SU1027668A1 - Система астрономического телескопа типа Кассегрена с составной апертурой - Google Patents

Abstract

СИСТЕМА АСТРОНОМИЧЕСКОГО ТЕЛЕСКОПА ТИПА КАССЕГРЕНА С СОСТАВНОЙ АПЕРТУРОЙ, состо ща  из первичного зеркала основного телескопа, выполненного из однор дного набора одинаковых элементных зеркал, вторичного зеркала фотоэлектрического след щего привода согласовани  элементных зеркал, состо щего из световой марки, установленной в фокальной плоскости согласующего телескопа кассегреновского типа, расположенного На оси трубы основного телескопа, триппель-мостиков, расположенных по . ходу осевых лучей от световой марки через согласующий телескоп, внутренние отражающие кра  элементных зеркал к координатно-чувствительным приемникам излучени  в его фокальной плоскости, управл ющих усилителей , соединенных электрически с механизмами качани  элементных зеркал и фотоэлектрического выверител  фокусировки , о тли чающа с  тем, что, с целью увеличени  оптического пропускани  телескопа и уменьшени  длины его трубы, по центру вторичного зеркала основного телескопа выполнено сквозное отверстие, равное g теневой проекции вторичного зеркала, (Л за которым расположено вторичное зеркало согласующего телескопу, а с его главное зеркало выполнено на обратной стороне вторичного основного телескопа, причем фокальные плоское- 2 ти основного и согласующего телескопа совпадают. tc J О5 О) 00

Description

Изобретение относитс  к астрономическому приборостроению и может быть применено при строительстве больших зеркальных телескопов с составной апертурой системы Кассегрена имеющих главное первичное, вторичное зеркала и вторичный фокус, предназ-наченный как дл  астрономических наблюдений , так и дл  астрогеодезических наблюдений. Основными схемами, примен емыми при создании телескопов с составными апертурами,  вл ютс  схемы Кассегрена и Ричи-Кретьена. Телескоп Кассегрена имеет первичное вогнутое параболическое зеркало перед которым соосно расположено вторичное выпуклое гиперболическое, задний фокус которого совмещен с фокусом первичного зеркала. Телескоп Кассегрена обладает незначительным угловым полем зрени  без аберраций. При замене первичного параболического зеркала гиперболическим в системе Кассегрена получаетс  производна  схема Ричи-Кре ;ь ена, обладающа  значительным (до 1ТУ угловым полем зрени  Недостатком указанных систем  вл етс  то, что вторичное зеркало экранирует первичное зеркало по.цент ру на 30% по диаметру. Известен телескоп кассегреновского типа Multimirror telescope с составной апертурой, оптическа  система которого состоит из шести одинаковых элементных телескопов, уста новленных на единой платформе азиму тального опорно-поворотного устройс ва, фокуса которых свод тс  в едины фокус согласующим телескоп-гидом, расположенным в центре платформы с помощью фотоэлектрических след щих приводов, в основу которых положены оптические сХемы выверител  фокусировки и компенсатора дифференциального изгиба Недостатками данной системы телескопа  вл ютс  светопотери от экранировани  первичных зеркал суппор тами вторичных зеркал до 10% по эне гии и большой поперечный габарит платформы с телескопами (Ум) по сра нению с эквивалентным световым диаметром , сложность конструкции цепо ки трипель-мостиков и пента-призм, св зывающие оптические элементные телескопы с согласующим телескопомгидом . Известна система астрономическог телескопа типа Кассегрена с составной апертурой, состо ща  из первичного зеркала основного телескопа, выполненного из однородного набора одинаковых элементных зеркал, втори ного зеркала, фотоэлектического сле д щего привода согласовани  элемент ных зеркал, состо щего из световой марки, установленной в фокальной плоскости согласующего телескопа Кассегреновского типа, расположенного на оси трубы основного телескопа , триппель-мостиков, расположенных по ходу осевых лучей от световой Марки через согласующий телескоп, внутренние отражающие кра  элементных зеркал к координатно-чувствительным приемникам излучени  в его фокальной плоскости, управл ющих усилителей , соединенных электрически с механизмами качани  элементных зеркал, фотоэлектрического выверител  фокусировки 2. Объектив этого телескопа построен по системе Кассегрена-Чуриловского: первичное сёмиэлементное и вторичное зеркала - сферические, перед фокальной плоскостью помещен афокальный двухлинзовый кс 1пёнсатор сферической абберрации. В построении изображени  объекта участвуют только шесть внешних элементных зеркал главного зеркала; центральное элементное зеркало вместе с вторичным, которым оно заэкранировано полностью, обрагзуют согласующий телескоп фотоэлек трического след щего- привода элементных зеркал. Недостатками известной системы  вл ютс  неиспользование центральной части светового пучка, идущего от объекта наблюдени , вследствие экранировани  центральной части главного зеркала вторичным зеркалом и больша  относительна  длина трубы телескопа (отношение длины трубы телескопа к световому дис1метру около 4:1) . Цель изобретени  - увеличение ойтического пропускани  телескопа и уменьшение длины его трубы. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в системе астрономического телеског/а типа Кассегрена с составной апертурой, состо щей из первичного зеркала основного телескопа, выполненного из однородного набора одинаковых элементных зеркал, вторичного зеркала , фотоэлектрического след щего привода согласовани  элеме.нтных зеркал, состо щего из световой марки, установленной в фокальной плоскости согласующего телескопа кассегреновского типа, расположенного на оси трубы основного телескопа триппель-мостиков , расположенных по ходу осевых лучей от световой марки через согласующий телескоп, внутренние отражающие кра  элементных зеркал к координатно-чувствительным приемникам излучени  в его фокальной плоскости, управл кнцих усилителей, соединенных электрически с.механизмами качани  элементных зеркал и фотоэлектрического выверител  фокусировки, по центг ру вторичного зеркала основного телескопа выполнено сквозное отверстие равное теневой проекции вторичного зеркала, за которым расположено вторичное зеркало согласующего телескопа , а его главное зеркало выполнено на обратной стороне вторичного зеркала основного телескопа, причем фокальные плоскости основного и согласук цего телескопа совпадают. Поскольку таким образом и предлагаемой системе телескопа в принципе скомпенсированы потери световой энергии от центрального экранировани  главного зеркала вторичным зеркалом , то вторичное зеркало .вместе с соЗРласуквдим телескопом можно приблиз й ь к первичному, несмотр  на увеличение :0гр диаметра, и достигнуть уменьшени  о&цей длины телескопа. Ка фиг. 1 показана система телескопа дл  астрофизических наблюдений; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.Цход лучей от объекта наблюдени  до фокуса через оснорной телескоп показан одинарной стрелкой, а ,через согласующий - двойной стрелкой ) ; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1 (одинарной стрелкой представлен ход лучей в оптической системе фотоэлектрического след щего привода элементных зеркал дл  одного из элементных зеркал и двойной стрелкой хо лучей в оптической системе выверител  фокусировки ; на фиг. 4 - узел светодёлительной призмы; на фиг. 5 разрез В-В на фиг. 4; на фиг. 6 вид Г на фиг. 4. Устройство содержит главное зеркало vl основного телескопа, элементвое Зеркало 2 в оправе, вторичное зерксшо 3 основного телескопа Первичное зеркало 4 согласующего телеС копа отверстие 5 во вторичном зеркaлie вторичное зеркало б согласунице го телескопа, оправу главного зеркала 7,основного телескопа, его трубу 8, трубу 9 согласующего телескопа, суппорт 10 фокусировки, приемник 11 изображени  телескопа, триппель-мостик 12 (в данном случае 6 - по числу , элементных зеркал), базирующа  опора 13 оправы элементного зеркала механизмы 14 и 15 качани  элементного зеркала относительно осей X и У с ответственно, приемник 16 излучени  фотоэлектрического след щего привода согласовани  элементных зеркал, свет щуюс  марку 17 фотоэлектрического след щего привода элементных зеркал, узел растровых расфокусированных ма рок фотоэлектрического выверител  фо кусировки с приемником 18 излучени , управл ющий усилитель 19 выверител  фокусировки, электрически св зываюций приемник 18 излучени  с механизмом 20 фокусировки, крепление cynnu jта фокусировки основного телескопа спайдер 21, крепление вторичного зеркала согласующего телескопа - спайдер 22, автоколлимационное зеркало 23 фотоэлектрического выверител  фокусировки , светоделительный кубик 24, анализаторный блок 25 с оптической пирамидой и линзой, приемник 26 излучени  фотоэлектрического след щего привода элементных зеркал, зрачок 27 выхода фотоэлектрического след щего привода элементного зеркала (на каждом элементном зеркале), автоколлимационное изображение свет щейс  марки 17 на вершине анализаторного блока 25, изображени  зрачка 27 выхода оптической.системы фотоэлектрического след щего привода одного из элементных зеркал 27(X), 27(-Х), 27(У), 27(-У) на соответствующих чувствительных  чейках 2В31 приемника излучени , управл ющий усилитель 32 фотоэлектрического след щего привода элементного зеркала, электрически соедин к ций приемник излучени  с механизмами качани  зеркала j изображени  составного первичного зеркала на приемнике излучени  после анализаторного блока l (X), l(-X), 1(У), 1(-У). Дл  преобразовани  предлагаемой системы астрофизического телескопа в астрогеодезический достаточно заменить астрономический приемник 11 Излучени  на систему лазерного излучател  с приемником отраженного от объекта.сигнала. Лучи от наблюдаемого объекта - звезды - пройдут (фиг,2) к фокусу телескопа по наружному контуру апертуры и внутреннему, ограниченному суппортом 10 фокусировки (показан ход лучей только в левой половине апертуры). Из чертежа видно, что на вторичном зеркале 3 основного телескопа при этом образуетс  теневое п тно - результат экранировани  главного зеркала суппортом фокусировки вторичного зеркала. Отверстие 5 в зеркале 3 выполнено по диаметру теневого п тна. Световой пучок , идущий от звезды через согласующий телескоп и фокус телескопа (показан ход только в правой половине апертуры), заполн ет теневое п тно и внутреннее затенение в световом пучке основного телескопа. Использу  такую компенсацию, можно одновременно значительно уменьшить общую длину трубы телескопа, приближа  согласующий телескоп с вторичньм зеркалом основного телескопа к первичному, не опаса сь св занного с этим увеличение диаметра вторичного зеркала. Такое уменьшение трубы телескопа ограничиваетс  лишь допус THMtw увеличением относительного отверсти  первичного зеркала. Фокусные рассто ни  основного и согласуквдего телескопов могут совпадать, если это необходимо, а могут и не совпадать, если это допустимо, например, в телескопе астрогеодезическом с лазерным излучателем в фокусе.

Свет ща с  марка 17 фотоэлектрического след щего привода элементных зеркал помещаетс  на краю изображени  телескопа (фиг. 3). Осветитель марки снаб  ен оптическим делителем апертуры, который посылает пучки света в согласующий телескоп через светоделительный кубик, центральное отверстие 5 во вторичном зеркале 3 основного телескопа, на вторичное зеркало 6 согласующего телескопа и далее, через триппель-мостики 12, в зрачки 27 на внутренних кра х элементных зеркал 2, через вторичное зеркало 3, светоделительный кубик 24 на вершину .анализаторного блока 25, где образуют шесть точно наложенных друг на друга автоколлимационных изображений 17 свет щейс  марки . Поскольку анализаторный блок содержит соединенные мезкду собой четырехгранную оптическую пирамиду с острой вершиной и положительную линзу, то вблизи ее фокальной плоскости на поверхности приемника 26 излучени  проецируютс  четыре изображени  составного главного зеркала

1(Х), 1{-Х), 1(У), 1(-У), на/которых заполнены только зрачки выхода фото электрического след щего привода 27(X), 27(-X), 27(У), 27(-У) на чувствительных  чейках приемника излучени . На фиг. 5 показан ход лучей дл  одного из элементных зеркал 2. Одновременно в фокальной плоскости телескопа образуетс  суммарное изображение объекта наблюдени  - звезды, состо щее из шести точно наложенных друг на друга элементарных изображеНИИ , В случай отклонени  элементного зеркала от согласованного положени , создаваемые им элементарные изображени  свет щейс  марки и звезды смест тс , и на управл н цем усилителе 32 по витс  сигнал рассогласовани , который исчезнет, когда механизмы 14 и 15 качани  зеркал, подчин  сь сигналам усилител  32, восст нов т прежнее точное положение элементарного зеркала. Одновременно элементарное изображение звезды также возвратитс  на свое место в суммарном изображении. Одновременно работающий фотоэлектрический выверитель фокусировки не только обеспечивает фокусировку изображений звезды в общем фокусе основного и согласующего телескопа, но и поддерживает строго посто нные направлени  хода лучей в оптической схеме фотоэлектрического след щего привода согласовани  элементных зеркал. При этом управл ющий усилитель 19 по сигналам от приемника 18 излучени  механизмом 20 фокусировки перемещает вторичное зеркало основного телескопа вместе .0 согласуквдим тeлeckoпoм в нужное положение .

Внутренн   фокусировка согласующего телескопа, к которой он гораздо менее чувствителен, чем основной телескоп, вследствие малости относительного отверсти , может быть обеспечена высокой продольной жесткостью его конструкции, низким коэффициентом расширени  материала первичного и вторичного зеркал (напри мер , ситалл) и температурной компенсацией воздушного промежутка между главным и вторичным зеркалами.

В предлагаемой системе телескопа с составным главным зеркалом увеличение оптического пропускани  и уменшение длины трубы телескопа достигнуты тем, что согласующий телескоп об зательный функциональный компонент телескопов, подобного типа расположен за вторичным зеркалом основного телескопа, имеющим цент-, ральное отверстие,  вл етс  средством компенсации центрального экранировани  первичного зеркала вторичнш-1 , а наличие, этой компенсации позвол ет приблизить вторичное зеркало телескопа вместе с согласующим телескопом к составному первичному, существенно уменьшив общую длину телескопа. i/jo /fffjnre/ г/е jfffj A/

Гб

/7/

)

.Л

х-f Nr

.1 I

-.N

S

/

/

ч.1Г

II /

Claims (1)

1. СИСТЕМА АСТРОНОМИЧЕСКОГО ТЕЛЕСКОПА ТИПА КАССЕГРЕНА С СОСТАВНОЙ АПЕРТУРОЙ, состоящая' из первичного зеркала основного телескопа, выполненного из однорядного набора одинаковых элементных зеркал, вторичного зеркала> фотоэлектрического следящего привода согласования элементных зеркал, состоящего из световой марки, установленной в фокальной плоскости согласующего телескопа кассегреновского типа, расположенного на оси трубы основного телескопа, триппель-мостиков, расположенных по . ходу осевых лучей от световой марки через согласующий телескоп, внутренние отражающие края элементных зеркал к координатно-чувствительным приемникам излучения в его фокальной плоскости, управляющих усилителей, соединенных электрически с механизмами качания элементных зеркал и фотоэлектрического выверителя фокусировки, о тли чающаяся тем, что, с целью увеличения оптического пропускания телескопа и уменьшения длины его трубы, по центру вторичного зеркала основного телескопа выполнено сквозное отверстие, равное g теневой проекции вторичного зеркала, за которым расположено вторичное ff зеркало согласующего телескопу, а его главное зеркало выполнено на об- Q ратной стороне вторичного основного телескопа, причем фокальные плоское- £ ти основного и согласующего телеско- па совпадают.

   Фаг7