Телескоп Максутова — катадіоптрична конструкція телескопа, що поєднує сферичне дзеркало зі слабко розсіювальною менісковою лінзою у схемі, яка користається з переваги майже «сферично симетричних» поверхоньJohn J. G. Savard, «Miscellaneous Musings». розсіювальна лінза зазвичай має повний діаметр і розміщується у вхідній зіниці телескопа (її часто називають «коригувальною пластиною» або ). Така конструкція усуває проблеми позаосьових аберацій, зокрема кому, характерну для телескопів-рефлекторів, а також коригує хроматичну аберацію. Її запатентував 1941 року радянський оптик Дмитро Дмитрович Максутов, який створив її, спираючись на ідею  — використання сферичних похибок розсіювальної лінзи для компенсації протилежних похибок сферичного головного дзеркала. Найчастіше цю конструкцію застосовують у варіанті з інтегрованим вторинним дзеркалом, що дає змогу використовувати лише сферичні елементи і тим самим спрощує виготовлення. Телескопи Максутова продаються на ринку аматорської астрономії з 1950-х років.

Винахід

Можливо, Дмитро Максутов працював над ідеєю поєднання сферичного головного дзеркала з розсіювальною менісковою лінзою ще з 1936 року. Його записи того часу про функціонування  — ранніх катадіоптричних прожекторних рефлекторів, що складалися з розсіювальної лінзи із посрібленням на задній поверхні, — містять ескіз, у якому дзеркальну частину і розсіювальну лінзу розділено на два елементиDmitri Maksutov: The Man and His Telescope. Схоже, Максутов повернувся до цієї ідеї 1941 року як до варіації попередньої конструкції, що поєднувала сферичне дзеркало з розсіювальною лінзою — Бернгарда Шмідта 1931 рокуEvolution of the Maksutov design. Максутов стверджував, що ідея замінити складну коригувальну пластину Шмідта на повністю сферичну «меніскову коригувальну пластину» виникла в нього під час поїздки потягом із біженцями з ЛенінградаArmstrong, E. B., «Geometrical Optics and the Schmidt Camera», Irish Astronomical Journal, vol. 1(2), p. 48. Різні джерела вказують, що Максутов запатентував свою конструкцію у травні, серпні або жовтні 1941 року і вже в жовтні 1941 року побудував прототип за системою Максутова — Грегорі. Максутов запропонував оригінальну ідею «ахроматичного коректора» — коректора з одного типу скла у вигляді слабко розсіювального меніска, форма якого відхиляється від ідеальної концентричної сферичної симетрії для виправлення хроматичної аберації.

Подібні незалежні конструкції меніскових телескопів також запатентували 1941 року: (його концентричний менісковий телескоп 1941 року), К. Пеннінг та Денніс Габор (катадіоптрична немоноцентрична конструкція). Воєнна секретність завадила цим винахідникам дізнатися про роботи один одного, тому кожну з цих конструкцій розробили незалежно.

Похідні конструкції

Конструкція Максутова 1944 року стала першою опублікованою схемою меніскового телескопа; її надрукували у широко читаному журналі . Це майже відразу спонукало багатьох конструкторів, як професіоналів, так і аматорів, експериментувати з варіаціями, зокрема ньютонівськими, та ширококутними камерами.

Система Максутова — Кассегрена

Існує багато варіантів конструкції телескопа Максутова, що використовують конфігурацію з опуклим вторинним дзеркалом, розміщеним поблизу фокуса головного дзеркала. У більшості таких систем застосовують коректори повної апертури, тому вони зазвичай не дуже великі: зі збільшенням апертури коригувальна пластина швидко стає надто великою, важкою й дорогою, а також потребує тривалого часу для термостабілізації до досягнення оптимальної якості зображення. Більшість комерційних виробників обмежуються діаметром близько 180 мм.

Система Грегорі — Максутова

У своїх нотатках 1941 року Максутов розглядав можливість «складеної» конструкції типу з вторинним дзеркалом у вигляді посрібленої «плями» на опуклому боці меніска, зверненому до головного дзеркала. Він вважав, що це дозволить створити герметичну й міцну оптичну систему, придатну для використання в навчальних закладах. Цю конструкцію комерційно реалізували 1954 року в телескопі Лоуренса Бреймера, а також у патенті , конструктора . Комерційне використання конструкції Грегорі було прямо зарезервоване за PerkinElmer, але її опублікували як конструкцію у номері журналу «Sky and Telescope» за 1957 рік у варіантах f/15 та . Більшість сучасних телескопів Максутова виготовляють саме за цією «кассегренівською» схемою (званою схемою Грегорі — Максутова), у якій усі поверхні є сферичними, а вторинним елементом служить невелика алюмінізована пляма на внутрішній поверхні коректора. Це спрощує виготовлення, а також фіксує юстування вторинного дзеркала й усуває потребу в «павуку», що викликав би дифракційні промені. Недолік полягає в тому, що при використанні лише сферичних поверхонь такі системи повинні мати відносний отвір більший за , щоб уникнути аберацій. Крім того, втрачається один ступінь свободи для корекції оптичної системи шляхом зміни радіуса кривини вторинного дзеркала, оскільки цей радіус збігається з радіусом задньої поверхні меніска. Сам Грегорі у другому, швидшому () варіанті застосував асферизацію передньої поверхні коректора (або головного дзеркала), щоб зменшити аберації. Це привело до появи інших конструкцій з асферичними або додатковими елементами для подальшого зменшення позавісних аберацій. Високе відносне фокусне число та вузьке поле зору таких систем Максутова — Кассегрена роблять їх особливо придатними для спостережень Місяця й планет, а також для інших задач, де корисне вузьке поле зору з великим збільшенням, наприклад для розділення щільних кулястих скупчень і подвійних зір.

Перші аматорські астрономічні прилади цієї конструкції з'явилися у 1950-х роках завдяки корпорації . У середині 1970-х років деякі великі виробники почали випускати масово вироблені моделі. Дешеве масове виробництво в Росії та Китаї спричинило значну конкуренцію за здешевшення продукції. Сьогодні телескопи Максутова — Кассегрена виготовляють багато компаній, зокрема , Intes, Intes-Micro, , Orion Optics, Telescope Engineering Company (TEC), , лінійка Meade ETX виробництва Meade Instruments, а також вироблені Synta Taiwan серії Celestron, і Orion Telescopes.

Конструкцію Максутова — Кассегрена широко застосовують у військовій, промисловій та аерокосмічній сферах. Оскільки всі оптичні елементи можна жорстко зафіксувати в юстуванні, а трубку — герметизувати, така система вирізняється високою міцністю. Це робить її придатною для задач стеження, дистанційного спостереження та калібрування радарів, де прилади зазнають екстремальних умов і великих перевантажень.

Руттенівські телескопи Максутова — Кассегрена

Руттенівський телескоп Максутова — Кассегрена (також відомий під скороченням «Rumak») має окреме вторинне дзеркало, закріплене на внутрішній поверхні меніскового коректора, інколи подібно до конфігурацій кріплення коректора/дзеркала в комерційних . Це дає додатковий ступінь свободи для корекції аберацій, оскільки кривину коректора і вторинного дзеркала можна змінювати незалежно. Зокрема, це дозволяє асферизувати вторинне дзеркало й отримати значно ширше плоске поле зору, ніж у традиційних телескопів Грегорі — Максутова, із меншою позавісною комою. Розміщення вторинного дзеркала на коректорі також зменшує дифракційні промені. Цю версію названо на честь нідерландського оптичного конструктора Гаррі Руттена.

Система Максутова — Кассегрена з субапертурним коректором

Максутов зазначав у своїх роботах, що замість коректора повної апертури можна використати невеликий субапертурний коректор, розміщений у збіжному пучку світла головного дзеркала, і досягти такого самого ефекту. У 1980-х роках Дейв Шейфер і Ральф Філд розробили кассегренівські схеми з субапертурним коректором на основі цієї ідеї. Така конструкція зменшує масу й час термостабілізації порівняно з коректором повної апертури. Водночас вона має недоліки: відкрита негерметична труба й необхідність використання «павука» для утримання вторинного дзеркала та коректора, що неминуче погіршує якість зображення через дифракційні артефакти. Крім того, світло двічі проходить через коректор, тому кількість оптичних поверхонь зростає, що ускладнює досягнення доброї корекції аберацій.

Система Максутова — Ньютона

Оптику Максутова можна використовувати у конфігураціях ньютонівського телескопа, які мають мінімальні аберації на широкому полі зору: приблизно чверть коми порівняно зі стандартним ньютонівським телескопом і половину коми порівняно з . Дифракцію також можна зменшити, використовуючи велике фокусне відношення разом із пропорційно малим діагональним дзеркалом, закріпленим на коректорі; це дозволяє досягти контрасту й якості зображення, близьких до висококласних рефракторів без центрального екранування (хоча при фотографічному використанні виникає певне віньєтування). Як і у випадку телескопів Максутова — Кассегрена, загальний діаметр оптичної системи обмежений масою коригувальної пластини.

Камери Максутова

Систему Максутова можна застосовувати у конструкціях астрономічних камер із надшироким полем зору у головному фокусі, подібно до . Як і камера Шмідта, камера Максутова має криволінійну фокальну площину.

Див. також

Список типів телескопів

Примітки

Посилання

Еволюція конструкції Максутова Фотовізуальний телескоп Кассегрена — Максутова