تجهیزات علمی «تلسکوپ نجومی C2158»

تِلِسکوپ (به انگلیسی: Telescope) یا دوربین فضایی یا فرابین، وسیله‌ای برای دیدن اجرام آسمانی با استفاده از تابش الکترومغناطیس (به انگلیسی: Electromgnetic radiation) (مانند نور مرئی) به‌صورت واضح و دقیق است. نخستین فرابین کارا در ابتدای سدهٔ هفدهم و با استفاده از لنزهای شیشه‌ای در هلند اختراع شد. در درازای چند دهه، تلسکوپ (فرابین) بازتابی که از آینه استفاده می‌کرد اختراع شد؛ بسیاری از انواع نوتری از فرابین‌ها  در سدهٔ ۲۰ میلادی زاده شدند. رادیوفرابین در دههٔ ۱۹۳۰ و فرابین فرابنفش  در سال ۱۹۶۰ از جملهٔ این اختراعات بودند. واژهٔ تلسکوپ می‌تواند به تمام  حیطهٔ وسایل عملیاتی در سرتاسر ناحیهٔ میدان الکترومغناطیس اشاره داشته  باشد.

واژهٔ تلسکوپ، از دو واژهٔ یونانی تله(به یونانی: τῆλε) به معنی دور و اسکوپین (به یونانی: σκοπεῖν) به معنی دیدن، گرفته شده‌است. نخستین بار در سال ۱۶۱۱ میلادی یک ریاضیدان ایتالیایی به نام جووانی دمیزیانی (به ایتالیایی: Giovanni Demisiani) که برای یکی از ابزارهای گالیلئو گالیله[۱] که در آکادمی‌دلینچی (به ایتالیایی: Accademia dei Lincei) به نمایش گذاشته شده بود به‌کار گرفته شد.

پیشینه

طرح تلسکوپ گالیلهطرح تلسکوپ نیوتنطرح تلسکوپ کسگرین

حداکثر اندازهٔ عدسی شیئی تلسکوپ‌های شکستی در حدود یک متر است. اغلب تلسکوپ‌های ساخته شده در قرن بیستم از نوع بازتابی بودند، این درحالی است که بزرگترین تلسکوپ‌های بازتابیِ در  حال کار، بزرگتر از ۱۰ متر هستند. قرن بیستم همچنین پیشرفت در ساخت  تلسکوپ‌هایِ فعال در طیف وسیعی از طول موجها از امواج رادیویی تا امواج گاما را نشان می‌دهد. اولین تلسکوپ رادیویی هدفمند نیز در سال ۱۹۳۷ وارد عملیات  ساخت شد و از آن زمان پیشرفت‌های شگرفی در تنوع مجموعهٔ ابزار نجومی انجام  شده‌است.

انواع تلسکوپ‌ها

تلسکوپ ال‌بی‌تی بزرگترین تلسکوپ جهان

واژه تلسکوپ می‌تواند به تمام حیطهٔ وسایل عملیاتی درسرتاسر ناحیهٔ  میدان الکترومغناطیس اشاره داشته باشد، اما تفاوت‌های عمده‌ای در جمع‌آوری  نور (تابش الکترومغناطیس) توسط ستاره‌شناسان و منجمان در پهناهای فرکانسی  مختلف وجود دارد.

یکی دیگر دست‌آوردها در طراحی تلسکوپ، و برای افزایش انرژی فوتونها (طول‌موج کوتاه‌تر و فرکانس(بسامد) بالاتر) استفاده از یک بازتابنده کامل نوری است. تلسکوپ‌هایی مانند ترِیس(به انگلیسی: TRACE) و سوهو(به انگلیسی: SOHO)،  از آیینه‌های ویژه‌ای برای تشدیدِ انعکاس پرتو فرابنفش استفاده می‌کنند،  به همین دلیل تولیدِ تفکیک‌پذیری بالاتر و وضوح بیشتر تصاویر از این  تلسکوپ‌ها ممکن شده‌است. دهانه بزرگتر تنها به معنی جمع‌آوری نور بیشتر  نیست، بلکه تلسکوپ را قادر به تفکیک‌پذیری زاویه‌ای دقیق‌تری می‌کند.

تلسکوپ‌ها همچنین بر اساس محل قرارگیری نیز دسته‌بندی می‌شوند: نوع زمینی، تلسکوپ فضایی یا تلسکوپ پروازی(به انگلیسی: Flying telescope) یا بر پایهٔ استفاده توسط منجمان حرفه‌ای یا آماتور.

تلسکوپ نوری

یک تلسکوپ مدرن آماتوریتلسکوپ فضایی مادون قرمز IRAS

یک تلسکوپ نوری طیف مرئی نور را گردآوری می‌کند. تلسکوپ‌های نوری قطر زاویه‌ای و روشنی اجرام مورد رصد را افزایش می‌دهند.[۱۳] در یک تلسکوپ نوری به منظور ایجاد تصویر از آینه یا عدسی استفاده شده‌است.  از این نظر تلسکوپ‌ها را به سه گروه عمده تقسیم‌بندی می‌کنند:

• تلسکوپ‌های شکستی
• تلسکوپ‌های بازتابی
• تلسکوپ‌های شکستی – بازتابی

تلسکوپ‌های شکستی

تلسکوپ گالیله‌ای

در یک تلسکوپ شکستی برای ایجاد تصویر از عدسی استفاده می‌شود. اولین بار  گالیله از این نوع تلسکوپ استفاده کرد و از این رو به این گونه تلسکوپ‌ها  گالیله‌ای نیز می‌گویند.

تلسکوپ‌های شکستی انواع مختلفی دارند که عبارتند از:

• تلسکوپ شکستی آکروماتیک
• تلسکوپ شکستی آپوکروماتیک

تلسکوپ شکستی آکروماتیک

در  تلسکوپ‌های شکستی از دو عدسی شیئی و چشمی استفاده می‌شود. عدسی شیئی برای  جمع‌آوری نور و کانونی کردن آن و عدسی چشمی برای بزرگنمایی تصویر. استفاده  از عدسی به عنوان شیئی دارای معایب مهمی مانند ابیراهی رنگی است. برای رفع این مشکل می‌توان شیئی را از دو عدسی ساخت که منجر به ساخت  تلسکوپ شکستی نوع آکروماتیک می‌شود. نسبت کانونی این نوع تلسکوپ‌ها از f/۷  تا f/۱۱ است که به این تلسکوپ‌ها اصطلاحاً «تلسکوپ کند» می‌گویند.

تلسکوپ شکستی آپوکروماتیک

تلسکوپ‌های  شکستی آکروماتیک سنتی پس از دو قرن استفاده گسترده حالا جای خود را به  مدلی پیشرفته‌تر به نام آپوکروماتیک می‌دهند. عدسی شیئی این نوع تلسکوپ‌ها  از چندین عدسی ساخته شده‌است که از جنس ED هستند. تلسکوپ‌هایی که شیئی  آن‌ها از سه قسمت تشکیل شده باشد به اصطلاح تریبلت می‌گویند. فضای بین این  عدسی‌ها را از گاز نیتروژن پر می‌کنند. نسبت کانونی تلسکوپ‌های شکستی آپوکروماتیک معمولاً ازf/۴ تا  f/۹ می‌باشد که به این تلسکوپ‌ها «تلسکوپ تند» می‌گویند. همچنین به علت  پایین بودن نسبت کانونی از این نوع تلسکوپ‌ها برای عکاسی نجومی نیز استفاده می‌کنند.

تلسکوپ‌های بازتابی

در این تلسکوپ‌ها جمع‌آوری نور به عهدهٔ یک آینهٔ مقعر است. پوشش  بازتابندهٔ آینه می‌تواند نقره یا آلومینیم باشد. پوشش آلومینیومی این مزیت  را دارد که اکسیده شدن آن باعث از بین رفتن قابلیت بازتاب آینه نمی‌شود.  در بعضی دیگر از تلسکوپ‌ها از نقره استفاده می‌شود، سپس روی آن پوششی قرار  می‌گیرد که مانع اکسید شدن نقره می‌شود. آینهٔ مقعر می‌تواند قسمتی از یک  کره (کروی) یا قسمتی از یک سهمی (سهموی) باشد. در تلسکوپ‌های بازتابی اگر  از آینه سهموی استفاده شود، ابیراهی کروی به حداقل کاهش می‌یابد. تلسکوپ‌های بازتابی پس از مدتی نیاز به تمیز کردن  آینه و پس از آن بسته به کیفیت روکش آلومینیوم، نیاز به تجدید روکش دارند.  تلسکوپ‌های بازتابی در مقایسه با نوع شکستی یک مزیت عمده دارند: آینه خمیده در قسمت انتهایی تلسکوپ نصب می‌شود که باعث می‌شود آینه زیر وزن خود تغییر شکل ندهد.

تلسکوپ‌های بازتابی به دو دستهٔ اصلی تقسیم می‌شوند:

• تلسکوپ نیوتنی
• تلسکوپ کسگرین

تلسکوپ نیوتنی

تلسکوپ نیوتونی

در این نوع تلسکوپ، نور جمع‌آوری شده به وسیلهٔ یک آیینهٔ کاو (مقعر)،  با یک آینهٔ ثانویهٔ تخت یا منشور به بیرون از لولهٔ تلسکوپ هدایت شده و به  عدسی چشمی ارسال می‌شود. اگرچه تلسکوپ‌های نیوتنی از انواع شکستی کوتاهترند، ولی  همچنان از مدل‌های جدیدتر کسگرین یا اشمیت-کسگرین بلندتر و سنگین‌تر هستند.

تلسکوپ کاسگرین

تلسکوپ‌های  نیوتنی نسبتاً بلند هستند و هنگامی که اندازهٔ آینه اصلی آن‌ها بزرگ‌تر  می‌شود، طول تلسکوپ بسیار زیاد می‌شود. برای حل این مشکل از روشی به نام  کاسگرین استفاده می‌شود.

در این روش مرکز آینهٔ اصلی تلسکوپ سوراخ شده و چشمی در پشت تلسکوپ  قرار می‌گیرد. آینهٔ ثانویه پرتوهای آینهٔ اصلی را از میان سوراخ آینهٔ  اصلی به سمت چشمی می‌فرستد. در این روش به دلیل اینکه پرتوها طول تلسکوپ را  دو بار طی می‌کنند، طول تلسکوپ به نصف کاهش می‌یابد. از روش کاسگرین در لنزهای آینه‌ای دوربین‌های عکاسی نیز استفاده می‌شود.

تلسکوپ‌های شکستی-بازتابی

این  تلسکوپ‌ها شبیه تلسکوپ‌های بازتابی هستند، با این تفاوت که در ساخت آنان  از تیغه‌های شیشه‌ای‌ای استفاده شده‌است تا بتوان از آینه کروی به جای  آینهٔ سهموی استفاده کرد. تلسکوپ‌های اشمیت و ماکسوتف - باورز از این  دسته‌اند.

تلسکوپ اشمیت

در  دهانهٔ این تلسکوپ تیغه باریکی به نام تیغه اشمیت قرار می‌گیرد که کار  تصحیح خطای آینه را بر عهده دارد و بر اساس تراش و خطای آینه ساخته می‌شود.

تلسکوپ اشمیت-کاسگرین

تلسکوپ اشمیت-کاسگرین

تلسکوپ اشمیت-کاسگرین به تلسکوپی گفته می‌شود که از هر دو فناوری  کاسگرین و تیغه اشمیت در آن استفاده شده باشد. این روش عموماً برای  تلسکوپ‌های ۸ اینچ به بالا به کار می‌رود.

عدم شفافیت جو برای امواج الکترومغناطیس

نمودار  طیف الکترومغناطیس با مشخص شدن قسمت‌هایی که جو برای آن شفاف یا غیرشفاف  است به همراه انواع تلسکوپ‌هایی که برای دریافت تصویر از قسمت‌های مختلف  طیف به کار می‌رود.

از آنجا که جو زمین برای عمده طیف الکترومغناطیس شفاف نیست، تنها چند محدوده از امواج  الکترومغناطیس در سطح زمین قابل دریافت است. این محدوده‌ها عبارتند از  فروسرخ نزدیک و بعضی از امواج رادیویی. به همین دلیل هیچ تلسکوپ پرتو ایکس  یا فروسرخ دوری در سطح زمین قابل استفاده نیست. چنین تلسکوپ‌هایی باید به  مدار زمین زمین فرستاده شوند تا خارج از جو رصد خود را انجام دهند. حتی  برای طول موج‌هایی که در سطح زمین قابل دریافت‌اند، تلسکوپی در مدار زمین  به دلیل بدور بودن از اغتشاشات جوی، کارایی بسیار بیشتری دارد.

استقرار تلسکوپ

تکیه‌گاه  تلسکوپ باید محکم و استوار باشد تا از لرزش آن جلوگیری کند؛ ضمن اینکه  باید در هنگام رصد، تلسکوپ را به نرمی و به صورت یکنواخت چرخاند. دو شیوهٔ  اصلی در استقرار تلسکوپ وجود دارد: استوایی و سمتی-ارتفاعی.

استقرار استوایی

در استقرار استوایی، یک محور تلسکوپ به سمت قطب سماوی نشانه می‌رود. این  محور را محور قطبی یا محور ساعت نام نهاده‌ند. محور دیگر، عمود بر این  محور، محور مِیل است. با توجه به موازی بودن محور ساعت و محور چرخش زمین،  اگر تلسکوپ را با یک سرعت ثابت حول این محور بچرخانیم، چرخش ظاهری آسمان  جبران می‌شود. مهم‌ترین مشکل فنی در نصب استوایی، محور میل می‌باشد. زمانی  که تلسکوپ به سمت جنوب نشانه رفته‌است، وزن آن، نیرویی عمود بر این محور  وارد می‌کند. چنانچه تلسکوپ در تعقیب یک جسم به سمت غرب بچرخد، یاتاقان‌ها  باید یک بار اضافی را، موازی با محور میل، تحمل کنند.

استقرار سمتی-ارتفاعی

در استقرار سمتی- ارتفاعی، یکی از محورها عمودی و دیگری افقی است. سوار  کردن تلسکوپ به این صورت، از نصب استوایی ساده‌تر بوده، پایداری آن در  تلسکوپهای خیلی بزرگ بیشتر می‌باشد. برای دنبال کردن چرخش آسمان، تلسکوپ  باید با سرعت متغیر حول هر دو محور بچرخد. بدین ترتیب میدان دید نیز  می‌چرخد؛ و این مسئله‌ای است که باید در هنگام استفاده از تلسکوپ جهت  عکس‌برداری مورد توجه قرار گرفته، جبران شود. زمانی که یک جسم سماوی به  سمت‌الرأس نزدیک می‌شود، مختصه سمتی آن در مدت زمانی بسیار کوتاه تغییر  می‌کند. از این رو، در اطراف سمت‌الرأس ناحیه کوچکی وجود دارد که رصد آن با  یک تلسکوپ سمتی غیرممکن است.

استقرار سمت ارتفاعی بهتر است یا استوایی؟

پایه‌های  سمتی-ارتفاعی، درست مانند پایه‌های دروبین عکاسی فقط به بالا و پایین و چپ  و راست حرکت می‌کنند و از این رو لوله تلسکوپ فقط در همین جهات حرکت خواهد  کرد. بهترین نوع از پایه‌های سمت-ارتفاعی، آن‌هایی هستند که پیچ حرکت آرام  دارند که به درد دنبال کردن جرم مورد نظر می‌خورند (البته فقط در جهت‌های  گفته شده). با وجود این، پایه‌های سمت-ارتفاعی نمی‌توانند ستاره‌ها را در  حرکت قوسی شان دنبال کند.