El telescopio Pfund , creado por AH Pfund , proporciona un método alternativo para lograr un punto focal fijo del telescopio en el espacio, independientemente de dónde apunte la línea de visión del telescopio .
La configuración de Pfund utiliza un espejo de alimentación plano de dos ejes que refleja la luz de las estrellas en un espejo paraboloidal fijo , generalmente con un eje óptico horizontal .
El paraboloide se enfoca a través de un orificio central en el piso de alimentación a una ubicación conveniente a cierta distancia detrás del piso. En esta configuración no se requieren paletas de araña ni espejos de plegado secundario newtonianos. Esto elimina la difracción y el bloqueo de las paletas, así como la dispersión y absorción del espejo secundario, mejorando así el brillo y el contraste de la imagen.
Consideraciones de diseño
El plano de alimentación está montado en un soporte de elevación / azimut de dos ejes . Los servos de acimut y elevación deben controlarse continuamente a medida que los objetos se mueven por el cielo, utilizando la suma de vectores para calcular el movimiento del espejo en tiempo real.
- Un vector ( V 1 ) es estacionario y apunta desde el centro del plano de alimentación al centro del espejo paraboloide fijo.
- El otro vector ( V 2 ) apunta desde el centro del plano de alimentación hacia el objeto a rastrear, que por supuesto se mueve a través del cielo en el tiempo.
La superficie normal del espejo plano de alimentación es la bisectriz 3D de los vectores V 1 y V 2 , normalizada a la longitud unitaria . Si [ N k , N l , N m ] son los componentes del vector unitario instantáneo de la normal de la superficie del espejo, entonces el ángulo de elevación del espejo es arcsin ( N l ) y el ángulo de acimut del espejo es arcsin [ N k / cos ( Elevación ) ].
El campo de un telescopio Pfund gira a una velocidad no uniforme durante el seguimiento, lo que lo excluye de la astrofotografía de exposición prolongada , a menos que se utilicen una matriz de control de desrotación y una óptica para compensar la rotación del campo.
El orificio en la cara frontal de un piso de seguimiento de Pfund solo debe ser lo suficientemente grande para pasar el campo de visión deseado con un mínimo de viñeteado (bloqueo de parte de la luz del paraboloide) para minimizar la obstrucción central. El orificio a través del piso debe tener una forma cónica, abriéndose hacia afuera hacia la parte posterior del piso con al menos un cono de 45 °, para evitar viñeteado de la imagen por la parte posterior del piso de dirección en ángulos de inclinación del espejo altos. [a]
La cara reflectante frontal del piso Pfund debe pulirse de manera extremadamente plana, lisa y sin zonas. Idealmente, el plano debería ser plano dentro de unos 25 nanómetros de error de pico a valle. [b] La cara frontal debe estar exactamente en el plano del eje de rotación de elevación para minimizar la apertura requerida del espejo plano . Esto crea la necesidad de contrapesos que se extiendan hacia adelante desde la celda del espejo para equilibrar la carga en el servodrive de elevación.
El diámetro del plano Pfund es generalmente mayor que el paraboloide de enfoque; su tamaño es una compensación de diseño entre la cobertura del campo de visión completamente iluminado y el costo y el peso planos. Si el Pfund está destinado a proporcionar una cobertura de campo completamente iluminada en un ángulo plano de 90 °, entonces el diámetro plano mínimo debe ser al menos veces el diámetro del paraboloide.
El tope de apertura es el borde del paraboloide de enfoque, por lo que el plano de alimentación debe ser ligeramente mayor que el diámetro en el eje requerido para maximizar la iluminación sobre el campo deseado.
El telescopio de búsqueda de supernovas del Observatorio McDonald (SNST) utilizó la configuración Pfund, y su diámetro plano de alimentación era de 24 ″, mientras que el espejo de enfoque era un paraboloide de 18 ″ f / 4,5.
Instalaciones
UC Berkeley: interferómetro espacial infrarrojo
Ejemplos de telescopios Pfund son la matriz de interferómetro espacial infrarrojo de la Universidad de California en Berkeley. Además del sitio web de la matriz, [1] el instrumento es descrito por Townes (1999), [2] y Manly (1999). [3]
Observatorio McDonald: telescopio de búsqueda de supernovas
El telescopio de búsqueda de supernovas George B. Wren (SNST) en el Observatorio McDonald y el nuevo Telescopio de acceso para sillas de ruedas (WAT) Wren-Marcario en el Centro de visitantes del Observatorio McDonald (que estará operativo a principios de 2007) se basan en la configuración Pfund. [C]
Telescopio casero de Fundingsland
John O. Fundingsland aparentemente desconocía el diseño del telescopio de Pfund y desarrolló de forma independiente la misma configuración óptica. En 1999 publicó una descripción de su instrumento prototipo de apertura de 4 ″ en una revista de astronomía amateur . [4]
Ver también
Notas al pie
- ^ Un orificio cilíndrico bloquearía rápidamente la luz que pasa a través del plano desde el espejo principal a medida que aumenta el ángulo de inclinación del plano de dirección.
- ↑ Las desviaciones de la planitud, el error o la desviación de la figura, o ambos, introducen rápidamente un astigmatismo inaceptable en la imagen.
- ^ WAT es único en el sentido de que empleará dosespejos de18 ″ f / 8 dispuestos en una línea norte-sur y uno frente al otro, con la dirección plana a medio camino. El espejo norte de 18 ″ cubre la mitad del hemisferio norte del cielo, y el espejo sur de 18 ″ cubre el cielo sur, proporcionando así una cobertura total del cielo, lo que no es posible con un Pfund de un solo espejo.
El conjunto de puerto de visión y dirección plana de 24 ″ gira en azimut hacia cualquier espejo. Cada medio hemisferio tiene su propia ubicación de imagen fija. WAT cumple totalmente con todos los requisitos de la Ley de Estadounidenses con Discapacidades (ADA) y brindará a los visitantes del Observatorio McDonald, tanto con capacidades completas como diferentes, una visualización excelente y cómoda. Se incluirá un artículo detallado de Wikipedia sobre el WAT tan pronto como el instrumento esté operativo, previsto para principios de 2009.
Referencias
- ^ "Matriz de interferómetro espacial infrarrojo" . Berkeley, CA: Universidad de California.
- ^ Townes, Charles H. (1999). Cómo sucedió el láser (pbk ed.). Prensa de la Universidad de Oxford. págs. 184-185. ISBN 0-19-515376-6.
- ^ Manly, Peter L. (1999). Telescopios inusuales (pbk ed.). Prensa de la Universidad de Cambridge. págs. 136-137. ISBN 0-521-48393-X.
- ^ Fundingsland, John O. (agosto de 1992). "Fácil visualización con un telescopio fijo". Cielo y telescopio . págs. 212–215.