Categoria: ARGOMENTI TECNICI TELESCOPI

INTES MK 200 F 6 – CON CORRETTORE – RETROFIT QUALITATIVO.

Il nostro Cliente Daniele Cipollina, astrofilo di lunga esperienza, ci ha interpellati per delle problematiche relative a questo strumento fotografico,  che non ha mai performato in modo adeguato. Dato il costo del tubo ottico il Cliente – dopo alcuni tentativi non riusciti – ha ritenuto valido sottoporre alla nostra attenzione la questione.

In questa immagine di prova (a parte gli aloni luminosi che non interessano perchè è appunto una immagine di prova), si nota un costante sfuocamento nella parte bassa  dx. Inoltre – pur sottolineando che l’utente esperto ha effettuato una RIGOROSA messa a fuoco con la maschera di Bathinov – la puntiformità stellare è sempre scadente per questa classe di telescopio.

 

 

Una analisi della fotografia con CCD Inspector mostra subito una distorsione grave, nonostante la collimazione corretta. In queste condizioni è impossibile praticamente ottenere una puntiformità delle immagini. Il fornitore ha comunicato al Cliente che questo problema è causato dal seeing (!).

Come si può notare da questa elaborazione dell’immagine al  bordo destro del campo, nonostante la puntigliosa messa a fuoco, soffre di una deformazione vistosa che rende la puntiformità stellare praticamente molto scadente in relazione al costo del telescopio.

La dominante cromatica è dovuta al menisco (e alla turbolenza)  che  è risultato fortemente disassato rispetto alla collocazione geometrica corretta.

La situazione in centro campo è meno deformata ma grave, così pure al bordo sinistro, che presenta – tra l’altro – una ancor più accentuata dominante cromatica.

Ed ecco smontandolo in che condizioni abbiamo trovato il telescopio, in officina e prendendo le misure del caso, giusto per fornire una relazione dettagliata al Cliente:

Osservate con attenzione la griffa che tiene il menisco. Le altre due (ovviamente poste tutte a 120 °) si muovono toccandole e si svitano, questa  indicata con il numerino  1 è bloccata nella sua sede e non si può rimuovere. Ecco un primo indizio: bordo del tubo non ortogonale.

Dei semplici cartoncini tagliati con le forbici si incaricano di tenere centrato il menisco nella sua sede.

Il tubo in alluminio, che sembra esternamente monolitico, è in realtà una lamiera calandrata e rivettata al suo interno, i rivetti esterni sono stati abrasi e ricoperti con lo smalto del tubo. Degli anelli ad inizio e fine tubo, si incaricano di supportare il menisco e la culatta. Va da se che se il tubo non è ortogonale, nemmeno gli anelli lo sono.

L’approssimazione meccanica in tutta la sua potenza devastatrice. Gli assi ottici risultando endemicamente sghembi.

Appurato che gran parte del problema dovrebbe risiedere in questa non ortogonalità, abbiamo proposto al nostro Cliente una prima parte di retrofit, per evitare costi elevati e magari raggiungere buoni risultati operativi. Pertanto la parte relativa alla culatta, messa a fuoco e correttore non è stata toccata ma implementata alle modifiche progettate dal Maxproject Team. Volendo contenere i costi entro limiti ragionevoli (pur risultando comunque importanti), si sono cercate soluzioni di sicuro risultato ma non eccessivamente sofisticate.

Il primo passo è stato quello di sostituire il tubo in alluminio calandrato con un tubo in carbonio, con le seguenti motivazioni:

a) Il cliente desidera contenere i pesi entro i 9 kg. (risultato finale 9,7  kg.);

b) poichè si tratta di un  telescopio fotografico è utile a questo punto togliere di mezzo la problematica delle dilatazioni termiche relativamente al tubo;

c) la possibilità di settare al banco i valori delle celle della culatta e, operando con colle Epox con un tempo di indurimento di circa 4 ore;

e) eliminare la possibilità di deformazioni assiali e radiali di un tubo così grande ricavato da un estruso di consistente spessore.

Il tubo in carbonio, surdimensionato per evitare ogni e qualsiasi problema di flessione, è con un diametro interno di 265 mm. e un diametro esterno di 269 mm., grosso modo corrispondente ad un tubo monolitico in allumino di 10 mm. di spessore. Verrà successivamente verniciato per renderlo esteticamente ancora più gradevole. Il taglio è stato eseguito con una tolleranza di 0,5 mm. che viene portato a disegno nel momento in cui si applicano celle e controcelle fissate al medesimo con resina epossidica / metallo.

La controcella del menisco è stata ricavata da piastre in anticorodal da 60 mm. di spessore,  spianate e scavate con fresa a controllo numerico. Questo è l’unico modo per evitare distorsioni del pezzo sulla macchina utensile nel momento in cui si assottiglia. Il risultato finale è stato pari a mm 0,01. nei punti critici e 0,03 nei punti meno importanti e non determinanti.

Come si può notare la parte destra rappresenta la controcella fissa che va attaccata con la resina epossidica al tubo in carbonio (si vedono le gole per l’incollaggio, mentre abbiamo tolto i particolari più riservati), la parte superiore presenta i tre punti di appoggio dell’anello porta menisco con le gole per il passaggio dell’aria di raffreddamento (poi filtrata), a sinistra si vede la cella del menisco (anche qui con alcuni dettagli cancellati), forata per l’aereazione e dimensionata con altissima precisione per il menisco, sopra una semplice mascherina in acciaio da  2 mm. forato che si pone anche il compito di fornire l’anti ribaltamento al menisco.

Ed ecco la cella montata, prima di essere anodizzata. In fase di montaggio si sono verificate le tolleranze tenendo conto anche degli aumenti o diminuzioni della anodizzazione. Tutti i componenti sono lavorati a controllo, ad esclusione della mascherina che per ragioni di costo e effettiva funzionalità è stata ricavata con un taglio al laser. Naturalmente, e ne omettiamo le foto, è implementato un sistema di collimazione.

 

La cella posteriore, vista dall’alto, anch’essa ricavata da un piastrone in anticorodal da 60 mm., Presenta i fori per il montaggio del castello dei diaframmi che si è dovuto rifare, in quanto gli originali erano fissati sul tubo calandrato oltre che essere fuori misura.

Un ulteriore problema, frequentissimo in questo genere di telescopi commerciali, è la presenza di un grasso termicamente poco stabile che svolge la funzione di agevolare lo scorrimento del primario (sic!) entro un cannotto, il tutto serve anche da paraluce. Questo grasso, dopo un po’ che si usa, tende ad accumularsi nella parte bassa del cannotto con la diretta conseguenza di irrigidire la messa a fuoco e di provocare saltellamenti non proprio salutari se si è alla ricerca della migliore puntiformità. Questo grasso, a meno di non ricorrere a messe a fuoco esterne, va sostituito di tanto in tanto, dopo una accurata pulizia.

 

Il castello dei diaframmi anti riflesso viene applicato alla culatta inferiore (notare lo spessore) e mantenuto staccato da tutti gli altri elementi ottici e meccanici, in modo da non inficiare la stabilità dimensionale durante le variazioni termiche.

Il tubo montato e pronto per i test ottici e meccanici.

Abbiamo ultimato anche gli anelli di ritenzione del tubo alla montatura. Sono stati ricavati da un profilato di elevato spessore e portati al dimensionamento esatto con una fresatura di precisione. All’interno degli anelli abbiamo posto una fascia di nylon spessa 5 mm. che impedisce al metallo di subire deformazioni essedo tenuto per ragioni di peso a bassi spessori. Una volta montati gli anelli, che verranno anodizzati al più presto, abbiamo cercato di montare la barra tipo originale Losmandy e una barra sulla  quale il Cliente mette telescopi guida ecc.. Rileviamo purtroppo, nonostante Il costruttore sia molto famoso e il telescopio tutt’altro che economico, che questi componenti sono risultati realizzati con una ridicola approssimazione. I centri foro non coincidono con quelli da noi impostati nel controllo numerico, con spostamenti anche di 0,5 mm. , inoltre non ci sono ortogonalità rispettate, tanto che gli anelli risulterebbero storti anche ad occhio nudo senza misurare. La barra superiore è ancora peggio, a parte la non ortogonalità dei fori, sono stati praticati lungo la medesima una serie di foretti filettati, il centro dei foretti è ondivago da uno all’altro, con varianze di uno o più mm. Questo pezzo non è recuperabile e va fatto dal nuovo, mentre per la Losmandy vediamo se si può riforare o alla meno peggio la sostituiremo ex novo con una modificata NortheK.

E’ da questi piccoli dettagli  che si capisce anche la valenza di un commerciante / costruttore che è bravissimo nel riempire il sito di fotografie, ma non riesce a fare i fori giusti col trapano.

 

Eccolo finito. Abbiamo potuto usare la barra originale Losmandy, mentre la barra superiore era talmente fuori asse da non poter sssere aggiustata, abbiamo dunque rifatto il pezzo (qui ancora da anodizzare) con la precisione assoluta, infatti tutti i centriforo combaciano perfettamente  mantenendo gli anelli ortogonali (cosa che il costruttore precedente aveva cercato di fare con delle fresature di riscontro in battuta, ovviamente perchè i buchi erano storti).

L’epilogo:

Buonasera Massimo,

stasera c’è vento forte, seeing peggio che schifoso, le stelle scintillano e tutto ribolle.

Ma una serie di pose sono riuscito a farl sono 5 immagini in banale formato JPEG da

30 secondi ciascuna a 1600 ISO, fatte SENZA GUIDA e compositate con Maxim DL.

Così, al volo, direi che ci siamo: ho provato a contrastare l’immagine e la vignettatura

eccentrica che prima si notava non c’è più (un pelo agli angoli, ma simmetrica) e le

stelle, su tutto il campo , sono uniformi, regolari e puntiformi. Se ingrandisce la foto

noterà che  i dischi stellari sono leggermente elongati, ma la causa è dovuta solo al

forte vento e non al lavoro fatto male.

Direi quindi (almeno dalla mia veloce ispezione visuale) che il problema è stato risolto

in modo eccellente.

Complimenti!

Le allego l’orribile immagine così può fare tutte le misure che vuole.

A presto e non appena riuscirò a fare qualcosa di buono glielo mando volentieri.

Daniele

   

Ecco i tre ingrandimenti (sx,centro,dx) del campo. Come si può vedere la deformazione è simmetrica, dovuta alla guida (assente) e alla fortissima turbolenza. Anche l’alone è sicuramente dovuto ai venti in quota. L’immagine a dx è presa al bordo estremo (quasi tagliata), quindi in condizioni molto peggiori dell’estrema sx.

 

Attenzione: CCD inspector ci segnala un numero insufficiente di stelle su cui misurare, pertanto la rispresa di un campo stellare più ampio potrà dare un resoconto più realistico alla situazione sopra riportata.

 

Il campo praticamente esente da curvatura per questo tipo di telescopi, avvalora – vista la presenta di non planarità a sx, l’ipotesi che il numero di stelle visibili nel campo sia troppo limitato per dare una corretta esplorazione dell’immagine. Con molte più stelle la situazione dovrebbe ancora migliorare.

La seconda parte di  questa immagine è la più eloquente, perchè considera minimamente la collimazione. Alla fine vediamo che rispetto a prima dove era curata la  collimazione, ma il campo curvo e di conseguenza fuori asse. Ora abbiamo un campo quasi perfettamente piano, da curare la parte destra con la collimazione, operazione che il nostro cliente farà appena il seeing permetterà di operare in questo senso. La differenza come si vede è abissale, e una volta settato questo strumento diventerà un astrografo dalle altissime prestazioni (ottica e meccanica di alta qualità,  Cliente molto esperto  e  di conosciuta di abilità).

Chiudiamo questa presentazione, con la soddisfazione di aver accontentato un astrofilo non certo alle prime armi, e di aver portato un treno ottico di alto prestigio a  poter operare in condizioni come da progetto originale. Al di la di considerazioni finanziarie che sono personali per ciascuno di noi, diremo senza tema di smentita che retrofittare strumenti di pregio, come questo Intes MK 200 F 6 dotato di ottiche eccellenti ma meccaniche sgangherate, è sicuramente un investimento dal giusto ritorno per il proprietario , e fonte di soddisfazione per il Team NortheK!

Un ulteriore affinamento ha portato a risultati molto migliori:

Ho collimato un po’ al volo il mak e ho fatto quattro pose da 10 minuti ciascuna ad 800 iso: direi che le premesse sono davvero eccellenti, visto che le immagini dei dischi stellari sono decisamente migliorate, diventando più nitide e più piccole…….. Daniele Cipollina

Alcuni cenni sul tema delle inerzie termiche in un telescopio amatoriale

Un tema fondamentale nella costruzione e progettazione di uno strumento, con lo scopo di poter performare al massimo le prestazioni dell’ottica, è quello relativo delle termiche attinenti al tubo ottico.
Ci riferiamo ovviamente sia ai problemi di raggiungimento e mantenimento della termostatazione di masse vetrose, e alla eliminazione della colonna d’aria calda insistente nella parte meccanica.Nella realtà il problema è ancora piu’ complesso. Occorrerebbe parlare del materiale con cui è costruita la meccanica, del delta termico tra ambiente esterno (variante nel corso della sessione osservativa), e della massa vetrosa fondamentale soprattutto in diametri e spessori cospicui.
Compatibilmente con i costi di realizzazione, ciascuno cerca di affrontare questo tema nel modo piu’ semplice e funzionale, ed è in realtà uno dei fattori fondamentali che possono pregiudicare anche un buon strumento ottico. Molti amatori non si rendono conto di quanto questa problematica sia deleteria.
Alcuni hanno spiegato in modo molto scientifico e chiaro, in innumerevoli scritti, la formazione e il comportamento di queste termiche all’interno del tubo di un telescopio, hanno anche dato indicazioni preziose su come ridurre il fenomeno, almeno in alcuni schemi ottici e per alcuni diametri.
Per quanto ci riguarda abbiamo cercato di seguire alcuni criteri costruttivi, meno restrittivi nei diametri piccoli, ma molto piu’ sofisticati in ottiche con diametro superiore ai 300 mm., in modo da ridurre il piu’ possibile l’interferenza di questo fenomeno con le prestazioni delle ottiche utilizzate. Ridurre il fastidio delle inerzie termiche non è ne semplice ne economico, occorre inoltre prevederlo già in fase di progettazione iniziale, proprio per non dover stravolgere strutture accuratamente costruite. Nel proseguimento di questo argomento cercheremo di approfondire gli aspetti tecnici del problema, lasciando da parte per il momento tutta la parte delle considerazioni di base che risulterebbero troppo tediose ai lettori.
Molti telescopi amatoriali non performano in modo adeguato per due motivi principali:

  •  la scollimazione;
  •  il non controllo delle termiche dentro il tubo.
Considerati questi due assunti, possiamo tranquillamente dimenticarci per un po’ del grado di correzione delle superfici ottiche, dell’ostruzione, ecc. Risolti questi due temi, risolveremo il terzo ancora fondamentale che è il mantenimento degli assi ottici.

Quando parliamo di termiche dentro il tubo del telescopio, i lettori si rendono ben conto della questione, ricordando sicuramente il ribollire delle immagini che non vogliono sapere di star ferme, oppure delle piume di calore che infestano tutti gli star test e non solo. Ci sono moltissimi modi per padroneggiare il problema, riducendone la potenza devastatrice sul fronte d’onda, alcuni semplici ed economici, altri costosi e complicati, ma comunque chi costruisce uno strumento, o lo acquista, e non ne tiene conto, andrà inesorabilmente incontro a risultati molto scarsi, indipendenti dalla qualità ottica e dal prezzo del telescopio.
Come in tutte le materie, anche nella tecnica strumentale esistono delle regole di base a cui occorre attenersi. Le abbiamo già elencate, e sono quelle regole che diversificano il giocattolo dallo strumento tecnico anche se amatoriale. Non è il caso di affrontare in questa sede esposizioni estremamente complesse, perché chi ha la padronanza di capirle e applicarle, le trova facilmente in molti testi specialistici, tuttavia pensiamo che dare una impronta di base che serve anche negli accorgimenti più semplici, sia molto utile per chi usa e possiede telescopi di limitate dimensioni.
fig. 1 – un test per la collimazione di uno specchio che ha quasi raggiunto il giusto equilibrio termico.
Il primo assunto: nessun telescopio e nessun schema ottico è esente dal problema delle termiche (o correnti d’aria dentro il tubo, o differenziali termici tra il vetro e l’ambiente esterno, o trasmissione del calore del corpo umano in prossimità del fronte d’onda, o………).
Il secondo assunto: il problema delle termiche è risolvibile in parte a livello tecnologico, in parte a livello metodologico. Il primo può costare poco o tanto, il secondo non costa nulla ma diventa l’esame di quinta elementare per l’astrofilo (quando si faceva..).
Stabiliti questi due capisaldi del ragionamento, si puo’ iniziare a sviluppare un pensiero che poi il lettore potrà proseguire per proprio conto, approfondendo bene ogni singolo aspetto su testi specialistici e magari sperimentando un pochino sul proprio telescopio bello o brutto che sia. In due articoli precedenti abbiamo parlato della intubazione dei telescopi riflettori, in linea molto generale e divulgativa. Cerchiamo ora di approfondire alcuni temi, in questo caso la termostatazione, che fanno parte dell’insieme delle regole di base per costruire o comperare un telescopio. Il mercato offre di tutto, a qualunque prezzo, e a qualunque prezzo offre anche costruzioni che non hanno un senso tecnico ben preciso, se non massimizzare l’utile per il costruttore.
Il primo argomento da considerare non è quello relativo alla meccanica, bensi’ all’ottica. Non è difficile comprendere per chiunque che nel caso di uno specchio spesso 50 mm rispetto ad uno spesso la metà avremo comportamenti termici molto diversi, così come un doppietto acromatico si stabilizzerà molto più velocemente di un tripletto o altro schema provvisto di correttore…….e non dimenticate gli oculari che non vanno tenuti in tasca. Ci concentriamo per ora sui sistemi a riflessione, in quanto per quelli a rifrazione esistono pochissimi margini di intervento, e solo i costruttori più coscienziosi (che non sono in automatico i più famosi) implementano meccaniche che considerano questo aspetto, dando per scontato che ne abbiano la padronanza.

Prendiamo come esempio un telescopio riflettore avente un diametro di 250 mm, la focale non ci interessa e nemmeno lo schema ottico. Con un’ottica standard avremo uno spessore di 50 mm. circa e un peso di 4,5 kg circa, con un vetro di 23 mm di spessore avremo un peso di circa 2,4 kg. Da questo punto cominciamo a capire la differenza delle masse vetrose in gioco. Ma allora perché usare specchi di 50 mm.? Molto semplice: sono più facili da lavorare, la meccanica è molto semplice perché non tendono a deformarsi, il rovescio della medaglia è che pesano di più, non sono quasi mai in equilibrio termico, con buona pace dei parametri ottici del costruttore. Perché non tutti usano ottiche da 23 mm? Ovviamente perché se un’ottica di questo tipo non è montata meccanicamente molto bene darà seri problemi di deformazione della figura geometrica. E’ un gioco di equilibri che solo il costruttore può decidere e che solo il cliente può accettare o meno.
fig. 2 – Una cella portaspecchio anni 70 – a tre triangoli in moquette era affidato il sostegno del disco di vetro, spesso 46 mm. In questo caso l’inerzia termica era del tutto incontrollabile.
Il portare ad un buon equilibrio termico lo specchio non ci esenta dal tenere presenti tutti gli altri problemi di cui si è già parlato, e cioè la meccanica che deve permettere di collimare finemente, l’assenza di torsioni e flessioni, il mantenimento degli assi, ecc. Ecco dunque che messe tutte le carte sul tavolo la questione si complica e non poco.
fig. 3 – ronchigramma disturbato dal calore di una mano posta di fronte allo specchio. Sul banco ottico per specchi di dimensioni consistenti (da 400 mm in su) anche il calore del corpo umano a 3-4 metri Di distanza puo’ dare deformazioni erroneamente imputate a errori di configurazione.
Quali sono gli elementi che determinano un andamento difforme della curva termica all’interno e nel nostro tubo ottico? Ovviamente la temperatura esterna (variabile durante la sessione osservativa e costretta del luogo in cui si osserva e dalla vicinanza dell’osservatore in taluni casi), la struttura meccanica del tubo in senso generico (quindi materiali, flussi dinamici interni ecc.), il vetro, e per ultimo lo schema ottico ma non sempre va messo per ultimo perché il caso di un menisco spesso…….prevarica altri elementi. Nel nostro piano di costruzione o di scelta strumentale potremo così stilare una check list con tutti questi elementi e, via via, depennare quelli che non costituiscono un problema ed evidenziare quelli che sono un problema. Non sta all’utente farsi studi approfonditi sul comportamento dei materiali in un telescopio, bensi’ al costruttore, che deve essere in grado di motivare con parole semplici e molto chiare ogni sua scelta progettuale, la discriminante può essere a volte anche solo il costo, ma questo  l’utilizzatore  deve saperlo a priori.
Il primo aspetto, anche più facile da ragionare è quello relativo agli spessori dei vetri. Facile perché basterà chiedere al nostro ottico di stare sul “fine” se vuole, e se non vuole dovremo ripiegare in sistemi di correzione termica alternativi. Da questo spessore dipende poi anche la meccanica. Attenzione: facciamo una esposizione un po’ semplicistica e ristretta essendo questa una rivista di divulgazione e non un testo per specialisti, ce ne scusiamo con tutti coloro che hanno competenze per andare oltre a quanto esponiamo. Rimaniano sul nostro specchio da 250 – vetro pyrex (oggi non si produce più, al suo posto Schott propone il Supremax 33 di costo elevato ma di caratteristiche analoghe). Per rendere il concetto semplice ed immediato abbiamo usato un programmino free a cui raccomandiamo ai nostri lettori di andare a giocarci un po’ considerando anche i diversi tipi di vetro e non solo gli spessori (www.cruxis.com e il programmino free è Telescope Mirror Cooling).

Primo esperimento, giusto per non ingenerare confusione e permettere a tutti di ripeterlo (perché è bello vederlo in azione) non abbiamo toccato nessun parametro di base che ci da il programma, giochiamo solo sullo spessore del vetro.
Vetro da 50 mm di spessore:
fig. 4 – specchio da 50 mm. in pyrex
Osserviamo questa immagine: dopo 120 minuti lasciati di default il profilo termico del nostro specchio NON ha ancora raggiunto  il target di 10° C che ci siamo imposti, anzi è ben oltre di un grado e mezzo (la norma chiede 0,5° C di delta massimo ma sono sempre difficili da raggiungere e mantenere).
fig. 5 – specchio 50 mm. in pyrex – andamento della temperatura
Ora osserviamo questa ulteriore elaborazione. Vediamo che siamo partiti da 20° C e dopo 120 minuti siamo finiti a circa 11,5°, ma osservate con attenzione la linea rossa che è quella che rappresenta il “cuore” del nostro disco di vetro. Solo verso la fine della curva tende ad avvicinarsi alle altre due e comunque il delta termico rimane parecchio elevato ancora. In queste condizioni quanto pensate sia importante la correzione ottica del vostro specchio? Osservate anche, in fig. 4, che la linea rossa è leggermente bombata e scopritene il motivo.
fig. 6 – specchio 25 mm. in pyrex
In questa immagine da confrontare con la 4 abbiamo mantenuto i medesimi parametri, riducendo lo spessore del vetro a 25 mm. Vediamo subito che dopo 120 minuti siamo arrivati alla temperatura target di 10° C. La linea rossa è perfettamente piana…….
fig. 7 – specchio 25 mm in pyrex – andamento della temperatura
Anche in questo caso vediamo il perfetto riscontro delle tre linee con una stretta vicinanza tra di loro e una rapida discesa al valore prefissato, praticamente inesistente il problema del “cuore” del disco di vetro. Stabilità teorica del disco praticamente raggiunta.
Al termine di questo primo grossolano esperimento abbiamo dimostrato quello che era già logico pensare, ma – soprattutto – abbiamo dimostrato che per quanto riguarda il disco di vetro nudo e crudo – lo spessore ha un valore fondamentale e che da esso dipendono molte delle performances del nostro telescopio. Andate nel programma che vi abbiamo indicato e provate a cambiare i vetri e gli spessori, poi confrontate i vari diagrammi, è sicuramente molto interessante il processo per rendersi conto di quanto la questione abbia il suo peso, poi occorre sviluppare il ragionamento con tutto il contorno, qui dice solo come si comporta un disco di vetro in determinate situazioni (cambiate anche la temperatura di mantenimento, per esempio i 20° portateli a 15 o 13° come in un garage e poi guardate).
Abbiamo visto alcuni elementi di considerazione sul  comportamento dei dischi di vetro in funzione della loro temperatura e della temperatura ambientale, questo è di riflesso anche un comportamento del fronte d’onda riflesso dalle nostre ottiche. Senza voler appesantire eccessivamente il nostro percorso illustrativo è interessante considerare che un ulteriore elemento “passivo”, cioè non dipendente dagli elementi esterni di termostatazione, oltre allo spessore del vetro è anche quello relativo al tipo del medesimo. Sugli obiettivi a rifrazione c’è ben poco da fare: i vetri vengono scelti in funzione del funzionamento e delle prestazioni ottiche finali, mentre per i riflettori il discorso cambia. Ogni tipo di vetro per specchi ha un comportamento ben preciso, prestazioni identificabili durante la lavorazione e configurazione, prestazioni  in relazione all’ambiente in cui opera. Detto questo, rimane in sospeso il problema del prezzo che è la nota dolente per gli astronomi dilettanti, ma molto meno di quello che si pensa in generale…….volete un esempio?
Come vedete dai grafici e dal programmino che abbiamo messo precedentemente, ci viene chiesto il tipo di vetro su cui poter applicare le formulette per il calcolo del tempo di acclimatamento. Resta che molto spesso con pochi euro si ottengono in automatico risultati molto migliori. Nella tabellina indicativa che segue mettiamo un esempio simbolico di cosa intendiamo, e dimostriamo come a volte le scelte industriali sono guidate da miserrime economie di scala che forse non pagano nei confronti di utenti un pochino attenti.
Tav. 1 – vetri, caratteristiche, costi – cortesia Oldham Optical
Tipo di vetro Coeff.dil.termica

(PPM/Deg C)

 Conducibilità termica (W/M/C°) Costo
Vetro > 8,6 0,75 1 Il comune vetro da finestra
Suprax    4,3 1,2 1,1 Ottimo rapporto prestazioni/prezzo
Pyrex    3,25 1,13 1,3 Molto vicino al Suprax, prod. sospesa
BK7    7,1 1,11 1,1 Notate la forte dilatazione termica
BVC 2,4 – 2,8 ? 1,2 Ideale per specchi di grosse dimensioni
Supremax 33    3,25 1,2 2,5 Il sostituto del Pyrex ad un costo quasi doppio
Zerodur > 0,02 1,64 > 10 Per chi può permetterselo……
ULE > 0,05 1,31 …. L’antagonista di Zerodur
Borofloat    3,25 1,11 …. Un ulteriore sostituto del Pyrex
E6    2,8 1,1 …. Il Pyrex di Ohara
Abbiamo semplificato al massimo la tabella, guardate in particolare i valori di dilatazione termica e il prezzo indicativo, e da queste due colonne traete le opportune conclusioni. Mancano alcuni vetri di produzione Russa e il Clearceram-Z Ohara ad alte prestazioni (e costi di conseguenza), e altri che sono cloni di vetri riportati. I marchi sono di proprietà dei relativi produttori. Più è alto il valore di dilatazione termica e più il vetro è soggetto a deformazioni meccaniche della sua geometria, dovute al variare della temperatura.
Possiamo dunque dedurre che, per esempio, l’uso di vetri in BK7 negli specchi è un non senso finanziario visto che performa sul fronte termico molto male, rispetto ad un Suprax che ha un costo quasi analogo  e un valore di dilatazione termica che è poco più della metà. Anche i fortunati possessori di specchi in ULE o Zerodur devono comunque termostatare il loro telescopio, anche se in modo meno drammatico che non tutti gli altri.
Chiudiamo quindi la parte realtiva ai vetri. Nel web trovate molte pubblicazioni che dimostrano come la correzione ottica di uno specchio non stabilizzato termicamente, viene praticamente distrutta. Meditate su questo, prima di richiedere certificati dai mirabolanti valori di correzione.
Il nostro telescopio deve dunque raggiungere in meno tempo possibile due situazioni termiche ben precise:

  •  il disco di vetro, o i dischi …… devono raggiungere una temperatura uniforme in tutta la massa pari a quella dell’ambiente in cui si opera;
  • il disco di vetro, o i dischi……. devono seguire l’andamento della temperatura ambientale durante la sessione osservativa.
E se questo non accade? Beh la risposta è semplice perché avremo deformazioni sul fronte d’onda molto importanti (più di quanto possiate immaginare), con la relativa distruzione dell’immagine o degradazione sempre più importante a mano a mano che i delta termici si ampliano. In un telescopio a corta focale dedicato magari alle riprese fotografiche a largo campo, questo effetto è meno sentito, mentre si avverte moltissimo quello relativo alla variazione del fuoco durante l’esposizione, mentre in un telescopio dedicato all’alta risoluzione (quindi Luna, pianeti ecc.) questo è uno degli elementi DETERMINANTI per ottenere risultati interessanti senza dover poi coprire il tutto con super elaborazioni che noi preferiamo chiamare artefatti.
fig. 8 – in questa immagine del Mirror Lab si nota la posa dei blocchi ceramici sui quali verrà fuso il blank di vetro. A raffreddamento ultimato i blocchi vengono rimossi e le cavità alleggeriranno di molto il peso del disco vetroso, riducendo spessori e tempi di adattamento termico. In questo caso si tratta di borosilicato E6 della Ohara. Nel telescopio NTT ESO si è anche sperimentata la tecnica di insufflare correnti forzate di aria fredda dentro le celle posteriori, in modo da rendere più veloce il raggiungimento della curva termica ottimale. Una ventilazione forzata “dentro” il disco di vetro.
Se abbiamo scelto, in funzione delle possibilità finanziarie di ciascuno, un vetro di discrete prestazioni, come ad esempio il Suprax fino a 300 mm. di apertura e con spessori limitati, o il Supremax 33 (o analoghi ovviamente) per diametri maggiori e spessori un po’ più elevati, il resto della partita ce lo giochiamo sulla struttura costituente il tubo ottico. Per i più fortunati ovviamente il problema è meno pesante: vetroceramico, ULE, ecc.  Va anche detto, per onestà intellettuale, che produttori di ottiche di alto livello considerano che in ambito amatoriale e anche professionale fino a certi diametri, che un vetro di prestazioni simili al Pyrex sia più che sufficiente ad ogni esigenza. Leggete le belle monografie di Bob Royce su questo argomento, e che trovate nel suo sito, ad esempio, oppure quelle di Oldham Optical più sintetiche ma molto “pragmatiche”.
In che modo possiamo fare affinché, magari mentre ci prepariamo alla osservazione, il nostro tubo ottico si assesti termicamente, così da poter controllare la collimazione ed iniziare ad osservare?
Per prima cosa chi ha la postazione fissa sa bene che deve aprire l’osservatorio qualche ora prima, far partire i sistemi di ventilazione forzata ecc., ma per tutti gli altri che tengono il telescopio in casa un ottimo metodo da seguire è quello di NON conservarlo in casa se possibile. Mettetelo in garage dove la differenza tra esterno e interno è inferiore, dovrete recuperare meno gradi di differenza e risparmierete molto tempo. Un secondo aspetto è quello di portare il telescopio in giardino almeno un paio di ore prima del suo utilizzo (per esempio prima di cena……), far partire i sistemi di raffreddamento che ogni costruttore coscienzioso ha implementato, e lasciarli operare tranquillamente. I risultati saranno ondivaghi da telescopio a telescopio. Chiaramente un tubo chiuso di un catadiottrico ci metterà parecchio ad acclimatarsi e comunque NON seguirà la curva termica del sito osservativi, questo è anche dovuto al tipo di meccanica utilizzato.
fig. 9 – Un innovativo telescopio Schmidt Cassegrain modificato che implementa delle prese d’aria laterali per l’espulsione dell’aria calda insistente all’interno del tubo. Sotto la mascherina ovale non ci sono le ventole di aspirazione (cortesia Celestron).
 Un sistema a menisco,spesso magari 15 o 20 mm, è fortemente sconsigliato per chi non ha una postazione fissa e una meccanica che consideri profondamente queste problematiche. Un newton a tubo chiuso (inteso come tubo monolitico) è molto facile portarlo in termica, meglio se ha un bel truss, cosi’ per tutti i sistemi aperti. Attenzione: questo non esenta dall’avere a disposizione il sistema di ventilazione forzata che comunque è indispensabile. La soluzione presentata in fig. 9 (applicata ad uno strumento fotografico) è grosso modo significativa di quello che si intende, notare che nonostante il vetro sia esposto all’atmosfera, il sistema è provvisto comunque di ventilazione forzata, in modo da poter ridurre il più velocemente possibile la lastra (25 mm di spessore) all’equilibrio termico richiesto.
fig. 10 – Un telescopio professionale da 600 mm. di apertura con ottiche Zeiss.

NortheK