Kuriozalne kształty zwierciadeł teleskopowych

Hermes1937 · 12 Lutego 2009

Witam,

Kilka miesięcy temu Lucjan Newelski (nasz szef Sekcji Instrumentalnej w PTMA) na sąsiednim "Forum4u" w poście "Kupującym ku przestrodze..." opisał historię zakupu gotowego teleskopu z wadliwym zwierciadłem. Teraz ja dodaję inną, aktualną historię - pewnego dużego zwierciadła:

Niedawno do PTMA w Warszawie dotarło zwierciadło, które w Polsce kupił jeden z miłośników astronomii. Ponieważ obrazy dawane przez ten teleskop były słabej jakości, nabywca tego zwierciadła przysłał je do nas, abyśmy w naszej Pracowni Instrumentalnej sprawdzili kształt tego zwierciadła.

Kiedy po raz pierwszy zobaczyłem to zwierciadło, okazało się, że jest sporych rozmiarów (32 cm średnicy). Kiedy zostało wyjęte z opakowania przez chwilę myślałem, że może się złamać pod własnym ciężarem ! Jeszcze nie widziałem tak cienkiego zwierciadła tych rozmiarów:

Dwa zdjęcia cienkiego zwierciadła: ukośne i od strony krawędzi

U nas nawet 15 cm zwierciadło tej grubości uznajemy za zbyt cienkie, aby miało tylko trzy punkty podparcia, a to ma aż 32 cm średnicy. Oprawa powinna mieć co najmniej 9 punktów podparcia zwierciadła. Ale czy to wystarczy do uzyskania dobrych obrazów i uniknięcia odkształcenia się zwierciadła pod własnym ciężarem ? Po jego zmierzeniu okazało się, że ma zaledwie 14 mm grubości przy brzegu i prawdopodobnie 10-11 mm w środku (dla porównania - zwierciadło w oddziałowej "350" ma ok. 40 mm grubości...)

Szef Sekcji Instrumentalnej Oddziału (Lucjan Newelski) poinformował także o kuriozalnym kształcie tego zwierciadła i poprosił o wykonanie zdjęć z noża Foucaulta. Pierwsza moja próba wykonania takich zdjęć była nieudana - dopiero podczas drugiej sesji zdjęciowej i zmianie noża można było zrobić zdjęcia tego "unikalnego" zwierciadła.

Powyższe zdjęcia nie w pełni oddaje "wyjątkowość" tego zwierciadła, którego ogniskowa jest ok. 160 cm (czyli zwierciadło ma światłosiłę ok. F/5). W rzeczywistości są jakby dwa, współosiowe zwierciadła. Jedno o średnicy ok. 60% całego zwierciadła (od środka) i drugie (zewnętrzne) w kształcie pierścienia, od tych 60% (promienia) do brzegu. Każde z tych "zwierciadeł" nie ma oczywiście właściwego kształtu, ale co najważniejsze - mają różne ogniskowe !!! Ogniskowe obu części zwierciadeł różnią się o co najmniej 4 cm !!

Nie trzeba przeprowadzać złożonej analizy matematycznej aby stwierdzić, jaki będzie obraz gwiazd w tym teleskopie. Jeśli ustawimy okular w ognisku jednej części zwierciadła, to ponieważ pozostała część zwierciadła ma ognisko w innym miejscu, obraz gwiazdy będzie przypominał mgławicę planetarną z rozmytym obrazem gwiazdy w środku. Kilkumilimetrowy krążek światła od nie zogniskowanej w tym samym miejscu części zwierciadła gwiazdy - to tarcza o rozmiarze aż kilku minut łuku !!

Aberracja podłużna poprawnego zwierciadła o podanych parametrach, między środkiem a brzegiem wynosi 8 mm (przy nieruchomej gwiazdce). Tu jest tak duża, że nie mierzyliśmy jej na nożu Foucaulta - może być większa, niż przewidziany był w konstrukcji noża zakres pomiaru. Bo czy jest sens mierzyć dokładnie zwierciadło, jeśli jego błąd to nie 1/8 czy nawet 1/4 lambda, ale 10 lub nawet 25 lambda ??? Nie ma nawet znaczenia, czy zwierciadło wykonane było w jakiejś firmie, czy to czyjaś "domowa" robota. To nie przypadek, kiedy ktoś starał się zrobić figuryzację tak dobrze jak umiał, ale otrzymał "prawie" paraboloidę (czy w innym przypadku - "prawie" sferę).

Mamy tu prawdopodobnie jeden z poniższych przypadków:

1. Wykonujący zwierciadło w ogóle nie go figuryzował, może nawet nie wiedział o tym najważniejszym dla klasy zwierciadła, etapie pracy.

2. Nie miał żadnego doświadczenia w figuryzacji, może nie potrafił ustawić prawidłowo noża Foucaulta ani tym bardziej dokładnie pomierzyć aberracje w poszczególnych strefach.

3. Wiedział o złym kształcie zwierciadła, ale świadomie sprzedał je jako "pełnowartościowe" - według zasady: "kto to sprawdzi, jaka jest naprawdę dokładność ?". Przecież jak zwierciadło jest poaluminizowane, to znaczy, że jest dobre...

Tak z ciekawości podstawiłem prawdopodobne wartości odczytów z noża - wyszła mi dokładność gorsza od... 30 lambda. !

Co może zrobić nabywca tego katastrofalnego zwierciadła ? Oczywiście zażądać od sprzedającego wymiany na inne lub jego poprawienia (z tym może być problem - na końcu postu podam historię sprzed ok. 30 lat). Może zlecić korektę komuś innemu, ale czy warto ? Wielkość błędu sugeruje, że zwierciadło miało fatalny kształt już na etapie szlifowania. Nabywca nie ma jednak matrycy, więc przeszlifowanie nie wchodzi w rachubę. Usuwanie tak wielkiego błędu może podczas polerowania zająć nawet kilkanaście godzin. A potem ? Ze względu na "cienkość" zwierciadła zastosowanie takich metod, jakie stosujemy w PTMA w Warszawie (nietypowe ruchy, naciski na wybrane części zwierciadła) - tu raczej nie wchodzi w rachubę (tak to podsumowaliśmy podczas krótkiej rozmowy z L. Newelskim). A metoda tradycyjna przy tej średnicy i światłosile - to może być kolejne kilkanaście (a nawet kilkadziesiąt) godzin pracy. Ewentualny koszt takiej zleconej komuś pracy może być zbyt duży, aby było to opłacalne.

-------------------------------------------------------------------------

W latach 70 ub. wieku, jeden z miłośników astronomii w Polsce zbudował teleskop, kupując zwierciadło (o średnicy ok. 25 cm) u pana K. Ten pan przez kilka lat dawał w "Uranii" częste ogłoszenia w rodzaju "sprzedam zwierciadło", "sprzedam lornetkę", "sprzedam okulary" etc...

Niestety, teleskop dawał złe obrazy i nabywca teleskopu zwrócił się do PTMA z prośbą o sprawdzenie jakości zwierciadła. Okazało się, że jest po prostu złe - może nie tak tragicznie, jak opisane wyżej, ale znacznie odwrócony brzeg i spora "góra" w środku wyraźnie psuła obraz (Dokładność była rzędu 1 lambda). Z pomiarami zwierciadła jego nabywca zwrócił się do pana K. o wymianę zwierciadła na inne lub zwrot pieniędzy. Sprzedawca odmówił i po wielu listach pisanych w tej sprawie nabywca wadliwego zwierciadła skierował sprawę do sądu. Szczegółów nie znam, ale w końcu nabywca otrzymał zwrot pieniędzy (oczywiście za zwrot zwierciadła). Czy to koniec sprawy ? Okazuje się, że nie... Kilka lat później, podczas Konferencji SOPiZ jeden z obserwatorów oświadczył, że ma nowy, niedawno zbudowany przez niego teleskop, ale obrazy są "podłe" (nawet sam widziałem "jakość" tych obrazów). Po krótkiej rozmowie okazało się, że obserwator SOPiZ kupił zwierciadło u tego samego pana K., a po wyjęciu zwierciadła z tubusu szybko ustaliliśmy, że to dokładnie to samo zwierciadło, które wcześniej pan K. sprzedał innej osobie. Poinformowaliśmy naszego obserwatora o tej historii - czy i on wystąpił do sądu o zwrot pieniędzy lub wymianę zwierciadła ? Być może; zakończenia tej kolejnej historii nie znam.