ساخت تلسکوپ

من با شماره 18 مجله نجوم با نجوم آماتوری آشنا شدم یعنی حدود 30 سال پیش. در شماره بعدی مجله یعنی شماره 19 مقاله ای تک صفحه ای از موفقیت یک منجم آماتور ایرانی در مورد ساخت تلسکوپ منتشر شده بود. او تلسکوپی نیوتونی با آینه ای با قطر 15 سانتی متر ساخته بود و عکسی از ماه هم توسط این تلسکوپ تهیه کرده بود. نکته بسیار جالب این بود که در مقاله گقته شده بود که خود شخص آینه اصلی را تراش داده و ساخته است. این برای من مثل یک رویا بود. اینکه خودم بتوانم تلسکوپی بسازم و با تلسکوپ دست ساز خودم آسمان را رصد کنم بینهایت جذاب بود. در واقع در شماره 12 مجله نجوم روش ساخت تلسکوپ نیوتونی در مقاله ای آموزش داده شده بود و جالب اینجا بود که به دلیل وجود این مقاله شماره 12 مجله نایاب شده بود به دلیل همین مقاله جذاب.

البته بعدها این مقاله تجدید چاپ شد و سپس ویژه نامه ای در مورد ساخت تلسکوپ منشر گردید.

بله می توان تلسکوپ ساخت. حتی با کیفیت بسیار بالا و حتی با کیفیت بسیار بالاتر از تلسکوپ های تجاری موجود در بازار. وقتی صحبت از ساخت تلسکوپ و تراش آینه می شود عموما تلسکوپ نیوتونی در ذهن تداعی می شود. البته نه اینکه آماتورها نمی توانند دیگر انواع تلسکوپ ها را بسازند. ولی نوع نیوتونی به دلایلی بسیار رایج است. یکی از این دلایل سادگی و در دسترس بودن شیشه های مورد استفاده است.

ساخت تلسکوپ یا خرید تلسکوپ

آیا ساخت تلسکوپ عاقلانه است؟ ساخت تلسکوپ چیزی فراتر از تلسکوپ دار شدن است. اگر واقعا هدفتان از ساخت تلسکوپ این است که تلسکوپی داشته باشید و با آن آسمان را رصد کنید چندان توصیه به ساخت تلسکوپ نمی کنم. ساخت تلسکوپ و تراش آینه بدون تعارف مشکل است و احتمال بالائی وجود دارد که حتی در تجربه اول از پس این کار برنیائید. تراش آینه تلسکوپ چیزی لذت بخش تر از تلسکوپ دار شدن است. لذتی بسیار عمیق دارد و فعالیتی بسیار علمی است که شما را با بسیاری مفاهیم اپتیکی آشنا کرده و از آن لذت خواهید برد. اگر صرفا تلسکوپ می خواهید پیشنهاد من این است که تلسکوپی آماده حریداری کنید و از آن لذت ببرید ولی اگر سرتان برای فعالیت های فنی و علمی درد می کند این شما و این تراش آینه.

آینه تلسکوپ نیوتونی در واقع تکه شیشه ای دایره شکل است با ضحامت زیاد که از نوع مقعر است یعنی مرکز آن از لبه های آینه گودتر است و روی این سطح شیشه ای که با دقت تراشیده شده و سیقل خورده و شکل دهی شده است اندود (لایه) بسیار نازکی از آلومنیوم قرار داده شده و نور را بازتاب می کند.

آینه اصلی و ثانویه تلسکوپ بازتابی

آینه بزرگتر آینه اصلی (مقعر) است و آینه کوچکتر آینه ثانویه تلسکوپ نیوتونی است.

در این مقاله قصد نداریم به طور کامل ساخت آینه اصلی تلسکوپ نیوتونی را آموزش دهیم. بلکه کلیات این موضوع را ارائه کرده و در مقالاتی دیگر در همین سایت مراحل ساخت آینه را فرا میگیرید.

اگر دو قرص شیشه ای را روی یکدیگر قرار دهیم  و قرص پائینی را روی میزی ثابت کنیم و بین آنها پودر سنباده بریزیم و قرص بالائی را روی قرص پائینی به صورت رفت و برگشت (مرکز به مرکز) حرکت دهیم و در حین این کار به آرامی در حین سایش دور  میز بگردیم و همچنین قرص بالائی را در دستمان بچرخانیم قرص بالائی به تدریچ گود شده و مقعر می شود و قرص پائینی محدب می شود.

پس سه حرکت نیاز است.

حرکت جلو و عقب قرص شیشه ای بالا

چرحش آرام به دور میز کار و قرص پائینی

چرخش آرام قرص بالائی در دستمان

حرکت دوم و سوم باید در خلاف جهت همدیگر انحام شوند. یعنی اگر به دور میز کار ساعتگرد حرکت می کنید قرص بالائی را پادساعتگرد در دستتان بگردانید. به قرص بالائی که آرام آرام مقعر می شود آینه می گویند و قرص پائینی که محدب شده و به آن ابزار گفته می شود.

حرکت ها به این شکل هستند که در شروع کار آینه روی ابزار  قرار می گیرد (مرکز به مرکز) سپس بر حسب اینکه در چه مرجله ای از تراش هستیم آینه به مقدار مشخصی مثلا تمام قطر یا یک سوم قطر در راستای مرکز عقب و جلو می رود. پس از چند حرکت کمی آینه  را در دستمان می چرخانیم و کمی هم در خلاف جهت گردش آینه در دستمان دور میز کار گردش می کنیم.

تراش آینه تلسکوپ

شیشه مناسب آینه تلسکوپ

شیشه مناسب برای ساخت آینه تلسکوپ هرچه قدر ضریب انبساط دمائی کمتری داشته باشد بهتر است. یعنی با تغییرات دمائی کمتر منبسط و منقبض شود. در حین انبساط و انقباض آینه شکل دقیق خود را از دست می دهد و کیفیت اپتیکی آینه بسیار کاهش می یابد. فرض کنید تلسکوپ تان را در زمستان از هوای گرم خانه به هوای سرد بیرون می برید. در این حالت آینه تلسکوپ شروع به انبساط می کند و مدت زمانی مثلا 1 ساهت طول می کشد تا با دمای محیط به تعادل برسد. در طول این مدت اگر رصد کنید کیفیت تصویر بسیار پائین است و تصاویر کاملا نا امیدکننده هستند. همچنین در مراحل ساخت نیز این موضوع خود را نشان می دهد که بعداد در این مورد بیشتر توضیح خواهم داد. شیشه های معمولی متاسفانه ضریب انبساط بالائی دارند. در نجوم آماتوری معمولا از جنس پیرکس برای آینه تلسکوپ ها استفاده می شود که متاسفانه این شیشه ها در ایران قابل دسترس نیستند. البته شیشه های معمولی برای ساخت آینه های تا قطر 25 سانتی متر کاملا جوابگو هستند. برای اندازه های بزرگتر شاید بهتر باشد به شیشه ای مثل پیرکس فکر کنید. البته شیشه های سطح بالاتری هم وجود دارند که باز هم ضریب انبساط بسیار کمتری دارند که در مقاله ای جداگانه به توضیح آنها می پردازیم. البته لازم به ذکر است که پیرکس در واقع یک اسم تجاری است و این نوع شیشه در واقع بوروسیلیکات نام دارد.

موضوع مهم دیگر ضحامت قرص شیشه  است. نمی توان از شیشه های نازک برای ساخت تلسکوپ استفاده کرد. اگر ضخامت آینه کم باشد تحت اندکی فشار دچار تغییر شکل شده و کیفیت تصویر به شدت افت می کند. توجه داشته باشید وقتی صحبت از تغییر شکل می کنیم با اندازه هائی بسیار کوچک در حد کسری از طول موج صحبت می کنیم.

استاندارد کلاسیک در نجوم آماتوری برای رابطه قطر شیشه با ضخامت آن نسبت 6 به 1 است. یعنی مثلا اگر قطر آینه مورد نظرتان 15 سانتی متر است ضخامت باید 2.5 سانتی متر باشد. ولی باز هم می توان این قاعده را کمی رعایت نکرد. در ایران شیشه هائی با قطر تا 20 میلی متر در دسترس است. که به خوبی می توان برای ساخت آینه هائی تا 25 سانتی متر از آن استفاده کرد. البته ضخیم بودن آینه معایبی هم دارد از جمله اینکه دیر به تعادل دمائی با محیط می رسد.

برای تهیه قرص شیشه ای مناسب به همین سایت مراجعه کنید. چون شیشه 20 میل گران است می توان ابزار را که بعدا بلا استفاده می ماند را از شیشه ای با قطر کمی کمتر انتخاب کرد که ارزان تر تمام می شود. برای برش شیشه به شکل دایره ای می توان از برش توسط فشار بسیار شدید آب که به آن واترجت می گویند استفاده کرد. خوشبختانه در ایران چنین خدماتی موجود است.

شیشه دایره ای جهت ساخت تلسکوپ

مراحل تراش و ساخت آینه تلسکوپ

1. Grinding یا تراش
2. polishing  یا سیقل دهی
3. Figuring یا شکل دهی

در مرحله اول هدف گود کردن آینه تا مقدار مورد نظر و استفاده از پود سنباده های نرم تر در هر مرحله جهت نزدیک شدن به مرحله سیقل دادن است. در این مرحله از پودرهای درشت دانه شروع می کنیم. این پودرها خیلی سریع آینه را تراشیده و آینه را گود می کنند. ولی سطحی که تولید می شود به شدت ناهموار است و سطح آینه کاملا کدر است. رفته رفته از پودرهای نرم تری استفاده می کنیم تا سطح آینه را هموارتر کرده و به مرحله سیقل نزدیک شویم. معمولا در این مرحله از پودر سنباده شماره 80 و یا کمتر شروع می کنیم و تا پودر شماره 1200 نیز پیش می رویم. در مورد پودر سنباده بعدا بیشتر توضیح خواهیم داد. در پایان این مرحله آینه همچنان کاملا کدر است ولی سطحی نرم دارد.

در مرحله دوم که مرحله سیقل است آینه کاملا شفاف می شود و دیگر اصلا کدر نیست. در این مرحله روی ابزار که در واقع بی مصرف است لایه ای قیر ریخنه می شود و شیارهائی روی این سطح قیر ایجاد می شود. سپس مرحله سیقل توسط یک پودر مناسب که می تواند اکسید آهن و یا دیگر مواد باشد شروع می شود. پس از مدتی از شروع پولیش مثلا نیم ساعت خواهید دید که آینه کدر ما در حال شفاف شدن است و پس از چند ساعت و انجام آزمایش هائی به سیقل نهائی می رسیم.

سیقل آینه تلسکوپ

مرحله سوم شکل دهی یا Figuring  نام دارد. در مرحله سیقل ما نمی دانیم سطح مقطع آینه ما چه شکلی به خود گرفته است و چه ناهمواری هائی دارد. با انجام آزمایش هائی ساده می توان فهمید که سطح آینه چه شکلی دارد. بسته به اینکه بخواهیم سطح آینه کروی یا سهمی باشد مراحل خاصی لازم است تا به کیفیت مورد نظر برسیم. این مرحله در واقع سخت ترین و مهم ترین بخش کار است و در عین حال بسیار لذت بخش.

در این مرحله است که کیفیت آینه تعیین می شود.

اندود آلومنیوم آینه تلسکوپ

پس از اینکه آینه کاملا به شکل مورد نظر رسید حال مرحله اندود آلومنیوم است. برای این کار از ابزار های ویژه ای استفاده می شود و آن را باید به کارگاه های مخصوص بسپارید. همچنین جهت اندود آلومنیوم می توانید با ما تماس بگیرید.

سخن پایانی

در این مقاله فقط با اصول کار آشنا شدید و دید کلی نسبت به مراحل ساخت آینه تلسکوپ نیوتونی پیدا کردید در مقالات بعدی در همین سایت با جزئیات کار قدم به قدم آشنا می شوید و می توانید آینه و تلسکوپ خودتان را بسازید.