Ritchey - Chrétien teleskop - Ritchey–Chrétien telescope

Et George Ritcheys reflekterende teleskop på 24 tommer (0,6 m), det første RCT som ble bygget, ble vist på Chabot Space and Science Center i 2004.

Et Ritchey-Chrétien-teleskop ( RCT eller ganske enkelt RC ) er en spesialisert variant av Cassegrain-teleskopet som har et hyperbolsk primærspeil og et hyperbolisk sekundært speil designet for å eliminere optiske feil utenfor aksen ( koma ). RCT har et bredere synsfelt uten optiske feil sammenlignet med en mer tradisjonell reflekterende teleskopkonfigurasjon . Siden midten av 1900 -tallet har et flertall av store profesjonelle forskningsteleskoper vært Ritchey - Chrétien -konfigurasjoner; noen kjente eksempler er Hubble-romteleskopet , Keck-teleskopene og ESO Very Large Telescope .

Historie

Den 40 tommer (1,0 m) Ritchey ved United States Naval Observatory Flagstaff Station .

Ritchey - Chrétien -teleskopet ble oppfunnet på begynnelsen av 1910 -tallet av den amerikanske astronomen George Willis Ritchey og den franske astronomen Henri Chrétien . Ritchey konstruerte den første vellykkede RCT, som hadde en åpningsdiameter på 60 cm (19 tommer) i 1927 (f.eks. Ritchey 24-tommers reflektor). Den andre RCT var et 102 cm (40 tommer) instrument konstruert av Ritchey for United States Naval Observatory ; at teleskopet fremdeles er i drift ved Naval Observatory Flagstaff Station .

Design

Som med de andre Cassegrain-konfigurasjonsreflektorene, har Ritchey-Chrétien-teleskopet (RCT) en veldig kort optisk rørmontering og kompakt design for en gitt brennvidde . RCT tilbyr god optisk ytelse utenfor aksen, men Ritchey-Chrétien-konfigurasjonen er mest vanlig på profesjonelle teleskoper med høy ytelse.

To-speil fundament

Et teleskop med bare ett buet speil, for eksempel et Newtonsk teleskop , vil alltid ha avvik. Hvis speilet er sfærisk, vil det først og fremst lide av sfærisk aberrasjon . Hvis speilet er gjort parabolsk, for å korrigere den sfæriske aberrasjonen, lider det fortsatt av koma og astigmatisme , siden det ikke er flere designparametere man kan variere for å eliminere dem. Med to ikke-sfæriske speil, for eksempel Ritchey-Chrétien-teleskopet, kan koma også elimineres ved å avbryte de to speilene til total koma. Dette gir et større nyttig synsfelt. Imidlertid lider slike design fortsatt av astigmatisme.

Den grunnleggende Ritchey-Chrétien-designen med to overflater er fri for tredje-ordens koma og sfærisk aberrasjon , men designen med to overflater lider imidlertid av femte-ordens koma, alvorlig storvinklet astigmatisme og relativt alvorlig feltkrumning .

Ytterligere korreksjoner av et tredje element

Når de er fokusert midt mellom sagittale og tangentielle fokusplan, vises stjerner som sirkler, noe som gjør Ritchey - Chrétien godt egnet for brede felt- og fotografiske observasjoner. De resterende avvikene i den to-elementære grunnutformingen kan forbedres med tillegg av mindre optiske elementer i nærheten av fokusplanet.

Astigmatisme kan avbrytes ved å inkludere et tredje buet optisk element. Når dette elementet er et speil, er resultatet en anastigmat med tre speil . Alternativt kan en RCT bruke ett eller flere laveffektlinser foran brennplanet som en feltkorrektor for å korrigere astigmatisme og flate fokaloverflaten, for eksempel SDSS- teleskopet og VISTA-teleskopet ; Dette kan tillate et synsfelt opp til rundt 3 ° diameter.

Den Schmidt-kamera , kan gi enda større felter opp til omtrent 7 °, vil Schmidt krever en full blenderåpning corrector plate, som begrenser den til åpninger under 1,2 meter, mens en Ritchey-Chrétien kan være mye større.

Andre teleskopkonstruksjoner med frontkorrigerende elementer er ikke begrenset av de praktiske problemene ved å lage en multiplisert krummet Schmidt-korrigeringsplate, for eksempel Lurie-Houghton-designet .

Moderat obstruksjon

I en Ritchey - Chrétien -design, som i de fleste Cassegrain -systemer, blokkerer det sekundære speilet en sentral del av blenderåpningen. Denne ringformede inngangsåpningen reduserer vesentlig en del av modulasjonsoverføringsfunksjonen (MTF) over et område med lave romlige frekvenser, sammenlignet med en fullåpningsdesign som en refraktor. Denne MTF -hakkingen reduserer bildekontrasten ved avbildning av brede funksjoner. I tillegg kan støtten for den sekundære (edderkoppen) introdusere diffraksjonspiker i bilder.

Speil

Diagram over et Ritchey - Chrétien reflektorteleskop

Den krumningsradiene av de primære og sekundære speil, henholdsvis, i en to-speil Cassegrain-konfigurasjon er:

{\ displaystyle R_ {1} =-{\ frac {2DF} {FB}} =-{\ frac {2F} {M}}}

og

{\ displaystyle R_ {2} =-{\ frac {2DB} {FBD}} =-{\ frac {2B} {M-1}}}

,

hvor

${\ displaystyle F}$ er den effektive brennvidden til systemet,
${\ displaystyle B}$ er den bakre brennvidden (avstanden fra sekundær til fokus),
${\ displaystyle D}$ er avstanden mellom de to speilene og
${\ displaystyle M = (FB)/D}$ er den sekundære forstørrelsen.

Hvis, i stedet for og , de kjente størrelsene er brennvidden til det primære speilet , og avstanden til fokuset bak det primære speilet , så og . ${\ displaystyle B}$ ${\ displaystyle D}$ ${\ displaystyle f_ {1}}$ ${\ displaystyle b}$ ${\ displaystyle D = f_ {1} (Fb)/(F+f_ {1})}$ ${\ displaystyle B = D+b}$

For et Ritchey-Chrétien-system velges de kjeglekonstantene og de to speilene for å eliminere tredje-ordens sfærisk aberrasjon og koma; løsningen er: ${\ displaystyle K_ {1}}$ ${\ displaystyle K_ {2}}$

{\ displaystyle K_ {1} =-1-{\ frac {2} {M^{3}}} \ cdot {\ frac {B} {D}}}

og

{\ displaystyle K_ {2} =-1-{\ frac {2} {(M-1)^{3}}} \ venstre [M (2M-1)+{\ frac {B} {D}} \ Ikke sant]}

.

Vær oppmerksom på at og er mindre enn (siden ), så begge speilene er hyperbolske. (Det primære speilet er imidlertid ganske nær å være parabolsk.) ${\ displaystyle K_ {1}}$ ${\ displaystyle K_ {2}}$ ${\ displaystyle -1}$ ${\ displaystyle M> 1}$

De hyperboliske krumningene er vanskelige å teste, spesielt med utstyr som vanligvis er tilgjengelig for amatørteleskopprodusenter eller fabrikanter i laboratorieskala; dermed dominerer eldre teleskopoppsett i disse applikasjonene. Imidlertid tester profesjonelle optikkprodusenter og store forskergrupper speilene sine med interferometre . En Ritchey - Chrétien krever da minimalt tilleggsutstyr, vanligvis en liten optisk enhet kalt en nullkorrektor som får det hyperboliske primæret til å se sfærisk ut for interferometrisk test. På Hubble-romteleskopet ble denne enheten bygget feil (en refleksjon fra en ikke-tiltenkt overflate som førte til en feil måling av objektivposisjon) som førte til feilen i Hubbles primære speil.

Feil nullkorrektorer har også ført til andre speilfabrikasjonsfeil, for eksempel i New Technology Telescope .

Ekstra flate speil

I praksis kan hver av disse designene også inneholde et hvilket som helst antall flatfoldspeil , som brukes til å bøye den optiske banen til mer praktiske konfigurasjoner. Denne artikkelen diskuterer bare speilene som kreves for å lage et bilde, ikke de for å plassere det på et praktisk sted.

Eksempler på store Ritchey - Chrétien -teleskoper

Ritchey hadde til hensikt at 100-tommers Mount Wilson Hooker-teleskopet (1917) og 200-tommers (5 m) Hale-teleskopet skulle være RCT-er. Designene hans ville ha gitt skarpere bilder over et større brukbart synsfelt sammenlignet med de parabolske designene som faktisk ble brukt. Ritchey og Hale hadde imidlertid et fall-out. Med 100-tommers prosjektet allerede sent og over budsjett, nektet Hale å vedta det nye designet, med sine vanskelige å teste krumninger, og Ritchey forlot prosjektet. Begge prosjektene ble deretter bygget med tradisjonell optikk. Siden den gang har fremskritt innen optisk måling og fabrikasjon tillatt RCT -designen å ta over - Hale -teleskopet, dedikert i 1948, viste seg å være det siste verdensledende teleskopet som hadde et parabolsk primærspeil.

Et 41 cm RC Optical Systems truss -teleskop, en del av PROMPT Telescopes -serien.

Gran Telescopio Canarias på 10,4 meter ved Roque de los Muchachos -observatoriet på La Palma , Kanariøyene , ( Spania ).
De to 10,0 m teleskopene til Keck -observatoriet ved Mauna Kea -observatoriet , ( USA ).
De fire 8,2 m teleskopene som består av Very Large Telescope , ( Chile ).
Subaru -teleskopet på 8,2 m ved Mauna Kea -observatoriet , ( USA ).
De to 8,0 m teleskopene som består av Gemini Observatory ved Mauna Kea Observatory , ( USA ) og Chile .
4,1 m synlig og infrarødt undersøkelsesteleskop for astronomi ved Paranal -observatoriet , ( Chile ).
Mayall -teleskopet på 4,0 m ved Kitt Peak National Observatory , ( USA ).
4,0 m Blanco-teleskopet ved Cerro Tololo Inter-American Observatory , ( Chile ).
Det 3,9 m anglo-australske teleskopet ved Siding Spring Observatory , ( Australia ).
Det 3,6 m store Devasthal optiske teleskopet til Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences , Nainital, ( India ).
3,58 m Telescopio Nazionale Galileo ved Roque de los Muchachos -observatoriet på La Palma , Kanariøyene , ( Spania ).
3,58 m ny teknologi teleskop ved European Southern Observatory , ( Chile ).
3,5 m ARC -teleskopet ved Apache Point Observatory , New Mexico , ( USA ).
3,5 m Calar Alto Observatory -teleskopet på Mount Calar Alto, ( Spania ).
WIYN -observatoriet på 3,50 m ved Kitt Peak National Observatory , ( USA ).
3,4 m INO340 -teleskopet ved Iranian National Observatory , ( Iran ).
2,65 m VLT Survey teleskop ved ESOs ‘s Paranal Observatory , ( Chile ).
Det 2,56 m effektive f /11 Nordic Optical Telescope på La Palma , Kanariøyene , ( Spania ).
Sloan Digital Sky Survey -teleskop på 2,50 m (modifisert design) ved Apache Point Observatory , New Mexico , USA
Det 2,4 m store Hubble -teleskopet som for tiden er i bane rundt jorden.
2,4 m Thai National Observatory teleskop på Doi Inthanon , ( Thailand ).
2,2 m Calar Alto Observatory -teleskopet på Mount Calar Alto , ( Spania ).
2,15 m Leoncito Astronomical Complex -teleskopet på San Juan , Argentina .
2,12 m teleskopet ved San Pedro Martir , National Astronomical Observatory (Mexico) .
2,1 m teleskopet ved Kitt Peak National Observatory , ( USA ).
2,0 m Liverpool -teleskopet ( robotteleskop ) på La Palma , Kanariøyene , ( Spania ).
2,0 m teleskopet ved Rozhen Observatory , Bulgaria .
2,0 m Himalaya Chandra -teleskop fra Indian Astronomical Observatory , Hanle, ( India ).
1,8 m Pan-STARRS- teleskopene ved Haleakala på Maui , Hawaii .
1,65 m teleskopet ved Molėtai Astronomical Observatory , ( Litauen ).
1,6 m Mont-Mégantic Observatory- teleskopet på Mont-Mégantic i Quebec , Canada .
1,6 m Perkin-Elmer- teleskopet på Pico dos Dias-observatoriet i Minas Gerais , Brasil .
1,3 m teleskopet ved Skinakas Observatory , på øya Kreta , Hellas .
1,0 m Ritchey -teleskopet ved United States Naval Observatory Flagstaff Station (det siste teleskopet laget av G. Ritchey før hans død).
1,0 m DFM Engineering f /8 ved Embry-Riddle Observatory i Daytona Beach, Florida , ( USA ).
De fire 1,0 m SPECULOOS- teleskopene ved Paranal-observatoriet i Chile dedikert til jakten på eksoplaneter i jordstørrelse .
Spitzer-romteleskopet på 0,85 m , infrarødt romteleskop som for tiden opererer i jordens etterfølgende bane.
0,8 m Astelco Systems design Perren Telescope ved University College London Observatory i Mill Hill, London, ( Storbritannia ).
Kameraet på 0,208 m LOng Range Reconnaissance Imager (LORRI) ombord på romskipet New Horizons , for tiden utenfor Pluto.
3,94 m teleskopet ved Eastern Anatolia Observatory (DAG) i Erzurum , Tyrkia .

Languages

In other projects