Mundarija Kirish II. Asosiy qism. Teleskoplar va ularning asosiy ko’rsatgichlari optik teleskop turlari va teleskopning fokal tekisligidagi tasvirning masshtabi optik teleskoplar mavzusini o’qitish metodikasi III

Reflektorlar. Astrofizik tadqiqotlardagi egng keng tarqalgan teleskpolarning turi bu kzzguli teleskoplar yohud reflektorlar. Yorug‘lik to‘plovich sirti sifatida u erda alyuminiyning yupqa qatlami bilan qoplangan ko‘zgudir. Ko‘zguning shakli odatda parabolik bo‘ladi. Parabolik ko‘zgu teleskopga uning bosh o‘qiga parallel tushayotgan barcha yorug‘lik nurlarini fokal nuqtasiga qaytarib yuboradi. Ushbu nuqtada shakillangan tasvirni okulyar orqali kuzatsa yoki detektor orqali qayd qilsa bo‘ladi. Reflektorlarning afzalliklaridan biri shundan iboratki, ularda xromatik aberatsiya bo‘lmaydi chunki barcha to‘lqin uzunliklari bitta nuqtaga aks ettiriladi. Eng yirik teleskoplarda kuzatuvchi o‘zining asboblari bilan tushayotgan yorug‘likni sezilarli darajada to‘smasdan birlamchi fokusda joylashgan mahsus maydonchada (kabinkada) o‘tirishi mumkin (8-rasm). Kichik teleskoplarda bunday qilib bo‘lmaydi va tasvirni teleskopdan tashqarisidan kuzatish mumkin. Zamonaviy teleskoplarda asboblar masofaviy boshqariladi, shunda kuzatuvchi, termal turbulentlikni kamaytirish maqsadida, teleskopdan ancha uzoqda joylashishi kerak.

9-rasm. Reflektorlardagi fokuslarning turlicha joylashuvi: birlamchi fokus, Nyuton fokusi, Kassegren va Kude fokusi. Bu rasmda keltirilgan Kude sistemasini olam qutbiga yaqin sohalarni kuzatishda ishlatib bo‘lmaydi. Kudening yana ham mukammal sistemalari birlamchi va ikkinchi ko‘zgularidan keyin yana 3 ta tekis ko‘zguga ega bo‘ladi.

Eng kata teleskoplarda kuzatuvchi uchun alohida xona ajratilgan bo‘lib, kuzatuv o‘sha erdan olib boriladi. Zamonaviy teleskoplarda esa teleskop boshqaruvi avtomatizatsiyalashtirilgan bo‘lib, masofadan boshqariladi hamda issiqlik turbulentligini kamaytirish maqsadida kuzatuvchi teleskopdan uzoqda bo‘ladi. 1663- yilda Jeyms Gregori (1638-1675) reflektorni ta’riflab berdi. Lekin reflektor ilk marotaba amalda Isaak Nyuton tomonidan yasalgan. U yorug‘likni kichkina tekis ko‘zgu yordamida teleskopga perpendikulyar yo‘nalishda chiqargan. Shuning uchun bunday sistemadagi tasvir fokusi Nyuton fokusi deb ataladi. Nyuton teleskopining odatiy yorug‘lik kuchi f/3….f/10 ga teng. Imkoniyatlarning yana biri shundan iboratki, birlamchi ko‘zgu o‘rtasida teshik o‘yiladi va undan teleskopning oldi qismida joylashgan ikalamchi giperbolik shaklidagi ko‘zgudan qaytarilgan nur o‘tadi. Shunga o‘xshash konstruksiyada nurlar Kassegren fokusida yig‘iladi. Kassegren sistemalarida yorug‘lik kuchi f/8…f/15 ga teng.

10-.rasm. Kassergren reflektorining ishlash prinsipi. Botiq (parabolik) birlamchi ko‘zgu  yorug‘lik nurlarni teleskopning optik o‘qiga parallel ravishda birlamchi fokusga  yo‘naltirib qaytaradi. Qavariq ikalamchi ko‘zgu (giperboloid) nurlarni orqaga qaytaradi va shunda yorug‘lik nurlari asosiy ko‘zguning markazidagi kichkina teshikdan o‘tib, teleskop tashqarisidagi ikalamchi  fokusiga etib boradi.

Kassergren teleskopining effektiv fokus masofasi ( ) uning ikkilamchi ko‘zgusining qavariqligi va joylashishiga bog‘liq. 10-rasmdagi belgilanishlardan foydalanib quyidagini yozishimiz mumkin:
=
Agar biz  ni tanlasak,    ga ega bo‘lamiz.
Shunday qilib, katta fokus masofasiga ega bo‘lgan ixcham teleskoplarni yaratsa bo‘ladi. Kassergren sistemasi ayniqsa spektrografik, fotografik va boshqa ikkilamchi fokusga o‘rnatish imkoniyatiga ega asboblar bilan ishlashga juda qulay hisoblanadi.
Bundan mukammalroq sistemalar bir nechta ko‘zguni ishlatib, nurni teleskopdagi og‘ganlik o‘qlari orqali belgilangan kude (fransuz so‘zi couder dan olinib, egish ma’nosini bildiradi) fokusiga yo‘naltiradi, va u teleskop yonidagi alohida xonada bo‘lishi ham mumkin (11.rasm). Shunday qilib, uning fokus masofasi katta bo‘lib, yorug‘lik kuchi f/30….f/40 ga teng bo‘ladi. Kude fokusi asosan aniq spektroskopiyada ishlatiladi, chunki yirik spektrograflar statsionar bo‘lib, ularda doimiy temperaturani ushlab tursa bo‘ladi. Kamchilik shundan iboratki, kude sistemasidagi bir nechta ko‘zgularda qaytarish natijasida yorug‘lik yo‘qotiladi. Alyuminiy qoplamaga ega ko‘zgu unga tushgan nurning tahminan 80% ni qaytaradi va, shunday qilib, masalan 5 ta ko‘zgudan (birlamchi va ikalamchi ko‘zgularni ham hisobga olganda) iborat kude sistemasida yorug‘likning atigi  gina detektorga etib boradi.
Reflektor ham o‘ziga hos aberratsiyaga ega bo‘lib, u koma deyiladi. U optik o‘qdan uzoqda joylashgan tasvirlarga o‘z ta’sirini ko‘rsatadi. Bunda yorug‘lik nurlari bitta nuqtada kesishmasdan, kometaga o‘xshash figurani shakllantirishadi.

11-rasm. Kitt Pik 2.1-m reflektorining kude sistemasi (Chizma Milliy Optik Astronomiya Observatoriyalari, Kitt Pik Milliy observatoriyaniki)

Masalan, 5 metrlik Palomar teleskopining foydali maydoni  4 ni tashkil etadi, bu Oyning taxminan 1/8 qismiga to‘g‘ri keladi. Amalda foydali ko‘rish maydonni turli to‘g‘rilovchi linzalar yordamida kattalashtirish mumkin.
Agar birlamchi ko‘zgu sferik bo‘lsa, unda koma bo‘lmas edi. Shunga qaramay, bu turdagi ko‘zgular sferik aberratsiya nomli o‘ziga hos xatolikga ega: markazdan va chetki qismdan kelayotgan yorug‘lik nurlari turli nuqtalarda yig‘iladi. Sferik aberratsiyani bartaraf etish maqsadida estoniyalik astronom Bernhard Shmidt tushayotgan yorug‘lik nuri yo‘lida xatolikni to‘g‘rilovchi yupqa linzani joylashtirgan. Shmidt kameralari (12- va 13-rasm) juda keng (tahminan  ) hamda deyarli nuqsonlarsiz ko‘rish maydoniga ega, undagi to‘g‘irlovchi linza qalinligi shunaqa yupqaki, unga tushayotgan yorug‘likning juda kichik qismini yutadi. Yulduzlarning tasvirlar o‘ta tiniq va aniq ko‘rinadi.

12-rasm. Shmidt kamerasining ishlash prinsipi. Botiq sferik ko‘zguning egriganlik markazidagi to‘g‘irlovchi shisha parallel yorug‘lik nurlarni og‘diradi va sferik ko‘zgudagi sferik aberratsiyani bartaraf etadi. (Rasmda to‘g‘rilovchi ko‘zgu egriligi hamda nurlarning yo‘nalishi o‘ta bo‘rttirib ko‘rsatilgan). To‘g‘irlovchi shisha egrilganlik markazida bo‘lganligi sababli, shakillangan tasvir yorug‘lik nurlarning kiruvchi burchagiga deyarli bog‘liq bo‘lmaydi. Shunday qilib, astigmatizm ham, koma ham bo‘lmaydi va yulduzlarning tasvirlari R/2 masofadagi sferik sirtidagi nuqtalardir, bu erda R sferik ko‘zguning egrilganlik radiusidir. Fotografik kuzatuvlarda yoki plastinka fokal tekisligining shakliga mos ravishda bukilishi kerak, yoki maydon korreksiyalovchi linza bilan tekislanadi.

Shmidt teleskoplarida diafragma to‘g‘rilovchi linza bilan birgalikda ko‘zguning egrilik radiusi markazida joylashgan bo‘ladi (bu radius ikki barobar fokus masofasiga teng). Chetki qismdagi barcha yorug‘likni yig‘ish uchun asosiy ko‘zgu diametri to‘g‘rilovchi linzanikidan kattaroq bo‘lishi kerak. Masalan, Palomar Shmidt kamerasi diametri 122 sm to‘g‘rilovchi linza, o‘lchami 183 sm bo‘lgan asosiy ko‘zguga ega hamda uning fokus masofasi 300 sm. Dunyodagi eng katta Shmidt teleskopi Germaniyada, Tatenburgda joylashgan bo‘lib, uning o‘lchamlari mos ravishda 134/203/400 sm ga teng.
Shmidt teleskopining kamchili – ma’lum bir sferaning qismi bo‘lgan fokal tekisligining egrilganligida. Teleskop fotografiya uchun ishlatilganda plastinka egrilangan fokal tekisligi bo‘ylab bukilishi kerak.

13-rasm. Evropa Janubiy observatoriyasining (ESO) katta Shmidt teleskopi. Ko‘zgusining diametri 1.62 m va erkin aperturaning o‘lchami 1 metrga teng

Kuzatuv maydonining egrilganligini korreksiyalashning yana bir imkoniyatlaridan biri bu fokal tekisligiga yaqinida qo‘shimcha korreksiyalovchi obyektivni ishlatishdir. Bunday echim Finlyandiyalik astronom Iryo Vaysala tomonidan 1930 yillarda Shmidtdan mustaqil ravishda taklif qilingan edi. Shmidt kameralari osmonni xaritalashda o‘zlarini juda effektiv bo‘lib chiqishdi. Ular, oldingi qismlarda aytilgandek, Palomar Osmon Atlasini va uning davomi bo‘lmish ESO/SRC Janubiy Osmon Atlasini su’ratga olishda ishlatilgan.
Shmidt kamerasi ham linzalar, ham ko‘zgular ishlatiladigan katadioptrik teleskopning namunasi hisoblanadi. Ko‘plab havaskorlar ishlatadigan Shmidt-Kassergren teleskoplari Shmidt kamerasining takomillashtirilgan variantidir. Ular korreksiyalovchi linzaning markazida o‘rnatilgan ikalamchi ko‘zguga ega; bu ko‘zgu tasvirni birlamchi ko‘zguning markazidagi teshik orqali akslantiradi. Shu sababdan, teleskopning o‘lchamlari kichikligiga qaramasdan uning effektiv fokus masofasi ancha katta bo‘lishi mumkin. Yana boshqa keng tarzda ishlatiladigan katadioptrik teleskoplardan biri bu Maksutov teleskopidir. Maksutov teleskopida korrekterlovchi linzaning ikki tomoni hamda birlamchi ko‘zgu konsentrik sferalardir.
Klassik reflektorlardagi komani bartaraf etishning yana bir usuli murakkabroq yuzaga ega ko‘zgulardan foydalanishdan iborat. Richi-Kreten sistemasi etarli darajada keng kuzatuv maydonni beradigan giperboloid shaklidagi birlamchi va ikalamchi ko‘zgularga ega. Richi-Kreten optikasi yirik teleskoplarning ko‘pchiligida qo‘llaniladi.