Н. Александрович

Обсерватория на дачном участке-II (Проект "Пегас")

По первоисточнику. Без сокращений.

Идея создания нового крупного телескопа и перспектива перестройки моей загородной обсерватории родилась летом 1997 года, когда мой друг Евгений Синицын сообщил о том, что есть возможность дешево купить готовый комплект зеркал для "Ньютона" (главное зеркало 300 мм, F/6). Тогда у меня зародился план, согласно которому предстоит, не трогая трубы "Феркада", собрать новую трубу 300 - мм "Ньютона" и поместить ее в мою обсерваторию, а 270-мм "Феркад" снабдить портативной установкой и использовать его в городских условиях. Таким образом, у нас было бы два телескопа: 300-мм стационарный экваториал на моей даче и 270-мм "Добсон" у Евгения в Москве. Причем второй будет использоваться круглый год, что особенно важно зимой, когда на мою дачу не очень-то поездишь. А без зимних наблюдений уже не обойтись хотя бы потому, что на это время перемещаются периоды наилучшей видимости Юпитера и Сатурна.

Как и при осуществлении проекта "Феркад", основным (и, пожалуй, единственным) источником информации по телескопостроению для меня остается книга Л.Л.Сикорука "Телескопы для любителей астрономии" (2-е изд., 1989 г.). Книга сама по себе написана очень хорошо, но, исходя из имеющихся в наличии материалов и инструмента (а также моего основного принципа - обходиться без помощи заводского оборудования и надеяться только на свою смекалку), я все-таки предпочитаю многое делать по-своему. Тем более, что теперь у меня уже есть опыт работы в этой области.

Труба нового телескопа в основном была собрана уже осенью 1997 г. Над материалом для ее изготовления пришлось изрядно поломать голову - запас дюралевых труб, из которых была сделана труба "Феркада", практически иссяк. В конце концов я остановился на листовой стали (не кровельном железе!) толщиной 0.7 мм, запас которой уже несколько лет лежал у меня на даче. Ширина листа составляет 44 см, поэтому на трубу их ушло как раз 4 штуки. Сталь эта оказалась настолько хороша, что ее невозможно было резать ножницами по металлу, поэтому около 100 мм по длине пришлось отпилитьножевкой - оставшаяся длина обеспечивала диаметр трубы около 340 мм. Между собой листы соединены, как и у "Феркада", 6-мм болтами. В таком виде труба встретила 1998 год. Со стороны главного зеркала на стальную трубу было дополнительно навинчено кольцо из 2.5-мм дюраля шириной 70 мм. К этому кольцу на трех 6-мм болтах крепится оправа главного зеркала. Такая конструкция несколько портила внешний вид телескопа, однако зимой я придумал, как обойти и эту неприятность. В мае-июне 1998 г. я навернул снаружи такие же кольца (шириной 30 мм) на все стыки листов, а также 30-мм полоски на продольные соединения листов. Таким образом, труба оказалась разделенной на 4 одинаковые секции. На окулярном конце (завальцевать такой прочный материал не представляется возможным) кольцо прикручено не только снаружи, но и изнутри, для повышения жесткости, чему также способствуют растяжки диагонального зеркала.

Зеркала мы получили осенью 1997 года. Их оправы я изготовил зимой 1997/98. Конструктивно они мало отличаются от оправ "Феркада", но есть и особенности. Оправа главного зеркала представляет из себя те же два равносторонних треугольника, внешний из которых крепится к трубе и снабжен юстировочными и крепежными болтами, а ко внутреннему крепятся коромысла тыльной и боковой разгрузок. Треугольники изготовлены из толстых (10-мм дюраль) пластин, бывших когда-то рукоятками в какой-то модели одного из научных приборов, случайно обнаруженных мною во дворе института во время очередного "субботника" (сам прибор установлен на астрофизическом модуле "Квант" российской станции "Мир" (!); до сих пор я не слышал о применении космических технологий в любительском телескопостроении). Оправа рассчитана на разгрузку на 9 точек (хотя толщина зеркала позволяла ограничиться 6-ю, но мне просто стало интересно, что получится), и предусмотрена боковая разгрузка на 6 точек. Все детали сделаны из аллюминиевых сплавов. Каждое коромысло разгрузки тыльной стороны зеркала опирается на один 6-мм болт, ввинченный во внутренний треугольник, а от вращения коромысела удерживаюся пружинками, сходящимися в центре оправы.

В оправе вторичного зеркала я применил детали из оргстекла. Для облегчения юстировки была предусмотрена возможность поворота оправы вокруг продольной оси трубы, в дополнение к трем стандартным юстировочным винтам.

В зимний период диагональное зеркало хранится так же, как и вторичное зеркало "Феркада" - в банке из-под кофе. А для хранения и перевозки 300-мм зеркала пришлось сделать специальную коробку из оргстекла, усиленную дюралевыми уголками (фото 4).

В августе 1998 г. был изготовлен и установлен на трубу окулярный узел (фото 3). При этом к трубе на шести 6-мм болтах крепится соответствующим образом выгнутая дюралевая пластина, с одного края которой привинчен собственно окулярный узел, аналогичный таковому у "Феркада". Единственным отличием является больший вынос фокуса за пределы трубы. Это сделано не только для уменьшения длины трубы, но, главным образом, для того, чтобы вместо окуляра можно было крепить фотоаппарт для съемок в прямом фокусе. С другого края пластины привинчены стойки для крепления искателя и простейшего визира. Окуляры будут использоваться от "Мицара" (увеличения от 70 до 380 крат), искатель - тот же МП 7х50. Поскольку корпус монокуляра не цилиндрической формы, пришлось обвить его широким хомутом с тремя уголками, причем отверстия на свободных концах уголков образуют примерно равносторонний треугольник, лежащий в плоскости, перпендикулярной главной оптической оси монокуляра. Через эти отверстия подпружиненными болтами монокуляр крепится к стойкам. Такая конструкция позволяет юстировать искатель.

Наконец, 11 августа 1998 г. новая труба заняла место трубы "Феркада" в моей обсерватории. В ночь с 18 на 19 августа по изображению звезд удалось подтвердить, что главный фокус в окулярной трубке расположен примерно так, как и было расчитано, и уже на следующий день я завершил сборку окулярного узла и покрасил его изнутри черной краской, а снаружи - той же бледно - голубой, что и саму трубу (фото 1, 2).

 

Фото 1. Так выглядел "Пегас" в моей обсерватории 13.09.1998.

Фото 2. То же самое и в тот же день, 13.09.1998.

Фото 3. Окулярный узел "Пегаса" и крепление искателя. 13.09.1998.

Оставалось только отъюстировать инструмент. Юстировка проводилась в несколько этапов, разделенных большими промежутками времени из-за исключительно неблагоприятных погодных условий. Только после того, как я пометил центры главного и диагонального зеркал и изготовил специальные юстировочные вкладки в окулярную трубку, юстировка была завершена. В ночь с 3 на 4 октября 1998 г. наблюдения Сатурна показали, что щель Кассини видна прекрасно, даже несмотря на то, что к тому времени диагональное зеркало покрылось толстым слоем инея! Поэтому напоследок я изготовил из тонкой жести бленду длиной примерно 60 см. Вышеописанная ночь была последней в сезоне - 98. 4 октября я снял всю оптику и упаковал ее для отправки в Москву, на зимнее хранение.

 

 

Фото 4. Оптика "Пегаса": главное зеркало в транспортировочном ящике, на нем - окуляры и фильтры в коробке, диагональное зеркало в оправе и искатель. 25.02.99

 

Таким образом, на октябрь 1998 г. первый этап проекта "Пегас" можно считать завершенным. Вторым этапом, скорее всего, станет изготовление новой монтировки. Старая уже явно не справляется - из-за удлиннения трубы ее объективный конец стал кое-где задевать стенки помещения, из-за чего на небе образовались "мертвые зоны" (например, в юго-западном секторе).

Испытания бленды, проведенные весной 1999 года, показали, что она не только хорошо защищает диагональное зеркало от росы, но и значительно уменьшает количество рассеянного света, попадающего в телескоп. Для определения проницающей силы рефлектора осенью 1999 года, при наблюдениях кометы Lee 1999Н1, я сделал несколько зарисовок окрестностей кометы, а затем сравнил эти зарисовки с картами компьютерной программы MEGASTAR. Одна из таких карт приведена на этом рисунке (для большей эффектности она представлена в негативном виде и слегка подрезана по краям, чтобы занимала меньше места). Положение и примерный размер кометы отмечены размытым кружком, а едва различимая окружность - примерное поле зрения "Пегаса" при увеличении 70 крат. Зарисовка была сделана в ночь с 18 на 19 сентября 1999 года, когда комета находилась в южной части созвездия Жирафа. Буквой S обозначена звезда сравнения, блеск которой был ближе всего к блеску кометы (по методу расфокусировки), хотя в этом случае комета получилось слишком слабой (9m.7) - в других наблюдениях получалались более реалистичные оценки, от 8m.5 до 9m.0. Но самое главное - на рисунке представлена отождествленная мною цепочка звезд, протянувшаяся от опорной звезды 6m.2 в нижней (северной) части до кометы. Самая слабая звезда в этой цепочке имеет блеск 13m.0, и ее можно считать пределом для данных наблюдений. Весьма неплохой результат, если принять во внимание засветку и не очень высокое (~ 40o) расположение над горизонтом наблюдаемой области.


Проект новой обсерватории

Если до сих пор речь шла о том, что уже воплощено на практике, то далее будет изложен мой неосуществленный пока проект. Он подразумевает перестройку обсерватории и изготовление новой монтировки для имеющегося 300-мм рефлектора.
Прежде всего о самой обсерватории. Старый вариант - с отодвигающейся крышей - прост и надежен, и в целом он меня устраивает и сейчас. Однако на настоящий момент (2000 г.) проявились и его издержки. Прежде всего - это выбранное мною восточное направление для сдвига крыши, и в результате из-за нее стала недоступной нижняя часть восточного сектора. Этот недостаток не был существенным в 1994 году, когда строилась обсерватория - тогда восточная сторона была почти полностью закрыта деревьями. Однако с тех пор ситуация изменилась - обзор с востока значительно улучшился (почти все деревья были ликвидированы, в основном по сельскохозяйственным мотивам и, конечно, не без моего участия), и вместе с тем усилилась искусственная засветка. Поскольку на северо-западе постоянно видно зарево от аэропорта "Домодедово", а на юге - несколько фонарей, то получается, что для меня
теперь восток - наиболее предпочтительное направление. Усиление же засветки означает, что желателен закрытый купол. На этих соображениях и основан мой проект.
Как и прежде, проект максимально привязан к имеющимся в моем распоряжении материалам - это стальные балки, листовое железо, несколько железобетонных столбиков и кое-какие запчасти от разной техники. Основные идеи постройки отображены
на этом рисунке, разбитом на 12 этапов, а более подробно каждый из них описан ниже. Чтобы не усложнять схему, не показаны колонна телескопа и внутренний люк между 1-м и 2-м этажами.
1. Закладка фундамента. В моем случае это будут 4 железобетонных столба, вкопанные в землю на глубину не менее 1 м.
2. Сборка основания 1-го этажа. Из стальных балок на болтах. Основание планируется прямоугольное, примерно 3 х 3.5 м. Поскольку большая часть из моих балок имеет длину около 3 м, они подойдут для перекрытий.
3. Установка вертикальных стоек. Высотой не более 2.5 м. Естественно, стойки будут соединены с основанием наклонными растяжками.
4. Сборка основания 2-го этажа.
5. Крепление балок для поддержки перекрытий 1-го и 2-го этажей. Колонна телескопа не показана, но она планируется из трех отдельных стоек, которые пройдут между балками.
6. Укладка перекрытий 1-го и 2-го этажей. Естественно, из досок. Промежутки между балками не будут превышать 1 м, что сделает такие перекрытия весьма надежными. Балки на 2-м этаже выступают за пределы прямоугольника, что дает возможность при минимальном количестве балок длиннее 3 м увеличить ширину второго этажа для размещения купола шириной 3.5 м.. В полу 2-го этажа будет люк, аналогично ныне действующей обсерватории.
7. Крепление на 2-м этаже роликов для поворота купола. В качестве роликов я планирую использовать автомобильные 14" колесные диски - они достаточно широкие и имеют высокие бортики. Один из дисков будет насажен на выходную ось массивного трехосного редуктора, который станет механизмом поворота купола. Всего дисков три, но если этого недостаточно для устойчивости, то между ними можно будет укрепить еще три.
8. На ролики уложен круговой рельс. Рельс планируется сделать из широкой и толстой (10 мм) стальной полосы.
9. На круговой рельс крепится рама - основание купола. Рама будет изготовлена также из стальных балок, но значительно меньшего сечения, чем в конструкции перекрытий. На рисунке размер рамы таков, что она опирается на рельс в 8 равномерно расположенных точках. Надеюсь, что такое решение позволит увеличить жесткость сборки. Меньший диаметр рельса ухудшит устойчивость купола и сократит полезное подкупольное пространство.
10. На раме строится решетка купола. Из тонких стальных труб. Форма лежащего на боку полуцилиндра даст больший подкупольный объем, чем стандартный сферический купол, но самое главное - цилиндрическую поверхность легко обшить листовым железом, в то время как сферу плоскими элементами невозможно покрыть без разрывов или растяжений. Во всяком случае, для меня цилиндрический купол будет гораздо более технологичным.
11. Заделка стен
1-го этажа и купола. Остается только люк шириной не менее 1 м.
12. Крепление забрала на куполе и защитного кожуха между полом второго этажа и куполом. Забрало - это соответствующим образом выгнутая рама из тонких труб, покрытая листовым железом. Как его открывать - я еще не решил, но есть идея откидывать его в сторону с помощью системы рычагов. Такая конструкция в литературе не описана, но кто-то ведь должен быть первым. Впрочем, в случае неудачи можно применить и классическое откатывание забрала на роликах. Защитный кожух должен укрывать ролики и поворотный механизм от непогоды, а также все подкупольное пространство - от ветра и посторонних взглядов.

Но это лишь принципиальная схема. На практике сборку купола и его согласование с башней проще проводить на земле, а по окончании снова частично разобрать и собрать уже на месте. Если, конечно, делать обсерваторию двухэтажной - в моем случае это необходимо по разным причинам. Если же приподнять пол обсерватории всего на 0.5 - 1 м, то можно существенно съэкономить и на материалах, и на времени постройки, да и колона телескопа будет значительно ниже, а значит - проще. Но, с другой стороны, чем выше телескоп над землей, тем лучше изображение. Так что следует хорошенько подумать перед началом построительства.

Теперь немного о монтировке телескопа. Конечно же, универсальной монтировки, как и универсального типа телескопа, не бывает. И вот к каким выводам привели мои раздумья по существу вопроса. Для начала оценим различные типы монтировок по трем критериям: обзор (допустимость наведения в любую точку неба), жесткость и технологичность изготовления (технологичность, конечно, с моей точки зрения - я собираюсь делать ее не на заводе, а на даче из того, что есть).
Немецкая монтировка. У классической обзор хороший, но обычно в литературе подчеркивается, что при пересечении светилом меридиана между полюсом мира и зенитом труба упирается в колонну - приходится прерывать наблюдения и "перекладывать" инструмент. И никогда не говорится, что по той же причине недоступна полоска неба на севере, ниже полюса мира. В модификациях с удлиннением полярной оси оба этих недостатка могут быть устранены. С точки зрения жесткости - полярная ось подобна консоли (нижний конец закреплен, нагрузка сосредоточена на верхнем конце), ось склонений нагружена по краям и закреплена в середине. То есть нужны большие диаметры обеих осей. В моем случае достаточно технологична - такую монтировку я сделал для моего 300-мм рефлектора, но диаметры осей желательно было бы увеличить.
Вилочная (американская) монтировка. Обзор полный. Зато с жесткостью хуже - полярная ось аналогична таковой у немецкой монтировки, да еще нагрузка перенесена на концы вилки, хотя отсутствие противовеса и уменьшает эту нагрузку. Ось склонений разделена на две полуоси, крепление по краям, нарузка на середине. Для меня нетехнологична - полуоси неизбежно станут ненадежным узлом, да и не представляю себе, из чего делать вилку, которая для длинной трубы "Ньютона" должна быть весьма массивной. Кроме того, возможны сложности с балансировкой.

Английская несимметричная монтировка (с противовесом). Обзор хороший, недоступна только область ниже полюса мира. Полярная ось закреплена по краям, нагрузка действует на середину. Но ось склонений, наоборот, закреплена в середине и нагружена по краям. В моем случае нетехнологична - ось склонений должна проходить сквозь полярную ось, а такого узла у меня нет и не предвидится.
Английская симметричная установка (с рамой). Обзор ухудшен - недоступна полярная область и полоса под ней до самого горизонта. Обычно пишут, что это не страшно, так как там все равно мало интересных для наблюдения объектов. Если бы не Полярная звезда, с этим утверждением можно было бы согласиться. Обе оси закреплены по краям и нагружены в середине, но ось склонения разделена на две полуоси. Для меня нетехнологичными будут именно эти полуоси. И также возможны сложности с балансировкой.
Английская симметричная установка с подковой. Подкова делает доступной полярную область, зато становится невозможным наведение на весь северный сектор неба ниже полюса мира. В остальном все аналогично предыдущему варианту, только в моем случае единственная деталь, из которой можно было бы изготовить подкову, особого доверия не вызывает.

уИЕНБ ОПЧПК НПОФЙТПЧЛЙ ФЕМЕУЛПРБ

  Главный вывод из вышесказанного: нужна технологичная монтировка с закрепленными на краях осями (поскольку у меня просто нет оси диаметром больше 40 мм в комплекте хотя бы с парой подшипников на такую ось) и без полуосей. После долгий раздумий я пришел к выводу, что этого можно достигнуть, если в английской симметричной установке вынести (!) ось склонений за пределы трубы. Наличие противовеса для стационарной установки - не слишком существенный недостаток, зато при этом сразу же устраняется три недостатка: становится доступной полярная область, ось склонений будет цельной (повышение жесткости) и наличие противовеса сделает простой балансировку. То, что должно в итоге получиться, схематически изображено на рисунке. Интересно, что такого типа монтировки я ни разу не встречал в астрономической литературе! Согласно моему плану, для повышения жесткости вся установка должна имель форму трехгранной пирамиды, у которой вместо южной грани (полярной оси) будет располагаться рама с телескопом. Ось склонений можно намертво закрепить в раме, а ложе с трубой просто привинтить к корпусам двух подшипников и с другой стороны разместить противовес. Все просто и доступно. Регулировку ориентации полярной оси у такой монтировки можно осуществить, двигая и приподнимая всю эту конструкцию относительно нижерасположенной колонны.
Из приводов движений по осям наиболее перспективными мне сейчас представляются фрикционные. То есть на ось склонений жестко насаживается гладкий диск большого диаметра, а
к внешнему краю этого диска прижимается ролик. Ролик соединен с ручкой, и благодаря трению вращение ролика передается диску. Этот же диск логично использовать и в качестве координатного круга. С полярной осью все то же самое, но только диск должен не крепиться на ней, а свободно вращаться. А с нижней стороны к диску должен примыкать второй ролик - привод часового механизма, который будет поворачивать диск со скоростью 1 оборот в сутки, а при выключенном часовом механизме - удерживать диск от произвольного вращения. Тогда диск будет выполнять функции координатного круга, в первом случае - прямых восхождений, во втором - часовых углов. Такая идея упоминается в книге Л.Л.Сикорука "Телескопы для любителей астрономии", но как-то вскользь. А ведь у такого привода есть весьма приятное свойство - он полноповоротно - бесконечный, то есть ручки тонких движений можно крутить сколько угодно (а, например, у "Мицара" - только в пределах 8o по каждой из осей).
Наконец, для поворота телескопа на большие углы нужно предусмотреть возможность "открепления" телескопа. Я для этого планирую сделать ручку, при нажатии на которую ведущие ролики через систему тяг будут отходить от дисков. И есть еще более интересная идея - создание выносного пульта управления телескопом, соединенного с инструментом гибким приводом. На пульте будет размещены ручки тонких движений по осям и вышеупомянутая ручка "освобождения" осей. Вращательное движение будет передаваться через гибкий вал от старого автомобильного спидометра.


Реклама:
Hosted by uCoz