Het optimaliseren van een Newtontelescoop Voor het waarnemen van maan en planeten. Jan van Gastel (november 2014)

Transcriptie

1 Het optimaliseren van een Newtontelescoop Voor het waarnemen van maan en planeten Jan van Gastel (november 2014)

2 Verschil deepsky maan en planeten Maan en planeten veel helderder Waarnemen met de kegeltjes ipv staafjes Detectie, resolutie en contrastgevoeligheid van de ogen beter bij helderder beeld

3 Helderheid maan en planeten Oppervlaktehelderheid in mag/arcsec 2 Tussen haakjes: bij uittreepupil 0.8 mm Maan: 4-6 (10 ) Jupiter: 6.2 (11) Mars: 4.5 (9.5) Saturnus: 6.2 (11) Allemaal binnen het gebied waar detectievermogen, resolutie en contrastgevoeligheid van het oog (nog) groot zijn Deepskyobjecten: 20+ (25+)

4 Detectie

5 Resolutie

6 Resolutie 2

7 Contrastgevoeligheid

8 Point spread functie (PSF) en contrast omdat ons oog logaritmisch werkt, zie we minder verschil in intensiteit tussen piek en ringen dan er is (plaatje uit Sacec: telescope Optics)

9 Planetaire details en contrast

10 En nu de telescoop Die moet: Contrasten en details zo goed mogelijk weergeven Dus we moeten: Alles in het werk stellen om verlies aan contrast te voorkomen.

11 Dit stelt eisen aan: De kwaliteit van de optiek De grootte van de obstructie De collimatie Het scherpstellen De koeling van de hoofdspiegel Het voorkomen van warmte in de lichtweg Het weren van strooilicht

12 Wat is daarvan het belangrijkst? In wezen is alles even belangrijk, want: Slechte optiek krijg je nooit goed door al het andere goed te doen. Goede optiek legt dus de basis Je gebruikt de potentie van goede optiek echter niet met slecht te collimeren, slecht te koelen, lichaamswarme in de lichtweg,etc

13 Carl Vehmeier s 45 cm f/4. Contrastweergave: MTF Voorbeeld: ¼ lambda sferische aberratie (Strehlratio 0.80)

14 Carl Vehmeier s 45 cm f/4. Contrastweergave: MTF Voorbeeld: alleen 20% obstructie

15 Contrastweergave: MTF (¼ lambda sferische aberratie + ¼ lambda defocus mm miscollimatie + 20% obstructie)

16 De optiek en de obstructie (berekend voor de voor planeetwaarnemingen meest interessante ruimtelijke frekwenties) Low rider is 4 th version

17 De dikte van de spider: Niet helemaal verwaarloosbaar

18 Conclusie tot zover: Start met: Goede optiek (hoofd- en vangspiegel) Een kleine obstructie

19 Hoe klein mag de vangspiegel zijn? Alleen het centrum van het beeldveld hoeft maar 100% verlicht te zijn. Voorbeeld: 205 mm f/7.2 telescoop

20 Waarom is zelfs 25 mm groot genoeg? 100% verlicht beeldveld van ongeveer 1 mm Hierin passen: (1/1471*57.3*3600)/50 = bijna 3 Jupiters Ook de volgende millimeters zijn nog bijna 100% verlicht Je zet het object altijd in het centrum, dus: Rest van het beeldveld doet er niet toe 1 mm is dus royaal groot genoeg voor planeten Voor de zeer heldere maan ook geen probleem

21 En dan heb je goede optiek en een kleine obstructie... Nu nog zorgen dat die optiek optimaal kan presteren

22 Daarvoor van belang: Altitude drive Goede spiegelophanging Goede afkoeling van de hoofdspiegel en afvoer van warme lucht Lichaamswarmte uit lichtweg houden Strooilicht tegenhouden Volgsysteem

23 Hoofdspiegel: De spiegelophanging Floating cell, berekenen met PLOP Maximale vervorming: 1/128 lambda RMS surface. Is voldoende als de cell ook perfect gemaakt is Steunpunten aan de rand van de spiegel zoals in goedkope telescopen, is vaak niet goed genoeg Vangspiegel Ook spanningsvrij bevestigen, bijvoorbeeld met enkele dots siliconenlijm en niet over hele oppervlakte vastkitten

24 Andere factoren: Afkoeling hoofdspiegel Lichaamswarmte uit lichtweg Strooilicht tegenhouden Ventilatie, bijvoorbeeld MdL koeling 'jasje' over de trusses of een dichte buis Goede baffeling

25 Volgsysteem Wordt vaak als optioneel gezien, maar is essentieel. Zeker in een systeem met lage f/waarde Waarom?

26 Waarom? Trillingen, telkens na opnieuw centreren Opnieuw het detail waar je naar keek opzoeken Moment van mooie seeing kan weg zijn Klein coma-arm beeldveld, vooral bij snellere telescopen. Object loopt snel uit (coma-arme) beeldveld

27 Diameter totaal beeldveld en coma-arm beeldveld 200 mm f5 en f8 - resp. 5.9/1.4 en 5.9/5.4 millimeter bij vergroting 200 x - met een orthoscopisch oculair met 42 schijnbaar beeldveld - criterium coma-arm: Strehlratio daalt maximaal 5% en 5.4 mm zijn resp. 5.8 Jupiters en 14.8 Jupiters

28 Tijd voor planeet om door coma-arm gebied te lopen

29 Dit was het ideaalplaatje als je vanaf start een planetaire telescoop bouwt, maar... Stel nu dat je een 30 cm f/5 telescoop hebt die je voor planeten wilt optimaliseren? Je analyseert dan de zaak en komt bijvoorbeeld tot de volgende analyse:

30 Analyse en verbetering (omgerekend naar Strehlratio's) Analyse: Hoofdspiegel: 0.80 Na verbetering: Hoofdspiegel: 0.80 Vangspiegel 0.80 Vangspiegel: 0.95 Cell: 0.90 Cell: % Obstructie: % obstructie: 0.94 Totaal: Totaal: 0.80*0.80*0.90*0.90= *0.95*0.99*0.94= 0.71 En met goede hoofdspiegel (0.95): 0.95*0.95*0.99*0.94 = 0.84

31 Conclusie: Om tot een overall Strehlratio te komen van meer dan 0.80, heb je goede optiek en een relatief kleine vangspiegel nodig

32 En om dit ook tijdens het waarnemen te realiseren... Pas je natuurlijk ook alle andere hier behandelde zaken aan