Юстиране на оптическите елементи на телескопа

Под термина "юстиране" на оптическите елементи на телескопа се разбира подреждането и правилното им ориентиране по дължината на оптичната ос. Ако телескопът не е юстиран светлинният конус, идващ от обектива не попада в средата на окуляра: качеството на изображението е лошо, звездите придобиват различни форми, фокусирането е трудно и наблюдението е затруднено и некачествено.

Най-често юстиране се прави на любителските телескопи система "Нютон". Те са най-разпространените и достъпни и при пренасянето им до мястото на наблюдение са подложени на вибрации, които са най-честата причина за разместване на огледалата. Това може да се случи и още при доставката на телескопа от производителя/продавача. При рефракторите юстиране почти никога не е необходимо, тъй като обективът е стабилно закрепен към тръбата и при нормална работа с телескопа това не се налага. Юстирането на другите системи рефрактори ("Касегрен", катадиоптричните и т.н.) е много по-сложно и трудно осъществимо за любителите. При "Нютон"-ите юстирането се прави сравнително лесно дори и от начинаещите любители. Не забравяйте, че телескопите "Добсън" също са с такава оптична схема.
 

Юстиране на телескоп система "Нютон"

Във всеки телескоп "Нютон" има две оптична оси - на обектива и на окуляра. Целта е те да съвпаднат. В оптичната схема има още едно огледало - диагоналното, което пречупва двете оптични оси под прав ъгъл и също трябва да се вземе предвид при юстирането. Тъй като окулярът е практически неподвижен спрямо тръбата на телескопа, юстирането се извършва чрез двете огледала.

Обективът (главното огледало) на всеки телескоп е монтиран на специална платформа, която позволява регулирането на наклона му спрямо оптичната ос на телескопа (обикновено тя съвпада с надлъжната механична ос на тръбата). Ако разгледате "дъното" на тръбата отвън ще видите, че там има шест винта - три регулиращи, разположени на 120°, и три застопоряващи до тях (при някой модели е възможно да има само три регулиращи). Чрез регулиращите винтове може да се променя положението на огледалото, а другите просто го фиксират неподвижно. По подобен начин е закрепено и диагоналното огледало, като обикновено при него има само три регулиращи винта на 120° и един фиксиращ в средата.

Преди самият процес на юстиране е необходима малка подготовка. Част от нея се състои в маркирането на центровете на огледалата. За тази цел е необходимо телескопът (говорим за система "Нютон") да се разглоби, така че да имате достъп до повърностите на огледалата. Разглобяването и сглобяването не е никак сложно дори и за начинаещият любител. Ако все пак не искате да го правите просто тази част я прескачате, но това би ви улеснило много. Тъй като при юстирането ще е необходимо да знаем къде точно са центровете на огледалата необходимо е да ги маркираме по някакъв начин. 
 

За главното огледало това може да се направи по следния начин. От самозалепващо се фолио, цветът няма значение, стига да се вижда лесно, изрязваме малко кръгче с дупка в средата, примерно с размери 10mm и 6-7mm, съответно. Чрез две перпендикулярни измервания с линийка намираме центъра на огледалото. Отбелязваме го по някакъв начин, например с точка от маркер за стъкло. След това внимателно (например с пинсета) залепваме кръгчето така, че точката да е в средата на дупката му. Така залепено, кръгчето няма да оказва никакво влияние върху наблюдението, тъй като тази част от огледалото е винаги засенчена от диагоналното огледало. Практически кръгчето може да е с големина почти колкото малката полуос на диагоналното огледало. 

По подобен начин се намира и средата на диагоналното огледало, но за маркирането й се използва само маркер! Направената малка точка практически няма да окаже влияние на качеството на образа. Ако трябва да бъдем точни оптичната ос на главното огледало не пресича диагоналното точно в геометричния му център а малко по-нагоре от него (в посока към окулярният възел). Получава се така, че диагоналното е малко по-ниско от оста на тръбата (отдалечено от фокусировъчното устройство) и малко по-близо до главното огледало. Например при масовите 114mm телескопи това отместване е по-малко от 1mm. То може да се изчисли приблизително по следната формула:

D = dmin / (4 * A),

където:
     D - отместване на диагоналното огледало, [mm];
     dmin - малка полуос (малкият размер) на диагоналното огледало, [mm];
     A - относителният отвор на телескопа.
Втората част от подготовката е изработването на своеобразен "прицел", с чиято помощ ще помогнем на погледа си по-лесно да съвпадне с оптичната ос на окуляра. Този "прицел" представлява някаква тънка тръбичка, закрепена към окулярния възел на мястото на окуляра. Важно изискване е тя да е перпендикулярна на остта на тръбата на телескопа и механичната й ос да съвпада с оптичната ос на окуляра. Тази, както и горната хитрост не за задължителни, но улесняват работата, особено ако юстирането се прави често. Ако използвате такъв прицел, поради ограниченото му зрително поле краищата на огледалата най-вероятно няма да се виждат. В този случай маркирането на центровете им е наложително.
 
Вече сме маркирали средите на огледалата, монтирали сме ги в тръбата на телескопа и сме извадили окуляра. Поглеждаме през фокусировъчната тръбичка на окулярния възел и виждаме диагоналното и главното огледало, точката на диагоналното огледало, кръгчето на главното и отражението на окото си. Целта е те да съвпаднат.

Самото юстиране се провежда при определена последователност. По-бързо и удобно става когато се прави от двама души - единият гледа през "прицела", а другия регулира винтовете.
 

1. Слагаме "прицела", ако имаме такъв.

2. Гледайки през него се стремим погледът ни да е в средата на тръбичката. Колкото по-дълга и по-тънка е тръбичката, толкова по-точно ще бъде центриран погледът ни. Това, обаче не винаги е удобно и затова в двата й края от тънка нишка (тел, конец) може да се направят кръстове, които да показват средата на тръбичката. Ако пък нямаме прицел се стремим погледът ни да е максимално в средата - двата края на фокусировъчната тръбичка да се виждат концентрично.
 

3. Чрез юстировъчните и фиксиращият винтове на държача придвижваме диагоналното огледало напред или назад в тръбата на телескопа така, че центъра му (точката от маркера) да е в средата на зрителното поле на "прицела". Ако такъв нямаме диагоналното огледало трябва да се вижда концентрично спрямо краищата на фокусировъчната тръба.
4. Чрез юстировъчните винтове накланяме диагоналното огледало и/или го завъртаме около оста на държача му така, че видимо центърът му да съвпадне с центърът на главното огледало - точката на диагоналното трябва да се вижда в средата на кръгчето на главното огледало. 
5. Чрез юстировъчните и фиксиращите винтове на главното огледало го накланяме така, че да виждаме отражението на окото си в него. 

Резултатът от изпълнението на тази процедура е, че окото ни, средата на диагоналното огледало, средата на главното огледало и отражението на окото ни в тях е на една ос - оптичната ос на телескопа. При това всички видими кръгове:
- горният и долният ръб на "прицела" или на фокусировъчната тръба;
- ръбът на диагоналното огледало;
- отражението на главното огледало в диагоналното;
- отражението на диагоналното огледало в главното;
- отражението на прицела или фокусировъчната тръба;
- кръгчето в средата на главното огледало и точката върху диагоналното и
- зеницата/ирисът на окото
трябва да са видимо концентрични. Ако диагоналното огледало е изместено, както стана въпрос по-горе, то отражението му няма да е концентрично спрямо другите окръжности ако го гледаме от далече, от края на прицела, например. Ако обаче приближим окото си до фокуса на телескопа то трябва да се вижда концентрично.

Разбира се, първият опит за юстиране може да се окаже несполучлив. В това няма нищо страшно, просто трябва да опитате отново. Изисква се определено време и практика за да се научи кое движение и на кой винт води до накланянето на огледалата в желаната посока. Юстирането на по-светлосилните телескопи се прави по-трудно, освен това при тях точното юстиране е от голямо значение за качеството на образа.
 


По-напредналите любители могат да си направят едно много полезно приспособление за юстиране на телескопа. То се нарича колиматор. При него се използва лазерна показалка, която чрез специален преходник се монтира на мястото на окуляра. Използването й води до "материализиране" на иначе невидимата оптична ос на телескопа. Единственото усложнение при това приспособление е, че трябва по някакъв начин да се вижда петното от отразеният от огледалата лъч. За целта може да се използва екран от бяла хартия или някакъв полупрозрачен материал, прекрепен към колиматора. Тъй като този екран ще се окаже във вътрешността му, за да има визуален достъп до него е необходимо от едата му страна да се пробие отвор. Освен това, в средата на екрана трябва да има отвор, през който преминава изходящият от показалката лъч.
 

Практически процесът на юстирането може да се наблюдава и контролира от предния отвор на тръбата на телескопа и през отвора на колиматора. Първо, визуално определяме мястото на диагоналното огледало спрямо фокусировъчната тръба (т.3 по-горе). Чрез регулировъчните му винтове го насочваме така, че лазерният лъч да сочи средата на главното огледало (ето защо кръгчето там има дупка:) След това главното огледало се накланя така, че отразеният лъч да се върне към мястото на първото му отражение в диагоналното и към лазерната показалка. В последният етап, преди огледалата да са юстирани окончателно, отразеният лъч прави петно върху екрана в колиматора. Целта е това петно да се приближи към отвора в средата на екрана и отразеният лъч да съвпадне с изходния. 

ВНИМАНИЕ!!! Лазерният лъч на показалката е с достатъчно голяма интензивност на светлината и попадането му директно в очите е опасно!

Колиматорът за юстиране наподобява окуляр без лещите, в който може да се монтира самата лазерната показалка. Той може да се направи от всеки стругар и струва само няколко лева.