utorok, október 17, 2017

Montáže astronomického ďalekohľadu

Úlohou teleskopu je zhromažďovať svetlo pozorovaných objektov. Každý väčší teleskop býva upevnený na statíve, aby ho používatelia nemuseli počas pozorovania držať v rukách

Tento statív voláme montáž. Montáž dovoľuje používateľovi nastavovať teleskop do rôznych polôh – teda nasmerovať ho na pozorovaný objekt.

Základné rozdelenie

Aby sme mohli vyhľadať ľubovoľný bod na oblohe je potrebné mať možnosť pohybovať teleskopom v dvoch smeroch. Podľa sklonu osí rozdeľujeme montáže na:

  • Azimutálnu
  • Paralaktickú

Azimutálna montáž

Táto montáž je vlastne len upravený fotografický statív, ktorý umožňuje otáčať ďalekohľadom okolo dvoch osí. Jedna os je kolmá na vodorovnú rovinu a druhá je s ňou rovnobežná. Pomocou prvej nastavujeme azimut a druhou výšku nad obzorom. Azimutálna montáž je konštrukčne jednoduchá a často sa používa pri malých a lacných teleskopoch, najčastejšie pri malých refraktoroch. Otáčanie našej planéty spôsobuje neustálu zmenu azimutu a výšky nad obzorom pozorovaného nebeského objektu. Tieto zmeny sú nerovnomerné a preto je potrebné navádzanie ďalekohľadu za pohybujúcim sa objektom. Ak chceme, aby pozorovaný objekt zostal v zornom poli, musí byť azimutálna montáž vybavená elektronikou, ktorá podľa nastavených parametrov dokáže hýbať ďalekohľadom v oboch osiach a tak kompenzovať tento nerovnomerný pohyb. Ak montáž nemá takúto elektroniku, musí si zmenu polohy zabezpečiť pozorovateľ sám. Pre začiatočníkov to môže spôsobovať určitý problém, ale prax rýchlo zatlačí do úzadia tieto nároky. Ďalšou nevýhodou je stáčanie zorného poľa počas pozorovania. Ak sa pozoruje vizuálne, zvyčajne to nepredstavuje problém. Ak by sme chceli cez teleskop na azimutálnej montáži fotografovať, museli by sme ho doplniť (samozrejme okrem nevyhnutného navádzania) aj o derotátor – zariadenie, ktoré kompenzuje túto rotáciu zorného poľa.

Na druhú stranu sa tento typ montáže používa pri tých najväčších teleskopoch sveta, kde by paralaktické montáže (viď nižšie) viedli k neúmerným technickým komplikáciám a príliš veľkým observatóriám. Sú vybavené úplnou automatikou, ktorá sa stará o kompenzáciu všetkých vyššie uvedených komplikácií.
Medzi amatérmi si však azimutálna montáž našla v kombinácií s Newtonovým zrkadlovým teleskopom nenahraditeľné zastúpenie. Označuje ako tzv. Dobsonova montáž. Je to vidlica, do ktorej sa vkladá teleskop. Montáž nemá žiadne aretácie (mechanické pomôcky na zablokovanie otáčania v danej osi) a teleskop si svoju polohu drží len vďaka treniu, preto musí byť tubus dobre vyvážený, aby sa sám nepohol z nastavenej pozície. Výroba je oproti iným druhom mimoriadne lacná a je ju možné bez problémov zvládnuť aj v domácich podmienkach. Ušetrené finančné prostriedky je potom možné investovať do väčšieho priemeru zrkadla alebo do ďalšieho príslušenstva.

S pokrokom elektronizácie sa v súčasnosti vybavujú tieto montáže elektronikou, ktorá sníma aktuálnu polohu, ale aj umožňuje nastavovať teleskop do požadovanej polohy a udržiavať požadovaný objekt v zornom poli. Bez motorov a elektroniky si nastavovanie polohy počas pozorovania pohybom musí ustriehnuť samotný pozorovateľ. Na trhu sa občas objavia Dobsonové teleskopy, ktoré sa dajú zložiť a sú takto pripravené na jednoduchší transport. Pokiaľ nemáme ambíciu fotografovať nočnú oblohu dlhšími expozičnými dobami a chceme využívať teleskop na vizuálne pozorovanie, je tento typ asi najlepšou kombináciou s pomerom cena – výkon.

Paralaktická montáž

Problémy s „naháňaním“ objektov na nočnej oblohe sa dajú významne zjednodušiť. Ak skloníme os azimutálnej montáže (ktorá je kolmá na vodorovnú rovinu) a zorientujeme ju rovnobežne so zemskou osou, dostaneme z azimutálnej montáže paralaktickú (nazývanú občas aj ekvatoreálnu). Jej sklon bude zhodný so zemepisnou šírkou miesta, kde je montáž umiestnená. Ak zabezpečíme otáčanie tejto osi rovnakou uhlovou rýchlosťou akou sa otáča naša planéta, tak každý teleskop primontovaný na túto os bude presne sledovať pohyb hviezd na oblohe. Takto sa získa mechanický systém, ktorý odstráni problémy s nerovnomerným pohybom nebeských telies vzhľadom na zemský povrch. Táto os sa nazýva polárna (alebo aj hodinová). Druhá os (pri azimutálnej montáži určená na nastavovanie výšky nad obzorom) sa pri paralaktickej montáži nazýva deklinačná. Pri azimutálnej montáži sa meria uhol a výška objektu – pri paralaktickej sú to samozrejme taktiež dve veličiny a to hodinový uhol (označovaný RA) a deklinácia (označovaný DE). Tieto dvojice veličín sa dajú navzájom prevádzať a pre každý objekt ich je možné nájsť v rôznych programoch zobrazujúcich nočnú oblohu.

Existuje niekoľko druhov prevedení:

  • Nemecká montáž
  • Anglická montáž
    • Rámová montáž
    • Osová montáž
    • Podkovovitá montáž
  • Vidlicová montáž

Nemecká montáž

Tento druh montáže je asi najrozšírenejšou používanou montážou. Polárna os je upevnená na piliery (alebo na trojnožke ako fotografický statív). Deklinačná os je na ňu kolmo pripevnená. Na jednu stranu sa montuje ďalekohľad a na druhú buď protizávažie alebo ďalšie teleskopy. Jej nevýhodou je zvýšená hmotnosť skrz potrebné protizávažie. Nemecká montáž je vhodná pre všetky druhy teleskopov. Pri používaní je ale potrebné dávať pozor, lebo pri niektorých polohách existuje možnosť, že teleskop narazí do statívu. V tomto prípade je potrebné teleksop otočiť o 180°. To je nevýhoda, hlavne pri dlhodobejšom fotografovaní objektu. Na trhu dnes existuje množstvo rôznych prevedení, ktoré majú rôzne nosnosti. Bývajú vybavené motormi a elektronikou, ktorá umožňuje nastavovať teleskop do rôznych polôh na oblohe podľa zadaných súradníc. Často je možné montáž prepojiť s autopointovacím zariadením ako aj počítačom a takto plne elektronicky riadiť jej chod. Jednotlivé prevedenia sa líšia nosnosťou, presnosťou ale aj kvalitou prevedenia. Určiť, ktorá je lepšia, sa dá najlepšie z rôznych recenzií a skúseností používateľov z reálneho používania.

Rámová montáž

Ďalší typ montáže je charakteristický tým, že má polárnu os upevnenú v dvoch bodoch – na začiatku a na konci. To zaručuje veľmi dobrú stabilitu a malé chvenie. Montáž sa používa, vzhľadom na jej veľkosť, len v observatóriách, kde je stabilne umiestnená. Nevýhodou je nedostupnosť objektov v okolí severného pólu. Používa sa pre veľké zrkadlové teleskopy. Výhodou je, že nepotrebuje žiadne protizávažia a nesie iba užitočnú hmotnosť samotného teleskopu. Montáž bola napr. použitá v observatóriu Mount Wilson pre 2,5m teleskop v roku 1917, čo bol najvýznamnejší teleskop 20. storočia.

Osová montáž

Ak sa použije pri predchádzajúcom type celá neprerušená polárna os a teleskop sa umiestni mimo s protizávažím na opačnej strane, dostaneme tzv. osovú montáž. Jej princíp je jasný z nákresu. Objekty v okolí severného pólu sú dostupnejšie ako v predchádzajúcom prípade. Niekedy sa namiesto protizávažia umiestňuje ďalší astronomický ďalekohľad alebo fotokomora.Podkovovitá montáž

Nedostatky predchádzajúcich dvoch typov odstraňuje tzv. podkovovitá montáž. Svoje meno získala z použitej charakteristickej podkovovitej súčasti, ktorá sa odvaľuje po špecializovaných ložiskách. Nepotrebuje protizávažia a vďaka otvoru v podkovovitom uložení polárnej osi sú dostupné aj objekty v okolí severného pólu.
Montáž bola použitá napr. v Palomar Observatory pre 5m zrkadlový teleskop.Vidlicová montáž

Ak odstránime hornú polovicu polárnej osi rámovej montáže, dostaneme v princípe vidlicovú montáž. Samozrejme, musí byť polárna os dostatočne upevnená, lebo ťažisko je mimo podstavec, ktorý túto os (a vlastne celú hmotnosť teleskopu) drží. Veľkosť vidlice sa navrhuje podľa teleskopu tak, aby bolo zaručené jeho bezproblémové otáčanie v smere deklinácie. Absencia hornej časti uloženia polárnej osi zabezpečuje dostupnosť objektov v okolí severného pólu. Uložením v strede vidlice nie sú potrebné žiadne protizávažia. Montáž nie je príliš vhodná pre dlhé refraktory, lebo by boli potrebné príliš dlhé ramená vidlice. Montáž je stabilná a väčšinou neprenosná.
Montáž je použitá napr. v Ondřejove pre 2m zrkadlový teleskopu.

Parametre montáže

Hmotnosť
Ak bude montáž určená na prenos a nebude trvalo umiestnená v observatóriu, je dobré pamätať na jej celkovú hmotnosť s protizávažiami, ale aj na hmotnosť samotného teleskopu. Ak sa bude celá výbava sťahovať z miesta na miesto, môže byť časom pre pozorovateľa vysoká hmotnosť nepríjemnou skutočnosťou. Hlavne ak bude nadránom končiť s pozorovaním po celej noci – predovšetkým v zimných obdobiach.

Nosnosť

Pri výbere medzi rôznymi prevedeniami je potrebné brať do úvahy hmotnosť teleskopu a jeho príslušenstva ako aj fakt, či bude montáž používaná na vizuálne a/alebo na fotografické účely. Každá montáž by mala mať stanovenú nosnosť pre fotografické aj pre vizuálne použitie. Vždy radšej zvoľte montáž, ktorej nosnosť je o niečo vyššia ako hmotnosť teleskopov, ktoré budú na nej namontované, pretože zaťažením montáže nad túto hranicu sa bude jej presnosť znižovať.

PEC

Ak je pohon montáže realizovaný pomocou šnekového prevodu (čo býva najčastejšie), bude presnosť chodu vykazovať s najväčšou pravdepodobnosťou periodické zmeny. Tieto sú závislé na presnosti výroby jednotlivých prevodových komponentov. Keďže bývajú tieto zmeny periodické, je možné ich čiastočne kompenzovať elektronicky – táto vlastnosť býva označená ako PEC (Periodic Error Correction). Ak však zmeny nie sú úplne periodické, môže viesť takáto umelá regulácia aj k zhoršeniu presnosti chodu montáže.

Presnosť

Presnosť chodu montáže je jedným z kľúčových parametrov pri výbere montáže na fotografické použitie. Od tejto presnosti bude potom závisieť početnosť korekčných impulzov, ktoré budú počas fotenia spresňovať jej chod. Keďže presnosť je priamo úmerná presnosti obrábania jednotlivých prevodových stupňov, bude aj cena montáže rásť s jej presnosťou. Aj tento údaj by sa mal objavovať v parametroch montáže udávaných výrobcom.

GoTo

Nastavenie polohy teleskopu je možné niekoľkými spôsobmi. Základom sú tzv. delené kruhy, ktoré ukazujú aktuálny uhol jednotlivých osí montáže. V dnešnej elektronickej dobe bývajú všetky dobré montáže doplnené o možnosť poslať teleskop na určené súradnice automaticky. Tento systém sa nazýva GoTo. Na výber býva zoznam najjasnejších hviezd, zoznamy objektov z rôznych katalógov ako aj všeobecná možnosť zadať konkrétne súradnice. Táto vlastnosť je významným krokom vpred a využívajú ju začiatočníci ako aj skúsený pozorovatelia, lebo významne ušetrí čas pri vyhľadávaní požadovaného objektu.

Autopointovací vstup

Dá sa povedať, že žiadna montáž nie je úplne presná. A preto je v závislosti na dĺžke ohniskovej vzdialenosti ďalekohľadu, dĺžky expozície a presnosti montáže potrebné využívať špeciálne zariadenie, ktoré sleduje presnosť chodu montáže. Tento proces sa nazýva pointácia. V minulosti sa to zabezpečovalo pomocou pozorovateľa tak, že v prídavnom teleskope sledoval niektorú jasnú hviezdu v pointačnom okulári a ručne korigoval nepresnosti chodu montáže. Dnes na to existujú autonómne zariadenia (alebo počítače), ktoré získavajú obraz z malých pointačných CCD kamier. Tento v reálnom čase vyhodnotia a algoritmom zistia smer (niekedy aj dĺžku) korekčného impulzu. Na to, aby sa montáž dala takto „zdokonaliť“ je potrebné, aby mala autopointovací vstup. Je to normalizovaný vstup, do ktorého sa pripojí zariadenie schopné generovať tieto impulzy.

Na záver

Pri výbere montáže pre teleskop je žiaduce v prvom rade uvažovať nad primárnym cieľom používania. Ak sa bude teleskop využívať na vizuálne účely a zvolíme Newtonov zrkadlový ďalekohľad, jednoznačným víťazom sa stane Dobsonova montáž. Ak ide o menšie teleskopy, máme na výber buď azimutálnu (pre vizuálne účely) alebo paralaktickú montáž – najčastejšie nemeckého typu (fotografické, vedecké účely). Ak sa bude teleskop prenášať, asi jedinou rozumnou možnosťou býva vhodne zvolená nemecká montáž. Ak uvažujeme o stabilnom pozorovacom mieste – observatóriu – pripadajú do úvahy aj ďalšie druhy. Najčastejšie potom pôjde asi o vidlicovú montáž, vzhľadom k jej vynikajúcim vlastnostiam. Táto zvládne aj väčšie priemery a hmotnosti ďalekohľadov.
Hovorí sa, že kvalitná montáž je polovica celého ďalekohľadu – no niekedy aj viac.

 

Čítané 10922 krát

Napíšte komentár

Najnovšie recenzie

  • 1
  • 2
  • 3

Astronomická fotografia – širokouhlá fot…

27-04-2014 Prečítané:7805 Astronómia

Astronomická fotografia – širokouhlá fotografia

Astronomická fotografia umožňuje pútavo zobraziť vesmírne objekty, ich zaujímavé prejavy ako aj rôzne zoskupenia na oblohe. Existujú mnohé oblasti, v ktorých sa môže fotograf realizovať.... Článok

Astronomická fotografia – metódy zaostro…

10-02-2014 Prečítané:8782 Astronómia

Astronomická fotografia – metódy zaostrovania

Zaostrenie optickej sústavy v teleskope pre účely astronomickej fotografie je kľúčové. Na prvý pohľad sa môže zdať, že ide o triviálny problém, avšak pri detailnejšom... Článok

Astronomická fotografia - 1. metódy fote…

13-11-2013 Prečítané:12819 Astronómia

Astronomická fotografia - 1. metódy fotenia

Od nepamäti človek dvíha hlavu k oblohe a pokúša sa pochopiť vesmír. Mnohé veci sme objavili, mnohé sa zamotalo a bude potrebné ešte veľa úsilia,... Článok