กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 2 นาที

ไม่มีชื่อบทความ

กล้องโทรทรรศน์ Pfund ซึ่งคิดค้นโดย AH Pfund เป็นวิธีการทางเลือกในการกำหนด จุดโฟกัส คงที่ของกล้องโทรทรรศน์ ในอวกาศ โดยไม่ขึ้นอยู่กับทิศทางที่ แนวสายตาของ กล้องโทรทรรศน์ ชี้ไป

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 (วี1{\displaystyle \mathbf {V} _{1}}) อยู่กับที่และชี้จากจุดศูนย์กลางของแผ่นป้อนไปยังจุดศูนย์กลางของกระจกพาราโบลาคงที่
  • เวกเตอร์อื่น (วี2{\displaystyle \mathbf {V} _{2}}) จุดชี้จากจุดศูนย์กลางของแผ่นรับสัญญาณไปยังวัตถุที่ต้องการติดตาม ซึ่งแน่นอนว่าวัตถุนั้นจะเคลื่อนที่ไปบนท้องฟ้าตามเวลา

เวกเตอร์ตั้งฉากกับพื้นผิวของกระจกแบนที่ป้อนเข้าคือเส้นแบ่ง ครึ่งเวกเตอร์สามมิติวี1{\displaystyle \mathbf {V} _{1}}และวี2{\displaystyle \mathbf {V} _{2}}ปรับให้มี ความยาว เท่ากับหนึ่งหน่วยถ้า[เอ็นเค,เอ็น,เอ็น]{\displaystyle [N_{k},N_{l},N_{m}]}คือส่วนประกอบเวกเตอร์หน่วยทันทีของระนาบตั้งฉากกับพื้นผิวกระจก จากนั้นคือมุมเงยของกระจกθอี=อาร์คซิน(เอ็น){\displaystyle \theta _{\mathrm {el} }=\arcsin(N_{l})}และมุมอะซิมุธของกระจกคืออาร์คซิน[เอ็นเค/คอส(θอี)]{\displaystyle \arcsin[N_{k}/\cos(\theta _{\mathrm {el} })]}.

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° เส้นผ่านศูนย์กลางของแผ่นสะท้อนแสงขั้นต่ำจะต้องมีขนาดอย่างน้อย2=1.4142{\displaystyle {\sqrt {2}}=1.4142}คูณด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางของพาราโบโลอิด

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

  1. รูทรงกระบอกจะปิดกั้นแสงที่ส่องผ่านกระจกแบนจากกระจกหลักอย่างรวดเร็วเมื่อมุมเอียงของกระจกแบนเพิ่มขึ้น
  2. การเบี่ยงเบนจากความเรียบ ความผิดพลาดของรูปทรง หรือการเบี่ยงเบน หรือทั้งสองอย่าง จะทำให้เกิดภาวะสายตาเอียงที่ไม่สามารถยอมรับได้ในภาพอย่างรวดเร็ว
  3. กล้องโทรทรรศน์สำหรับผู้ใช้รถเข็นมีความพิเศษตรงที่ใช้กระจกขนาด 18นิ้วf/8 สองบาน จัดเรียงในแนวเหนือ-ใต้และหันหน้าเข้าหากัน โดยมีแผ่นบังคับทิศทางอยู่ตรงกลางระหว่างกระจกทั้งสองบาน กระจกขนาด 18นิ้ว ทางทิศเหนือ ครอบคลุมท้องฟ้าครึ่งซีกทางทิศเหนือ และกระจกขนาด 18นิ้ว ทางทิศใต้ ครอบคลุมท้องฟ้าทางทิศใต้ จึงให้การครอบคลุมท้องฟ้าทั้งหมด ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่สามารถทำได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์ Pfund ที่ใช้กระจกบานเดียว

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไม่มีชื่อบทความ

กล้องโทรทรรศน์ Pfund ซึ่งคิดค้นโดย AH Pfund เป็นวิธีการทางเลือกในการกำหนด จุดโฟกัส คงที่ของกล้องโทรทรรศน์ ในอวกาศ โดยไม่ขึ้นอยู่กับทิศทางที่ แนวสายตาของ กล้องโทรทรรศน์ ชี้ไป

ข้อควรพิจารณาในการออกแบบ

แผ่นรับภาพติดตั้งอยู่บนฐานยึดแบบสองแกน ปรับ มุมราบ / มุมเงย เซอร์ โวมอเตอร์ขับเคลื่อนมุมราบและมุมเงยจะต้องได้รับการควบคุมอย่างต่อเนื่องขณะที่วัตถุเคลื่อนที่ผ่านท้องฟ้า โดยใช้ การบวก เวกเตอร์ เพื่อคำนวณการเคลื่อนที่ของกระจกแบบเรียลไทม์

มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์: เครื่องวัดการรบกวนเชิงพื้นที่อินฟราเรด

ตัวอย่างของกล้องโทรทรรศน์ Pfund ได้แก่ Infrared Spatial Interferometer Array ที่ มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียที่เบิร์กลีย์ นอกจากเว็บไซต์ของอาร์เรย์แล้ว [ 1 ] เครื่องมือนี้ยังได้รับการอธิบายโดย Townes (1999) [ 2 ] และ Manly (1999) [ 3 ]

หอดูดาวแมคโดนัลด์: กล้องโทรทัศน์ค้นหาซูเปอร์โนวา

กล้องโทรทัศน์ค้นหาซูเปอร์โนวา George B. Wren ที่ หอดูดาว McDonald และกล้องโทรทัศน์ Wren-Marcario Wheelchair Access Telescope ใหม่ที่ศูนย์บริการนักท่องเที่ยวหอดูดาว McDonald (จะเริ่มใช้งานได้ต้นปี 2007) ต่างก็ใช้โครงสร้าง Pfund เป็นพื้นฐาน [ c ]