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Quando si legge e si discute con astrofili relativamente alla qualità del proprio telescopio, quasi tutto il discorso verte sulla qualità delle ottiche in dotazione. Raramente viene affrontato l’argomento della meccanica che le sostiene e ne permette un corretto funzionamento.
Immaginiamo un telescopio riflettore, con un’ottica corretta di alta qualità, per esempio P-V 1/10 di Lambda, il che equivale ad un errore massimo sul fronte d’onda di 56 nm. Tralasciamo la parte relativa alla collimazione e al mantenimento della stessa, affrontiamo piuttosto le problematiche relative alle deformazioni delle superfici ottiche, comportate dal proprio peso rispetto al centro di gravità e/o a forze non controllate introdotte da pezzi meccanici.
L’entità degli errori ammessi è piccolissima (1 nm = 1/1.000.000 di mm.), di per se non controllabile facilmente nemmeno con meccaniche molto sofisticate. Gli stessi valori di dilatazione del metallo possono introdurre errori sistematici.
Ragioniamo sul fatto che in passato molti problemi venivano risolti, nei telescopi riflettori, con vetri molto spessi (per esempio tipico per un 300 mm. un vetro da 60 mm.), con le relative inerzie termiche e masse “poderose” richieste. Ma è anche vero che una volta era piu’ facile avere un telescopio in posizione fissa. Oggi un astrofilo è molto fortunato se puo’ disporre di un osservatorio fisso, e prevalentemente si deve spostare per le proprie osservazioni.
Se prendiamo ad esempio uno specchio di 250 mm., con uno spessore di 50 mm. pesa ben 4,5 kg. circa, con uno spessore di 30 mm. circa 2,5 kg. Evidentissima la differenza tra le due masse. Resta che il primo puo’ anche essere sostenuto da una meccanica molto approssimata (esempio 6 punti di appoggio), il secondo è molto esigente in ogni componente che riguarda la sua cella di contenimento.
In un altro articoletto di questa bibliografia viene spiegato grossolanamente in che modo si calcolano i punti di appoggio di una cella per telescopio riflettore, e si dimostra molto chiaramente come – in molte ottiche commerciali – sia perfettamente inutile spingersi a valori di correzione elevati, che vengono poi normalmente vanificati dalla meccanica economica ed approssimativa.
Parlando di specchi primari non sempre viene posta la giusta cura nella collocazione e nel numero dei supporti flottanti (quando ci sono) del disco di vetro, e ancor meno si parla dei supporti laterali spesso causa di astigmatismo, scollimazioni, immagini stellari dalle forme piu strane.
Talvolta, anzi quasi sempre, la regolazione del piano di una cella avviene con molle (commerciali) o con viti che tirano e spingono. Voi credete che le deformazioni sulla superfice metallica siano inferiori al grado di correzione P-V del vostro specchio? Non crediamo proprio, e talvolta ottiche buone vengono classificate come scadenti per questo problema.
I supporti laterali sono un ulteriore punto dolente. Sono stati condotti molti studi interessanti su questo argomento. Purtroppo diventa molto difficile – in telescopi di piccolo diametro e che hanno dei budget di spesa ristretti – trovare soluzioni ben funzionanti e semplici. In grandi dobson vengono usate cinghie (o meglio cavi), ma questa soluzione vale solo per quel tipo di telescopio e per diametri sostenuti: avete mai pensato ad un RC da 250 mm. con il primario sostenuto da una cinghia? In telescopi commerciali si ricorre a tre viti poste a 120° serrate in modo impreciso e altrettanto collocate in modo impreciso. Purtroppo la collocazione di queste viti, il loro grado di compressione, il modo in cui incontrano il vetro, sono elementi importanti che vanno studiati e ponderati, senza poter – sfortunatamente – ricorrere a sistemi piu’ performanti (autocompensatori).
In fase di progetto meccanico la cella del primario è fondamentale per poter usare ottiche ben corrette. Ovviamente in un grosso dobson con montature in legno e ottiche corrette a 1/5 di P-V, magari in vetro BK7 con forte dilatazione termica, questo discorso è un po’ ininfluente, ci sono ben altri problemi……
Le forze che operano sulla cella non devono mai, in nessun caso, interferire con la massa vetrosa, ed inoltre – il disegno della meccanica deve permettere al vetro di raggiungere e mantenere la stasi termica il piu’ facilmente possibile.
Ad una buona cella si deve accoppiare un buon tubo. Questa è la seconda regola fondamentale. Molti telescopi amatoriali soffrono di tubi che torcono e flettono sotto il proprio peso o quello di accessori che vengono applicati. Chi lavora con web cam o piccoli sensori di ripresa sa bene di cosa si sta parlando, e di come – in funzione del punto in cui è direzionato il telescopio – si assistano a strani fenomeni, a peggioramenti dell’immagine, a fuori fuoco quasi incontrollabili. Realizzare un buon tubo richiede in teoria la libertà di non avere vincoli di peso. Anche qui il problema dell’astrofilo moderno è che è principalmente itinerante. La conseguenza pratica è che si deve ricorrere a soluzioni progettuali complesse e costose se si vogliono prestazioni e pesi ridotti.
Un buon tubo abbinato ad una buona cella per primario, riescono a mantenere la collimazione in qualsiasi condizione d’uso e anche con l’applicazione di accessori pesanti fuori baricentro.
Proviamo ad applicare ad un tubo precario (tipicamente calandrato in metallo sottile), qualche accessorio, magari al fuoco newton, un telescopio guida e un pesante cercatore. Il risultato non sarà dei migliori, anzi, esperienze come in rinomati telescopi fotografici (neppure economici), hanno mostrato proprio li – a causa delle torsioni e flessioni del tubo - i loro punti deboli. Oggi – in strumenti di pregio (forse per il prezzo piu’ che per la costruzione), vengono applicati accessori molto pesanti: messa a fuoco da 3 o 4 pollici, oculari molto pesanti, oppure ruote porta filtri, CCD, DSLR , sistemi di ottica adattiva…….Molta tecnologia la cui gestione è estremamente complessa, soprattutto se quello che la sostiene non è adeguato.
Il terzo elemento fondamentale è il sostegno dello specchio secondario. Ci sono studi molto approfonditi che esaminano in dettaglio quali siano gli schemi degli spikes con rendimenti migliori.
Purtroppo – per telescopi trasportabili – non è sempre possibile applicare il disegno migliore.
Per risolvere il problema di tubi leggeri e flessibili, di solito si ricorre a supporti dello specchio secondario molto leggeri e un po’ ballerini, addirittura in plastica per gli SC commerciali, e addirittura per la gran parte con lo specchio incollato o fissato con nastro biadesivo.
Non sono questi esempi di buon senso progettuale e di “logica” costruttiva. Chiunque è in grado di capire che un secondario incollato si deformerà in continuazione, in funzione della dilatazione della base metallica e del modulo elastico della colla o del biadesivo. A questo punto le nostre ottiche ben corrette cosi’ non sono piu’, e se poi ci mettiamo anche un oculare da 3-400 euro pensando di sfruttarne le potenzialità…….beh è solo una pia illusione.
Quando progettiamo il supporto per uno specchio secondario, è necessario prevedere tutti i gradi di libertà che richiede per poter ottenere una collimazione precisa e abbastanza stabile nel tempo, ma anche e soprattutto, prevenire le torsioni che l’asse centrale subisce a causa del proprio peso in funzione del posizionamento del nostro tubo. Commercialmente si risolve il problema, per modo di dire, con un tondino di alluminio o plastica tagliato e fissato su di uno snodo metallico, con tre vitine a 120°. Ne piu’ ne meno quello che si faceva 50 anni fa. Oggi le tecnologie moderne permettono ben altro, la correzione delle ottiche richiede ben altro, la qualità dei sensori e degli oculari esige ben altro.
E’ fondamentale che il cono di luce che torna dal primario entri perfettamente nello spazio del secondario, previsto a progetto, e che da questo venga restituito corretto o perlomeno senza l’aggiunta di deformazioni. Se il nostro secondario non sarà in grado di mantenere il proprio asse meccanico, avremo un asse ottico sghembo e conseguentemente un costante fuori asse rispetto al centro del porta oculari. Non lavoreremo mai sfruttando al massimo le prestazioni dell’oculare.
In tal caso ben venga un lieve aumento di peso e di ostruzione se in cambio avremo un fascio ottico ben allineato e non perturbato.
La messa a fuoco è un ulteriore elemento di disturbo, soprattutto quando non è realizzata con criteri di precisione adeguata. Se il nostro tubo flette o torce, gli assi non saranno ortogonali o allineati e anche la messa a fuoco porterà la sua parte di danni. Abbiamo testato alcune messe a fuoco cryford di prestigio e di alto costo (da 350 a 700 euro) ed abbiamo constatato come la qualità sia estremamente bassa, rivelando dei fuori asse di 0,6-0,8 mm. costanti! Peggio ancora per messe a fuoco di classe inferiore. In queste condizioni pensare di lavorare al “top”, magari dopo aver speso 10.000 euro, è un po’ un eufemismo…….la nostra vita osservativa sarà costellata di tribolati momenti passati a rimediare o a ricordare i problemi del nostro set up meccanico.
sono grandi marchi – grandi intesi come qualificazione di prodotto e non come dimensione – che hanno un buon equilibrio tra qualità costante e prezzo di vendita. Altri hanno prezzi e qualità fortemente sbilanciati e non giustificati.
Osserviamo molti telescopi commerciali e semi-artigianali. L’enfasi è posta soprattutto su di una presupposta qualità meccanica ed ottica, presupposta perché poi a strumento smontato si puo’ scoprire quanto questa qualità manchi. Si punta molto sulla resa estetica del prodotto, l’apparire è piu’ importante dell’essere, e a questo si devono imputare dei costi ben superiori al valore materiale del prodotto.
Ci Se si vogliono capire fino a che punto i soldi richiesti dal costruttore hanno una valenza in rapporto al prodotto proposto, basta osservare – ad esempio – la parte meccanica. Ci riferiamo ad una intubazione per qualunque telescopio riflettore: il nostro tubo è ottenuto con un foglio calandrato e saldato? Se si, si sappia che questo è il sistema piu’ economico in assoluto per costruire una intubazione, si sappia che è anche il meno preciso ed il meno rigido.Abbiamo condotto alcuni esperimenti e ci siamo costruiti una tabella indicativa del valore prestazione di ogni tipo di intubazione per telescopi riflettori. Questa tabella prende in considerazione le questioni meccaniche e non ottico-meccaniche.
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Elementi differenziali e di costo sulla intubazione di un telescopio riflettore