(1/4) 488mm F4.85 Dobson (2006-2011)

Jos ATM-kärpänen pääsee kerran puraisemaan niin se haukkaa sitten kunnolla. Lukion kirjoitusten jälkeen keväällä 2006 iski taas kerran himo aloittaa joku uusi putkiprojekti. Ja mikä onkaan mainiompi pieni projekti pilvisten iltojen menoksi kuin puolimetrinen peilikaukoputki? Täytyy kyllä myöntää etten aluksi puolimetristä hirviötä uskaltanut ajatellakkaan, mutta en uskaltanut aikoinaan 300mm:n putkeakaan. En tiedä onko tämä sitä aperture-feveriä, laiteharrastuneisuutta vai muuten vaan hulluutta, mutta niin siinä vain kävi, että pian yli 10kg painoinen lasiaihio oli edessäni. Näillä sivuilla olen kertonut kuinka teleskooppi rakennettiin.

Teleskoopin suunnittelu

Optiikan mallintaminen

Tavoitteenani oli suunnitella ja rakentaa peilikaukoputki jonka halkaisija olisi 500 mm ja aukkosuhde F5. Hionnan jälkeen peilin lopulliseksi halkaisijaksi tuli kuitenkin 488 mm ja aukkosuhteeksi F4.85. Ilmaisella OSLO- -ohjelmistolla mallinnettu optiikka vastaa lopullista tilannetta. Mallintamalla optiikka etukäteen, saadaan selville teleskoopin suorituskyky ja kuvan laatu. Alla olevassa kuvassa näkyy oikealla kovera parabolinen pääpeili josta valo heijastuu vinon apupeilin kautta okulaariin. Apupeilin keskipiste on siirretty optiselta akselilta 4,34 mm poispäin okulaarista (offset). Tällöin kuvan kirkkain osa osuu näkökentän keskelle. Apupeilin pikkuakselin halkaisija on 88 mm.



Koska pääpeili on Newton-kaukoputkissa muotoiltu paraboloidiksi, ei siinä ole palloaberraatiota joka heikentäisi kuvanlaatua. Paraboloidipeili aiheuttaa sen sijaan virhettä kuvakentän reunalle jossa tähdet venyvät viuhkamaisiksi. Tämä komaksi kutsuttu virhe on sitä voimakkaampi mitä valovoimaisempi pääpeili on. Hitaissa kaukoputkissa joiden aukkosuhde on yli F6, ei koman aiheuttama virhe kuvan reunalla ole voimakas. Tämän kaukoputken aukkosuhde on kuitenkin F4.85, jolloin tähdet venyvät selvästi komeettamaisiksi viuhkoiksi sitä voimakkaammin mitä lähemmäksi kuvakentän reunaa katsotaan.

Syy miksi tein tästä kaukoputkesta niin valovoimaisen on yksinkertaisesti kaukoputken fyysinen koko. Vaikka aukkosuhde on F4.85 on sillä jo polttoväliä lähes 2370 mm. Jo näin valovoimaisella kaukoputkella joudun käyttämään tikkaita jotta ylettäisin katsoa okulaariin. Jos olisin jättänyt aukkosuhteeksi vaikkapa F6, olisi okulaari ollut lähes 3 m:n korkeudessa (suoraan ylös zeniittiin katsottaessa). Kaukoputkesta olisi tullut siis liian suuri ja epäkäytännöllinen käyttööni. Olen täten joutunut tekemään kompromissin kuvanlaadun ja teleskoopin fyysisen koon välillä.



Optiikan päämitat Pääpeilin halkaisija D 488 mm Polttoväli f 2367 mm Aukkosuhde F F4.85 Apupeilin koko d 88 mm Täysinvalaistu kuvakenttä 20 mm Apupeilin peitto (d/D) 18 % Apupeilin peitto pinta-alasta 3.3 % Apupeilin offset 4.34 mm Teoreettinen erotuskyky 0.24" Rajamagnitudi ~16

Seuraava pistediagrammi (spot diagram) simuloi kuvan laatua täydenkuun suuruiselta alueelta. Diagrammin vaaka-akseli kertoo kuinka kaukana ollaan parhaasta fokuksesta. Kuva on tarkimmillaan diagrammin keskellä, jossa focus shift on 0 mm. Pystyakselilla on taas kuvan etäisyys kuvakentän keskipisteestä asteina. Mittatikku löytyy diagrammien vasemmasta alareunasta ja se on millimetreinä. Diagrammin mukaan pistemäiset tähdet venyvät noin 0,09 mm kuvakentän reunalla kun kuvakentän koko on puoli astetta.

Mekaniikan suunnittelu

Kaukoputken mekaniikan suunnitteluun päätin käyttää rutkasti aikaa, jotta välttyisin ikäviltä ja noloilta mokilta. Opiskelujeni ansiosta minulla oli käytössä Catia-ohjelmisto, jolla tein kaukoputkesta tarkan 3D-mallin pienimpiä ruuveja myöten. Tarkka mallintaminen oli tärkeää jotta ohjelman avulla pystyisin määrittämään tarkasti kaukoputken painopisteen paikan.

Ensimmäisenä suunnittelin pääpeilin pitimen, jotta pidintä voisi käyttää mittausten aikana. Koska pääpeilin paksuuden ja halkaisijan suhde on alle 1/10, täytyy peli tukea hyvin. Muutoin peili taipuisi omasta painostaan ja menettäisi tarkan muotonsa. Tukipisteiden paikkojen määrittämistä varten käytin apuna Plop-ohjelmistoa. Ohjelman avulla varmistin että peilin taipuma pysyy sallittujen rajojen sisällä. Kuvassa taipumien lukuarvot ovat millimetreinä.

Ohjelmalla optimoidut tukipisteiden paikat on perusta suunnitetulle pääpeilin pitimelle. Peiliä tukee takapinnalta 18 tukipistettä jotka on asetettu kolmion kärkiin. Kaksi kolmiota on yhdistetty keskeneeän suoralla palkilla. Sekä palkit että tukikolmiot joustavat hieman jolloin tukipisteet luovat hyvän kontaktin peilin taustapinnalle. Sisemmät kolmiot on yhdistetty keskenään muovisella rimalla, jolloin ne pysyvät oikeassa asennossa. Peilin asentoa säädetään kolmella sormiruuvilla jotka nostavat ja laskevat kolmioita kannattelevia palkkeja. Kun peilin pidin on pystyasennossa, peili lepää ohuen alumiinisen hihnan varassa. Leveän hihnan ansiosta peiliin kohdistuvat voimat jakautuvat tasaisesti peilin reunalle ja näin muodonmuutokset peilissä on minimoitu. Pääpeilin pitimeen on lisäksi suunniteltu kolme varmistuskynttä, jotta peili ei pääse putoamaan pitimestään. Kynnet, eivätkä kynsien alla olevat muoviset epäkeskot sylinterit kosketa peiliä. Peilin taakse on asennettu myös tuuletin, jotta suuren peilin jäähtyminen ympäristön lämpötilaan olisi nopeampaa. Alla 3D-malli pääpeilin pitimestä.

Itse kaukoputken päärakenne perustuu yleisperiaatteeltaan Dave Kriegen Obsession - teleskooppiin. Kaukoputki koostuu vanerisesta peililaatikosta, sekä irrotettavasta pyöreästä yläosasta jota alumiiniputkiristikko kannattelee. Koko paketti on asetettu matalalle Dobson- jalustalle jonka päällä kaukoputki kääntyy pysty- ja vaakatasossa.Lähempi kuva kaukoputken irrotettavasta yläosasta. Kaksi vanerivannetta on yhdistetty neljällä 30 mm:n hiilikuituputkella. Yläosan keskellä on apupeili jonka kautta kuva heijastuu tarkennuslaitteessa olevaan okulaariin. Yläosaan on kiinnitetty myös kaksi etsintä, joista toinen on perinteinen 50 mm:n etsinputki ja toinen lasertähtäin.Seuraavassa kuvassa näkyy kaukoputken pääpeili peililaatikon sisällä. Peili lepää pääpeilin pitimen päällä.