledem, který má parabolické primární zrcadlo.^[10]

A 41 cm RC optické systémy příhradový dalekohled, součást VYZÝVAJTE se dalekohledy pole.

10,4 m Gran Telescopio Canarias na Hvězdárna Roque de los Muchachos na La Palma, Kanárské ostrovy, (Španělsko ).
Dva 10,0 m dalekohledy Keckova observatoř na Observatoř Mauna Kea, (Spojené státy ).
Čtyři 8,2 m dalekohledy zahrnující Velmi velký dalekohled, (Chile ).
8,2 m Dalekohled Subaru na Observatoř Mauna Kea, (Spojené státy ).
Dva 8,0 m dalekohledy zahrnující Observatoř Gemini na Observatoř Mauna Kea, (Spojené státy ) a Chile.
4,1 m Viditelný a infračervený průzkumný dalekohled pro astronomii na Hvězdárna Paranal, (Chile ).
4,0 metru Mayallův dalekohled na Kitt Peak, (Spojené státy ).
4,0 metru Blanco dalekohled na Meziamerická observatoř Cerro Tololo, (Chile ).
3,9 m Anglo-australský dalekohled na Observatoř vlečky Spring, (Austrálie ).
The 3,6 m optický dalekohled Devasthal z Aryabhatta Výzkumný ústav pozorovacích věd, Nainital, (Indie ).
3,58 m Telescopio Nazionale Galileo na Hvězdárna Roque de los Muchachos na La Palma, Kanárské ostrovy, (Španělsko ).
3,58 m Dalekohled nové technologie na Evropská jižní observatoř, (Chile ).
3,5 m dalekohled ARC v Observatoř Apache Point, Nové Mexiko, (Spojené státy ).
3,5 m Observatoř Calar Alto dalekohled na hoře Calar Alto, (Španělsko ).
3,50 m Hvězdárna WIYN na Kitt Peak National Observatory, (Spojené státy ).
3,4 m dalekohled INO340 při Íránská národní observatoř, (Írán ).
2,65 m Průzkumný dalekohled VLT na ESO Je Hvězdárna Paranal, (Chile ).
Účinnost 2,56 m F/11 Severský optický dalekohled na La Palma, Kanárské ostrovy, (Španělsko ).
2,50 m Průzkum digitálního nebe Sloan dalekohled (upravený design) v Observatoř Apache Point, Nové Mexiko, USA
2,4 m Hubbleův vesmírný dalekohled v současné době na oběžné dráze kolem Země.
2,4 m Thajská národní observatoř dalekohled zapnutý Doi Inthanon, (Thajsko ).
2,2 m Observatoř Calar Alto dalekohled na hoře Calar Alto, (Španělsko ).
2,15 m Astronomický komplex Leoncito dalekohled zapnutý San Juan, Argentina.
2,12 m dalekohled na San Pedro Martir, Národní astronomická observatoř (Mexiko).
2,0 m Liverpoolský dalekohled (robotický dalekohled ) zapnuto La Palma, Kanárské ostrovy, (Španělsko ).
2,0 m dalekohled v Rozhenova observatoř, Bulharsko.
2,0 m himálajský dalekohled Chandra z Indická astronomická observatoř, Hanle, (Indie ).
1,8 m Pan-HVĚZDY dalekohledy v Haleakala na Maui, Havaj.
1,65 m dalekohled na Molėtai Astronomical Observatory, (Litva ).
1,6 m Mont-Mégantic Observatory dalekohled zapnutý Mont-Mégantic v Quebec, Kanada.
1,6 m Perkin-Elmer dalekohled zapnutý Observatoř Pico dos Dias v Minas Gerais, Brazílie.
1,3 m dalekohled na Observatoř Skinakas, na ostrově Kréta, Řecko.
1,0 m Ritcheyův dalekohled na United States Naval Observatory Flagstaff Station (konečný dalekohled vyrobený G. Ritcheyem před jeho smrtí).
1,0 m DFM Engineering F/ 8 v Hvězdárna Embry-Riddle v Daytona Beach, Florida, (Spojené státy ).
Čtyři 1,0 m SPECULOOS dalekohledy na Hvězdárna Paranal v Chile věnovaný hledání velikosti Země exoplanety.
0,85 m Spitzerův kosmický dalekohled, infračervený vesmírný dalekohled, který aktuálně pracuje na oběžné dráze Země.
0,8 m Systémy Astelco navrhnout Perrenův dalekohled na University College London Observatory v Mill Hill, Londýn, (Spojené království ).
Kamera 0,208 m dlouhý průzkumný průzkum rozsahu dosahu (LORRI) na palubě Nové obzory vesmírné plavidlo, v současné době za Plutem.
3,94 m dalekohled na Observatoř východní Anatolie (DAG) v Erzurum, krocan.

Viz také

Reference

^ Sacek, Vladimir (14. července 2006). „Klasické a aplanatické dvouzrcadlové systémy“. Poznámky k optice amatérského dalekohledu. Citováno 2010-04-24.
^ Rutten, Harrie; van Venrooij, Martin (2002). Optika dalekohledu. Willmann-Bell. str. 67. ISBN 0-943396-18-2.
^ Bowen, I. S. a A. H. Vaughan (1973). „Optický design dalekohledu o úhlopříčce 40 palců a dalekohledu Irenee DuPont na observatoři Las Campanas v Chile“. Aplikovaná optika. 12 (77): 1430–1435. Bibcode:1973ApOpt..12.1430B. doi:10,1364 / AO.12.001430.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
^ Harmer, C. F. W .; Wynne C. G. (říjen 1976). „Jednoduchý širokoúhlý dalekohled Cassegrain“. Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti. 177: 25–30. Bibcode:1976MNRAS.177P..25H. doi:10.1093 / mnras / 177.1.25P. Citováno 29. srpna 2017.
^ „ÚČINKY PŘEKÁŽKY OTVORŮ“.
^ Smith, Warren J. (2008). Moderní optické inženýrství (4. vydání). McGraw-Hill Professional. 508–510. ISBN 978-0-07-147687-4.
^ Allen, Lew; et al. (1990). Zpráva o poruše optických systémů Hubblova kosmického dalekohledu (PDF). NASA. NASA-TM-103443.
^ Burge, J.H. (1993). „Pokročilé techniky pro měření primárních zrcadel pro astronomické dalekohledy“ (PDF). Ph.D. Diplomová práce, University of Arizona. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)
^ Wilson, R.N. (1996). Reflexní dalekohledová optika I. Základní teorie designu a její historický vývoj. 1. Springer-Verlag: Berlín, Heidelberg, New York. 454
^ Zirker, J. B. (2005). Akr skla: historie a předpověď dalekohledu. Johns Hopkins Univ Press., str. 317.

[Sacek1-1] Sacek, Vladimir (14. července 2006). „Klasické a aplanatické dvouzrcadlové systémy“. Poznámky k optice amatérského dalekohledu. Citováno 2010-04-24.

[Rutten67-2] Rutten, Harrie; van Venrooij, Martin (2002). Optika dalekohledu. Willmann-Bell. str. 67. ISBN 0-943396-18-2.

[3] Bowen, I. S. a A. H. Vaughan (1973). „Optický design dalekohledu o úhlopříčce 40 palců a dalekohledu Irenee DuPont na observatoři Las Campanas v Chile“. Aplikovaná optika. 12 (77): 1430–1435. Bibcode:1973ApOpt..12.1430B. doi:10,1364 / AO.12.001430.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)

[4] Harmer, C. F. W .; Wynne C. G. (říjen 1976). „Jednoduchý širokoúhlý dalekohled Cassegrain“. Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti. 177: 25–30. Bibcode:1976MNRAS.177P..25H. doi:10.1093 / mnras / 177.1.25P. Citováno 29. srpna 2017.

[5] „ÚČINKY PŘEKÁŽKY OTVORŮ“.

[6] Smith, Warren J. (2008). Moderní optické inženýrství (4. vydání). McGraw-Hill Professional. 508–510. ISBN 978-0-07-147687-4.

[7] Allen, Lew; et al. (1990). Zpráva o poruše optických systémů Hubblova kosmického dalekohledu (PDF). NASA. NASA-TM-103443.

[8] Burge, J.H. (1993). „Pokročilé techniky pro měření primárních zrcadel pro astronomické dalekohledy“ (PDF). Ph.D. Diplomová práce, University of Arizona. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)

[9] Wilson, R.N. (1996). Reflexní dalekohledová optika I. Základní teorie designu a její historický vývoj. 1. Springer-Verlag: Berlín, Heidelberg, New York. 454

[10] Zirker, J. B. (2005). Akr skla: historie a předpověď dalekohledu. Johns Hopkins Univ Press., str. 317.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]