Устройство на телескопа

Астрономическият телескоп е сбор от оптични и механични елементи, всеки със определено предназначение. Най-общо всеки телескоп може да се раздели на две главни части - тръба (тубус), в която е поместена оптиката и монтировка (статив), чрез която става възможно практическото използване на телескопа.

Тръба на телескопа Тръбата служи за осигуряване и запазване на правилното и точното разположение на оптичните елементи на телескопа. В общоприетите представи на хората тя е цилиндрична, но съществуват форми с друго сечение. Например, много от любителските телескопи тип "Добсон" са с квадратни "тръби", изработени от дървени плоскости. Съществуват телескопи, в чиито оптични схеми са включени допълнителни огледала, които неколкократно отразяват светлинния лъч в пространството между обектива и окуляра. Оптичната ос прилича на буквата "Z", а формата на тяхната тръба е доста странна, ако въобще можем да говорим за такава. По-големите телескопи пък въобще нямат тръби в истинския смисъл на думата. Поради това, че тръбите на такива големи телескопи биха станали много тежки и трудни за изработване, те са заместени от специална метална конструкция. Такива са "тръбите" на най-големите телескопи в света. По принцип в тръбата на телескопа е монтирана цялата оптична система, състояща се от обектив, окуляр, допълнителни огледала, призми и др.

Обектив на телескопа Обективът е най-важната част от оптическата система на телескопа. Той формира образа на наблюдавания обект. Много често за охарактеризиране на телескопа се използват именно стойностите на диаметъра и фокусното му разстояние. Например като говорим за телескоп система "Нютон" 200mm f/5 (или 200 mm, 1:5) се има предвид, че този телескоп има диаметър 200 mm и относителен отвор 1/5 от фокусното разстояние (т.е. фокусно разстояние 1000 mm). В зависимост от вида му телескопите се делят на два главни типа - рефрактори и рефлектори.  Рефракторът е типът, с който най-често хората свързват думата "телескоп". При тях обективът представлява леща, монтирана в горния (предния) край на тръбата. Обективите на съвременните любителски рефрактори се изработват от няколко отделни лещи, които са слепени помежду си или между тях има тънък слой въздух. Към тръбата се прикрепят чрез метален пръстен, в който са поместени лещите, и който се завива към тръбата. Самите лещи са от висококачествени оптични стъкла, с различна степен на пречупване на светлината, което спомага за намаляване на оптическите дефекти, наречени аберации. Друг способ за подобряване на качеството на образа е полагането върху оптическите повърхности на обективите (и окулярите) на антирефлексно покритие, или т.нар просветляване (МС - multi coating). По този начин в значителна степен се намалява отразяването на светлината от стъклените повърхности. Ще познаете дали една леща е просветлена или не по характерното оцветяване на стъклото в различни цветове - червеникаво, виолетово, синьо и др.

Ако обективът на телескопа е огледало, той се нарича рефлектор. Особеност на всички рефлектори е, че обективът (огледалото) се намира в долната страна на тръбата, "на дъното" й. Огледалото представлява дебел стъклен диск (например едно 200 mm огледало е дебело около 30 mm), вдлъбнат от горната страна и покрит с отразяващ алуминиев слой. Обикновено при любителските телескопи вдлъбнатостта на огледалото има формата на сфера или параболоид. Поради това, че по принцип огледалните обективи са по-големи и по-тежки от лещовите монтирането им към тръбата на телескопа е по по-сложен начин. Причината е, че стъклените огледала трябва да се монтират така, че да не провисват от собствената си тежест и да не променят формата на огледалната повърхност. Освен това, това монтиране на огледалото към тръбата трябва да позволява регулирането на положението му спрямо оптичната ос на телескопа (т.нар. юстиране). Ето защо огледалата на рефлекторите се монтират на специална платформа, като се подпират към нея на три места. Ако огледалата са по-големи, за да са по-леки те се правят по-тънки, като в този случай подпирането на огледалото към платформата е на шест, девет и т.н. места. Тази платформа се монтира към тръбата, а чрез специални юстировъчни винтове огледалото се насочва в необходимата посока.

Вторични огледала В оптичните схеми на всички рефлектори има и допълнителни (вторични) огледала, които насочват светлинния лъч към удобно за монтиране на окуляр място. Обикновено те са в горната част на тръбата и отклоняват лъча настрани (система "Нютон") или я връщат към "дъното" на тръбата (система "Касегрен" и др.), където е и окуляра. Те са монтирани на специален държател, които има юстировъчни винтове, по подобие на тези на главното огледало. Държателят е закрепен към тръбата чрез "разтяжки" или е монтиран в средата на стъклената пластина (при Шмидт - телескопите и менисковите телескопи).  По принцип всички рефрактори, както и катадиоптричните телескопи, са снабдени с т.нар. зенитни призми или огледала. За разлика от вторичните огледала при рефлекторите, те не участват задължително в оптичната схема на телескопа, а се използват по желание и за улеснение при наблюдения в областта на зенита. Монтират се между окулярното устройство и окуляра и отразяват светлинния лъч на 45° или 90° спрямо оптичната ос на телескопа. Когато се използват с астрономически рефрактор (в който образът е обърнат) те изправят посоките "горе-долу", но образът е огледален по отношение на посоките "ляво-дясно". Ако в това устройство има специална призма на Амичи астрономическите рефрактори могат да се използват и за наземни наблюдения без никакви промени на ориентацията.

Окуляр Окулярът е другия основен оптичен елемент на телескопите. Той служи за разглеждане на образа на обекта, създаден от обектива. За разлика от обектива окулярът не зависи от оптичната схема на телескопа. Един и същи окуляр може да се използва с всички видове телескопи.  Най-простият окуляр може да представлява единична леща. Поради това, че такъв окуляр би показал образа на наблюдавания обект много лошо, с геометрични и цветови деформации, обикновено окулярите се изработват от поне две лещи с определено фокусно разстояние и разположени по специален начин една спрямо друга. Всъщност, съществуват множество окуляри с различни оптични схеми, в някой от които може да има дори десетина лещи. За по-добро изображение всички повърхности на лещите в окуляра се просветляват. Любопитно е, че големите западни фирми произвеждат и окуляри по-скъпи от един цял любителски телескоп.

Основната характеристика на окуляра е неговото фокусно разстояние. Най-общо, фокусното разстояние е разстоянието от челната леща до фокалната равнина, но при различните системи окуляри то се дефинира различно. Любителските телескопи са снабдени с окуляри с фокусно разстояние от 4-5 mm до 50-60 mm. Друга характеристика е зрителното поле на окуляра, което е в пряка връзка със зрителното поле на телескопа като цяло. За да се вижда зрителното поле достатъчно остро всички окуляри имат т.нар. диафрагма. Тя представлява пръстен, монтиран във фокалната равнина на окуляра и служи и за ограничаване на крайните лъчи. По този начин се постига значително подобрение на качеството на образа, но понякога това е за сметка на големината на зрителното поле. Независимо от оптичната схема, формата и размерите им, долната част на всички окуляри е цилиндрична. Тази част се слага в отвора на окулярния възел. Някои модели окуляри са снабдени с гумени накрайници, които служат за ограничаване на страничната светлина, която пречи за нормалното наблюдение.

За водене (гидиране) при астрофотография има специални окуляри, които съдържат светодиод, който осветява зрителното поле на окуляра. Във фокалната равнина на тези окуляри има поместен кръст или по-сложна визирна скала. Освен за "засичането" на водещата звезда, чрез скалата могат да се измерват ъгловите разстояния между две близки звезди, позиционния им ъгъл и др.

Окулярен възел За закрепването на окуляра към тръбата на телескопа всички телескопи имат т.нар. окулярен възел (окулярно, фокусировъчно устройство). Чрез окулярният възел става възможно и фокусирането на системата - добиването на остър образ на наблюдавания обект. Окулярните възли се състоят от две основни части - едната е неподвижна и закрепена към тръбата на телескопа, а другата е подвижна спрямо първата, в нея се слага окуляра и чрез нея се фокусира. В зависимост от начина на фокусиране има два вида окулярни възли. Първият вид представлява две тръбички завити една в друга чрез резба; външната тръба е закрепена към телескопа, а вътрешната, която носи окуляра, е подвижна (чрез навиване и развиване) и служи за фокусиране (подобно на обективите на фотоапаратите) . Вторият вид е по-сложен - при него фокусирането се извършва чрез ръкохватка, към която има зъбно колело и зъбна рейка, монтирана на подвижната част на окулярния възел.

Фотоадаптер Към окулярните устройства на по-сериозните любителски телескопи е възможно и присъединяването на фотоапарат и CCD-камера. По този начин телескопът става достъпен за фотографиране на небесните обекти в главния му фокус или с окулярно увеличение.  Устройството, което прави възможно това се нарича фотоадаптер. Има различни видове адаптери, но най-общо, това е преходник между окулярното устройство и тялото на фотоапарата. От едната страна на фотоадаптера се закрепва фотоапарата и така цялата конфигурация фотоапарат - фотоадаптер се присъединява към фокусировъчното устройство, на мястото на окуляра. В този случай, по принцип, фотоапарата е без своя фотообектив, а окулярът на телескопа е изваден от мястото му. Адаптерът позволява грубо фокусиране, а окончателното става чрез фокусировъчното устройство на телескопа. Чрез поставянето в тях на проекционен окуляр, някой фотоадаптери могат лесно да се превърнат в окулярно увеличение.

Търсач и гид-телескоп Обикновено телескопите имат голямо увеличение и малко зрително поле (5' - 5°) и откриването на търсения небесен обект е затруднено. Най-елементарният начин за насочване на телескопа е чрез обикновено "прицелване" на око към обекта. Но за по-лесното насочване и откриване му всички телескопи са снабдени с т.нар. търсач. По същество той представлява малък телескоп, с диаметър 30 - 100mm и увеличение 5 - 20 пъти. Оптичната ос на търсача е строго успоредна на оптичната ос на телескопа и това, което се вижда в неговия център се вижда и в зрителното поле на телескопа. За улеснение окулярите на търсачите са снабдени с кръст, спрямо който може да се центрира търсеният обект. В много случаи този кръст е осветен. В последните години много западни фирми пускат търсачи, които нямат тази класическа оптична схема на рефрактор. В някои от тях се използват дори малки лазерни прожектори, които правят видим лъч към наблюдавания обект.

По-големите любителски телескопи, които се използват и за фотографиране трябва задължително да са снабдени с т.нар. гид (гид - телескоп). Тъй като при фотографирането е необходима голяма точност на движението на телескопа се налага постоянното му сверяване спрямо някоя, т.нар. водеща звезда. Поради малкото им увеличение нормалните търсачи не биха удовлетворили това изискване. Затова се използва гид- телескоп. Той представлява достатъчно мощен телескоп, обикновено рефрактор, който в много случаи е съизмерим по характеристики с основния телескоп, през който се фотографира. Например, добре е гид- телескопът да има увеличение 100 - 200 пъти; колкото по-голямо е то, толкова воденето на основния телескоп ще е по-точно и снимката ще стане по-сполучлива.