Mladen i Goran Hudec - Izrada teleskopa 1. dio

Teleskop je osnovni astronomski instrument kojega astronomi koriste kako bi upoznali i dokučili tajne svemira. Ako ga je Galileo mogao napraviti prije više od 400 godina, možete i vi. Evo i kako...

Brashearov refraktorski teleskop. © Ljubaznošću: Historical Scientific Instrument
Članak
0Komentari
Broj otvaranja13116

Inž. Mladen i Goran Hudec
Kosmoplov broj 7. - rujan 1969. godine


      Kraj šezdesetih i početak sedamdesetih godina dvadesetog stoljeća, ostat će zapamćen u svijetu astronomije, po jednome fantastičnom projektu, koji nikada prije i nikada kasnije nije ponovljen. Mladen i Goran Hudec pobudili su kod astronoma amatera pravu pomamu za izradom astronomskih instrumenata - teleskopa. Kako bismo ponovo oživjeli duh tih vremena i izvukli ga iz zaborava, odlučili smo na stranicama Zvjezdarnice napraviti reizdanje cijeloga serijala, u 13 nastavaka dakako, baš onako kako je to prije 44 godine išlo u časopisu Kosmoplov. Naravno, sve je osuvremenjeno kako i dolikuje 21. stoljeću i Internetu, no u samu srž, a to su tekstovi i ilustracije, nismo previše dirali. Oni zavrjeđuju ostati onakvi kakvi su i bili.

      Koliko to god zvučalo avanturistički, i dan danas postoje ljudi koji radije sami izrađuju svoje teleskope, nego da ih kupuju gotove. U opisima se nije ništa posebno promijenilo od tada pa se sve to može primijeniti i danas. Dokaz su i mnogobrojne teme na našem Astroforumu u kojima astronomi razmjenjuju iskustva upravo oko raznih izrada i modifikacija teleskopa i astronomske opreme. To znači samo jedno: duh i ideja koje su "posijali" Mladen i Goran, žive i dan danas! Nadam se da ćete uživati čitajući ovaj serijal, a u zadnjem, trinaestom dijelu, dat ćemo vam ga na poklon kompletnog u PDF formatu, kako biste mogli imati sve na jednome mjestu.


Priznajte da konstruiranje teleskopa, a pogotovo brušenje teleskopskih objektiva zvuči zastrašujuće. Naročito ako dodamo da optičke površine moraju biti obrađene sa greškom znatno manjom od tisućinke milimetra. Ipak, to nije nedostižno i traži uz nešto malo vještine samo nešto više strpljenja, jer se za najveću preciznost brine geometrija.

Naslovnica Kosmoplova
Ako očekujete da u tom zanatu ručni rad pripada davno prošlom vremenu pionira optike i astronomije, varate se. U optičkim tvornicama se samo tzv. masovna optika - stakla za očale, fotografska optika, okulari i manji objektivi - izrađuju posve mehanizirano, dok se oni najskuplji i najprecizniji astronomski i mikroskopski objektivi kontroliraju i korigiraju pojedinačno i - ručno. Baš kao u vrijeme Galileja, Hershela (Heršel) ili Fraunhofera. U nekim zemljama je broj amatera astronoma koji si sami izrađuju optičke dijelove gotovo toliki koliki i broj radioamatera. Ovi posljednji su samo više poznati.

Jedinstveniji, jeftiniji i za amatera pristupačniji tip teleskopa je tzv. reflektor, tj. teleskop čiji je objektiv konkavno (udubljeno) zrcalo. Uostalom, za taj tip su se davno odlučili graditelji najvećih teleskopa, i to ne bez dovoljno razloga. Za one koji se time nisu bavili evo malo objašnjenja.

Konkavno zrcalo djeluje isto kao i sabirna leća (sočivo) i stvara u svom žarištu ispred zrcala umanjenu sliku udaljenog predmeta. Slika je utoliko veća što je veća žarišna daljina zrcala, pa će kod žarišne daljine od jednog metra slika Mjeseca imati promjer nešto manji od jednog centimetra. U teleskopu Newtonovog (Njutnovog) tipa prebacuje se ta slika pomoću malog kosog zrcala bočno i promatra okularom. Uz te optičke dijelove teleskop mora imati neku konstrukciju koja ih pridržava, a nazivaju je tubusom. To uopće ne mora biti zatvorena cijev kao kod durbina. Sjetite se izgleda velikog teleskopa na Palomaru gdje nema nikakve cijevi, i koja bi čak smetala.

Naravno, na jednom teleskopu najvažniji je dio njegov objektiv o kojem ovisi svjetlosna moć, povećanje i kvaliteta slike. Ako želite da zaista bude dobar, izradite ga sami! Ovdje čak ne vrijedi ni teorija prvih mačića koji se u vodu bacaju, jer već prvi mora biti dobar, a oni poslije samo bolji i veći!

Obrada optičkih brušenih ploha ima dvije faze, brušenje i poliranje. Brušenjem treba dobiti što precizniju ravnu ili zakrivljenu površinu, a poliranjem se izravnavaju neravnine od brušenja i postizava puna prozirnost.

Najjednostavnije je zakrivljenu površinu obraditi na matrici iste tvrdoće i obradivosti kao i staklo, dakle na staklu. Matrica može biti željezna ploča debljine desetak milimetara, istog promjera kao i staklo za zrcalo, a sa jedne strane se na tokarskom strugu izradi ispupčenje željenog polumjera zakrivljenosti. (Žarišna daljina zrcala jednaka je polovini polumjera zakrivljenosti). Na željeznu matricu se pečatnim voskom nalijepe mali kvadratići stakla debljine oko 5 mm. Ploha koja se tako dobije samo naliči na kuglin odsječak, ali za početak je to dovoljno.
 
Brusni prah je korund (šmirgl) ili karborundum u 5 do 6 različitih krupnoća od 1/3 mm do ispod tisućinke milimetra. U čitavom procesu brušenja, matrica ostaje donja i povremeno je zakrećemo u jednom smjeru, dok se staklom za zrcalo vrše horizontalni potezi napred-natrag preko središta i povremeno zakreće u drugom smjeru. Na matricu se stavi nešto brusnog praha, doda vode i izvrši nekoliko poteza napred-natrag tako da gornja ploča prelazi za 1/5 do 1/3 promjera preko donje ploče. Duži potez i u kasnijim fazama brušenja smanjuje polumjer zakrivljenosti, a kraći ga produljuju.

Nakon nekoliko poteza zakrenu se zrcalo i matrica u suprotnim smjerovima za neki kut, ponovo poteže i povremeno dodaje brusni prah i voda po potrebi, i to se ponavlja. Prilično dugo! Doduše, već nakon desetak minuta brušenja na budućem zrcalu se vidi udubljenje, a na matrici se pločice zaobljuju, ali će kod zrcala od 10 cm promjera tek nakon sat brušenja najgrubljim korundom biti izbrušene obje plohe. Tješimo se time da bi mašini za taj posao trebalo samo polovina tog vremena, a mi brusimo na običnom, malo stabilnijem stolu ili stolici.

Prelazak na finiji prah je procedura koja podsjeća na pripremu za kiruršku operaciju. Sve što je moglo doći u doticaj sa brusnim prahom treba temeljito oprati. Zamislite "veselja" kad fino izbrušenu plohu zaparamo kakvim krupnijim "virusom" korunda, koji se stvorio tko zna odakle.

Brušenjem staklene ploče zrcala na staklenoj podlozi matrice obrađuju se istovremeno obje površine i one su uz sve finiji prah sve manje jedna od druge razlikuju. Kada te dvije plohe savršeno priležu jedna uz drugu u svim mogućim položajima, onda to mogu biti samo dijelovi površine kugle, jer je zakrivljenost u svim tačkama ista.
 
Samim brušenjem na tvrdoj matrici staklo ne može dobiti puni sjaj. Za poliranje treba upotrijebiti mekšu matricu od smole. Možete je načiniti kao smjesu bitumena (tera), kalofonija i pčelinjeg voska toliko tvrdu da se u nju teško utisne nokat. Zakrivljenu formu matrice dobijete tako da na još toplu matricu pritisnete preko mrežaste tkanine lagano zagrijano zrcalo premazano glicerinom.

Za poliranje se upotrebljava prah željeznog oksida (staklobrusači ga zovu "rus", zbog intenzivne crvene boje) ili cerium oksida. Polira se na isti način kao što se brusi. U toku poliranja postoji vrlo mnogo mogućnosti da se dobro izbrušena. površina pokvari, jer se do potpunog poliranja skida i do tisućinke milimetra, a to je dovoljno da iz savršene kugle načinimo "optički krumpir"! Prava vještina je, zapravo, u poliranju koje se vrši uz optičke kontrole svakih desetak minuta. Poliranjem se sferna površina korigira na paraboličnu formu zrcala.

Staklo za zrcalo može biti i obojeno, svjetlo se i onako reflektira na prednjoj plohi zrcala. Važno je da nema mjehurića i da je ploča za zrcalo dovoljno debela, i to barem osminu promjera zrcala, inače deformacije od vlastite težine ili uslijed pridržavanja mogu pokvariti kvalitetu slike. Površina zrcala se posrebri debljim slojem nego što to obično rade stakloresci, i uz lagani pritisak ispolira jelenskom kožicom i polirnim prahom. Sloj srebra treba obično nakon nekoliko mjeseci obnoviti, jer srebro oksidira. Alumiziranje je trajnije, ali ga mogu izraditi samo tvornice ili fizikalni laboratoriji.

Kakve su mogućnosti amatera u izradi teleskopa? Ručno brušenje i poliranje zrcala promjera 10 do 12 centimetara traje ukupno desetak sati efektivnog rada. Granica ručne izrade je oko tridesetak centimetara promjera, ali će se uloženi trud u tako veliko zrcalo rijetko isplatiti. Najuporabljiviji su teleskopi sa promjerom zrcala oko 15 cm i žarišnom daljinom 150 do 180 cm. S njima možemo postići povećanja 100 do 150 puta. Potpuno dovoljno! Za veća povećanja treba imati vanredno čistu atmosferu i težak stativ sa mehanizmom za praćenje zvijezda, a razlike između onoga što se vidi sa povećanjem 150 i 300 puta nisu tako velike. Bolje je imati kvalitetniju sliku sa nešto manjim povećanjem.

Redakcija "Kosmoplova" dobila je od čitalaca čitav niz pitanja o gradnji teleskopa i neka ova informacija bude prvi odgovor na pitanja. U nekoliko članaka u idućim brojevima biće detaljnije opisana tehnika rada. Nadamo se da ćemo do tog vremena naći za čitaoce i mogućnost nabavke potrebnog materijala za samostalno brušenje zrcala.


Važna napomena!

Sve što ste ovdje pročitali, a tiče se cijena i načina nabave, danas više ne vrijedi. To znači da se materijali i dijelovi za izradu teleskopa ne mogu nabavljati putem Zvjezdarnice u Zagrebu ili bilo koje organizacije spomenute u tekstu. Isto tako ne vrijede niti cijene koje su navedene. Ta pravila vrijedila su u vrijeme kada su članci izlazili u Kosmoplovu ali danas više ne vrijede. Molimo vas da uvažite ovu napomenu.


Bez komentara
Želiš komentirati? Klikni!