О.А. Ивлев

Зачем делают любительские телескопы?

Возможно, что увлечение астрономией в наше время - одно из немногих, оставшихся романтикам и мечтателям. Глядя в телескоп, человек не только расширяет границы своего знания о природе, но и познает самого себя. Астрономия позволяет человеку понять, что физическая природа Мира едина - законы природы на Земле и на далеких звездах общие. Это единство Мира поражает воображение более всего. Идея Мира, как будто созданного по общему плану, возбуждает фантазию человека, заставляет искать ключи к пониманию этого стройного божественного орнамента. Особенно сильное воздействие "близкий" взгляд в телескоп на звездное небо (всего лишь с помощью отполированного стекла!) оказывает на детей: им открываются - сразу, вдруг - великие истины удивительного многообразия, сложности, стройности Мира и своей собственной сильной причастности ко всему сущему. Это происходит потому, что безграничность пространства и бесконечность времени открываются зримо и заставляют каждого ответить на вопросы собственного бытия и яснее ощутить свое человеческое предназначение, так как в сравнении с космическим временем оцениваешь конечность собственной жизни. Люди и эмоционального, и логического склада всегда испытывают возвышенное молитвенное состояние, душевное волнение, глядя в телескоп на сверкающее мириадами звездных искорок небо.

Научно-любительские увлечения получают массовое развитие в благоприятных социальных условиях. В настоящее время в нашей стране из-за общей неблагополучной ситуации резко снижены познавательные стимулы и размыты культурные ориентиры, системное научное руководство юношеством и молодежью отсутствует. Массовые увлечения носят узкоприкладной, а не мировоззренченский характер. Астрономией в этих условиях интересуются мало. В тоже время существует высокий образовательный уровень, быстро осваиваются новые научно- технические достижения непрофессионалами (электроника, информатика) - за последние годы в любительской среде разработаны десятки различных отечественных конструкций компьютеров и освоены все доступные виды зарубежных компьютерных систем. В этой части нашего общества постоянно живет подвижничество, его духовные потребности не удовлетворены- именно для этой, малой части общества понятен интерес к культуре. Астрономия же несет в себе высокую культуру, формируя мировоззрение.

Любительский телескоп - это прибор для обучения, для развития, для отдыха и общения, для необычного "спорта" зоркости и терпения, для познания Природы "с самого начала".

Телескопостроение в России.

На протяжении десятков лет любительская астрономия в России была одним из массовых увлечений. Работали планетарии, лектории, астрономические кружки. Наблюдения неба проводились, как правило, в телескопы-рефракторы диаметром 60 и 80 мм (f/D=10), изготовлявшиеся целевым назначением для школ и клубов. Оптические возможности школьных телескопов были очень ограничены, их механика не заслуживала доброго слова (поэтому в школах у нас, как правило, никогда не наблюдали небо). Другие промышленные модели телескопов выпускались очень малыми партиями и были редкостью. Телескопов для обсерваторий домов пионеров, детских технических клубов, планетариев, вузов, в том числе и педагогических, также не было в серийном производстве (техническая документация на оптических заводах быстро устаревала, а ее переработкой там не считали нужным заниматься). В этой обстановке стихийно возникло неформальное движение любителей астрономии - телескопостроителей.

Любительское телескопостроение в 70-80-е годы развивалось под влиянием замечательных книг М.С. Навашина "Телескоп астронома-любителя" и Л.Л Сикорука. "Телескопы для любителей астрономии". Эти книги представляли собой руководства по изготовлению самодельных телескопов. Написанные простым языком, они увлекли множество людей идеей создания небольшого телескопа, чаще всего - системы Ньютона. Кустарная технология изготовления и контроля оптики оказалась настолько глубоко проработанной, что практически любой школьник и сейчас может отшлифовать и отполировать 100...150-мм зеркало вполне удовлетворительного качества. Профессионалы нередко изумляются мастерству оптиков-самоучек, выучившихся только по этим книгам и изготовляющих даже асферику с диаметрами до 350...400 мм. Однако, если изготовление оптики доступно многим, то механику удовлетворительного качества могут изготовить лишь единицы.

Движение телескопостроителей объединило многих незаурядных людей, открытых для общения, бескорыстно делящихся знаниями, активно пропагандирующих свое увлечение. В клубах атмосфера была филантропической, почти домашней. Горячо дискутировались статьи любителей в "Земле и Вселенной" и их письма, детально обсуждались инструменты, созданные А.Н. Подъяпольским (Москва), С.И. Сориным (Баку), Л.Л. Сикоруком (Новосибирск), А.Н. Крыловым (Москва), Ю.А. Клевцовым (Иркутск), Ю.А. Петруниным (Челябинск), Г.М. Веселовым (Москва), Н.П. Василенко (Невинномысск), А.Т. Ворониным (Москва), Р.Х. Бекяшевым (Ленинград), С.Б. Александровым (Рязань), А.С. Фоминым (Ленинград), С.В. Карповым (Красноярск). Эти работы долго помнили, сравнивали, считали их эталонами. Для объединения телескопостроителей и для обоснования целей движения многие годы работали М.М. Шемякин и Г.В. Шуваев.

Особенно много прогрессивных идей по конструкции телескопов и технологии любительского телескопостроения собрано и внедрено Сикоруком Л.Л.: облегченная бумажно-эпоксидная труба, линза Барлоу, монтировки Бостиана-Мейнела и Добсона, протуберанц-телескоп, бескорпусная конструкция телескопа, усовершенствованный теневой прибор и многое-многое другое. Зарубежный опыт, в частности, американский, также начал распространяться у нас, благодаря плодотворной работе Л.Л. Сикорука и работе его единомышленников из клуба им.Максутова.

рис 1

рис 2

Наиболее серьезные, системные работы по механике любительских телескопов на протяжении многих лет выполнил Крылов А.Н. Им изготовлены и детально описаны конструкции полярной платформы, облегченной вилочной монтировки, несимметричной параллактической монтировки, часовые приводы, легкие и чрезвычайно жесткие штативы. Из всех ветеранов любительского телескопостроения он остался самым активным астрономом-любителем. Крылов А.Н. непрерывно совершенствует свои инструменты, регулярно наблюдая в них небо (рис.1, 2).

Казалось бы, для чего изобретается "велосипед", ведь основные оптические схемы, технические решения и методы наблюдений описаны и изготовлены в стародавние времена? Ответ достаточно прост: на сегодняшний день нет полностью удовлетворительной конструкции любительского телескопа. По-видимому, еще не скоро появится такой инструмент, который мог бы соответствовать одновременно всем требованиям любителя: наблюдать и фотографировать объекты Солнечной системы и объекты "глубокого" неба. Суть серьезного технического любительства - в поиске так называемых "предельных" и "непредельных" решений, которые позволяют выполнить поставленные задачи минимальными средствами, используя новые знания, умения, материалы, инструменты. Это касается и оптических схем, и конструкций труб, и приводов, и монтировок, и окуляров, и фильтров, и методов наблюдений и т.д.

рис 3а

рис 3б

Одной из важнейших целей в те годы ставилось найти наиболее подходящие конструкции массового инструмента для школ, вузов. Было совершено немало романтических попыток внедрить через органы просвещения любительские разработки, но пройти через бюрократические преграды не удалось. Телескопостроители обратились к руководителям крупных оптических предприятий.
Сикоруку Л.Л. с большими трудностями удалось внедрить на Новосибирском приборостроительном заводе телескопы Ньютона. Однако первые образцы телескопов, спроектированные по стандартам оборонки, разочаровали любителей астрономии: телескопы имели диаметры всего лишь 65 и 110 мм, были достаточно тяжелыми, дорогими, а механика по-прежнему была грубой. Новосибирцам пришлось переработать немало вариантов, чтобы серийно производить знаменитые теперь телескопы "Мицар" (D=110 мм, f/D=7.3) и "Алькор" (D=65 мм, f/D=7.7) (рис.3а,б). Кроме того, НПЗ разработал серию телескопов астронома-любителя "ТАЛ" системы Ньютона, из которой отметим:

• "ТАЛ-М" (D=80 мм, f/D=6.58), предназначенный для визуальных наблюдений; телескоп установлен на колонне, на универсальной монтировке параллактического типа, которая имеет ключи тонких движений по осям; особенностью конструкторского решения трубы является совмещение оптического искателя с окуляром телескопа;
• "ТАЛ-2" (D=150 мм, f/D=8), предназначенный для визуальных и фотографических наблюдений, что представляет интерес для подготовленных любителей; он установлен на немецкой монтировке, имеет привод часового слежения.

рис 4

рис 5

рис 6

Всемирно известное Ленинградское оптико-механическое объединение, создавшее все крупные отечественные астрономические телескопы, разработало серию любительских инструментов - по схеме Максутова. Наибольший из них - телескоп "Астел-150" (D=150 мм, f/D=13.3) - может стать основой любительской обсерватории (рис.7). Он снабжен шаговым приводом часового слежения. Это первый телескоп подобного класса, разработанный отечественной промышленностью для серийного производства. Дизайн трубы, вилки, корпуса часовой оси - аналогичен передовым зарубежным конструкциям телескопов "Meade" и "Celestron". Конструкторское решение для широтной головки телескопа - оригинальное, но весьма спорное: инструмент стал тяжелым (50 кг) и нетранспортабельным. Кроме того, ЛОМО серийно производит любительские телескопы с меньшими диаметрами: "Астел-70" (D=70 мм, f/D=10) и "Астел-90" (D=90 мм, f/D=12.2) по схеме Максутова (рис.8), и рефрактор "Астел-80" (D=80 мм, f/D=12.5). Эти небольшие телескопы близки к классу распространенных на Западе телескопов-игрушек ("Astroscan", "Questar-3.5"", "AstroScope-ETX" (рис.9) и др.), но неизмеримо выше их по качеству изображения и изготовления. Создание серийных любительских астрономических телескопов началось и на других промышленных предприятиях, в частности, на Загорском оптико- механическом заводе. Здесь производятся телескопы Ньютона серии "Кронос" двух модификаций (D=70 мм, f/D=7.4) и (D=115 мм, f/D=6.1), а также менисковый Кассегрен (D=165 мм, f/D=9). Эти телескопы снабжены параллактической монтировкой, набором окуляров.

рис 7

рис 8

рис 9

Однако, имея квалифицированных специалистов, большие производственные возможности, нашим оптическим промышленным предприятиям не удалось создать доступные по цене массовые любительские телескопы; как бизнесмены они оказались неповоротливыми, и очень-очень медленно совершенствуют свою продукцию; сами производители, к сожалению, не наблюдают в свои инструменты, только лишь на лабораторных контрольных установках, и, как правило, имеют смутное представление о требованиях к любительскому телескопу. В целом, на промышленных предприятиях не сложились по-настоящему активные производственные группы телескопостроения: по-видимому, условия для работы не соответствуют динамичности любительской среды, и, кроме того, существует многоэтажная структура руководства. Более эффективными могли бы стать любительские лаборатории при госпредприятиях, в которых следовало бы сосредоточить разработку и испытания инструментов, предназначенных для серии.

Понимая реальные проблемы промышленников, следует выразить им благодарность за их вклад в развитие любительской астрономии в прошедшие трудные годы. Историю создания этих инструментов еще следует написать. Новые времена принесли экономическую самостоятельность, с которой открылась возможность создать именно те инструменты, о которых долго мечтали любители астрономии. Самые преданные своему делу телескопостроители объединились в небольших фирмах для производства любительских инструментов. Первая любительская компания - московская фирма "Интес" представила в 1989 году телескоп системы Максутов-Кассегрен (D=150 мм, f/D=10), который зарубежные журналы для любителей астрономии назвали "русской революцией" (рис.10).

рис 10

Телескоп был установлен на вилочной экваториальной монтировке, содержал часовой привод с электродвигателем, регулируемым по скорости. Это было подлинное событие: к первому образцу, выставленному в фотоотделе ГУМа, было невозможно пробиться. Многие полагали, что с появлением этого телескопа наконец-то и у нас будет развиваться наблюдательная любительская астрономия. Немного позже в России образовались новые молодые компании - "Интес- микро", "ИнтерОПТИК" и другие. Любители астрономии становились профессиональными строителями телескопов для новых поколений любителей. Начиная изготовление телескопов, наши телескопостроители оказались в некоторой растерянности от многообразия существующих на Западе моделей телескопов. Подлинным учебниками стали редкие у нас журналы "Sky and Telescope" и "Astronomy". Библиотечные экземпляры этих изданий конца 80-х - начала 90-х годов в Государственном астрономическом институте им.Штернберга и Государственной публичной научно-технической библиотеки зачитаны буквально до дыр. Крупным событием стало появление в Москве первого в России 250-мм Шмидт- Кассегрена с приводом LX6 фирмы "Meade", подарка американских любителей отделу астрономии и космонавтики Московского Дворца пионеров на Ленинских горах. Этот телескоп изучали как наглядное пособие, наблюдали в него, разбирали его и удивлялись многим техническим решениям, которые можно охарактеризовать как компромисс между сравнительно небольшой ценой и посредственным качеством изображения и конструкции, сомневались соответствию технических параметров рекламе.

Зарубежный опыт создания любительских серийных инструментов показывает, что в настоящее время мировой рынок насыщен телескопами для любителей астрономии любого уровня квалификации. Борьба за покупателя заставляет непрерывно совершенствовать выпускаемую технику, делать работу с ней более удобной и эффективной. Рекламы и каталоги различных фирм, как правило, характеризуют свой товар в превосходной степени. Конкурентная борьба безжалостно отбрасывает модели телескопов, уступающие по качеству изготовления, привлекательности или слишком дорогостоящие. Однако нет тенденции к сокращению числа моделей до нескольких наиболее удачных. Рынок телескопов исключительно разнообразен, и покупатели имеют широкий выбор, причем часто даже опытному наблюдателю трудно остановиться на какой-либо определенной модели. На Западе наиболее популярными, массовыми моделями любительского инструмента являются телескопы по схемам Ньютона, Максутова и небольшие телескопы-рефракторы.

Телескопы Ньютона на альт-азимутальной монтировке Добсона

В этой системе соблюден принцип абсолютной простоты элементов конструкции, снижены требования к жесткости трубы, допускается люфт, отсутствуют узлы фиксации и слежения за небесным объектом. Для начинающего любителя астрономии этот телескоп предоставляет лишь возможность обзоров звездного неба (рис.11).

рис 11

Наиболее распространены телескопы с диаметром главного зеркала 150...300 мм. Обычно главное зеркало имеет параболическую форму. Монтировка Добсона представляет собой простейшую конструкцию - коробку горизонтальной оси, установленную на основание-диск с азимутальной осью. Полуоси трубы лежат в лагерах, как правило, без фиксации. Диаметр полуосей трубы телескопа обычно составляет в зависимости от веса трубы 1/5-1/15 длины трубы - для увеличения момента трения, удерживающего трубу в равновесии. Трубу для такого телескопа изготавливают из бумаги, пропитанной эпоксидной смолой. Этот вариант любительского телескопа в настоящее время является наиболее популярным во всем мире. Такие недорогие телескопы могли бы стать весьма удобной моделью школьного телескопа в России. Простота данной системы привлекает и многих любителей астрономии, которые строят самодельные телескопы Ньютон-Добсон.

Телескопы Максутова

Оптическая схема этого телескопа позволяет создать герметичную, относительно короткую трубу, что очень удобно для эксплуатации инструмента. Существует множество разновидностей систем с диаметрами 80...300 мм. Системы Максутова (зарубежом их нередко называют МАК), достаточно простые в изготовлении и сборке, являются одними из наиболее популярных среди наблюдателей.

Рефракторы

Традиционные рефракторы (D=60...100 мм, f/D=10...15) с двух-трехлинзовыми объективами из обычных оптических стекол выпускаются множеством фирм, эти телескопы обычно недорогие и поэтому популярны среди любителей, несмотря на заметные остаточные полевые и хроматические аберрации. Настоящий переворот в любительской астрономии произошел с появлением новых оптических стекол с очень большим диапазоном изменения показателя преломления (коэффициент Аббе - более 90, как у естественного кристалла флюорита), что позволяет создавать двухлинзовые рефракторы с ничтожно малыми хроматическими аберрациями. Качество их изображения настолько высоко, что многие любители, однажды наблюдавшие в эти рефракторы, навсегда отдали им предпочтение. И это несложно объясняется: в линзовых объективах потенциально выше коэффициент пропускания (малопоглощающие стекла и широкополосные просветляющие покрытия), выше контраст изображения (беспузырное стекло; влияние рассеяния света на преломляющих поверхностях ниже, чем на зеркальных), отсутствие центрального экранирования (способствует "прорисовке" мелких деталей объекта), высокая светосила до f/D=5. Они успешно конкурируют с зеркальными системами равной эффективности при меньшем диаметре и габаритах (так, например, можно показать, что для широкого набора любительских задач 100-мм апохромат вполне заменит 180...200-мм зеркальный телескоп с центральным экранированием 20% по диаметру), причем особенно успешно - в условиях наблюдения в городе и на равнине. Можно утверждать, что рефракторы наиболее универсальные оптические системы для любителей астрономии. Объективы-апохроматы (оптические системы, скорректированные на три длины волны) c флюритоподобными стеклами (их обозначают кодом "ED") выпускают в настоящее время все ведущие фирмы мира. Впервые апохроматы с диаметром 70 мм (f/D=6.85) были установлены в телескопах "Genesis" (фирма "Tele Vue", США). Несмотря на высокую цену, они сразу же стали очень популярны. Фирма "Meade" предлагает серию дублетов-апохроматов диаметром 100, 125, 150, 175 - мм (f/D=9). Компания "Astro-Physics" (США) пошла еще дальше - создала ED-триплеты исключительно высокого качества с диаметром входного зрачка 105 мм (f/D=6), 130 мм (f/D=8), 155 и 180 мм (f/D=9). Аналогичные по качеству триплеты-апохроматы стали выпускать ЛЗОС и ЛОМО.

Для российских мастеров производство любительских телескопов оказалось не простым и не очень-то прибыльным делом: телескоп - инструмент недешевый, рынок сбыта небольшой, его еще нужно формировать, грамотно рекламировать свою продукцию. И тем не менее, выживая на гроши, не имея своего производства, наши любители создают телескопы мирового класса. Экономический кризис заставил наши телескопостроительные фирмы ориентироваться полностью на зарубежный сбыт, продажа даже одного инструмента в России - исключительное событие.

рис 12

рис 13

За десять лет своего развития фирма "Интес" (Москва) прочно утвердилась на рынке астрономических телескопов. Жесткие требования чужого рынка потребовали создания конкурентноспособных моделей. Теперь многие каталоги любительских инструментов рекламируют различные модели телескопов "Интес": -системы Максутов-Кассегрен "Eioan MK-67" (D=150 мм, f/D=12), "Интес MK-69" (D=150 мм, f/D=6) - оптимальные по параметрам для любителей астрономии (рис.12, 13); каждый из телескопов после предварительной сборки и юстировки доводится путем индивидуальной ретуши - слабой асферизации фронтальной поверхности мениска, эта операция требует применения лазерного контроля и большого мастерства оптиков; такая сложная технология позволяет добиться высокого качества изображения, причем следует заметить, что для любительских телескопов ее применяют только российские оптики. Качество изображения этих телескопов "Интес" выше многих аналогичных западных моделей, поэтому неудивительно, что за ними устанавливается очередь с предварительной записью американских любителей.

рис 14

• система Максутов-Кассегрен "Интес MK-91" (D=229 мм, f/D=13.5), предназначенная, главным образом, для серьезных наблюдений планет в главном фокусе и для астрофотографии с применением редуктора-корректора (рис.14); согласно рекламе этот телескоп дает исключительно контрастное изображение даже при наибольшем полезном увеличении; фирма, единственная из всех, предоставляет характеристики разрешения своих инструментов по полю зрения.
• система Максутов-Ньютон "Интес MN-61" (D=150 мм, f/D=6) - эта высококонтрастная система имеет большое поле зрения и предназначена, как для обзоров звездного неба, особенно для туманностей, галактик, звездных скоплений, так и для астрофотографии (рис.15); оптика телескопа рассчитана таким образом, чтобы полностью были исключены хроматические аберрации в мениске.

рис 15

Фирма "Интес-микро" (Москва), давно уже самостоятельная "дочь" "Интеса", также прошла тернистый путь развития. В настоящий момент эта фирма выпускает наибольшее для России разнообразие астрономических инструментов и принадлежностей к ним. Многие из этих инструментов выполняют на заказ и они имеют высшее качество оптических приборов профессионального класса:

• системы Максутов-Кассгрен "Альтер-V" (D=150 мм, f/D=10) (рис.16)

  рис 16

  и "Альтер-Т" (D=150 мм, f/D=10), отличающиеся конструкцией узла фокусировки, так для первой резкость устанавливается при движении окулярного узла - кремальеры, а для второй применен современный усовершенствованный быстрый способ фокусировки тонким перемещением главного зеркала без нежелательных смещений изображения (это позволяет вести наблюдения и фотосъемку на расстояниях от 15 м до бесконечности); эти модели завоевали отличные рекомендации на европейском и американском рынках, причем оказались настолько эффективными по своим характеристикам, что фирма "Meade", не желая развития реального конкурента, немедленно выпустила аналогичную модель своей разработки (D=180 мм, f/D=10), однако нет информации о ее популярности;
• телескопы больших диаметров по схеме Максутова-Кассегрена "Альтер- М809" (D=200 мм, f/D=10), "Альтер-М1008" (D=250 мм, f/D=12.5) (рис.17), "Альтер- М1210" (D=300 мм, f/D=10) с безлюфтовой подвижкой главного зеркала; конструкции труб этих телескопов имеют повышенную жесткость для долговременного сохранения оптических характеристик; для всех систем Максутов-Кассегрен применяется индивидуальная асферизация мениска;

  рис 17

• телескоп по классической схеме Кассегрена "К1607" (D=400 мм, f/D=15) с защитным оптическим окном, на которое приклеено вторичное зеркало, что обеспечило отсутствие растяжек крепления (при этом достигается наиболее полное использование дифракционного качества изображения); труба и бленда, кроме того, содержат дополнительные внутренние светозащитные кольца для уменьшения влияния света, рассеянного на внутренних поверхностях, что в целом, повышает контраст изображения;
• для начинающих любителей можно использовать оригинальный телескоп системы Максутов-Грегори "Аргус" (D=65 мм, f/D=20), а для любителей старины и оригинального, к тому же, дизайна - вариант телескопа "Николай-II" (D=65 мм, f/D=18.5), оформленный в стиле 18 века и изготовленный с большой любовью и знанием тонкостей старых технологий (рис.18);

  рис 18

• телескоп-рефрактор "Интес-микро А-608" (D=150 мм, f/D=8) с объективом-апохроматом, этот телескоп вполне можно назвать мечтой многих наблюдателей (рис.19): большая светосила делает его компактным, применение новейших особых кронов и флинтов позволило создать композицию дифракционного качества во всем видимом диапазоне спектра, фотографическое поле инструмента составляет 4.4 градуса без виньетирования на краю кадра.

рис 19

Фирма "Интес-микро" разработала и изготовила весьма перспективные опытные образцы монтировок:

• "Альтер D4H" - для установки небольших компактных телескопов весом до 8 кг (таких, как телескопы "Альтер-Т" с управляемыми следящими приводами по обеим осям (рис.20);

  рис 20

• "Альтер D6" для телескопов весом до 35 кг по классической немецкой схеме, причем ее можно использовать как на стационарной колонне, так и на треноге в полевых условиях; часовой привод позволяет следить за объектом по обеим осям с точностью не хуже 0.5 угловой секунды управление приводами выполняется от пульта, причем в соответствии с современными требованиями, предусмотрена микропроцессорная компенсация периодических ошибок слежения. Московская фирма "ИнтерОПТИК" энергично занимается производством телескопов около двух лет. За этот небольшой промежуток времени создано несколько высококлассных моделей любительских инструментов, предназначенных для широкого круга наблюдательных задач и имеющих достаточно большие для подобного класса приборов поля зрения:
• трубы-рефракторы с трехлинзовыми объективами-апохроматами (ED), в которых использованы особые сорта новейших оптических стекол с (рис.21)

  рис 21

• телескоп 100 APO 6 (D=100 мм, f/D=6, поле=2.5°)
• телескоп 130 APO 9.5 (D=130 мм, f/D=9.5, поле=1.5°)
• телескоп 150 APO 8 (D=150 мм, f/D=8, поле=1.5°)
• двухменисковый Максутов-Кассегрен 150 ДМаК 8 (D=150 мм, f/D=8, поле=1.5°);
• телескопы Ньютона на монтировке Добсона с параболическим зеркалом (D=152 мм, f/D=7.3), одни из немногих любительских инструментов, производимых для российских любителей астрономии;
• малогабаритный модифицированный телескоп Ньютона с афокальным корректором (схема русского оптика Волосова) с высоким качеством изображения по всему полю (D=110 мм, f/D=3, полу=2.7°); этот телескоп предназначен как для фотографирования, так и для визуальных наблюдений объектов "глубокого" неба; у фирмы существуют планы поставлять этот телескоп на экваториальной вилочной монтировке.

Особо отметим то обстоятельство, что фирма "ИнтерОПТИК" комплектует эти инструменты своими же серийно производимыми астрономическими окулярами, свободными от дисторсии на угловом поле 60°, и, пожалуй, лучшими в России (рис.22).

Под маркой "Сибирская оптика" (Новосибирск) в зарубежных каталогах можно встретить уникальные конструкции телескопов (рис.23), например, зеркальные системы Ричи-Кретьена - телескопы "Astrosib - 250 RC" (D=250 мм, f/D=8) и "Astrosib - 360 RC" (D=360 мм, f/D=8). Зеркала системы Ричи-Кретьена имеют гиперболическую форму, наиболее сложную в изготовлении; для таких телескопов характерна высокая эффективность работы (большое поле зрения, высокое разрешение по всему полю).

рис 22

рис 23

Особенностью наших современных отечественных любителей астрономии является их универсальность - они сочетают в себе инженерную грамотность и активность предпринимателей, быстро схватывают суть дела, продуцируют новые идеи, умеют делать буквально все - сами считают оптику и механику, сами разрабатывают чертежи и изготовляют детали, сами собирают и контролируют телескопы, сами проводят деловые переговоры, сами оформляют договора и ведут бухгалтерию, и сами же наблюдают в свои телескопы. Самостоятельно проникнуть на западный рынок оказалось невозможно; даже в таком бизнесе как производство и продажа любительских телескопов законы там - волчьи. Западные и восточные дилеры быстро уловили мысль, какой ценный клад представляют собой наши ребята - телескопостроители и предложили свои услуги по продвижению телескопов, покупая задешево их продукцию и с большой выгодой продавая ее у себя. Надо сказать и слова справедливости: при всем их стяжательстве, они осуществили ценное руководство технической деятельностью наших фирм, разъясняя особенности конструкций различных перспективных систем, современный дизайн и тонкости рынка. В настоящее время практически все производство телескопов в России, как на государственных, так и на частных предприятиях, находится под контролем американских, европейских, японских и корейских бизнесменов, и нацелено на экспорт.

Многие наши производители (ЛЗОС, Интес, Интес-Микро, ИнтерОПТИК) в настоящее время вынужденно изготавливают, в основном, только трубы, не имея возможности производить механику серийно - монтировки, приводы слежения, штативы, хотя каждая из этих фирм имеет опыт создания астрономических следящих опорно-поворотных устройств, подготовленную к производству документацию и перспективные планы выпускать телескопы как единое оптико-механическое изделие. Производство точной механики - дело очень дорогое, и пока наши монтировки не выдерживают конкуренции с зарубежными. Зарубежные дилеры обычно компонуют российские телескопы (с хорошим и отличным качеством изображения) и американские монтировки (с низким или весьма посредственным качеством механики) и успешно делают свой бизнес на западном рынке. А тем временем на нашем рынке уже появились телескопы китайского и тайваньского производства отвратительного качества.

Концепт-телескопы

Эволюция любительских телескопов (диаметром до 400-мм) за последние 20 лет впитала перспективные концептуальные научные, образовательные, технические, дизайнерские и даже социальные идеи. Какой может быть перспектива развития любительского астрономического телескопа?

Технические требования, предъявляемые к современным любительским телескопам характерны для полевых инструментов профессионального класса: дифракционное качество изображения, транспортабельность, компактность, эргономичность, сервисное снижение времени рутинных процедур (полярной центрировки и поиска объектов по звездным каталогам и по эфемеридам), обеспечение высокого качества слежения за небесным объектом в течение длительных (до 1.5 часа) экспозиций, автоматизация и компьютеризация работы. Наиболее известны в мире зарубежные фирмы-производители качественных любительских телескопов: "Meade", "Celestron", "Bausch & Lomb", "Zeiss", "Tasco", "Tele Vue Optics", "Parks Optical", "Questar".

Фирмы "Meade Instruments" и "Celestron" приобрели известность и высокую репутацию в астрономическом мире, благодаря последовательному совершенствованию выпускаемых ими телескопов любительского класса, которые в настоящее время по сумме критериев приближаются к категории профессиональных инструментов с широкими функциональными возможностями. Анализ показывает, что фирмами "Meade" и "Celestron" осуществлен тщательный отбор и внедрение наиболее совершенных технических решений. Именно по этим причинам изучение идеологии и опыта проектирования этих фирмы представляет важный этап при становлении современного отечественного производства инструментов для любителей астрономии.

Одними из массовых инструментов на Западе являются телескопы системы Шмидта-Кассегрена. Фирма "Meade" выпускает несколько моделей этих телескопов - с диаметрами 7" (180 мм), 8" (200 мм), 10" (250 мм), 12" (300 мм) и 16" (400 мм) основная модификация имеет относительное отверстие 1:10 (рис.24). Фирма Celestron выпускает аналогичный ряд.

рис 24

Главное зеркало имеет форму глубокой сферы, его относительное отверстие равно 1:2. Вторичное зеркало - асферическое, имеет форму сплюснутого сфероида для исправления большой сферической аберрации главного зеркала. Пластина Шмидта - главный корректор полевых аберраций - имеет сложную форму с двухсторонней асферизацией: ее поверхность можно описать полиномом восьмого порядка. Качество оптики телескопа теоретически близко к дифракционному пределу в широком поле зрения - около 40 угл.мин., однако серийные любительские инструменты не достигают этого предела. Фокусировку на объект осуществляют точным смещением главного зеркала: этот способ дает выигрыш по габаритам окулярного узла при обеспечении наводки на объекты, расположенные на расстоянии от нескольких метров до бесконечности. Все оптические поверхности снабжены многослойными покрытиями, уменьшающими световые потери. Пластинка Шмидта имеет необычные габариты для традиционной оптики: ее толщина составляет 5 мм при диаметре 250 мм. При такой низкой относительной толщине возникает множество проблем при обработке оптической детали. Асферизация пластинки осуществляется сложным методом: вначале полированную плоскопараллельную пластину как круглую мембрану деформируют в вакуумном приспособлении на заданный прогиб, а затем ее полируют на плоскость в напряженном состоянии. Когда механическое напряжение снимают, поверхность детали приобретает кривизну, близкую к расчетной. Ретуширование детали проводят по второй поверхности в процессе технологической сборки и доводки. За разработку технологии массового производства оптики телескопов Шмидт-Кассегрена, автор метода - любитель астрономии Т. Джонсон был награжден медалью Оптико- Астрономического общества США. Данная схема обеспечивает возможность компоновки короткой трубы: при диаметре главного зеркала 260 мм, и фокусном расстоянии 2000 мм - длина трубы получается около 500 мм. Это позволило создать компактную и жесткую монтировку, что является одним из важнейших требований к любительскому инструменту. Телескопы устанавливаются на вилочной монтировке, причем инструменты с диаметром до 250 мм могут устанавливаться как на экваториальную, так и на альт- азимутальную платформы. Полярная ось инструмента выполнена по т.н. "обращенной" схеме (ось неподвижна, корпус оси вращается); на корпусе полярной оси установлены и зафиксированы червячное колесо и косозубое колесо ручного наведения по часовому углу. Часовое слежение осуществляется при помощи малопотребляющего двигателя постоянного тока с трехступенчатым редуктором. Весьма интересен подход разработчиков к созданию оптимальной по стоимости и точности системы часового слежения. Ими использована механика среднего класса точности с микропроцессорной системой компенсации наиболее весомой систематической ошибки ведения - периодической ошибки червячного зацепления. Функцию этой ошибки на одном обороте червяка вводят в запоминающее устройство. Для этого наблюдатель гидирует звезду в ручном режиме в течение одного оборота червячного винта, корректируя положение оси телескопа и "обучая" привод точному вращению. Для управления телескопом служит ручной пульт.

Важнейшей особенностью описываемых телескопов является встроенная информационная система, служащая для наводки на небесные объекты по координатам звездных каталогов. В качестве источников первичной информации об угловом положении осей склонения и прямого восхождения используются оптические растровые датчики. Эти датчики имеют в своем составе полупроводниковые оптронные пары, считывающие информацию об угловом смещении относительно нулевого положения, заданного при начальной выставке инструмента в Полюс Мира. Звездные координаты отображаются на индикаторах пульта. Точность датчиков невысока, они не включены в систему обратной связи управления телескопом; однако информационная система предоставляет очевидное удобство работы. В электронной памяти пульта могут также содержаться координаты наиболее интересных небесных объектов (до нескольких тысяч); система сама может подсказать наблюдателю, на какой объект он навел телескоп. Кроме того, система имеет дополнительные режимы слежения - солнечный, звездный, лунный.

Появление этого инструмента открыло качественно новый этап в развитии любительской астрономии. По своим параметрам описанные телескопы могут характеризоваться как персональные любительские обсерватории. Несмотря на множество технических сложностей, эти телескопы имеют умеренную стоимость и наиболее подходят для серьезных любительских работ. Компьютеризация работы инструмента значительно расширила его возможности.

В телескопах NGT (New Generation Telescopes, телескопы нового поколения) фирмы JMI (США) осуществлена попытка создать самый мощный любительский инструмент (рис.25). Этот телескоп по схеме Ньютона с главным параболическим зеркалом диаметром 450 мм (f/D=4.44) предназначен для широкого круга задач - визуальные наблюдения, фотографирование, фотометрирование небесных объектов. В конструкции телескопа последовательно реализованы предельные характеристики по массе и жесткости:

рис 25

облегчено главное ситалловое зеркало труба телескопа выполнена в виде жесткой рамы из стержней; предельно облегчены верхнее кольцо и корпус главного зеркала за счет применения углепластика, а их жесткость сохранена за счет ребер и фигуризации деталей. Угловое поле зрения достаточного качества у такого однозеркального телескопа невелико - 20...30 угловых минут при равнозрачковом увеличении, а дифракционное поле - несколько угловых минут. Центральное экранирование у этого телескопа около 25%. При всех конструкторских ухищрениях труба с зеркалом должна весить около 30 кг. Для такой трубы обычно требуется мощная монтировка, со сложной механикой осей, обеспечивающей жесткость и устойчивость всей конструкции. Фирма JMI предложила оригинальное решение - аналог монтировки паломарского телескопа (разомкнутое ярмо с опорным кольцом). Она представляет собой низко расположенную вилочную монтировку на часовой оси, которая опирается полукольцом на два ролика. Полукольцо установлено перпендикулярно часовой оси, а его диаметр выбирают таким, чтобы обеспечить свободный поворот телескопа во всей верхней полусфере. Такая объемная монтировка очень устойчива, а ее жесткость - выше, чем у вилочной при меньшей массе. Опора монтировки полукольцом на ролики позволяет применить короткую часовую ось, что делает механизм движения компактным. Платформа снабжена механизмами выставки часовой оси в Полюс Мира.

Фирма разработала для этого телескопа приводы по обеим осям, управляемые с помощью ручного пульта, что весьма важно, так как позволяет наблюдателю не касаться при слежении за корпус и не вызывать колебаний трубы. Телескоп NGT легко разбирается и компактно складывается, что позволяет использовать его в экспедициях и загородных поездках. Чтобы достичь конструктивных предельных параметров разработчикам, пришлось использовать дорогостоящие материалы и заложить высокую точность изготовления деталей. Телескоп в целом получился дорогостоящим, и, несмотря на его эффективность, он недоступен по цене для многих самостоятельных любителей, а для клубов - он недостаточно универсален (не хватает жесткости для установки навесных приборов, малое поле зрения). Этим примером иллюстрируется непростое развитие любительской наблюдательной техники.

CCD

Интереснейшее направление любительской астрофотографии началось с появлением дешевых матричных телевизионных ПЗС-приемников (CCD в английском сокращении). Такие фотоприемники устанавливаются, например, в портативных видеокамерах. CCD-камеру устанавливают в фокусе телескопа, а полученное телевизионное изображение можно записать на видеомагнитофон, или в компьютер. В последнем случае обработка изображения особенно интересна - можно немедленно оценить результат наблюдений, если используются специальные компьютерные программы.

Автоматические обсерватории

Вместе с широким распространением компьютеров любительские обсерватории все больше становятся похожими на профессиональные. Как правило, основным инструментом такой обсерватории является Шмидт-Кассегрен с диаметром не менее 250 мм на экваториальной монтировке. Компьютер управляет слежением инструмента, регистрацией и обработкой CCD-изображений, и может выполнять наблюдения в автоматическом режиме. Роботизированная обсерватория для профессиональных астрономов была мечтой на протяжении десятилетий. А теперь уже можно найти домашние любительские обсерватории в Интернете, которые по заданному вами протоколу автоматически выполнят наблюдения, причем вид звездного неба в телескоп, вы будете наблюдать на своем компьютере в реальном времени, даже находясь на другом материке!

Заключение

Российские любители решают застарелые проблемы "образовательной" астрономии и решают новые перспективные задачи. Продолжается поиск "универсальной любительской системы", изготавливаются и испытываются различные варианты классических телескопов замечательными московскими астрономами-любителями: Санковичем А.

рис 26

(системы Бекер-Шмидта и Райта), Корнеевым В.Л. (системы Максутова с двухменисковым корректором и Волосова, бинокуляры) и другими.

Интереснейшие исследования порогов визуальной чувствительности в различных спектральных диапазонах при наблюдениях небесных объектов проводит Зиновьев В.А. (Волгоград). Гурьянов С.Е. (Красноярск) испытывает CCD-камеру на своем телескопе (рис.26). Горчаковский С.Н. разработал фрикционный следящий привод для 250-мм телескопа. Можно привести еще немало примеров. Самодельные телескопы любители также делают и, конечно, будут делать в домашних условиях и в астрономических кружках. Но характер отечественного любительского телескопостроения, как движения, изменился: объединявшие любителей организации ВАГО перестали работать, клубы распались, а любители астрономии создали предприятия по производству любительских телескопов появилось множество серийных моделей телескопов отличного качества. Большинство из них пока еще настолько дороги, что не доступны многим детям и юношам, которым они более всего и нужны.

Что можно сделать сейчас для развития любительской астрономии, а также для развития ее базы - производства любительских телескопов в России?

• Во-первых, нужно наладить выпуск недорогих телескопов; возможно, систем Ньютона (D=130-150 мм, f/D=8...10) на монтировке Добсона - это самые простые в обращении и наиболее дешевые инструменты. Они будут полезны и школам и начинающим любителям.
• Во-вторых, надо выпустить иллюстрированный общий каталог телескопов, производящихся в России. Производителям необходимо организовать рекламу уже выпускаемых инструментов. Телескопы - товар специфический, квалифицированных специалистов-консультантов в существующей сети торговли оптикой просто нет, подготовка потенциального покупателя возможна на основе постоянного общения. О существовании отечественного серийного производства телескопов любителям России почти ничего не известно. Однако состоятельные люди уже сейчас могут приобрести инструмент для своих детей или для себя. Состоятельные организации могут оказать спонсорскую помощь для астрономических клубов, для учебных заведений. Инициативные любители могут организовать коллективное приобретение инструментов. То, что поддержит наших телескопостроителей - это гарантированный заказ.
• В-третьих, не взирая ни на какие трудности, продолжать делать телескопы своими руками. И главное-доводить работу до конца - для того, чтобы наблюдать небо. "Per aspera ad astra!", но не только лишь "Per aspera ad telescopus!". Об этом должен быть серьезный разговор на конференции телескопостроителей, которую вскоре следует собрать.

Любители астрономии должны получить возможность наблюдать в телескопы звездное небо. Множество людей, абсолютное большинство - никогда в своей жизни не смотрели в телескоп, и редко-редко они, загруженные работой и уставшие от будничных тягот, глядят на небо и редко глядят на небо их дети. Необходимо делать хорошие телескопы, чтобы в наш космический век распространялось научное мировоззрение, чтобы разбудить сильные чувства людей, чтобы дать им отдых и радость общения друг с другом.
Информацию о телескопах можно найти в журналах для любителей: "Звездочет", "Земля и Вселенная", альманахе "Вселенная и мы". Автор просит всех любителей астрономического приборостроения, кружки, клубы, фирмы и группы, которые продолжают заниматься созданием телескопов, сообщить о своей работе.