กล้องโทรทรรศน์ Pfund
กล้องโทรทรรศน์Pfundซึ่งคิดค้นโดยAH Pfundเป็นวิธีการทางเลือกในการกำหนดจุดโฟกัส คงที่ของกล้องโทรทรรศน์ ในอวกาศ โดยไม่ขึ้นอยู่กับทิศทางที่ แนวสายตาของ กล้องโทรทรรศน์ชี้ไป
ระบบของ Pfund ใช้กระจกสะท้อนแสงแบบแบนสองแกนที่สะท้อนแสงดาวไปยัง กระจก พาราโบลา คงที่ ซึ่งโดยปกติจะมีแกนแสงใน แนว นอน
พาราโบลาลอยด์จะรวมแสงผ่านรูตรงกลางในแผ่นรับแสงไปยังตำแหน่งที่เหมาะสมซึ่งอยู่ห่างออกไปด้านหลังแผ่นรับแสง ในรูปแบบนี้ไม่ จำเป็นต้องใช้ แผ่นบังแสงหรือกระจกสะท้อนแสงรองแบบนิวตัน ซึ่งช่วยขจัดปัญหาการเลี้ยวเบนและการปิดกั้นของแผ่นบังแสง รวมถึงการกระเจิงและการดูดกลืนแสงของกระจกสะท้อนแสงรอง จึงช่วยปรับปรุงความสว่างและความคมชัดของภาพ
ข้อควรพิจารณาในการออกแบบ
แผ่นรับภาพติดตั้งอยู่บนฐานยึดแบบสองแกน ปรับ มุมราบ / มุมเงย เซอร์โวมอเตอร์ขับเคลื่อนมุมราบและมุมเงยจะต้องได้รับการควบคุมอย่างต่อเนื่องขณะที่วัตถุเคลื่อนที่ผ่านท้องฟ้า โดยใช้ การบวก เวกเตอร์เพื่อคำนวณการเคลื่อนที่ของกระจกแบบเรียลไทม์
- เวกเตอร์หนึ่ง () อยู่กับที่และชี้จากจุดศูนย์กลางของแผ่นป้อนไปยังจุดศูนย์กลางของกระจกพาราโบลาคงที่
- เวกเตอร์อื่น () จุดชี้จากจุดศูนย์กลางของแผ่นรับสัญญาณไปยังวัตถุที่ต้องการติดตาม ซึ่งแน่นอนว่าวัตถุนั้นจะเคลื่อนที่ไปบนท้องฟ้าตามเวลา
เวกเตอร์ตั้งฉากกับพื้นผิวของกระจกแบนที่ป้อนเข้าคือเส้นแบ่ง ครึ่งเวกเตอร์สามมิติและปรับให้มี ความยาว เท่ากับหนึ่งหน่วยถ้าคือส่วนประกอบเวกเตอร์หน่วยทันทีของระนาบตั้งฉากกับพื้นผิวกระจก จากนั้นคือมุมเงยของกระจกและมุมอะซิมุธของกระจกคือ.
ขอบเขตการมองเห็นของกล้องโทรทรรศน์ Pfund หมุนด้วยอัตราที่ไม่สม่ำเสมอในระหว่างการติดตาม ทำให้ไม่สามารถถ่ายภาพดาราศาสตร์ ด้วยการเปิดรับแสงนานได้ เว้นแต่จะใช้เมทริกซ์ควบคุมการ หมุนและเลนส์เพื่อชดเชยการหมุนของขอบเขตการมอง เห็น
รูที่ด้านหน้าของแผ่นติดตาม Pfund ควรมีขนาดใหญ่พอที่จะให้ขอบเขตการมองเห็น ที่ต้องการผ่านได้ โดยมีvignetting น้อยที่สุด (การปิดกั้นแสงบางส่วนจากพาราโบลา) เพื่อลดการบดบังส่วนกลางให้น้อยที่สุด รูที่ทะลุผ่านแผ่นจะต้องมีรูปทรงกรวย เปิดออกไปทางด้านหลังของแผ่นโดยมีมุมกรวยอย่างน้อย 45° เพื่อป้องกัน vignetting ของภาพโดยด้านหลังของแผ่นควบคุมทิศทางที่มุมเอียงกระจกสูง[ a ]
พื้นผิวสะท้อนแสงด้านหน้าของแผ่นเรียบ Pfund ต้องได้รับการขัดเงาให้เรียบเนียนและปราศจากรอยหยักอย่างยิ่ง โดยในอุดมคติแล้ว แผ่นเรียบควรมีความเรียบโดยมีความคลาดเคลื่อนสูงสุด ประมาณ 25 นาโนเมตร[ b ]พื้นผิวด้านหน้าควรอยู่ในระนาบเดียวกับแกนหมุนการยกเพื่อลดขนาดรูรับแสง ของกระจกเรียบที่ต้องการให้น้อย ที่สุด ซึ่งทำให้จำเป็นต้องมีตุ้มถ่วงน้ำหนักยื่นออกมาจากเซลล์กระจกเพื่อปรับสมดุลภาระบนไดรฟ์เซอร์โวการยก
โดยทั่วไปแล้ว เส้นผ่านศูนย์กลางของแผ่นสะท้อนแสง Pfund จะมีขนาดใหญ่กว่าพาราโบลาที่ใช้ในการโฟกัส ขนาดของมันเป็นข้อแลกเปลี่ยนในการออกแบบระหว่างการครอบคลุมพื้นที่การมองเห็นที่สว่างเต็มที่กับต้นทุนและน้ำหนักของแผ่นสะท้อนแสง หากต้องการให้ Pfund ครอบคลุมพื้นที่การมองเห็นที่สว่างเต็มที่ในมุมสะท้อนแสง 90° เส้นผ่านศูนย์กลางของแผ่นสะท้อนแสงขั้นต่ำจะต้องมีขนาดอย่างน้อยคูณด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางของพาราโบโลอิด
ตัวหยุดรูรับแสงคือขอบของพาราโบลาแบบโฟกัส ดังนั้นระนาบป้อนแสงจึงต้องมีขนาดใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางตามแกนเล็กน้อย เพื่อให้ได้การส่องสว่างสูงสุดทั่วบริเวณที่ต้องการ
กล้องโทรทัศน์ค้นหาซูเปอร์โนวาของหอดูดาวแมคโดนัลด์ใช้การกำหนดค่าแบบ Pfund โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางของระนาบป้อนแสง 24 นิ้วในขณะที่กระจกโฟกัสเป็นพาราโบลาขนาด 18 นิ้ว f/4.5
การติดตั้ง
มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์: เครื่องวัดการรบกวนเชิงพื้นที่อินฟราเรด
ตัวอย่างของกล้องโทรทรรศน์ Pfund ได้แก่ Infrared Spatial Interferometer Array ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียที่เบิร์กลีย์นอกจากเว็บไซต์ของอาร์เรย์แล้ว[ 1 ]เครื่องมือนี้ยังได้รับการอธิบายโดย Townes (1999) [ 2 ]และ Manly (1999) [ 3 ]
หอดูดาวแมคโดนัลด์: กล้องโทรทัศน์ค้นหาซูเปอร์โนวา
กล้องโทรทัศน์ค้นหาซูเปอร์โนวา George B. Wren ที่หอดูดาว McDonaldและกล้องโทรทัศน์ Wren-Marcario Wheelchair Access Telescope ใหม่ที่ศูนย์บริการนักท่องเที่ยวหอดูดาว McDonald (จะเริ่มใช้งานได้ต้นปี 2007) ต่างก็ใช้โครงสร้าง Pfund เป็นพื้นฐาน[ c ]
ชุดฐานบังคับทิศทางและช่องมองภาพขนาด 24 นิ้วสามารถหมุนได้ในแนวราบเทียบกับกระจกทั้งสองบาน โดยแต่ละครึ่งทรงกลมจะมีตำแหน่งภาพคงที่ของตัวเอง กล้องโทรทรรศน์สำหรับผู้ใช้รถเข็นนี้เป็นไปตามข้อกำหนดของกฎหมายว่าด้วยคนพิการของสหรัฐอเมริกา อย่างครบถ้วน
กล้องโทรทรรศน์ทำเองของฟันดิงส์แลนด์
จอห์น โอ. ฟันดิงส์แลนด์ ดูเหมือนจะไม่ทราบถึงการออกแบบกล้องโทรทรรศน์ของพฟันด์ และได้พัฒนาโครงสร้างทางแสงแบบเดียวกันโดยอิสระ ในปี 1999 เขาได้ตีพิมพ์คำอธิบายเกี่ยวกับเครื่องมือต้นแบบที่มีช่องรับแสงขนาด 4 นิ้วในนิตยสารดาราศาสตร์สมัครเล่น[ 4 ]
ดูเพิ่มเติม
เชิงอรรถ
- ↑รูทรงกระบอกจะปิดกั้นแสงที่ส่องผ่านกระจกแบนจากกระจกหลักอย่างรวดเร็วเมื่อมุมเอียงของกระจกแบนเพิ่มขึ้น
- ↑การเบี่ยงเบนจากความเรียบ ความผิดพลาดของรูปทรง หรือการเบี่ยงเบน หรือทั้งสองอย่าง จะทำให้เกิดภาวะสายตาเอียงที่ไม่สามารถยอมรับได้ในภาพอย่างรวดเร็ว
- ↑กล้องโทรทรรศน์สำหรับผู้ใช้รถเข็นมีความพิเศษตรงที่ใช้กระจกขนาด 18นิ้วf/8 สองบาน จัดเรียงในแนวเหนือ-ใต้และหันหน้าเข้าหากัน โดยมีแผ่นบังคับทิศทางอยู่ตรงกลางระหว่างกระจกทั้งสองบาน กระจกขนาด 18นิ้ว ทางทิศเหนือ ครอบคลุมท้องฟ้าครึ่งซีกทางทิศเหนือ และกระจกขนาด 18นิ้ว ทางทิศใต้ ครอบคลุมท้องฟ้าทางทิศใต้ จึงให้การครอบคลุมท้องฟ้าทั้งหมด ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่สามารถทำได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์ Pfund ที่ใช้กระจกบานเดียว