تراش آینه و ساخت تلسکوپ آماتوری

 

همانطور که در عنوان مقاله آمده است در این گفتار از منظر یک آماتور به ساخت آینه خواهیم پرداخت. یک آماتورمعمولا تحصیلات آکادمیک در  زمینه مورد نظر ندارد، امکانات  مالی و ابزاری محدودی داشته، دسترسی به تجهیزات گرانقیمت و دقیق اپتیکی ندارد. لذا باید طرحی را انتخاب نماییم که این محدودیت ها را به نحو احسن مد نظر داشته باشد.

ابتدا مقدمه ای ازمشاهده آسمان و سپس تاریخچه ابداع اولین تلسکوپ ها را بازگو می نماییم تا بطور خلاصه  مشکلات و ویژگی های انواع اصلی تلسکوپ ها را مرور نموده، دلیل انتخاب تراش آینه را به جای تراش عدسی و نیز دلیل انتخاب تلسکوپ نیوتونی و همچنین طرح دابسونی را روشن نموده باشیم.

بشر از دیرباز با مشاهده آسمان به تفکر در مورد ستارگان و سیارات می پرداخت .وی برای سهولت یافتن ستارگان  مجموعه ای از ستارگان را به شکل حیوانات یا اشیا و اساطیر یا خدایان خود تصور و نامگذاری می نمود.بدین ترتیب یافتن و مطالعه و پیگری حرکات ظاهری ستارگان و نیز حرکات ماه و خورشید و سیارات و ثبت و گزارش موقعیت آنها ساده ترشد. با مطالعه مسیر حرکت ظاهری ماه و خورشید و سیارات برج های دوازده گانه را ابداع نمودند که آنها نیز به شکل حیوانات اشیای مورد نیاز و یا اشخاص مشهور تصور و صورت بندی شدند. تهبه و تنظیم تقویم ها و آگاهی از فصول و زمان کشت و زرع و دروی محصولات با استفاده از این برج ها و صورت های فلکی مقدور و راحت تر می شد.

تاریکی کامل شب وفقدان آلودگی های نوری و  دود و غبار صنعتی کار مشاهده آسمان را  راحت می نمود. در ابتدا چشمان تیزبین بشر تنها ابزار رصدی ممکن بود . ادیان و عقاید بشر باستانی بر فهم و تفسیر ماهیت و موقعیت و حرکات  اجرام آسمانی سایه افکنده بود.

کم کم استفاده از ریاضی و هندسه و بعضی ابزارها در نجوم و مطالعه آسمان مرسوم گشت از قبیل زاویه سنج و استرلاب و نیز رسم موقعیت ستاره ها و استفاده از پرگار و ..

با این همه هنوز نظرات نه چندان علمی بعضی داشمندان قدیم و نیز عقاید مذهبی مانع از شناخت واقعی عالم و آسمان شده بود.

با ابداع اولین تلسکوپ ها که از نوع شکستی بودند.گالیله دانشمند معروف ایتالیایی نیز نمونه ای از آن راساخته و با مشاهده ماه و سیلراتی مثل مشتری و کشف اقمار گالیله ای این سیاره انقلابی در نجوم صورت گرفت و نجوم جنبه علمی پیدا کرد.

ایرادات تلسکوپ های شکستی منجمین را در جهت برطرف کردن عیوب این تلسکوپ وادار به بررسی و تحقیق بیشتر نمود.

کج نمایی کروی  و رنگی از مشکلات اساسی این تلسکوپ ها بود .نیاز به لوله بسیار طویل و نیز محدودیت در اندازه عدسی ها ، جنس عدسی و گرانی و دشواری در تراش و ساخت آنها  محدودیت هایی ایجاد میکرد گرچه با تلاش منجمین و ستاره شناسان و ابداع شییی های با فاصله کانونی طویل و نیز ساخت لنز های آکروماتیک و آپوکروماتیک عمده این اشکالات برطرف شد ولی بعضی از این اشکالات از همان ابتدا  و قبل از ابداع عدسی های ترکیبی دو تکه ای و سه تکه ای سبب شد دانشمدان درجسجوی راه حل های  دیگری نیز باشند. زیرا لوله بسیار طویل این تلسکوپ ها که بعضا به چند ده متر هم میرسید ساخت استفاده و نگهداری انها را گران و دردسر زا می نمود.

ابداع تلسکوپ های بازتابی، پاسخی به این مشکلات بود.در سال 1663 ریاضی دانی به نام جیمز گریگوری  به جای عدسی استفاده از آینه مقعر را در ساخت تلسکوپ پیشنهاد و طرح ریزی نمود.این طرح فقط بصورت تئوری بود وساخت آن تنها 10 سال بعد یعنی5  سال بعد ازتکمیل تلسکوپ نیوتونی و 2 سال بعد از ساخت تلسکوپ کسگرین ، و در سال1673 توسط رابرت هوک عملی شد.آینه اصلی آن سهموی و آینه ثانویه دورتر از کانون و آن نیز مقعر بود این آینه نور را به سمت آینه اصلی هدایت کرده از سوراخ وسط آن عبور کرده و در آنجا نوسط یک عدسی بزرگنمایی می شد.

 

اولین تلسکوپ بازتابی عملا توسط نیوتون در سال 1668 تکمیل شد. آینه اصلی این تلسکوپ کروی و از جنس برنز یا مفرغ بود قطر آن 5 سانتیمتر بود.آینه ثانویه از یک آینه تخت کوچک  تشکیل میشد که در نزدیک دهانه تلسکوپ  نور جمع آوری شده توسط آینه اصلی را به کناره لوله هدایت و در آن محل با چشمی بزرگنمایی ومشاهده می شد.

نور به جای عبور از عدسی، از سطح آینه مقعر بازتابیده می شد و در جلوی لوله، کانونی میشد بنابرین به دلیل عدم عبور از شیشه مشکل تجزیه نور به رنگ های تشکیل دهنده آن و کجنمایی رنگی برطرف شد.

از آنجاییکه آینه اصلی کروی بود همچنان مشکل کجنمایی کروی خودنمایی می نمود.نیوتون به اشتباه عقیده داشت  که هیچگاه این مشکل برطرف نخواهدشد. در حالیکه بزودی با استفاده از آینه سهموی به جای کروی این مشکل نیز برطرف شد.

در واقع عدم عبور نور از بدنه شییی بازبابی نیازبه شیشه های گرانبها جهت پرهیز از کجنمایی رنگی در ساخت تلسکوپ را مرتفع نمود و شکل سهموی آن نیز کجنمایی کروی را اصلاح کرد.

از مشکلات این آینه های فلزی ضریب انبساط گرمایی بزرگ آنها بود. با تغییرات دما بسرعت تغییر شکل داده تصویر تار میشد تیره شدن سطح فلز بعلت اکسید شدن و نیز واکنش با ترکیبات گوگردی جو، نیاز به پولیش مکررآینه را سبب میشد.

با کشف ارجحیت شیشه نسبت به فلز توسط فوکو(لئون فوکالت دانشمند معروف فرانسوی که آونگ فوکو و تست فوکوی وی معروف است)و نیز کشف مکانیسم رسوب شیمیایی نقره بر سطح شیشه ،استفاده از شیشه جایگزین فلزشد و کم کم تلسکوپ های انعکاسی فراگیرترشدند

همانطور که می دانیم شیئی تلسکوپ های شکستی حداقل دارای دو سطح اپتیکی هستند که هردو سطح باید به دقت تراش و پولیش شوند .یک شیئی ساده معایبی دارد که  اصلاح آنها نیازمند استفاده از شیئی دوتیکه ای(آکروماتیک) و بهتر از همه سه تیکه ای(آپوکروماتیک) است که علاوه بر نیاز به تراش و سیقل دادن چندین سطح اپتیکی انتخاب ترکیب مناسب  این اجزا و نیز تعقر و تحدب و فاصله کانونی آنها نیز باید به دقت تنظیم شوند. این مهم نیاز به ابزار های اپتیکی دقیق و بعضا گرانقیمت داشته که ورای توانایی ها و امکانات یک آماتور می باشند و هزینه نهایی چنین شیئی هایی بسیار بالا خواهد بود.

تلسکوپ کسگرین و گریگوری نیز نیاز به تراش و ساخت بیش از یک ابزار اپتیکی منحنی دارد.

دشواری های ساخت تلسکوپ های ترکیبی یا کاتادیوپتریک  نیز به همین دلیل معمولا فراتر از امکانات آماتورها می باشد.

آخرین گزینه پیش روی ما بعنوان یک آماتور، تلسکوپ نیوتونی است که فقط نیاز به ساخت یک سطح منحنی دارد. آینه ثانویه  و تخت مناسب معمولا از فروشگاه های لوازم تلسکوپ با هزینه نه چندان زیاد قابل خریداری است. همچنین در صورتیکه به هر دلیل مجبور به ساخت آن باشیم ، ساخت آینه تخت دشوارتر از ساخت آینه اصلی نیست.

با توجه به موارد فوق دشواری و هزینه  تراش و ساخت آینه اصلی تلسکوپ به مراتب از تمام انواع دیگر شیئی ها کمتر است. بویژه آنکه با افزایش قطر شیئی ، هزینه ساخت یک لنز خوب نسبت به آینه،  بسیار بسیار بیشتر و سریعتر افزایش میابد.به این ترتیب ساخت تلسکوپ بازتابی نه تنها برای یک آماتور بهترین گزینه است بلکه با افزایش قطر شیئی تلسکوپ از 20 سانتیمتر و بیشتر حتی  برای یک حرفه ای نیز خریداری یک تلسکوپ شکستی آپوکروماتیک به علت هزینه بسیار بالای آن دیگر یک گزینه محتمل نیست.تلسکوپ های غول آسا همگی بازتابی و شاید نیوتونی باشند.

در اینجا به سادگی وسبکی نسبی و هزینه بسیار پایین پایه های طرح دابسونی نیز اشاره میکینم . ساخت طرح دابسونی کاملا در محدوده توان یک آماتور می باشد. این پایه ها استقرار سمتی ارتفاعی دارند که گرچه  رصد و تعقیب اجرام نجومی در بزرگنمایی های بالا  در این نوع دشوار است، ولی امروزه با فراهم شدن موتورهای ردیاب کامپیوتری، استفاده از این طرح درعکاسی نجومی به مانند استقرار استوایی به سهولت امکانپذیر شده است.

 

تهیه کننده: محمود یونسیان

محمود یونسیان متولد سال۱۳۴۲ هستم از نوجوانی و شروع دبیرستان به انجام  آزمایش‌های شیمیایی علاقمند شدم. از همان زمان به رسوب شیمیایی نقره بر شیشه و ساخت آینه مقعر برای تلسکوپ مجذوب شدم ولی به علت عدم علم کافی و نبود امکانات عملی نشد.

در حوالی سال ۷۲ با استفاده از لنز یک عینک و با کمک چشمی, یک دوربین کوچک سرهم کردم که به طور ظریف چاله‌های ماه را نشان می‌داد. سپس در آن سالها به کارگاه‌های محلی، تراش عدسی به ابعاد تا ۱۰ الی ۱۵ سانتیمتر  و فاصله کانونی ۳۰ الی ۱۰۰ سانتیمتر از شیشه معمولی را سفارش می‌دادم و نیز یک لنز آکرومات ۸۰ میلیمتری خریداری و با آنها دوربین‌های کوچکی ساختم. در سال ۷۷ با آینه مقعر ریش‌تراشی تلسکوپ کوچکی ساختم ولی هنگام مشاهده ماه، تصویر چندگانه‌ای از ماه مشاهده می‌شد.

حوالی سال۸۷ با کمک یکی از دوستان اولین تراش یک آینه ۶ اینچ را شروع کردم ولی به علت عدم علم و تجربه کافی نتیجه‌بخش نبود. بنابراین ابتدا با جستجو در سایت‌های اینترنتی و سپس جستجوی کتابهای مربوطه کم کم پیشرفت‌های زیادی در تراش و پولیش و نیز سهموی کردن بدست آوردم. قبل از تکمیل اولین آینه و در اواخر سال ۹۰ به علت بیماری شدید کلیوی و دیالیز فعالیت‌های عملی متوقف شد ولی به مطالعه بیشتر ادامه دادم. در اویل سال ۹۱ با راه‌اندازی یک وبلاگ به آدرس mirrorandtelescope.blogfa.com مطالبی را بطور منظم در مورد تراش و پولیش آینه منتشر نمودم. در سال ۹۳ بعد از پیوند کلیه و بهبودی، اولین آینه ۸ اینچ را با موفقیت قابل قبول سهموی کردم. بعد از کوتینگ آینه بقیه قطعات لازم را خریداری و تعدادی را شخصا ساختم و با سفارش ساخت پایه دابسونی تلسکوپ نسبتا خوبی تکمیل نمودم که ماه و سایر اجرام و کمربندهای استوایی مشتری و حلقه زحل را با آن رصد می‌کردم.

در سالهای بعد همچنان با مطالعه کتابهای دیگر و تجربه‌های بیشتر چندین آینه از ۵ تا ۱۴ اینچ جمعا حدود ۱۵ آینه کروی و سهموی تراش و صیقل دادم.

در سال ۹۷ نیز کانال تراش آینه و ساخت تلسکوپ @telescopemirrormaking را راه‌اندازی کردم.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *