Star Hunter – Ваш путеводитель в мире астрономии

Сегодня я расскажу о важном функциональном узле телескопа — о фокусере. Предназначение фокусера — наводка резкости изображения в окуляре или на матрице фотоприемника. Обычно новички при покупке телескопа редко обращают внимание на тип и характеристики фокусера, однако качественный фокусер позволяет сделать астрономические наблюдения и получение астрофотографий более комфортными и продуктивными.

Как правило, фокусер представляет собой подвижную трубку, в которую вставляется либо окуляр, либо звёздная диагональ с окуляром, либо фотовидеокамера.

Фокусер телескопа-рефрактора с установленной диагональю и окуляром.

Основные параметры

1. Посадочный диаметр

Посадочный диаметр фокусера обычно указывается в дюймах. Среди любительских телескопов наиболее распространены фокусеры с посадочными диаметроми 1.25″, 2″, реже 0.965″, еще реже — 3″. Соответственно, с 1.25″ фокусером можно использовать 1.25″ окуляры, с 2″ фокусером — как 2″ окуляры, так и 1.25″ (через специальный переходник). Под 3″ фокусеры окуляров не так уж и много — разве что знаменитый Explore Scientific 30мм 100 градусов. Фокусером 0.965″ обычно оснащаются простейшие телескопы с апертурой до 50мм.

Реечные фокусеры для рефрактора (слева 1.25”, справа 2”), для рефлектора системы Ньютона (в
центре, 2”).

Реечные фокусеры для рефрактора (слева 1.25”, справа 2”), для рефлектора системы Ньютона (в центре, 2”).

Главное приемущество 2” фокусера перед 1.25” – возможность использования различных 2”
аксессуаров – широкоугольные длиннофокусные окуляры, корректоры комы, редукторы-
полеспрямители, фотоприемники с большой диагональю и т.д.

2. Виды фокусеров

Наиболее распространены следующие виды фокусеров – реечный и Крейфорд. Более редкие — резьбовой, геликоидный, фокусер Клемента и фокусер на салазках.

Реечный фокусер представляет собой две трубки, одна из которых вставлена в другую. На трубке с меньшим диаметром есть зубчатая рейка, на трубке с бОльшим диаметром — колесико с зубчатым колесом. При вращении колесика (ручки фокусера) происходит перемещение малой втулки и смещение окуляра или матрицы камеры. Данный тип фокусера установлен на большинство бюджетных моделей телескопов (рефракторы до 102 мм, рефлекторы до 150 мм). Плюсы — простота и дешевизна, отсутствие вращения фотоприемника. Основной минус – люфт, однако качественно сделанная рейка весьма и весьма удобна в использовании.

Схема реечного фокусера

Реечный фокусер бюджетного китайского телескопа системы Ньютона.

Бюджетный реечный фокусер рефрактора.

Владельцы 3D-принтеров могут распечатать себе основу такого фокусера:
http://www.thingiverse.com/thing:267200

Фокусер, распечатанный на 3D-принтере

Крейфордовский фокусер представляет собой продвинутую версию реечного фокусера, где рейка попросту отсутствует — металлическая ось на трении перемещает трубку фокусера. Главное достоинство — плавность фокусировки, отсутствие люфта, отсутствие вращения фотоприемника. Однако в фокусере Крейфорда возможно проскальзывание — например, при использовании тяжелых окуляров или камер.

Схема фокусера Крейфорда.

Двухскоростной фокусер Крейфорда для телескопа системы Ньютона.

Самодельный Крейфордовский фокусер из дерева и сантехнической трубы.

Самодельный Крейфордовский фокусер из сантехнической трубы.

Самодельный Крейфордовский фокусер из дерева.

Самодельный Крейфордовский фокусер из сантехнической трубы.

Самодельный Крейфордовский фокусер из пластика и металла.

Резьбой фокусер представляет собой две трубки одна из которых вкручивается по резьбе в
другую. Плюсы — простота и небольшой вес. Минусы — люфт, необходимость обильно смазывать резьбу густой смазкой, а также вращение фотокамеры при фокусировке. Данный вид фокусера часто применяется в искателях и подзорных трубах.

Геликоидный фокусер представляет собой что-то типа винта в гайке: вращаем гайку — винт
перемещается вперед-назад. Вращение фотоприемника отсутствует, однако есть заметные
люфты. Применяется во многих фотообъективах (например, в знаменитом Гелиосе-44-2, из
которого при желании можно сделать неплохой геликоидный фокусер для телескопа). Главное достоинство — возможны минимальные габариты, что критично при небольшом выносе точки фокуса телескопа за пределы трубы.

Геликоидная фокусировка в фотообъективе.

Самодельный геликоидный фокусер из фотообъектива “Гелиос-44”

Фокусер Клемента — довольно экзотический вид фокусера. Представляет собой что-то вроде дверной петли, которая держится на двух стальных пластинах. Главные достоинства — жесткость, отсутствие люфта, высокая нагрузочная способность. Из минусов — сложность изготовления, габариты и высокая стоимость. Впрочем, при желании его также можно изготовить самостоятельно.

Фокусер на салазках — еще более редкий способ фокусировки. Его использование я встречал только на некоторых любительских телескопах и на нескольких заводских телескопах. При фокусировке окуляр смещается вместе с блоком вторичного зеркала.

Фокусер на салазках с электрическим приводом.

Фокусер на салазках.

Фокусер на салазках в серийном телескопе Vixen.

Фокусер на салазках в серийном телескопе Vixen.

Отдельно хочу упомянуть о фокусировке главным зеркалом телескопа. Этот способ фокусировки используется в большинстве Шмидт-Кассегренов и Максутов-Кассегренов. Небольшой толкатель перемещает главное зеркало вперед-назад, и, соответственно, вынос фокуса за пределы трубы меняется.

Фокусировка главным зеркалом

При таком способе фокусировки возможно смещение изображения и небольшая разъюстировка, поэтому некоторые любители дооснащают свой телескоп дополнительным фокусером:

Двойная фокусировка — главным зеркалом и отдельным фокусером Крейфорда

3. Количество скоростей

Фокусеры могут быть односкоростными и двухскоростными. В двухскоростном фокусере наряду с основным фокусировочным колесиком есть еще одно с редуктором (обычно с коэффициентом редукции 1:10). Двухскоростной фокусер гораздо удобнее при фокусировке на больших увеличениях.

Двухскоростной Крейфордовский фокусер.

Впрочем, можно достигнуть более точной фокусировки путем замены фокусировочного колесика на более крупное:

Электрофокусеры

При использовании обычного фокусера любого типа ручку фокусировки необходимо вращать рукой. Это может вызвать дополнительную вибрацию телескопа и, соответственно, тряску изображения. Также не всегда удобно находиться рядом с телескопом – например, при фокусировке по экрану ноутбука (астрофото планет, Луны, Солнца). Во всех этих случаях на помощь приходит замечательное приспособление – электрофокусер. Он представляет собой небольшой мотор, присоединяющийся к валу фокусера тем или иным образом. При помощи специального пульта можно управлять фокусировкой и регулировать скорость вращения. Фокусировка получается плавной и без каких либо колебаний.

Простой электрофокусер Sky-Watcher и варианты его использования с различными типами телескопов:

Также существуют более функциональные модели электрофокусеров, управлять которыми можно с компьютера (например, Robofocus) . Такие устройства могут обеспечивать автоматическую фокусировку и подстройку фокуса телескопа в течение всей съемочной сессии.

Заключение

При выборе телескопа обязательно обращайте внимание на тип фокусера и его характеристики. Если при схожих оптических параметрах телескопов есть выбор между реечным фокусером и Крейфордом – разумеется, лучше взять телескоп с Крейфордовским фокусером. Он позволит использовать самые разнообразные оптические аксессуары, обладает более плавной фокусировкой и большей грузоподъемностью.

Обсерватория Аресибо была для меня всем. Но я не смог спасти ее

В удалении от крупных населенных пунктов, скрытая от посторонних глаз туманом и холмами, многие десятки лет работала крупнейшая в мире обсерватория Аресибо. Это было чудо инженерии. Зеркало радиотелескопа, 350-тонная «тарелка» в форме чаши, была собрана из примерно 40 000 перфорированных алюминиевых панелей. Размещался радиотелескоп в естественной воронке диаметром 305 метров.

На высоте примерно 140 метров от чаши находилась 900-тонная платформа треугольной формы. На ней размещалось необходимое для работы с радиосигналами оборудование. За 60 лет своей работы телескоп позволил совершить массу открытий, которые можно назвать революционными. К сожалению, недавно радиотелескоп был разрушен и восстановлению он не подлежит. В этой статье рассказывается о том, что привело к столь печальному финалу. Можно ли было спасти обсерваторию? Может быть, но проблем было очень много. Их вроде бы решили, но наступил неожиданный финал.

Как все начиналось

Впервые я побывал в обсерватории 35 лет назад, когда мне было 12 лет. Мы поехали к родственникам и посетили Аресибо, радиотелескоп, находившийся в нескольких километрах от дома, который мы посетили. Обсерватория произвела на меня огромное впечатление.

В 1995 году я вернулся туда уже будучи студентом. Это было захватывающее время. Тогда обсерватория отмечала свой 30-летний юбилей масштабным обновлением оборудования. В будние дни я анализировал результаты наблюдения нейтронных звезд с Кириаки Ксилури, одним из штатных астрономов обсерватории и экспертом как раз по нейтронным звездам. Как известно, такие звезды, диаметром всего в несколько километров, содержат огромное количество вещества, сжатого до невероятной плотности. Масса нейтронных звезд часто превышает массу Солнца. Результаты наблюдений за такими объектами — окно в микро- и макромир, условия которых кардинально отличаются от того, что нам знакомо и того, что мы можем представить.

Размер и чувствительность радиотелескопа из Аресибо сделали его идеальным инструментом по изучению нейтронных звезд. Именно в этой обсерватории Рассел Халс и Джозеф Тейлор открыли первую двойную систему нейтронных звезд — два объекта огромной массы, вращающиеся вокруг общего центра по малой орбите. Наблюдения ученых показали, что система теряет энергию, так что звезды медленно, очень медленно сближаются, в точности так, как предсказывает общая теория относительности Эйнштейна. В октябре 1993 года, менее чем за два года до моего 10-недельного пребывания в обсерватории, эта работа принесла двум ученым Нобелевскую премию по физике, что достаточно редко случается с астрономами.

В конце лета я поднялся на вершину платформы над чащей чувствуя себя нелепо в своей оранжевой каске и боясь взглянуть вниз. Я был на вершине мира. Спустя годы, подавая документы на вступление в аспирантуру, я попытался описать свои ощущения в личном эссе: хотел рассказать, как те 10 недель, проведенных в горах Аресибо, укрепили мое желание стать астрономом.

Постепенный упадок

Да, спустя десятилетие после описываемых выше событий начался упадок Аресибо. В 2005 году Национальный научный фонд (National Science Foundation) решил пересмотреть список грантов, предоставляемый обсерваториям и астрономам. Тогда все это обходилось Фонду в $190 млн в год. Конечно, Фонд регулярно пересматривал свое «портфолио» для того, чтобы убедиться в нормальном балансе между долгосрочными исследованиями, которые выполняют обсерватории и краткосрочными, для которых требуются гранты.

К сожалению, баланс никогда не был идеальным. Проблема в том, что новые обсерватории всегда получали средства на развитие, оборудование, операционные расходы. Все это более-менее совпадало с планами Фонда. А вот в случае уже существующих обсерваторий планы выполнялись не всегда. Обычно размер фонда заработной платы увеличивался год от года, соответственно, увеличивался и планируемый бюджет. Но вот финансирование самого NSF далеко не всегда росло такими же темпами. В начале 2000-х Фонд попросил группу крупных астрономов рассмотреть существующие траты, проекты и попробовать урезать расходы на $30 млн.

Обсерватория Аресибо тогда получала 10 млн долларов США ежегодно. Комиссия астрономов сразу же рекомендовала урезать эту сумму до $8 млн, а затем, в 2011 — решила урезать расходы еще раз, уже до $4 млн. Комиссия решила стимулировать ученых искать международных партнеров, которые могли бы покрыть часть расходов. Если партнеры не найдутся, комиссия рекомендовала и вовсе закрыть Аресибо к 2011 году. В целом, обсерватории удалось найти финансирование, и просуществовать еще 10 лет.

В то время я получил степень PhD и получил доступ к отчету NSF. Мне было неприятно видеть, что предлагается сделать с обсерваторией. Особенное раздражение вызвал пункт, где говорилось о том, что Пуэрто-Рико, возможно, захочет оплатить операционные расходы обсерватории.

И это в то время, когда Пуэрто-Рико находилось в глубоком кризисе. Не работали многие госучреждения — просто потому, что в бюджете закончились средства. В течение двух недель государственный аппарат практически не работал, около 100 000 госслужащих были уволены, правительство закрыло свыше 1600 государственных школ. Откуда, по мнению комиссии, государство могло достать средства?

У Пуэрто-Рико еще и не было сильного лидера в Конгрессе — так что лоббировать интересы Аресибо было невозможно. Пример такого лидера — Барбара Микульски, которая в начале 2000-х лоббировала запуск команды сервисного обслуживания телескопа Хаббл. У нее все получилось, в 2009 году Хаббл отремонтировали, а так в 2007 году его просто вывели бы из эксплуатации, да и все. С Аресибо, к сожалению, ничего не получилось.

У Пуэрто-Рико нет реального влияния в столице США, нет и делегации в Конгрессе, которая могла бы защищать интересы острова и его жителей. Остров представлен только одним человеком, чиновником, который может голосовать лишь по процедурным вопросам.

К сожалению, финансовые проблемы Пуэрто-Рико лишь начинались, так что Аресибо не ожидало ничего хорошего. К 2015 году 46% населения острова переступили черту бедности, тут уже было не до науки и спасения обсерватории.

Летом 2010 года Колумбийский университет предложил мне работу, и я стал штатным сотрудником. В декабре того же года меня пригласил Фонд для рассмотрения бюджета. Несмотря на усилия комиссии, бюджет Отделения астрономических наук оказался на десятки миллионов долларов США ниже необходимого минимума. Кроме того, большую часть выделенных средств оттягивало на себя строительство ультрасовременного радиотелескопа, Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array. Нужно было финансировать это строительство, а также где-то найти $16 млн в год на строительство Солнечного телескопа Дэниела К. Иноуе ( DKIST ).

В свете всего этого появилась идея окончательно прекратить финансировать Аресибо. Тогда это казалось не просто хорошей идеей, но даже победой. Какие-то средства все же выделялись, но их не хватало на обновление деградирующей инфраструктуры или, тем более, приобретение новых инструментов. Обсерватория нашла новые источники финансирования, в частности, благодаря программе наблюдения за опасными для Земли астероидами.

Благодаря этой программе обсерватория Аресибо, у команды которой был огромный опыт изучения и измерения астероидов, получила около $2 млн, а в 2012 году — $3,5 млн. Этого было достаточно для продолжения работы объекта, но не для обновления его инфраструктуры.

Но Фонд продолжал настаивать на идее прекращения работы обсерватории Аресибо. В одном из отчетов подробно рассчитывалась стоимость демонтажа объекта после вывода его из эксплуатации. По правилам, местность должна быть восстановлена до изначального состояния после прекращения работы подобного объекта. Авторы отчета сознательно сильно занизили цену демонтажа и последующих работ для того, чтобы показать привлекательность идеи.

Ситуация ухудшилась после того, как Роберт Керр, руководивший обсерваторией многие годы, решил уволиться. После этого партнеры Аресибо отказались от продления контракта и участь объекта была решена. Правда, в 2017 году у обсерватории появился шанс — Университет Центральной Флориды решил защитить обсерваторию. Идея была в том, чтобы возложить финансирование Аресибо на Университет, а значит — на штат Флорида. Это рискованный план, поскольку у самого Университета не было опыта в управлении столь масштабным объектом. Администрация штата должна была согласовать этот план, чтобы он стал реальностью.

Спасение телескопа и неожиданный конец всего

Фонд NSF принял предложение Флориды, согласившись не закрывать объект. Но здесь появилась другая проблема, еще более серьезная, чем недостаточное финансирование — ураган Мария. Он обрушился на Пуэрто-Рико, причинив всему острову ущерб на 90 млрд долларов США. Обсерваторию тоже потрепало — была сорвана с платформы 100-метровая антенна, при ее падении были повреждены сотни алюминиевых панелей. Долгое время к оборудованию в долине под тарелкой можно было добраться лишь на лодке. Тем не менее, восстановить работоспособность радиотелескопа удалось удивительно быстро — уже через девять дней после того, как ураган затих, телескоп продолжил собирать данные.

Несмотря на ураган, дело пошло на лад — Флорида согласилась взять на себя обслуживание телескопа. Ученые из Фонда предложили добавить в конструкцию специальную систему с криогенным охлаждением, которая позволяла обнаруживать новые пульсары, нейтронные звезды и показывать струи водорода у ближайших галактик. Инструмент планировалось установить в 2022 году. В августе 2019 года Фонд выделил 12,3 млн долларов США на ремонт после урагана, плюс НАСА предоставило крупный грант для реализации программы поиска потенциально опасных для Земли объектов.

Беда пришла, откуда не ждали: лопнул один из металлических тросов, поддерживающих конструкцию. Он упал с огромной высоты, рассекая все панели в чаше, что попадались ему по пути. Это не было огромной проблемой — нужно было просто заменить кабель и 250 уничтоженных панелей.

6 ноября к Пуэрто-Рико отправился транспорт с новым тросом. Но тут лопнул еще один. И тогда Фонд, представители которого проконсультировались с рядом инженерных компаний, заявил, что любые ремонтные работы будут слишком опасны. Проблема в том, что устойчивость как самой платформы, так и ее опорных башен была нарушена. Когда все это рухнет, было лишь вопросом времени.

Первого декабря произошла финальная катастрофа — лопнуло еще несколько тросов, и платформа, нависавшая над чащей, рухнула вниз. Было похоже на то, что на телескоп сбросили бомбу.

Сегодня некоторые объекты обсерватории функционируют, но все знают, что радиотелескоп никогда не будет восстановлен. Обсерватории пришел конец. Я так и не смог себя заставить посмотреть запись катастрофы, которая уничтожила Аресибо.

Сын автора статьи осматривает телескоп в 2019 году