МОО АГО - Глава 8

Фрагмент книги Александра Громова "Человек с телескопом"

Глава 8. Последние шаги. Алюминирование. Юстировка

Итак, работы по постройке вашего самодельного телескопа близятся к завершению. Однако они еще не закончены. Прежде всего задумаемся: чего телескопу не хватает?

Искателя. Он необходим. Ведь поле зрения типичного «ньютона» даже при использовании минимального полезного (равнозрачкового) увеличения обычно не превышает одного градуса, что примерно равно двум лунным диаметрам. Кому-нибудь может показаться, что этого не так уж мало, но это ошибка. Поясню. Поймать в поле зрения телескопа даже яркую планету не так-то просто. Если же небесный объект невидим невооруженному глазу, то для его поиска обычно используются «опорные» звезды. Хорошо, если искомый объект находится неподалеку от достаточно яркой звезды! А если нет? Если до объекта придется двигаться по цепочке достаточно тусклых звезд, причем длина цепочки значительно превышает поле зрения телескопа? Чаще всего так и бывает. Без помощи искателя вам будет крайне трудно не сбиться и навести телескоп именно туда, куда следует.

Чаще всего искатель – это просто маленький, снабженный перекрестьем ахроматический рефрактор с объективом диаметром 30 – 50 мм, увеличением 6 – 8 крат и полем зрения 6 – 9 градусов. С таким полем зрения уже легко двигаться по цепочке «опорных» звезд, поскольку все или почти все они уже видны в искатель. А наиболее яркие дип-скай объекты, такие как Туманность Андромеды М31 или, скажем, ярчайшие шаровые скопления (М13, М3, М5) вы уверенно обнаружите уже в 30-мм искатель и поймаете их в перекрестье, после чего в дальнейших поисках объекта уже не будет нужды, останется лишь рассмотреть объект в телескоп. Некоторые типы искателей имеют «ломаную» конструкцию с поворотом оптической оси на 90 градусов. Они удобны для телескопов с диагональными зеркалами и, конечно, для «ньютонов». Нужно только учесть, что из-за нечетного числа отражений в таком искателе даваемое им изображение будет зеркальным. Кого-то это устраивает, другим же не нравится. Дело вкуса. В наипростейшем случае роль искателя выполняет простой визир – нечто вроде ружейного прицела. Таким визиром, например, снабжен 65-мм телескоп «Алькор», некогда выпускавшийся в большом количестве Новосибирским приборостроительным заводом. Однако уже 80-мм «Алькор-М» был снабжен 5-кратным искателем. И правильно! Наблюдатель без нормального искателя обречен чертыхаться и впадать в отчаяние. Зачем такие крайности, если можно обойтись без них?

Искатель должен быть отъюстирован. Речь идет не о юстировке его оптической системы, а о том, что оптические оси телескопа и искателя должны быть в высокой степени параллельны. Проще всего отъюстировать искатель в дневное время по какому-нибудь удаленному на несколько сотен метров предмету (шпилю башни, верхушке антенны или высокого дерева и т. п.). В Отделе любительского телескопостроения при МОО АГО для этой цели чаще всего служит звезда на шпиле высотного здания на площади Восстания. Над «тестом по звезде» подшучивают, но пользуются им с успехом. Можно отъюстировать искатель и по небесным объектам. Начните с Луны. Ее достаточно легко найти, глядя в телескоп при малом увеличении. Чем ближе Луна, тем фон неба светлее. Наведите телескоп так, чтобы Луна оказалась в центре поля зрения, и, не теряя времени (Земля-то ведь вертится, и небосвод движется), смотрите в искатель. Вполне вероятно, что Луна окажется в его поле зрения, но наверняка не строго по центру. Вращением юстировочных винтов оправы искателя «загоните» Луну в центр поля зрения, поближе к перекрестью. После этого наведите телескоп на Полярную звезду, удобную тем, что она практически не перемещается по небу, и уже без спешки уточните юстировку.

Внимание! После каждой юстировки телескопа юстировку искателя придется осуществлять заново. Впрочем, вы, вероятно, уже поняли, что это очень несложная процедура.

Существуют и искатели с увеличением, равным единице (то есть вообще без увеличения), зато снабженные лазером. Луч лазера наводится на интересующую наблюдателя область неба – примерно в то место, где согласно звездной карте находится искомый объект. Поскольку идеальной атмосферы, начисто лишенной рассеяния лучей, увы, не бывает, луч лазера хорошо виден в ночном небе. Некоторые любители с успехом используют подобные искатели. Впрочем, несмотря на то, что они появились лет двадцать назад, искатели в виде зрительной трубки по-прежнему доминируют и вряд ли будут вытеснены. Дело, конечно, не в необходимости иметь батарейки для питания лазера. Просто в путешествиях по «опорным» звездам есть своя прелесть. Разумеется, еще до первого испытания оптической системы по реальным объектам и, конечно, до юстировки искателя зеркала «ньютона» должны быть алюминированы. Классическим методом серебрения зеркал, подробно описанным классиками любительского телескопостроения, в наши дни почти никто не пользуется. Правда, свежий серебряный слой отражает несколько больше света в области красно- желтых лучей, чем алюминиевый, но проигрывает в коэффициенте отражения сине-фиолетовых лучей, а главное, очень уж недолговечен. Всякому известно, что серебро на воздухе мало-помалу темнеет (поэтому столовое серебро приходится время от времени чистить), а уж если воздух загрязнен, скажем, сернистыми соединениями, выбрасываемыми вместе с дымом из труб заводов и угольных ТЭЦ, то можно биться об заклад: новое серебрение потребуется вашему зеркалу еще до конца наблюдательного сезона.

Как правило, любители находят возможность алюминировать зеркало. Для этого процесса нужна вакуумная камера и при ней человек, согласный возиться с любительскими зеркалами за умеренное вознаграждение. В наихудшем положении находятся жители небольших городов и сел, где просто-напросто нет производства, связанного с вакуумным напылением. В самом крайнем случае можно алюминировать зеркало в обычной зеркальной мастерской; нужно только втолковать мастеру, что вам нужно алюминировать лицевую поверхность зеркала, а не заднюю, как он привык. Конечно, защитное покрытие на алюминиевый слой вам в зеркальной мастерской не нанесут, да и не факт, что зеркальное покрытие будет равномерным по всей площади зеркала, – однако приходится пользоваться и зеркальной мастерской, если в пределах досягаемости нет ничего лучшего. После алюминирования в зеркальной мастерской полезно проверить зеркало теневым методом – вдруг алюминиевый слой лег настолько неровно, что исказил теневую картину? Такое, увы, бывает. И не особенно печальтесь, если через год-другой на алюминиевом слое появятся мутные пятна. Ничем не защищенным металлам свойственно корродировать. Вздохните, смойте алюминиевое покрытие и направьте стопы туда, где можно нанести его вновь...

Но будем считать, что вам повезло отдать зеркало на алюминирование нормальному специалисту с приличной вакуумной камерой. Если вас спросят, наносить ли защитное покрытие, – соглашайтесь сразу. Обычно на алюминиевый слой напыляют тончайший слой моноксида кремния, который на воздухе медленно окисляется до диоксида кремния, то есть до прозрачного кварца. Не теряя оптической силы, зеркало при этом становится чрезвычайно стойким к атмосферным воздействиям. При аккуратном обращении могут пройти десятилетия, прежде чем возникнет необходимость обновить покрытие. Необходимо еще раз сказать: защитное покрытие оберегает зеркало только от химического воздействия агрессивных примесей в воздухе. Оно не способно защитить зеркало от механических повреждений, например, пылью при неправильной чистке: ведь толщина его слоя совершенно ничтожна. Будь иначе, алюминиевое (с защитой) покрытие не удавалось бы смыть отмоканием зеркала в посуде, заполненной раствором едкого натра. Эта химическая реакция (гидролизного типа) не в последнюю очередь идет как раз потому, что защитное покрытие столь малой толщины неминуемо имеет крошечные поры.

А теперь о грустном. Если уж вам придется когда-нибудь смывать алюминиевый слой едким натром (NaOH), помните: этот реактив слегка – но в оптическом смысле неприятно – разъедает (выщелачивает) и стекло. Особенно чувствительны к выщелачиванию стекла марок ЛК¹². Поэтому перед нанесением нового отражающего слоя, каким бы он ни был, зеркало из ЛК полезно (а иной раз и необходимо) немножко пополировать. Если при этом вам удастся не испортить фигуру зеркала, значит, вам повезло. В лучшем положении, как обычно, находятся владельцы длиннофокусных зеркал. А вот испортить фигуру параболического зеркала с А = 1:4 всего лишь трехминутной полировкой ничего не стоит. Пожалуй, следует удивиться, если она не будет испорчена!

Выщелачивание стекла при смыве отражающего покрытия едким кали (KOH) практически отсутствует, но есть марки стекол, для которых оно все же существенно. Можно также смыть покрытие разбавленной аккумуляторной (серной) кислотой. Для тех, кто подзабыл школьную химию, напомню: при разбавлении концентрированной серной кислоты нужно лить кислоту в воду, а не наоборот. И уж конечно, следует пользоваться резиновыми перчатками, каким бы реактивом вы ни смывали алюминиевый слой. Иногда защитный слой напыляется из другого материала – фторида магния. Такое зеркало, если напыление сделано качественно, можно целыми днями вымачивать в подогретом растворе едкого натра – результата не будет. Фторид магния менее тверд, чем стекло, зато устойчив как к щелочам, так и к кислотам. Попробуйте снять защитное покрытие раствором сульфата натрия (глауберовой соли). В любом случае смывание алюминиевого слоя с зеркала – «пожарная» мера, без которой, пожалуй, лучше обойтись, если повреждения отражающего слоя незначительны. Лучшая же рекомендация – всячески беречь зеркало от повреждений, не доводя его покрытие до безобразного состояния. Банально? Да. Но бесспорно.

Однако вернемся к алюминированию. Ваше зеркало будет подвешено в вакуумной камере рабочей стороной вниз. Совсем не факт, что у мастера, который будет алюминировать ваше зеркало, найдется крепление для его подвески. Поэтому не исключено, что вам придется изготовить его самостоятельно. Чаще всего это обыкновенный металлический хомут с маленькими лапками, удерживающими зеркало за фаску (рис. 43).

Рис. 43. Зеркало в хомуте для подвески в вакуумной камере.

Лапки необходимы, поскольку для лучшей адгезии алюминия к стеклу зеркало в вакуумной камере обычно разогревают перед напылением. Само собой, до той же температуры нагревается и хомут. Как бы вы его ни затягивали, при отсутствии лапок существует вероятность того, что зеркало выпадет из-за большой (приблизительно на порядок) разницы между коэффициентами линейного расширения стекла и металла. Хомут лучше всего изготовить из нержавеющей стали толщиной порядка 0,5 мм. Подойдет и «черный» металл, то есть обыкновенная низкосортная сталь. Не годится оцинкованная сталь, поскольку цинк при нагреве в вакууме «газит», а какому мастеру захочется, чтобы на стенках его вакуумной камеры оседала всякая дрянь? Нехороши также латунь и дюралюминий. Обязательно справьтесь у мастера, как он будет подвешивать зеркало в камере, и предусмотрите точки крепления (вероятнее всего, это будут небольшие отверстия) в конструкции хомута. Удобно, если ширина хомута немного больше толщины зеркала. Очень хороши «хомуты под растяжки», продающиеся в фирменных магазинах печей и дымоходов. Они выполнены из нержавеющей стали («оцинковку» в фирменных магазинах держат редко) и требуют лишь лапок, которые можно сделать за три минуты с помощью кровельных ножниц и плоскогубцев. Жаль только, что эти хомуты имеют свою «линейку» размеров и не к каждому зеркалу подойдут.

Разумеется, перед алюминированием надо хорошенько очистить зеркало от следов пальцев и других загрязнений, аккуратно протерев его рыхлым комком ваты, смоченной ацетоном. Эту работу может проделать и мастер, но лучше не затруднять его подобными мелочами и не выглядеть в его глазах неряхой. При транспортировке лицевая сторона зеркала кладется на слой ваты, после чего зеркало можно обернуть чистой тряпкой. Очень хороши одноразовые пеленки, но дополнительный слой ваты все-таки желателен. Если вы выполнили все эти не такие уж трудоемкие требования и мастер не оказался халтурщиком, то результат должен вас порадовать. Зеркало блестит свежим покрытием и производит самое приятное впечатление. Однако кое-что может и огорчить. Ошибаются те, кто думает, будто алюминирование способно заретушировать огрехи изготовления зеркала, скажем, мелкие царапины (не говоря уже о крупных). Наоборот, они станут заметнее. И выход здесь только один: аккуратнее работать при тонкой шлифовке и полировке, а уж если возникли царапины, не жалеть времени на их устранение. Если хотите, можете еще раз проверить фигуру зеркала теневым методом. Теперь вам не придется затемнять комнату и напрягать зрение – теневые картины будут яркими, возможно даже чересчур. Предположим, что все в порядке. Теперь вам остается лишь поместить зеркало в оправу (еще раз напомню о недопустимости чрезмерного затягивания винтов!), а оправу в трубу телескопа, дождаться ясной ночи и...

И – стоп. Телескоп должен быть отъюстирован. Совсем плохо отъюстированный телескоп вполне сносно покажет вам земные объекты, но для наблюдения небесных объектов он пригоден примерно так же, как самолет братьев Райт для высшего пилотажа. С особенной силой это относится к рефлекторам. Хорошо отъюстированный рефрактор, будет «держать» юстировку много лет, если не подвергать его ударам, зато юстировку рефлектора приходится возобновлять гораздо чаще, особенно после перевозки телескопа. И уж во всяком случае надо проводить юстировку всякий раз при разборной конструкции трубы после ее сборки!

Поскольку среди любительских рефлекторов резко преобладают «ньютоны», их юстировку мы и рассмотрим.

Простейшая юстировка «ньютона» достаточно подробно описана в книгах М.С. Навашина и Л.Л. Сикорука, и нет смысла подробно останавливаться здесь на ее простом воплощении. Изображения, наблюдаемые в окулярную трубку, должны быть строго концентричны – это ясно. Проблема лишь в том, чтобы добиться строгой концентричности. «На глазок» это сделать непросто. Неопытному любителю часто кажется, что телескоп хорошо отъюстирован, тогда как на самом деле его юстировка всего лишь превратилась из безобразной в плохую. Плохая юстировка чревата во-первых, возникновением длинных хвостов комы, во-вторых, дополнительным виньетированием, а в-третьих, более светлым фоном наблюдаемого неба, мешающим наблюдению туманных объектов. Можно ли наблюдать в телескоп, отъюстированный «на глазок»? Можно. Я сам делал это много раз, причем довольно успешно. Но все же будет гораздо лучше добиться максимально точной юстировки телескопа. Без этого условия трудно ожидать, что ваш инструмент покажет максимум того, на что он способен.

Возможно, вам уже знаком термин «чеширский окуляр» (рис. 44). Это очень популярное приспособление, которое можно купить по не слишком обременительной цене, а некоторые любители изготавливают их самостоятельно. Конструктивно чеширский окуляр выполнен в виде трубки, в которой находятся перекрестье нитей, малое отверстие в торце, через которое нужно наблюдать за ходом юстировки и края которого окрашены для контраста в черный цвет, и зеркальце, наклоненное под углом 45 градусов. Зеркальце дает освещенный кружок во вторичном зеркале, в центре которого видна черная точка в перекрестье, представляющая собой отражение малого отверстия в торце трубки.

Рис. 44. Чеширский окуляр.

Для успешной юстировки чеширским окуляром (или коллиматором, о чем пойдет речь дальше) вам необходимо нанести метку – маленький кружок или колечко – точно на центр главного зеркала. Для этого зеркало придется вынуть из телескопа. Совершенно незачем искать центр прямо на зеркале, рискуя повредить отражающий слой. Делают так: вырезают из бумаги круг, равный зеркалу, геометрическим методом находят его центр и в нем вырезают маленькое, не более 1 см диаметром, отверстие. Наложив бумажный круг на зеркало, обводят фломастером отверстие в бумаге. Можно, конечно, и наклеить на зеркало бумажный кружочек либо колечко, воспользовавшись для центровки тем же отверстием. В «ньютоне» центр главного зеркала все равно не работает, так что нанесение метки никак не скажется на оптических характеристиках телескопа. Теперь приступаем к юстировке. Установив в фокусировочный узел чеширский окуляр, вы поворачиваете его зеркальцем к свету так, чтобы во вторичном зеркале появилось светлое пятно. В окуляре вы увидите маленький кружок метки на главном зеркале, элементы крепления главного зеркала (лапки или что-то другое), темное отражение вторичного зеркала с растяжками и в нем светлый круг. В круге вы увидите черную точку чеширского окуляра с перекрестьем нитей в нем. Также вы увидите перекрестье чеширского окуляра, но оно будет не в фокусе, поскольку слишком близко расположено к глазу.

Для начала вам нужно добиться правильного наклона вторичного зеркала. Отпустив стопорный винт (при его наличии) вторичного зеркала, вращением его юстировочных винтов вы совмещаете перекрестье чеширского окуляра с меткой на главном зеркале. Тут нужен определенный навык, но контроль можно проводить по элементам крепления главного зеркала (допустим, лапкам), они должны выглядывать из-за краев окуляра на одинаковую величину. Добившись этого, затяните стопорный винт (при его наличии). Обращаться к вторичному зеркалу вам больше не придется. Теперь пора приступить к юстировке главного зеркала. Нужно добиться совмещения метки на главном зеркале с черной точкой чеширского окуляра. Добейтесь этого, вращая юстировочные винты главного зеркала. После чего затяните стопорные винты, если они предусмотрены в конструкции вашего телескопа (лично я в моих самоделках всегда обходился без них, но подпружинивал юстировочные винты достаточно мощными пружинками). Вот и все. Юстировка чеширским окуляром окончена. Она намного лучше юстировки «на глазок». Можно проверить юстировку телескопа по реальным звездам, точнее, по их дифракционным кольцам при большом увеличении. Это даже желательно. Строго говоря, юстировка любым типом коллиматора все-таки не бывает идеально точной и требует доюстировки по реальной звезде.

Несколько удобнее пользоваться для юстировки лазерным коллиматором. Нужно установить его в фокусер и проверить, где на специальной шкале коллиматора отражается лазерная точка. Вращением юстировочных винтов надо загнать ее в центр шкалы, напоминающей мишень. Перед этим нужно, конечно, как можно точнее отъюстировать телескоп «на глазок», иначе светящаяся точка может вообще не попасть на шкалу. Существуют и светодиодные GMK-коллиматоры. Считается, что юстировка телескопа с помощью такого коллиматора еще более точна. Поставив GMK-коллиматор на место окуляра, смотря в сквозное отверстие и работая юстировочными винтами оправ зеркал, нужно добиться симметричного расположения сетки светодиодов при переотражении от зеркал. GMK-коллиматор можно также использовать для юстировки рефрактора или зеркально-линзового инструмента. Правда, он требует отдельного источника питания (обычно от 5 до 14 вольт), но это не ахти какая проблема.

Проблема чеширского окуляра и всех типов коллиматоров (исключая GMK, в чем и состоит его основное преимущество) в другом: в их возможном люфте при установке в фокусер. Люфт, хотя бы и небольшой, приводит к перекосу коллиматора в фокусере, а перекос – к неточной юстировке. Строго говоря, окуляр (или коллиматор) в порядочном фокусере фиксируется зажимным кольцом, а не просто винтом, но одного зажимного кольца бывает недостаточно. Существуют и продаются коллиматоры с устранением люфта при помощи двух кольцевых зажимов, но они, конечно, дороже.

¹²Зеркала из ЛК5, ЛК7 и «пирекса» понемногу выщелачиваются даже на воздухе. Поэтому нет смысла долго – месяцами – хранить изготовленное зеркало без покрытия. Чем скорее вы алюминируете его, тем лучше.

Глава 8