A cadenza irregolare appaiono nei vari forum post riguardanti richieste, desideri o progetti per specchi costruiti con materiali diversi dal vetro, con la speranza di eguali prestazioni e minor peso e, non ultimo un minor costo.
Bisogna, a beneficio dei meno esperti, chiaccherare un po' su questo argomento (oggetto di ricerche del nostro Team), non tanto per dare ricette o soluzioni, quanto per esporre in modo semplice quali sono le problematiche da affrontare, e quali sono le realizzazioni affrontate da noi o da altri......
Uno specchio per telescopi, qualunque sia lo schema e qualunque sia il suo impiego deve sempre rispondere a pochi requisiti fondamentali:
a) indeformabilità meccanica, o deformabilità controllabile;
b) stabilità termica o prevedibile;
c) lavorabilità;
d) bassa rugosità superficiale;
e) peso il più contenuto possibile;
f) alta riflettività superficiale anche in funzione della lunghezza d'onda desiderata.
Questi sono gli obiettivi da raggiungere e - SOLO per gli amatori - anche il costo.
Saltiamo di pari passo la soluzione degli specchi alveolari, conosciuta da tanti anni, che si sta imponendo anche in campo amatoriale ma a costi veramente ancora alti, e quindi ben sfruttabile per diametri consistenti.
La soluzione che a noi sembra più innovativa e che può rispondere in parte a tutti i punti sopra esposti è quella degli specchi in materiale composito.
Si legge molto, ma chi ha realizzato questi progetti ha brevettato il metodo e lo ha protetto (essendo destinata l'innovazione al settore militare) da domande indiscrete. Abbiamo visto OTA completi di struttura da 400 mm. del peso totale di 16 kg.. Risultato di assoluto rilievo perchè spazza via in un sol colpo tantissimi problemi meccanici ed ottici. Il costo non è alla portata dell'amatore comune.
Il costruttore francese Clavè ha realizzato una serie di questi strumenti, mai decollati per una serie di problemi non secondari (impossibilità di collimare, azienda molto piccola che non riesce a garantire un supporto di customer service nel tempo ecc.), ma il costruttore medesimo ammette che non è in grado di dare garanzie sulla consegna, in quanto il produttore americano degli specchi consegna di malavoglia piccoli diametri e specchi destinati al mercato amatoriale (probabilmente si vuole tenere la tecnologia a parte, e servire settori molto più remunerativi).
Ma come vengono o possono essere realizzati questi specchi? Esiste una nutrita serie di pubblicazioni sull'argomento, che però arrivate ad un certo punto si fermano e diventano nebulose. Noi abbiamo fatto le nostre ricerche e le nostre considerazioni, ancorchè teoriche e da dimostrare, più che altro come studio di fattibilità industriale futura.
Quando parliamo di specchi in materiale composito parliamo di "supporto in materiale composito", non si deve pensare che la sfera sia alluminata sul carbonio e su altri materiali messi per ottenere un certo risultato (non è solo carbonio).
....Segue...
Maxproject
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Edited by maxproject on Sep 20, 2009 at 09:19 PM
Specchi esotici.
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maxproject
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Specchi esotici.
Partiamo da un concetto base: trattandosi per gran parte di materiale composito, dobbiamo scartare a priori la tecnica dell'abrasione. Il carbonio è composto da fibre più o meno lunghe o da nanotubi, che non possono essere spezzate dalle polveri abrasive. Inoltre, indipendentemente dalla grana abrasiva, non si raggiungerebbe MAI un rugosità superficiale accettabile in campo astronomico. Ricordiamo che il carbonio e i suoi aggregati vanno coesi con resine che non devono per ovvie ragioni meccaniche costituire la superfice ottica.
La tecnica che ci rimane è quella dello stampaggio, apparentemente semplice ed elementare, ma nella realtà - in questo caso specifico - ancora più complessa della tecnica dell'abrasione.
Il primo punto è che per stampare ci occorre un controstampo che andrà a pressare la nostra forma di materiale composito, realizzando la sfera che andrà poi alluminata.
Non illudiamoci: realizzare uno stampo simile che deve avere LA PRECISIONE OTTICA CHE VOGLIAMO OTTENERE SUL PEZZO FINALE il quale non può essere rilavorato, richiede un materiale nobile (bassissima dilatazione termica, assoluta resistenza meccanica) che va portato alla figura sferica con una serie infinita di "rettifiche" con i consueti materiali per ottica, con passaggi graduali di tra maschio e femmina contrapponendo polveri abrasive via via più fini, e prima ancora la sgrossatura in un tornio sferico.
Se avete notato parliamo sempre di una figura sferica. Con queste tecniche, compresi i torni a controllo per superfici ottiche, è a questa figura che ci si ferma, non si possono realizzare parabole i iperboli in quanto non sarebbero controllabili meccanicamente durante la fase dello stampaggio.
.....Segue....
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La tecnica che ci rimane è quella dello stampaggio, apparentemente semplice ed elementare, ma nella realtà - in questo caso specifico - ancora più complessa della tecnica dell'abrasione.
Il primo punto è che per stampare ci occorre un controstampo che andrà a pressare la nostra forma di materiale composito, realizzando la sfera che andrà poi alluminata.
Non illudiamoci: realizzare uno stampo simile che deve avere LA PRECISIONE OTTICA CHE VOGLIAMO OTTENERE SUL PEZZO FINALE il quale non può essere rilavorato, richiede un materiale nobile (bassissima dilatazione termica, assoluta resistenza meccanica) che va portato alla figura sferica con una serie infinita di "rettifiche" con i consueti materiali per ottica, con passaggi graduali di tra maschio e femmina contrapponendo polveri abrasive via via più fini, e prima ancora la sgrossatura in un tornio sferico.
Se avete notato parliamo sempre di una figura sferica. Con queste tecniche, compresi i torni a controllo per superfici ottiche, è a questa figura che ci si ferma, non si possono realizzare parabole i iperboli in quanto non sarebbero controllabili meccanicamente durante la fase dello stampaggio.
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maxproject
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Specchi esotici.
Riteniamo che la tecnica per ottenere lo scostamente da figure sferiche a parabole o iperboli sia ottenibile a costi elevatissimi, ma è una strada che stiamo analizzando in NortheK da molto tempo e non è escluso che possa anche essere applicata.
Torniamo al nostro stampo sferico in metallo e alla nostra superfice che si deve formare secondo il raggio da noi richiesto.
Di norma lo schema sferico richiede certi rapporti focale, spazzando via il campo anche da altre complicazioni di ordine ottico, non a caso Clavè ha previsto un treno ottico molto complesso per poter ridurre e correggere il campo visivo di quei telescopi. In ambito militare questi strumenti sono usati esclusivamente in campo fotografico (survey di satelliti artificiali, tracking, controllo dei detriti, ecc ecc).
A questo punto dobbiamo rendere la superfice del materiale composito adeguata agli impieghi nel campo dell'ottica. I realizzatori di questo brevetto hanno superato il problema depositando sulla medesima superfice - prima dello stampaggio - uno strato di materiale ceramico a bassissima rugosità e facilmente alluminabile.
Rendiamoci conto che dirlo è facile farlo no. Depositiamo un materiale ceramico che va compresso in modo opportuno, che non deve subire nessuna interferenza (es: aria nello stampo), nemmeno meccanica, che deve consentire il successivo allontanamento del maschio senza deformarsi, che non deve deformarsi quando lo strato inferiore di composito prende la sua forma.
Bene, se riusciamo a fare questo abbiamo ottenuto uno specchio in materiale composito
Maxproject
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Torniamo al nostro stampo sferico in metallo e alla nostra superfice che si deve formare secondo il raggio da noi richiesto.
Di norma lo schema sferico richiede certi rapporti focale, spazzando via il campo anche da altre complicazioni di ordine ottico, non a caso Clavè ha previsto un treno ottico molto complesso per poter ridurre e correggere il campo visivo di quei telescopi. In ambito militare questi strumenti sono usati esclusivamente in campo fotografico (survey di satelliti artificiali, tracking, controllo dei detriti, ecc ecc).
A questo punto dobbiamo rendere la superfice del materiale composito adeguata agli impieghi nel campo dell'ottica. I realizzatori di questo brevetto hanno superato il problema depositando sulla medesima superfice - prima dello stampaggio - uno strato di materiale ceramico a bassissima rugosità e facilmente alluminabile.
Rendiamoci conto che dirlo è facile farlo no. Depositiamo un materiale ceramico che va compresso in modo opportuno, che non deve subire nessuna interferenza (es: aria nello stampo), nemmeno meccanica, che deve consentire il successivo allontanamento del maschio senza deformarsi, che non deve deformarsi quando lo strato inferiore di composito prende la sua forma.
Bene, se riusciamo a fare questo abbiamo ottenuto uno specchio in materiale composito
Maxproject
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maxproject
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Specchi esotici.
Una nota: Daniela ci fa notare che qui si sta parlando solo del primario, ma magari non traspare chiaramente dal ragionamento, quello che poi si fa col secondario ed eventuali sistemi di correzione è un'altro argomento, che non consideriamo come oggetto di questo post.
Maxproject
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Maxproject
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Specchi esotici.
Il Clavius non e' mica stato un fallimento mai decollato: fanno POCHISSIMI telescopi anche perche' POCHISSIMI, anche nell'ambito del mercato europeo, hanno bisogno di un dilworth relay e altri schemi esotici del genere.
Il che e' molto piu onesto che tentare di spacciarlo a tutti.
Si tratta di uno strumento molto specializzato ed effettivamente molto performante nell'alta risoluzione, in quanto unisce un rapporto focale relativamente aperto, quindi utilizzabile anche per campi non minimali, offrendo un campo corretto relativamente esteso pur con una ostruzione molto bassa (24%):
il 460mm ha un campo nominale di 1,5° di cui 0,8° diffraction limited, che copre un sensore da 54mm di diagonale, con FWHM (460-700nm) di 4,8 micron.
Il 254mm ha un campo nominale di 1,5° di cui 1° diffraction limited, che copre un sensore da 37mm di diagonale, con FWHM (460-700nm) di 5,8 micron
Viene anche proposto un 166mm con specchio tradizionale in vetroceramico.
Questo con una meccanica eccellente e leggera, non collimabile dall'utente, dalle proprieta' termiche invidiabili, e naturalmente, a prezzi non popolari.
Dopodiche' si esce dal campo e l'illuminazione crolla allo 0%. Detto questo, detto tutto.
Ci permettiamo altresi' di ricordare che i colleghi che hanno progettato e realizzato il Clavius (gli specchi M2C pero' sono prodotti in USA da un fornitore per il DoD e questi sono surplus), che propongono un prodotto eccellente e di estrema nicchia che quindi e' destinato a persone che sanno il fatto loro (visto anche, insomma, il prezzo che costa) NON seguono le superstizioni in circolazione, e preferiscono lasciare lo spider in nudo metallo, senza anodizzarlo o verniciarlo nero: i riflessi tanto vituperati dal dilettante medio almeno al di qua dalle alpi, NON deteriorano le prestazioni in maniera minimamente significativa. L'emissione di corpo nero che abbiamo se questi pezzi, invece di riflettere, assorbono l'energia luminosa.... invece SI'. Si traduce in un diretto peggioramento delle performances TERMICHE dello strumento, introducendo quelle problematiche termiche che il dilettante italiano medio ignora, o cataloga come "seeing".
Daniela
"L'essenza della liberta' e' la matematica"
Edited by daniela on Sep 21, 2009 at 05:50 AM
Il che e' molto piu onesto che tentare di spacciarlo a tutti.
Si tratta di uno strumento molto specializzato ed effettivamente molto performante nell'alta risoluzione, in quanto unisce un rapporto focale relativamente aperto, quindi utilizzabile anche per campi non minimali, offrendo un campo corretto relativamente esteso pur con una ostruzione molto bassa (24%):
il 460mm ha un campo nominale di 1,5° di cui 0,8° diffraction limited, che copre un sensore da 54mm di diagonale, con FWHM (460-700nm) di 4,8 micron.
Il 254mm ha un campo nominale di 1,5° di cui 1° diffraction limited, che copre un sensore da 37mm di diagonale, con FWHM (460-700nm) di 5,8 micron
Viene anche proposto un 166mm con specchio tradizionale in vetroceramico.
Questo con una meccanica eccellente e leggera, non collimabile dall'utente, dalle proprieta' termiche invidiabili, e naturalmente, a prezzi non popolari.
Dopodiche' si esce dal campo e l'illuminazione crolla allo 0%. Detto questo, detto tutto.
Ci permettiamo altresi' di ricordare che i colleghi che hanno progettato e realizzato il Clavius (gli specchi M2C pero' sono prodotti in USA da un fornitore per il DoD e questi sono surplus), che propongono un prodotto eccellente e di estrema nicchia che quindi e' destinato a persone che sanno il fatto loro (visto anche, insomma, il prezzo che costa) NON seguono le superstizioni in circolazione, e preferiscono lasciare lo spider in nudo metallo, senza anodizzarlo o verniciarlo nero: i riflessi tanto vituperati dal dilettante medio almeno al di qua dalle alpi, NON deteriorano le prestazioni in maniera minimamente significativa. L'emissione di corpo nero che abbiamo se questi pezzi, invece di riflettere, assorbono l'energia luminosa.... invece SI'. Si traduce in un diretto peggioramento delle performances TERMICHE dello strumento, introducendo quelle problematiche termiche che il dilettante italiano medio ignora, o cataloga come "seeing".
Daniela
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Edited by daniela on Sep 21, 2009 at 05:50 AM
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maxproject
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Specchi esotici.
D'accordo su tutto ma non possiamo giudicare un non fallimento vendere qualche tubo ogni tanto in una super nicchia. E' più il soddisfacimento di una passione che non un business (che se manca, salvo che si lavori per passione e non per avere un ritorno economico, porta alla morte aziendale in poco tempo: i costi ci sono e bisogna pagarli).
Maxproject
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Maxproject
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Specchi esotici.
Se giudichiamo cosi' severamente il gruppo che ha proposto forse l'unico strumento innovativo che ho visto in commercio negli ultimi anni (poi come gia' osservato, e' iperspecializzato, gli specchi disponibili sono pochissimi - come d'altronde la richiesta, e lo strumento e' inutilizzabile fuori dal proprio campo di applicazione), .... ? 
Vero, il gruppo che ha progettato e realizzato questo strumento (che di fatto e' la sola offerta del marchio) non sta lavorando con un respiro industriale. Vero che assomiglia piu' a una passione che a un business. Ma ben venga gente appassionata che propone comunque delle novita' (che poi possiamo comprare o non comprare, a seconda se ci servono o non ci servono) nello stagnante piccolo mondo dell'astronomia amatoriale dove le novita' sono progetti che difficilmente funzioneranno oppure schemi di due secoli prima, e l'unica vera novita' e' l'etichetta del prezzo.... senza contare le disquisizioni su come certi "favolosi" schemi inconsueti o desueti sono oggetti "mai piu' senza" da comprare assolutamente. Presumo che prima o poi, se riescono a stare a galla sufficientemente a lungo, qualche gruppo industriale del settore li assorbira' e dara' una dimensione diversa al loro lavoro, auguriamo ai colleghi di essere valorizzati come meritano e tuttavia di continuare sempre a fare cio' che li diverte
Daniela
"L'essenza della liberta' e' la matematica"
Vero, il gruppo che ha progettato e realizzato questo strumento (che di fatto e' la sola offerta del marchio) non sta lavorando con un respiro industriale. Vero che assomiglia piu' a una passione che a un business. Ma ben venga gente appassionata che propone comunque delle novita' (che poi possiamo comprare o non comprare, a seconda se ci servono o non ci servono) nello stagnante piccolo mondo dell'astronomia amatoriale dove le novita' sono progetti che difficilmente funzioneranno oppure schemi di due secoli prima, e l'unica vera novita' e' l'etichetta del prezzo.... senza contare le disquisizioni su come certi "favolosi" schemi inconsueti o desueti sono oggetti "mai piu' senza" da comprare assolutamente. Presumo che prima o poi, se riescono a stare a galla sufficientemente a lungo, qualche gruppo industriale del settore li assorbira' e dara' una dimensione diversa al loro lavoro, auguriamo ai colleghi di essere valorizzati come meritano e tuttavia di continuare sempre a fare cio' che li diverte
Daniela
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maxproject
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Specchi esotici.
Possiamo essere d'accordo. Pero' mettiamoci dalla parte dell'utente. Se uno si acquista un mass market e il negozio chiude, amen. Ma se si acquista un prodotto (costoso e complesso) a cui non si può mettere mano personalmente, ne tantomeno lo possono fare altri costruttori, rimane un piccolo dubbio sulla effettiva convenienza.
Ricordiamoci che parliamo di uno schema desueto di cui non si possono conoscere i dati da progetto, di specchi anomali di cui non si puo' effettuare una collimazione se non con un apposito banco.......
Insomma: bisogna fidarsi, per il resto si va bene, ma sappiamo tutti per esperienza che le cose fatte per hobby hanno dei limiti di disponibilità....
Maxproject
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Ricordiamoci che parliamo di uno schema desueto di cui non si possono conoscere i dati da progetto, di specchi anomali di cui non si puo' effettuare una collimazione se non con un apposito banco.......
Insomma: bisogna fidarsi, per il resto si va bene, ma sappiamo tutti per esperienza che le cose fatte per hobby hanno dei limiti di disponibilità....
Maxproject
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Specchi esotici.
C'è comunque un aspetto interessante da considerare. La maggior parte degli astrofili che affrontano questo tema, lo fanno in primo luogo per tentare e sperare di ottenere una superfice ottica a costi irrisori e POI per lavorare sul peso della medesima.
Bisognerebbe pensare che se ci si ferma superfici limitate (250-300 mm.) in configurazione newton , si trovano sul mercato proposte estremamente convenienti, di gran lunga inferiori al costo di un qualsiasi esperimento innovativo dal risultato piu' che dubbio.
Resta anche importante notare che un newtoniano non troppo aperto (f6-7) non è poi cosi difficile da realizzare otticamente da chi ha un po' di tempo libero e molta pazienza, il risultato magari non sarà di altissimo livello (migliorabile nel tempo), ma comunque la soddisfazione tanta.
Maxproject
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Bisognerebbe pensare che se ci si ferma superfici limitate (250-300 mm.) in configurazione newton , si trovano sul mercato proposte estremamente convenienti, di gran lunga inferiori al costo di un qualsiasi esperimento innovativo dal risultato piu' che dubbio.
Resta anche importante notare che un newtoniano non troppo aperto (f6-7) non è poi cosi difficile da realizzare otticamente da chi ha un po' di tempo libero e molta pazienza, il risultato magari non sarà di altissimo livello (migliorabile nel tempo), ma comunque la soddisfazione tanta.
Maxproject
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