NortheK NortheK NortheK NortheK

[Argomenti Tecnici]
Documento senza titolo
NortheK Cassegrain Classico 250 mm f 15.

NortheK presenta uno dei modelli di punta della serie da 250 mm di apertura: il Cassegrain classico 250 mm f 15.

 

Questo schema ottico, costituito da un primario parabolico secondario iperbolico, è poco presente nel mercato amatoriale per la difficoltà di realizzazione delle figure ottiche, a tutto vantaggio di schemi più facili da costruire in grandi quantità, e la cui realizzazione ottica ha incidenza minore sul costo di produzione, specie se la meccanica è ridotta all’osso.Infatti in diametri maggiori e/o per uso professionale, i Cassegrain sono lo schema consueto.

 

Grazie al suo campo corretto relativamente esteso, ne è possibile, a fianco dell’utilizzo in alta risoluzione, anche un impiego proficuo in riprese di profondo cielo per oggetti angolarmente poco estesi. Si può inoltre utilizzare in deepsky accoppiato a un correttore-riduttore, come d’altronde avviene spesso in diametri più elevati. Ovviamente questo presuppone che la montatura sia all’altezza per questo genere di riprese.

 

Questo valore aggiunto, se per esempio si decidesse di orientarsi verso un Dall Kirkham, sarebbe non più che marginale, le applicazioni deepsky di un Dall Kirkham sono di poco significato, trattandosi di un telescopio specializzato, che all’interno del suo campo corretto ha spot diagram anche migliore del Cassegrain (vedi fig. 2) ma che performa al meglio solo in un campo troppo ristretto per essere interessante nel profondo cielo e le cui prestazioni in accoppiata con un correttore-riduttore rimangono comunque subottimali.Ovviamente il punto di forza del Dall Kirkham è l’alta risoluzione e ben poco altro. Il minor costo di quest’ultimo, la maggior facilità di collimazione e la possibilità di lavorare con focali ottimali comprese fra f18 e f25 (senza l’uso di moltiplicatori) destinano il Dall Kirkham ad applicazioni ben diverse da quelle dove è invece indicato un Cassegrain classico.

 

 

 

Ecco un tracciamento ottico di del Cassegrain NortheK 250 f 15, il disco in neretto è il disco di Airy, la macchiolina verde rappresenta la deformazione sul piano focale.

 

 

Ed ecco il medesimo tracciamento, questa volta però del NortheK Dall Kirkham 250 f 20.

 

Lo strumento è realizzato in carbonio e lega di alluminio, con molta attenzione ai parametri meccanici per fare in modo che tutto l’insieme funzioni al meglio. La teoria “spannometrica” mette l’accento sulla inutilità di molti accorgimenti strutturali, viene poi normalmente smentita quando si utilizza il telescopio frequentemente e si pretendono dal medesimo risultati al limite della apertura e della configurazione.

Il Cassegrain 250 è fatto per essere usato anche tutte le sere in cui il seeing è magari non proprio il meglio ma, grazie agli accorgimenti costruttivi, riesce a rendere la seduta osservativa divertente e proficua. Fattore importante considerando oramai i cieli europei e non solo, e anche il minor tempo libero disponibile agli astrofili per prepararsi a un paio di ore di relax.

 

Prima di entrare nel dettaglio della costruzione, ecco una scheda tecnica che grosso modo ne racchiude gli elementi garantiti dal costruttore:

 
Caratteristiche ottiche
Specifiche tecniche
Schema ottico
Cassegrain Classico
Apertura ottica nominale
254 mm.
Apertura ottica effettiva
250 mm.
Rapporto focale
f 15
Focale primario
f 3
Focale effettiva
3800 mm.
Back Focus
250 mm.
Spessore del vetro primario
25 mm.
Vetro specchio primario e secondario
Suprax Schott Germany
Substrato
Alluminio quarzato SiO2
Correzione ottica superficiale
diffraction limited
Strehl ratio
0,96
Riflettività media
94%
Diaframmatura del primario
4 mm.
Diametro del secondario
55 mm.
Spessore del secondario
15 mm.
Fattore di moltiplicazione del secondario
5,0
Ostruzione effettiva comprensiva della meccanica
30 %
Diametro del campo illuminato al  100%
20 mm.
Caratteristiche meccaniche
Specifiche tecniche
Diametro massimo della struttura
360 mm.
Diametro interno del tubo di carbonio
280 mm.
Lunghezza massima del tubo, esclusi acc.
935 mm.
Peso massimo senza accessori
17 kg.
Cella supporto primario
NortheK StabilobloK
Supporto secondario
NortheK AxyS
Struttura del tubo completo
NortheK UnitorK
Aggancio coda di rondine/piastra di aggancio
A scelta
Protezione esterna
Anodizzazione dura colore nero
Viteria, bulloneria
Acciaio inox, Ergal
Tappo per ottiche
In alluminio
Corredo Standard
Specifiche tecniche/note
Cercatore standard
8x50 acromatico illuminato
Messa a fuoco
Feather Touch FTF 2000 2" -senza riduttore 31,8
Cassetta utensili per manutenzione
Di serie
Manuale uso e manutenzione
Di serie
Tappo copri ottiche
Di serie 
Diaframmi paraluce primario
A richiesta
Opzioni e accessori
 
Sonda termometrica
A richiesta
Set per la pulizia delle ottiche
A richiesta
Giunti in carbonio per l'applicazione accessori
A richiesta
Sistema di motorizzazione Feather Touch MKIT 20
A richiesta

Se si scorre la scheda sopra riportata si possono immediatamente fare delle considerazioni di ordine pratico e tecnico.

 

Lo specchio primario è un f 3, elemento ottico molto difficile da realizzare soprattutto tenendo in considerazione che va in un telescopio di piccole dimensioni e che quindi non può superare determinati prezzi di vendita. Questa scelta è dovuta alla esigenza di mantenere la distanza tra primario e secondario la più bassa possibile e come risultato avere un tubo abbastanza corto e leggero, ideale per le montature amatoriali fino a 25 kg di portata fotografica. Lo specchio primario è costruito in Suprax di Schott ed ha uno spessore di 25 mm (2,5 kg), una bella rivoluzione rispetto ai molti 45-50 mm del peso di 5 kg che si trovano in telescopi di qualità. Perché questa scelta?Non certamente per risparmiare sul costo del vetro, anzi…..più è sottile più è difficile lavorare la superficie con precisione, quanto al fatto che un utente che acquista un telescopio in questa fascia di prezzo ha teoricamente ben coscienza delle problematiche termiche e di equilibrio termico di uno strumento in alta risoluzione. Con semplici programmini scaricabili dal web si può evincere quanto rapido sia il raggiungimento in temperatura del telescopio, ma ancora di più, come sia facile tenere la differenza tra il vetro e l’ambiente esterno (il delta termico) sotto controllo. Astrofili che utilizzano questo telescopio affermano che molto frequentemente non è necessario ricorrere al sistema di ventilazione forzata e che dopo circa 30-40 minuti tutto ha raggiunto un equilibrio tale che le piume di calore non sono più visibili.

 

Il secondario è di dimensioni adeguate, non tanto per la mania tutta amatoriale di ricercare ostruzioni infinitesime, quanto per mantenere i rapporti meccanici, distanza primario e secondario, back focus perfettamente in armonia tra di loro, inutile infatti possedere uno strumento ostruito al 20% rendendo poi il medesimo difficilmente utilizzabile dai diversi utenti con una congerie di raccordi, sistemi di ripresa o di osservazione visuale. Il secondario ha un fattore di moltiplicazione di 5X, il che significa che moltiplica per 5 la focale del primario. Un valore abbastanza elevato e che raramente viene applicato da altri costruttori. Questo numerino implica infatti la necessità di lavorare molto bene le superfici ottiche e anche l’utilizzo di parti meccaniche molto precise, se questi elementi possono sembrare “un costo superfluo”, così non è. Prima di tutto si ha la garanzia che la costruzione ottica ha dei parametri severi che obbligano il costruttore a fare molta attenzione prima di certificare il tubo ottico, il secondo è che l’effetto leva e il peso sono estremamente contenuti, con tutto vantaggio delle montature amatoriali.

 

Per esempio ecco una foto fatta con questo Cassegrain in condizioni di seeing sfavorevole, su di una Celestron CGEM:

 

In originale la quantità di dettagli è di molto superiore, occorre tuttavia notare come la qualità del risultato sia ben oltre la media dei telescopi di questo diametro, anche e soprattutto considerando il seeing sfavorevole. (Foto: Andrea Maniero - Padova).

 

Le ottiche sono realizzate da un costruttore inglese, Oldham Optical, rappresentato in Italia da NortheK la quale affida al medesimo la costruzione di gran parte dei propri schemi ottici. Come si vede dalla scheda l’ottica è a diffrazione limitata, questo permette al sistema di lavorare al massimo consentito dal diametro. Ma per gli amanti dei numerini ogni singolo specchio è accompagnato da un certificato ottico del costruttore, tipicamente PtoV 1/10, RMS 1/30, Stehl 0,96 (550 nm), questi parametri sono ottenuti in autocollimazione con il metodo Double Pass Null. Per chi vuole ulteriori passi avanti dal punto di vista ottico, il vetro può essere sostituito con Supremax 33 di Schott (il nuovo Pyrex) o il più performante in assoluto Clearceram-Z di Ohara un vetro ceramico a dilatazione praticamente nulla (ma di costo pari a circa 9 volte il Supremax 33). Sono queste ovviamente finezze riservate ad utenti che non accettano compromessi.

 

L’ottica viene alloggiata in una cella modulare che il costruttore applica a tutti i telescopi di questo diametro. Il suo nome commerciale è StabilobloK 25. E’ realizzata da lamierati in lega di alluminio, spianati (nessun telescopio serio usa lamierati non spianati, basta visitare i costruttori più qualificati anche di strumenti molto grandi: un piano è un piano e va mantenuto per consentire il rispetto del posizionamento di tutti gli elementi meccanici di contorno), lavorati con normali macchine a controllo. Il progetto è stato rivisto diverse volte e oggi viene montata quella che si può definire la versione definitiva (retrofittata in tutti i telescopi prodotti): 6 pads laterali di supporto e centraggio, in sistema anti mirror flop centrale, 18 punti flottanti montati su cuscinetti in acciaio e bronzo sinterizzato, maschera perimetrale sul vetro primario. Molta attenzione si è posta sulla questione che si lavora con vetri sottili, quindi le deformazioni indotte dalla meccanica possono essere dietro l’angolo e molto deleterie. Per tale ragione si è scelto il sistema flottante a 18 punti (ritenuto da alcuni eccessivo, ma all’atto pratico ha eliminato ogni deformazione non prevista sul disco di vetro), montato e realizzato con buona precisione, a questi livelli infatti bastano lievi scostamenti dal calcolo eseguito al simulatore per avere risultati non ottimali, tanto che in questa cella viene “rodato” in fabbrica il sistema degli snodi e poi se ne misurano le forze di reazione che devono essere ampiamente dentro le tolleranze progettuali.

 

 

Qui abbiamo un esempio di come viene costruito il sistema flottante prima di essere applicato alla piastra di supporto, ogni elemento viene accuratamente lavorato in fresatura per mantenere i punti di contatto e di deformazione esattamente dove devono essere.

 

Un dettaglio estremamente importante è l’innovativo sistema di collimazione del primario. E’ la norma vedere la collimazione del primario con 6 o più viti tira spingi, questo sistema molto economico e molto semplice non è comunque esente da problemi. Se ne rende conto chiunque quando la collimazione viene fatta a 800-1000x chiudendo le viti…….Se poi queste viti e il rispettivo alloggiamento sono costruite con molta economia o con un passo piuttosto abbondante, è quasi impossibile avere risultati che siano al livello della qualità ottica montata. Il costruttore ha quindi realizzato un sistema che utilizza micrometri a spostamento assiale, con riduzione interna, e con una precisione di 2 centesimi di mm. A questi micrometri, realizzati con uno scafo in acciaio, viene inserito l’albero di spostamento anch’esso in acciaio lavorato h7 che va a comandare uno snodo sferico in polimero che regola il posizionamento del piatto di supporto dei punti flottanti. La diretta conseguenza di questo progetto è che la collimazione del primario si può fare con precisione assoluta e senza usare chiavi o perdere tempo, e che sul piatto porta specchio non vengono scaricate forze che lo deformano (e che a loro volta si scaricherebbero sul disco di vetro), ovviamente il tutto viene mantenuto in pesi molto limitati. Le classiche molle di spinta sul piatto sono state eliminate grazie al sistema micrometrico; va detto che il sistema a molla è un vantaggio solo per il costruttore in quanto abbassa e di molto i costi, ma purtroppo andrebbe costruito con molle realizzate appositamente in cui si possa valutare con accortezza di diagramma di compressione e decompressione, questo non è fatto in alcun telescopio e il risultato è che ciascuna molla lavora come meglio gli pare, scaricando forze non previste dove gli pare.

 

Interessante notare che nonostante la paura psicologica che i micrometri possano subire spostamenti inopportuni toccandoli con una mano, ciò non avviene in quanto sono montati su cuscinetti assiali in polimero che ne rendono la rotazione volutamente “forzata” e regolata in modo tale da dare quella sicurezza di movimento che una precisione di 0,02 mm richiede (altrimenti non sarebbe raggiungibile…..).

 

Il costruttore ha eliminato il concetto del cannotto centrale autoportante (che in molti telescopi è presente, anche costosi), in ragione del fatto che un simile sistema costruito con criteri di stabilità e resistenza costa praticamente quanto la cella a 18 punti flottanti e incrementa notevolmente il peso del telescopio, perdendo cosi alcuni vantaggi iniziali del progetto.

 

 

Questa è la culatta del Cassegrain da 250 mm a cui è applicato il motore per la messa a fuoco, dotato di sensore termico e comandabile in remoto. Si possono apprezzare i micrometri e il sistema di raffreddamento forzato.

 

Ecco un insieme della cella per lo specchio primario. Notare il gran numero di componenti accuratamente lavorati, necessari per consentire a specchi molto leggeri e sottili di lavorare in modo opportuno.

 

Un dettaglio importante che fa parte della continua innovazione tecnica, è che anche nel Cassegrain 250 f 15 viene applicato il sistema autocentrante del sistema ottico meccanico. Questo semplice concetto meccanico consente la collimazione dello specchio primario, una volta centrato con i pads laterali nella sua cella, mantenendo sempre e comunque in asse il paraluce primario, la messa a fuoco e tutto il treno ottico meccanico posteriore. Questa piccola innovazione elimina molti fuori asse (scambiati per scollimazione), irrobustisce la struttura, sposta più verso l’interno il baricentro del sistema, con ovvi vantaggi del treno ottico posteriore. Tanto che poi il problema che emerge è dato dalle raccorderie commerciali, dai nasi dei CCD storti e quant’altro.

 

In un telescopio Cassegrain questo è un elemento molto importante, qualunque astrofilo esperto può confermare che la precisione nella collimazione è il fulcro sul quale deve muoversi un concetto costruttivo, soprattutto quando ci sono problematiche squisitamente amatoriali (peso e ingombro). Si sa che una imprecisione nel fuoco di 1/100 di mm compromette la qualità di una ripresa fotografica. Un centesimo sul fuoco sta a significare che anche il tubo, la cella, il supporto del secondario e la messa a fuoco devono avere una stabilità assoluta. In elementi ottici critici come la configurazione Cassegrain questo tema è ancora più rafforzato. Il NortheK Cassegrain 250 f 15 è costruito seguendo questi dettami tecnici, con lo scopo di fornire un bene tecnico e non uno strumento molto amatoriale.

 

Per quanto sopra è consequenziale che anche il secondario va montato con un sistema di regolazione e collimazione molto preciso e stabile. Nel Cassegrain 250 come in tutti gli altri modelli ci sono due elementi da valutare bene:

la distanza tra primario e secondario che deve essere precisa e ottimizzata, in modo da ottenere il back focus corretto e non introdurre aberrazioni ottiche non desiderate;

la possibilità di regolare il tilt dello specchietto con assoluta facilità e senza giochi o spostamenti sia durante la regolazione che durante l’uso.

Viene dunque montato un terzo elemento, che fa parte della produzione seriale del costruttore: il supporto per secondari AxyS.

 

Ecco il layout del Cassegrain da 250 mm, alcuni parametri variano in funzione del singolo set ottico e si trovano come riferimento nel certificato ottico. Il costruttore – comunque – prima di consegnare lo strumento lo setta come da certificato, lasciando all’astrofilo la possibilità di lavorare entro certi parametri sulle regolazioni medesime.

Questo schemino essenziale da al cliente i numeri necessari per capire le misure imposte dalla meccanica e quelle tipiche di ogni set ottico.

 

 

Il parametro distanza primario/secondario stabilisce anche un allungamento o accorciamento del back focus (la distanza del punto di fuoco dalla superficie del centro del primario), di norma pari a 250 mm ma che puo’ leggermente variare da strumento a strumento e che può essere aumentato o diminuito di una certa quantità dall’astrofilo. Uno star test attento dice se lo si è accorciato o allungato troppo, e AxyS aiuta in modo magistrale in questo compito.

 

AxyS è un supporto per secondari molto sofisticato che, oltre ad una stabilità assoluta, garantisce anche una elevata qualità nell’ottimizzazione dello schema ottico. Notate il micrometro assiale che consente di regolare la distanza tra primario e secondario con una precisione di 0,02 mm spostando avanti e indietro il blocco senza collimare il telescopio, ci sono poi tre viti microfilettate su disco in ottone che permettono il tilt finissimo dello specchio. Tre molle a compressione controllata consentono la registrazione senza scatti imprevisti o “allegramente imprevisti” durante le osservazioni. Il tutto viene montato su assi in acciaio rettificato e cuscinetti in polimero autolubrificante.

 

NortheK  ©     (continua)