Přístroje       Pozorování       Úvodní stránka       Astrofotografie       Odkazy

&
Astrodvorek - JKŽ
&

 

Projekty

 

kolem dalekohledů, pozorování a fotografování oblohy

Fotografování a teď i podrobnější pozorování oblohy nepojímám vědecky. Nemíním vesmírné objekty studovat (to v klidu přenechám jiným a pak si o tom rád přečtu), ale v rámci možností se těšit pohledem na ně. Proto mi přijde také zbytečné utrácet za věci, které si mohu udělat sám (a ještě mě to baví), i když zrovna zručný kutil nejsem. Něco ale je relativně jednoduché (a něco mi pak zas trvá o to déle), jak se můžete dále podívat.

 

5. Ještě větší zvětšení s Barlowovou čočkou
4. Poncetova ekvatoriální plošina pod Dobsona
3. Kolimátor typu Cheshire pro Newtona
2. Malý dalekohled z teleobjektivu
1. Pantový stolek pro normální fotografii oblohy


5. Barlowova čočka a její nadopování

Barlowova čočka je optický prvek (rozptylka, složená obvykle ze dvou až tří čoček, pro větší zvetšení i z více), který efektivně prodlužuje ohniskovou délku dalekohledu a tak zvyšuje jeho celkové zvětšení s konkrétním okulárem (1.5x-5x, nejčastěji 2x). Zvenku vypadá stejně jako okulár, má ale na horní straně rozšířený tubus, do kterého se teprve normální okulár strčí (a pak to celé do okulárového výtahu). Výsledek je podobný, jako se samotným okulárem 2x kratším. Teoreticky může tedy Barlowova čočka nahradit krátký okulár: když např. máte okuláry dva, 30 a 20mm, máte s ní navíc k dispozici i dvě kratší ohniskové vzdálenosti, 15 a 10mm.

Kromě zvětšení je další výhodou Barlowovy čočky to, že zachovává zdánlivé pole i vzdálenost výstupní pupily užitého okuláru: normálně totiž ty velmi krátké mívají pole užší a hlavně mají velmi malou vzdálenost výstupní pupily (musíte oko na okulár už velmi "lepit"). V některých moderních okulárech (Vixen, Televue, ale i ATC) bývá proto přední Barlowův člen součástí konstrukce a je zahrnut do jejich celkové korekce. Externí Barlowovy čočky mohou ale korekci okuláru naopak narušit a výsledný obraz zhoršit, závisí to na jejich kvalitě a na použitém okuláru (s některým mohou fungovat lépe než s jiným). Prodávané Barlowy jsou obvykle achromatické (za 1-3 tisíce Kč), ty dražší apochromatické. Profesionálové Barlowovy čočky obvykle neužívají, začínající amatéry zase odradí obraz, který s levnou Barlowovou čočkou a okulárem spatří ve svém dalekohledu z obchoďáku. Když jsem si ale od bratrance půjčil jeho (apo) Barlow Celestron Ultima, zjistil jsem, že s mým 15mm okulárem typu Erfle od ATC pracuje překvapivě dobře a na výsledném obraze žádné vady vidět nejsou.

Zvětšení Barlowovy čočky lze jednoduše zvýšit tak, že se prodlouží vzdálenost mezi ní a okulárem pomocí jednoduchého mezikusu (prodlužovací trubky). Podrobně je to popsáno např. na této stránce, včetně užitečných vzorečků. Jen jedna poznámka pro eventuelní konstruktéry: aby šlo s prodlužovací trubkou zaostřit, musí váš okulárový výtah umožňovat větší posun směrem dovnitř než bez ní.
Otázkou je samozřejmě kvalita výsledného zobrazení (komerční násobiče pro větší zvětšení, od Televue nebo ATC, jsou už také relativně složité a drahé): Barlowova čočka je optimálně korigovaná právě pro své nominální zvětšení a při jiném (větším) se mohou projevit různé optické vady (nejvíc asi chromatická). Když ale už mám možnost si slušnou Barlowovu čočku půjčovat (a kratší ohnisková délka by se občas hodila), samozřejmě jsem se to rozhodl vyzkoušet. Výroba byla jednoduchá, pravda zase přes kamaráda (osoustružení vnějšího průměru trubky na dolním konci a vnitřního, pro okulár, na horním).

Abych zjistil, jaké zvětšení vyrobený přípravek umožňuje, namířil jsem dalekohled na hvězdu nedaleko rovníku (konkrétně Spica, cestou k M104) a měřil jsem čas t přechodu hvězdy napříč polem 15mm okuláru. Vyšlo mi zhruba 2min 15sec pro samotný okulár, 1min 8sec pro okulár s Barlowem a 34sec pro okulár s Barlowem a mezikusem. Šířku skutečného pole viditelného v okuláru lze určit jako 
     pole(arcmin)= t(min)*15*cos(deklinace)
a celkové zvetšení jako poměr zjištěného pole a zdánlivého pole okuláru. Výsledky ukazují, že Barlow kupodivu opravdu zvětšuje 2x a s mezikusem už 4x. Zvětšení okuláru vychází zhruba 108x (trochu menší než 113x, které bych dostal vydělením papírových ohniskových délek zrcadla a okuláru), 215x s Barlowem a 430x s "posilovacím" mezikusem. Vlastně víc než jsem chtěl, možná trubku časem trochu zkrátím, teoreticky však 30ti centimetrový dalekohled takové zvětšení umožňuje. Jinak Barlowovu čočku a zvětšení 215x používám relativně často (díky tomu, že astronomická aktivita bratrance je v současnosti minimální), s 430x to bude asi jen zřídka, když bude vyjímečně dobrý seeing. Teď tedy moc dobrý nebyl ale zkusil jsem se ještě podívat na Izar (eps Boo, pěkná a jasná kontrastní dvojhvězda se vzdáleností složek 2.8", lze ji rozlišit i mnohem menším dalekohledem): při 108x byl rozlišitelný s potížemi, při 215x už celkem pohodlně a při 430x velmi snadno, se slušnou tmavou mezerou mezi složkami. Velikost a tvar oranžové větší složky také ukazoval ne právě dobrý seeing, difrakční kroužky vlastně nebyly vidět (jinak může být  toto zvětšení užitečné i pro kolimaci na hvězdě). Stejně jako při pozorování planet nebyly patrné žádné barevné kontury a zdá se tedy, že tahle Barlowova čočka pracuje překvapivě slušně i při mnohem větším zvětšení, než pro jaké je konstruovaná. Skutečné pole (~ 8 arcmin) je ale už dost malé, objekty z něj rychle utíkají a Dobson se za nimi musí neustále posunovat. Vyřešit by to měla ekvatoriální plošina, viz dále.


4. Poncet - rovníková plošina pro Dobsona
Amatéry oblíbená Dobsonova montáž teleskopu má své výhody (je maximálně jednoduchá, lehká a přenosná), ale pochopitelně i nevýhody. Hlavní je ta, že při sledování třeba hvězdy je nutné otáčet tubusem dalekohledu ručně a navíc v obou osách. Pro pozorování s malým až středním zvětšením to nevadí (tedy alespoň pokud posuny jdou přiměřeně hladce), se zvětšením velkým (typicky planety nebo dvojhvězdy) ale ano, jak jsem si sám už vyzkoušel. Nehodí se to ani pro fotografování.
Šikovní amatéři vymysleli několik způsobů, jak situaci vylepšit. Je např. možné počítačem řídit motorové ovládání obou os Dobsona. Jiným řešením je tzv. rovníková plošina (někdy označovaná jako Poncet podle konstruktéra), na kterou se celý dalekohled jednoduše postaví. Vyhledání objektu se provede jako bez plošiny a ta pak jenom zajistí rotaci kolem polární osy. 

Princip Poncetovy plošiny vlastně vychází z rámové (anglické) montáže, jejíž "sploštění" je umožněno zvětšením horního průměru samotné polární osy.
Můžete si to zhruba představit tak, že polární osa má nejprve tvar metr vysokého kužele s vrcholový úhlem 100 stupňů (v našich zeměpisných šířkách), který leží na zemi. Když odkutálíme špičku k jihu (oprava: spíš druhý konec k severu), osa kužele bude mířit 50 stupňů (= 100:2) nad severní obzor, čili k severnímu pólu. Aby to jako polární osa fungovalo, vyrobíme ještě uložení: Umístíme špičku kužele do ložiska a o metr dál ho napříč podložíme dvěma půl metru vzdálenými kolečky (ložisky). Kužel teď leží na třech bodech, můžeme s ním volně otáčet a poloha jeho osy ve směru pólu se přitom evidentně nemění. Bezva.
Dál už je to jednoduché. Základní trik spočívá v tom, že vezmeme větší pilu a celý kužel vodorovně přeřízneme nízko (např. 20 cm) nad zemí. Větší horní část vyhodíme. Z původního kužele zůstala placka: Stále ale leží na původních třech bodech (a měla by  fungovat) a shora má vodorovnou plochu, na kterou lze něco postavit. Zkusíme s ní otáčet a zjistíme, že proti situaci s úplným kuželem se opravdu až tak moc nezměnilo. Jediný rozdíl je v tom, že možný úhel otáčení je teď omezený, protože dál už by to vždy z jednoho kolečka spadlo. Úhel závisí na tom, kde jsou příčná kolečka umístěna a jak vysoko jsme původní kužel přeřízli. Pro rozumné časy pozorování (rotace o 15 stupňů ~ 1 hodina sledování oblohy) může být plošina překvapivě nízká, pod 10 cm !
Když naší plošinou otáčíme (vlastně nakláníme), bude se pochopitelně kolem polární osy otáčet i na ní postavený dalekohled (nebo např. stativ s foťákem). Kvůli stabilitě je ovšem třeba umístit dalekohled na plošinu tak, aby jeho těžiště leželo na ose otáčení (čím je těžiště výš, tím dál od jižního bodu musí stát). Pak už stačí jen zajistit správnou rychlost rotace a můžeme v klidu třeba hodinu pozorovat a dalekohledu se ani nedotknout ! 

Výrobu skutečné plošiny jistě nezačneme s metrovým plným kuželem. K rozumnému řešení dojdeme tak, že z našeho výsledného kuželového dílu rovnou ponecháme jen funkční části. Potřebujeme z něj vlastně jen ten kousek povrchu, který jezdí po kolečkách, špičku u ložiska a horní plochu.
Potom celou plošinu mohou tvořit dvě desky. Horní otočná (relikt našeho kuželu) má na severní straně zespoda připevněný kruhový výsek (pod úhlem 40 stupňů, aby kolmice mířila k pólu), který se otáží na uložení upevněném (opět šikmo) na desce spodní. Na jižním konci je mezi deskami buď jednoduché ložisko nebo opět výsek s přiměřeně menším poloměrem. To v případě, kdy těžiště dalekohledu je příliš vysoko a délka plošiny by proto musela být zbytečně velká. Výsledná plošina není pod dalekohledem prakticky ani vidět, při pozorování nepřekáží, ale skutečně jen pomáhá.

Popis několika konstrukcí rovníkové plošiny najdete v odkazech. 

A teď už k mým konkrétním plánům:

A. Jednoduchá plošina s tangenciálním posunem
v první fázi jsem už začal vyrábět (víceméně vlastnoručně) jednoduchou dřevěnou plošinku typu Poncet pro normální pozorování, sledování ca. 1 hodina, tangenciální posun šroubem, elektronika a motorek jako už dřív u pantového stolku. Chtěl bych ji vyzkoušet i pro fotografování s teleobjektivem na stativu. Více, až to bude hotový..

B. Plošina pro fotografii
pokud plošina A bude fungovat, rád bych postavil ještě jednu, pro fotografování s Dobsonem. K tomu bude navíc třeba:
- masivnější konstrukce
- lineární převod rotace
- větší převodový poměr/menší krok
- možnost (jemného) posunu v deklinační ose pro pointování, v polární ose elektronicky
Víceméně už vím, jak by se to mělo udělat (bude taky třeba víc externích prací), ale vše až po první verzi..


3. Cheshire - kolimátor pro  Newtona

Pro správnou funkci dalekohledu musí byt jeho optické členy správně nastaveny a vycentrovány. U refraktorů to většinou problém nebývá,  u reflektorů Newtonova typu už často ano. Důvodem je jednak relativně volné uložení hlavního zrcadla (aby nedocházelo k jeho deformaci) a dále větší nebezpečí driftů nastavení jednotlivých prvků nebo mechanického průhybu tubusu u jednodušších konstrukcí. Rozlišení špatně nastaveného Newtonova reflektoru může být několikrát horší, než lze dosáhnou po kolimaci !

Podrobný popis všeho kolem kolimace Newtona, včetně typů kolimátorů, si můžete (v angličtině) přečíst na Collimation FAQ.

Komerčně se kolimátory (stále populárnější jsou laserové) pochopitelně vyrábějí. Je však velmi jednoduché si vyhovující kolimátor vyrobit doma.

Kolimátor typu Cheshire (obrázek komerčního vpravo)  je vlastně kus trubky, která se vsune místo okuláru do okulárového výtahu. Na horní straně je víčko s dírkou pro oko a u dolního konce je umístěn nitkový kříž. Nahoře je trubka ještě ze strany vyříznuta a ve výřezu je pod úhlem 45 stupňů upevněna světlá destička s (eliptickým) otvorem. Je-li destička ze strany osvětlena, při pohledu do kolimátoru vidíte kříž i jeho odraz v teleskopu na světlém pozadí. Oproti komerčním (universálním) kolimátorům je u vlastní stavby výhodné, že délku kolimátoru lze zvolit podle světelnosti vašeho teleskopu, to umožní slušné nastavení sekundárního zrcadla i bez označení středu zrcadla primárního. 

Praktická výroba je jednoduchá a ani na materiálu příliš nezáleží. Jako stínítko jsem do výřezu vlepil kus bílé kartičky tvaru elipsy, která má vprostřed opět eliptickou díru, velkou tak, aby když se do
kolimátoru díváte neomezovala pohled na jeho spodní konec.
Do dolního okulárového konce jsem vlepil kroužek s křížem. Nejprve ze dvou kolmo nalepených drátků, nakonec jsem ho vystřihl z tenkého plíšku a v (rozšířené) střední části jsem propíchl dírku, takže to funguje podobně jako dvojitý kříž a nastavování je jednodušší (musí být ale dobře vycentrován. Spodní část trubky je osoustružena na vnější průměr ca 31.7 mm (1.25 palce),
aby to šlo do výtahu vsunout (bez viklání). 
Kolimace (podrobně zmíněný FAQ):
nejdřív sekundární zrcadlo> symetricky při pohledu do výtahu a pak
vycentrovat obraz hlavního v kroužku z křížem, pak primární zrcadlo>
vycentrovat odraz kříže kolimátoru z prim. zrcadla zpět do jeho středu..


2. Malý dalekohled z teleobjektivu

Když už jsem pořídil pár slušných fotografií oblohy, na kterých toho bylo vidět podstatně víc, než jen očima, začal jsem uvažovat o dalekohledu. Časem jsem domluvil výrobu většího Dobsona, jeho výroba měla ale trvat celkem dlouho. Abych mezitím mohl něco na obloze pozorovat, udělal jsem si malý dalekohled z teleobjektivu. Stačila primitivní redukce: slepil jsem epoxidem normální zadní krytku objektivu s vysoustruženým duralovým kroužkem (s vnitřním průměrem pro zasunutí standartních 1 1/4" okulárů a šroubkem na jejich uchycení). Zaostřuje se posunem okuláru, jemněji ještě kroužkem objektivu. 

Z kvalitního objektivu, jako je můj ED 2.8/180 (průměr 64mm), vznikne po připojení redukce s okulárem slušný malý dalekohled. S mým 15mm okulárem to zvětšuje jako triedr 12x64 s polem 5 stupňů, kvalita objektivu se ale projeví až při užití telekonvertoru (nebo Barlowovy čočky), kdy to funguje jako refraktor 360mm s f5.6: kresba je velmi dobrá až do krajů a není patrná ani barevná vada. S kratšími okuláry lze bez problému dosáhnou i slušných zvětšení (vyzkoušel jsem max. asi 60x a šlo by i více).

Během následujícího roku jsem s tím občas cvičil orientaci na obloze, našel jsem většinu Messierových objektů, prohlédl jsem si nejhezčí kontrastní dvojhvězdy (nejbližší  5", od 10" snadno, limitem jsou moje oči), Jupiterovy planety nebo kometu Ikeya-Zhang.  Pozn.(o rok později): Ještě lepší je to s objektivem 4.5/300 : tím jde (při zvětšení 120x s 5mm okulárem) už rozlišit i známou dvojitou dvojhvězdu eps Lyra (2.8 a 2.3" !).

Nevýhodou dalekohledu je pochopitelně malý průměr objektivu (opravdu slabé objekty moc vidět nejsou, limitní magnituda je kolem 10), nicméně pro větší a jasnější objekty, jako třeba otevřené hvězdokupy, to špatné není. Nakonec malé kvalitní refraktory známých výrobců o moc větší také nejsou. 


1. Fotografování nebe normálním foťákem, pantový stolek
Postavil jsem si pantový stolek s krokovým motorkem, který umožňuje maximálně půlhodinové expozice oblohy (reálně čtvrthodinové se 180 mm teleobjektivem, na filmu je pak rozlišení asi 30"). Podrobnosti na mé  historicky první astro-foto stránce.
V další fázi bych ho rád ještě mechanicky vylepšil, aby jednak umožnil focení s ještě delšími objektivy a aby také šel zamířit na libovolnou část oblohy (v některých místech mi teď naráží foťák do stolku). Uvažoval jsem i o mnohem přesnějším dvojitém stolku, zatím ale budu mít dost práce kolem velkého dalekohledu. Pro fotografování s teleobjektivem by navíc měla uspokojivě fungovat i ekvatoriální plošina..

Obsah:

Přístroje       Pozorování        Úvodní stránka       Astrofotografie      Odkazy