Без преувеличения можно сказать, что фокусировочный узел в астрографе является чуть ли не самым критическим в плане жесткости узлом. Недостаток жесткости традиционных незатейливых и дешевых конструкций начального уровня, типа фокусеров Крейфорда, которыми оснащается подавляющее большинство массово выпускаемых телескопов, приводит к значительным дифференциальным гнутиям телескопа и гида и, таким образом, катастрофически ограничивает длительность экспозиции.
Единственный выход в этом случае – применение внеосевого гидирования при помощи внеосевого гида, либо встроенного гидирующего чипа на ПЗС матрице, имеет столько недостатков, что они порой перевешивают его достоинства. Основной недостаток – трудность кадрирования и подбора звезды для гидирования при фокусах телескопа более ~500 мм (зависит от конкретной реализации) и необходимость в использовании автоматизированного ротатора в случае постройки телескопа-робота.
Конечно же корни этой проблемы являются прямым следствием потребностей массового рынка, на котором в основном востребованы инструменты начального уровня, рассчитанные в основном на визуальные наблюдения, следствием чего являются невысокие требования к жесткости фокусера и большой вынос фокуса за габариты трубы телескопа, для того, чтобы иметь возможность установки диагонального зеркала. Обычно он составляет около 200 мм для систем с двухдюймовой посадкой окуляра. В результате, попытка приладить фотоаппарат или ПЗС камеру на такой фокусер приводит к тому, что на миниатюрные шариковые подшипники, используемые в фокусерах Крейфорда, приходятся просто неадекватные нагрузки, что приводит к прогибам внешней обоймы и, как следствие, отклонению трубки фокусера от оптической оси, что и является причиной дифференциального гнутия, а иногда и разрушению подшипника.
Поиски решения данной проблемы привели к рассмотрению нескольких типов фокусеров, но из всего многообразия, чаще всего ограниченного вариациями на тему “большого Крейфорда на стероидах” и “трубки в трубке”, наибольшее внимание привлек фокусер, изобретенный американцем Дональдом Клементом. Особенностью его является нетипичный, оригинальный подход к проблеме и, как следствие, уникальные характеристики фокусера, такие как его принципиальная безлюфтовость, фактически микронная повторяемость позиции и потрясающая, хотя и не бесконечная, жесткость, качества, вкупе с великолепным по механическим свойствам телескопом ТАЛ-250К, позволяющие построить исключительно комфортный в работе автоматический астрограф.
Что же дают нам эти особенности?
- Жесткость – это, прежде всего, возможность гидировать внешним гидом с небольшим фокусом, что в свою очередь является гарантией автоматического нахождения звезды для гидирования в любом, случайном взятом участке звездного неба. При этом исчезают проблемы кадрирования, можно размещать объект на матрице с точностью до угловых секунд так, как нам это нужно, без оглядки на поиск звезды для гидирования, а так же мы избавляемся от зависимости от применяемых при съемке светофильтров, можно делать длительные экспозиции с самыми узкополосными фильтрами и великолепным качеством гидирования в любом участке звездного неба. Достоверно протестированная длительность экспозиций – 20 минут и это не предел.
- Безлюфтовость и повторяемость позиции – это залог быстрой, четкой и безошибочной работы автофокусировочной программы (FocusMax), более того – это возможность использования термокомпенсации фокусером изменения температуры окружающей среды как в межкадровом промежутке, так и прямо во время длительной экспозиции. Фокусер абсолютно лишен перекладки при реверсе, изображение не сдвигается при этом ни на микрон.
Основа конструкции фокусера – это шарнир, безлюфтовый аналог петли, основанный на двух взаимоперекрещенных упругих стальных пластинах. В пределах перемещений, при которых деформация пластин остается упругой, такое соединение является жестким и не имеет люфта. С идеей, чертежами и техническими деталями можно ознакомиться непосредственно в патенте US6260428B1 (файл в PDF формате).
Стандартный фокусер имеет отверстие в 3 дюйма (~75мм), выполнен из дюралевых пластин толщиной 12мм и весит 1.6 кг. Минимальная толщина фокусера – 25мм. Ход фокусера – 38мм.
Фокусер Клемента - общий вид
Вид на шарнир
Шарнир - вид сбоку, виден изгиб пластин.
Узел фокусировки
Переходник на телескоп под фокусер Клемента
Фокусер Клемента на телескопе ТАЛ-250К
Шаговый двигатель (RoboFocus) для автофокусировки
