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业余天文爱好者的观测器材之路——单筒望远镜(反射式)

 中土勾陈 2016-09-08


往期回顾:
第一章 双筒望远镜二章 经纬仪第三章 德式赤道仪第四章 单筒望远镜(折射式)


第五章

单筒望远镜(折射式)

一、反射式望远镜简介

反射式望远镜,主要部件是一个球面或者抛物面的凹面镜,较早的牛顿式反射镜,由凹面反射镜及平面副镜组成,后来衍生出马克苏托夫-牛顿、施密特-牛顿、施密特望远镜、施密特-卡塞格林、经典卡塞格林、RC等不同的结构。


图:反射式12寸RC望远镜

                           

普通爱好者用的最多的就是牛反结构,造价低廉、没有色差、单位价格可以获得最大的口径,集光力、分辨率等指标均很出色,但是牛反也有缺点,体积较大、重量重、目镜位置位于侧面使用习惯不方便、光轴比较敏感需要调整、镀膜容易被氧化(这是个误解早期的牛反有,现在的牛反镀膜经过处理,用个10年都没问题)、怕风(牛大招风)等。

牛反通常分为球面和抛物面的主镜。球面镜存在球差,当焦比达到F9,可以有效抑制球差,但当焦比小于F9,有些球面镜甚至达到了F5,那么就会影响观测。抛物面镜则修正了球差,但由于抛物面的磨制比球面技术难度大,因此抛物面主镜价格比较高。一般天文望远镜,应该选用抛物面作为最低标准,球面镜目前已淘汰(凤凰、博冠等一些品牌仍在使用球面镜)。


二、常见牛反望远镜

信达skywatcher,之所以将信达排在第一位,就是因为信达保有量大、出品的牛反几乎都是抛物面镜、主镜加工精度合格、价格适中、作品众多。信达牛反有130/650(小小黑,小小黑摄影版)、150/750(小黑、小黑摄影版)、200/800、200/1000(大黑)、254/1000、254/1250(老黑),还有光阑版、线性调焦版、碳桶版的200/800。信达的全系列均可以作为行星、深空、目视的主镜。



图:经典入门牛反信达小黑


星特朗,与信达牛反同一个厂家,产品类似但比较低端,例如130EQ、150等,基本是入门者在使用。

晶华/ES,也生产抛物面牛反,使用者不多。

振旺ZWO(王师傅),是磨镜师傅王珍煦的作品,精度还比较高,F4-F6左右的比较常见,可以单独购买DIY,或者购买成品主镜,产品有桁架结构的200、254、300等,还有最近推出的150/600碳桶版本。

其他ASA、高桥、AT等也有牛反,暂无介绍。


三、牛反常见问题

彗差与MPCC:牛反成像存在彗差,边缘的星点会离散,呈现彗星一般的形状。而MPCC(彗差改正镜)则设计用来消除彗差。由于牛反有F4、F5等较多的焦比,因此选择MPCC应该与主镜的焦比相匹配,否则效果不好,另外MPCC要注意后截距的问题,还有长度较长的MPCC(信达二代、TV二代)有可能在合焦的情况下还深入主镜一定距离,会对成像的星点造成一定影响。行星摄影和要求不高的目视,可以不配MPCC。

光轴调整:牛反的光轴调整其实并不可怕。调整牛反光轴需要一个道具:加长版光轴校准目镜。



图:加长光轴校准目镜


有了这目镜以后,参考网上的教程,先调整副镜位置(拧动副镜背面的三颗调节螺丝,注意慢慢拧,防止偏离程度太大),使主镜中央的标记在十字丝中间;再调整主镜屁股上的三颗螺丝,使主镜标记、校准目镜在主镜上的投影、十字丝三者完全重合,这样就完成了初步的校准。接下来用星点校准主镜,在天气比较好的时候,主镜指向一颗星并合焦,目镜使用最高倍的,有条件的还可以加上巴罗,或者可以用QHY5之类的摄像头代替目镜来成像。然后从合焦位置稍稍偏离焦点(散焦),此时如果光轴不正,你就可以看到星点在中间,周围有一圈圈的散焦光斑,但是光斑并不是同心圆,而是有一定的偏离。此时微调主镜屁股的三个螺丝,使得光斑变成一个尽量标准的同心圆,然后固定好主镜的光轴调整螺丝(注意不能拧过紧,可能造成主镜受压变形)这样就完成了牛反的光轴校准。



图:衍射环(同心圆代表光轴正)




图:主镜光轴调整螺丝

(瘦的三颗是固定螺丝不是调整螺丝)


消光:一般牛反镜筒内侧虽然使用了消光漆,但实际消光效果并不完美,做好消光,可以提高反差、蜘蛛架(副镜十字支架)的消光可以去除过大的星芒。可以选用高级黑植绒,剪成条状,仔细贴好牛反的内表面,完成消光。

防风:牛反一般在5级以上风力的时候,不采取防风措施无法进行深空拍摄作业。关于风力等级的简单判定方法:

0级静风,风平浪静,烟往上冲。

1级软风,烟示方向,斜指天空。

2级轻风,人有感觉,树叶微动。

3级微风,树叶摇动,旗展风中。

4级和风,灰尘四起,纸片风送。

5级清风,塘水起波,小树摇动。

6级强风,举伞困难,电线嗡嗡。

7级疾风,迎风难行,大树鞠躬。

8级大风,折断树枝,江湖浪猛。

9级烈风,屋顶受损,吹毁烟囱。

解决方法:寻找有围墙的地方、有挡风障碍物的地方、或者使用天文帐篷。风力较大时候,甚至不出动牛反,改用其他小体积主镜。




图:天文帐篷


我应该买多大的牛反?是不是越大越清楚,放大倍率越高,这样的好?

不是。牛反的体积比较大,10寸牛反有1.2米长、近30厘米粗,10多公斤重量,女生、小个子、爬楼梯的都吃不消长期使用,购买牛反,首先要考虑平时观测是否方便、是否有车,如果不具备条件,那么150或200(F4)左右的牛反是最佳选择。虽然大口径牛反集光力很强,但如果不经常使用或者没有好环境使用也失去了意义。

如果我有条件,牛反的威力有多强?

大口径牛反是深空利器,10寸以上在环境好的地方可以看见M20三叶星云的裂缝、M33星系的旋臂、M13等球状星团的恒星也可以一颗颗分解开来,非常震撼。但是对环境的要求,至少要目视银河,而且高山为佳。

小黑够用吗?会不会不够大?

不是,小黑深空、行星有很多佳作,不过需要选择好的赤道仪,并且熟悉牛反的使用,150口径在很多方面是够用的。

牛反(行星摄影)适合多大的增倍镜?

由于牛反通常是F4或者F5,而行星拍摄F20-30左右在大多数地方适合,因此牛反用户应该购买5X增倍镜,作为行星拍摄的首选。天气不好的地方,可以用3X。


四、特殊的牛反——DOB

由美国著名天文科普活动家约翰·道布森(John Dobson )于1950年代开始设计制作的一种牛反望远镜,是地平式的变种。由于牛反重心位于主镜处,另外加大口径造成目镜位置过高,因此把主镜降低到靠近地面的地方,取消赤道仪改成类似经纬仪的模式。



图:信达10寸DOB


DOB是大口径望远镜的廉价解决方案,并且相对便携(同样口径),花几千元就可以买到10寸口径的镜子,凭借其大口径成为行星和深空观测的利器。



图:深圳同好坐照使用DOB10拍摄的土星



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