ТЕЛЕСКОП МОЖНО ПОСТРОИТЬ ДОМА

М. М. ШЕМЯКИН, зав. отделом телескопостроения ЦС ВАГО

Телескоп, этот удивительный оптический инструмент, известный больше трех с половиной столетий, как бы приблизил человека к Солнцу, Луне, планетам, к более далеким мирам, звездам и туманностям. Он дает нам возможность, не отрываясь от Земли, совершать увлекательнейшие путешествия по Вселенной.
Все больше и больше людей интересуется астрономией, все глубже и глубже хотят они проникнуть в тайны окружающего нас космического пространства. Возможно, не все из читателей знают, что телескоп можно построить в домашних условиях, своими руками. При этом речь идет не о примитивной зрительной трубе, собранной из очковых стекол, а о более сложном инструменте.
Многие любители ведут серьезные научные наблюдения, пользуясь самодельными телескопами, не уступающими по своим оптическим качествам инструментам, изготовленным на специальных заводах. Конечно, изготовить любительскими средствами столь совершенный оптический прибор — дело, требующее определенных знаний и навыков, большой настойчивости и терпения. Тем не менее, как показала практика, даже 13—15-летний школьник может сделать своими руками телескоп, дающий при больших увеличениях прекрасные изображения небесных светил.
Первое руководство по вопросам телескопостроения — «Отражательные телескопы (изготовление рефлекторов доступными для любителей средствами)» было издано в 1915 г. Автор этой книги А. А. Чикин, художник, журналист и энтузиаст любитель астрономии, все свободное время отдавал шлифовке и полировке астрономических зеркал, конструированию телескопов. Он всегда горячо пропагандировал мысль, что каждый, кто желает приобщиться к астрономической науке, может построить телескоп своими руками.
Продолжателем начатого им дела стал профессор М. С. Навашин, такой же энтузиаст любитель, каким был и Чикин. Его книги: «Самодельный телескоп-рефлектор» и «Телескоп астронома-любителя»— пока единственные руководства для наших строителей самодельных телескопов.
В нашей стране кружки и отделы телескопостроения при отделениях Всесоюзного астрономо-геодезического общества объединяют любителей, строящих телескопы, и оказывают им помощь, дают консультации и направляют их работу. В Ленинграде группой молодежи при Дворце пионеров долгое время руководил пулковский оптик В. Г. Шрейбер. В Таллине группу телескопостроителей ведет астроном X. Г. Хойер, в Симферополе — В. В. Мартыненко. В Баку плодотворно трудится группа любителей, руководимая С. И. Сориным. В Москве с осени 1959 г. под руководством автора этих строк возобновил работу отдел телескопостроения при Московском отделении ВАГО, которым до отъезда в Ленинград руководил М. С. Навашин. Строят самодельные телескопы и в других городах.
В 1960 г. в Москве состоялся первый коллоквиум по вопросам любительского телескопостроения, на котором собрались любители из разных городов нашей страны. На выставке в Московском планетарии были показаны образцы их работы (рис. 1). Вышел в свет сборник статей «Любительское телескопостроение».
Как же строят любители свои телескопы, не пользуясь специальными станками, оборудованием и испытательными приборами?
В домашних условиях можно изготовить телескоп-рефлектор, в котором вогнутое главное зеркало служит объективом. У него одна отражающая поверхность (сфера или параболоид), которая должна обрабатываться с чисто «астрономической» точностью. Форма поверхности не может отклоняться от заданной более чем на 0,07 микрона, т. е. на семь стотысячных долей миллиметра. Любители собирают и более сложные, двухзеркальные телескопы (системы Кассегрена, Грегори). Однако изготовить сложный объектив рефрактора, состоящий из двух линз (каждая с двумя поверхностями различной, совершенно определенной кривизны), с соблюдением точной соосности их и при этом из различных, совершенно определенных сортов стекла, любитель в домашних условиях не может.
Стекло для зеркала телескопа-рефлектора должно быть хорошо отожжено, чтобы устранить вредные напряжения, которые могут исказить поверхности при изменениях температуры как во время обработки, так и в готовом виде. Здесь пригодно и толстой зеркальное стекло, и стекло от корабельных иллюминаторов.
Чтобы получить точную сферическую поверхность при изготовлении астрономических зеркал, кладут два одинаковых стеклянных диска горизонтально один на другой и двигают верхний диск вперед и назад, одновременно вращая равномерно диски один относительно другого. В результате трущиеся поверхности будут равномерно стираться во всех направлениях. Для ускорения шлифовки используют кашицу из абразивного порошка (например, наждака) и воды.
Неопытному человеку может показаться, что при такой обработке "трущиеся поверхности дисков останутся плоскими. Но это не так. Верхний диск постепенно становится все более и более вогнутым, а нижний, наоборот выпуклым. Это объясняется тем, что в ходе шлифовки центральная часть верхнего диска, при сдвигании его в сторону, сильнее нажимает на края нижнего, и эти области срабатываются быстрее других. Здесь играет роль как вес самого диска, так и нажим рук работающего.
При правильных ритмичных движениях, соблюдении некоторой средней длины «штриха» и применении все более мелких абразивов обе поверхности дисков станут постепенно приближаться к точной сфере, так как в движении из всех криволинейных поверхностей только две сферы одинакового радиуса могут совмещаться всеми своими точками.
Нижний диск — шлифовальник — укрепляют неподвижно (прочный табурет; бочка, на дно которой насыпаны камни или другой груз). Шлифующий в . процессе работы либо равномерно обходит вокруг шлифовальника, либо укрепляет его на вращающемся деревянном столике — станке, тогда можно работать даже сидя.
Когда достигнута нужная глубина сферического углубления и поверхность зеркала (верхний диск) достаточно тонко отшлифована, ее полируют до полного исчезновения матовости. Стекло становится зеркалом и может давать отчетливое изображение предметов. На окончательном этапе шлифовки применяются тончайшие порошки абразива (минутники), получаемые путем отмучивания абразива в воде в течение десятков минут и даже одного, двух или более часов (60-минутник, 120-минутник, 240-минутник).
При полировке на нижний диск, который теперь превращается в полировальник, наносится слой специальной смолы в подогретом состоянии. Чтобы достичь полного контакта во всех точках, полировальник также в подогретом состоянии «отформовывается» поверхностью тонко отшлифованного зеркала. Затем на полировальник наносят сеть канавок в виде решетки, чтобы полирующее вещество могло равномерно циркулировать. В остальном полировка проходит так же, как и шлифовка. При этом употребляют специальные порошки — крокус или полирит.
Когда зеркалоДюлностыо отполировано, поверхность его «фигуризируют», т. е. ему придается заданная форма. Это достигается, например, изменением характера штриха или корректированием формы полировальника.
Чтобы проверить, насколько поверхность зеркала отвечает требованиям, о которых мы говорили раньше, его не надо отправлять в специальную лабораторию. Очень простой и высокочувствительный прибор для такого испытания можно сделать в домашних условиях. Это «теневой прибор», изобретенный около ста лет назад знаменитым французским физиком Фуко.
Прибор устроен так: точечный источник света — маленькое отверстие, позади которого расположен яркий фонарь (лампа), помещают в центре сферы, образующей поверхность зеркала. Зеркало слегка повернуто, чтобы изображение источника света расположилось вблизи, но несколько в стороне от него. Вершину конуса лучей, отраженных от зеркала, может пересекать прямолинейный вертикальный экран — «нож Фуко». Если мы расположимся позади изображения светящейся точки, то увидим, что все зеркало будет как бы залито ровным светом. Если поверхность зеркала точная сфера, то все отраженные от него лучи сойдутся в одной точке и при пересечении вершины конуса лучей «ножом Фуко» зеркало будет «гаснуть» равномерно. Если же лучи света, отраженные различными зонами зеркала, сходятся не в одной точке, то образуется более или менее сложная «теневая картина», которая и характеризует определенные отклонения от сферы.
Насколько метод Фуко чувствителен, можно судить по такому опыту. К испытываемому зеркалу приложим на 10—15 секунд палец, а затем исследуем зеркальную поверхность при помощи теневого прибора. На том месте, где был приложен палец, мы отчетливо увидим бугор, как бы освещенный сбоку. Постепенно уменьшаясь, бугор исчезает. Прибор показал ничтожнейшее расширение стекла от нагревания его пальцем!
Готовое отполированное зеркало отражает только около 5% падающего на него света. Поэтому его необходимо покрыть светоотражающим слоем. Этой цели служит серебрение или алюминирование. Лучше поверхность зеркала алюминировать, так как серебро быстро тускнеет и требует периодического возобновления. Алюминированное зеркало сохраняет свою отражательную способность в течение многих лет. В домашних условиях зеркало можно серебрить, но алюминировать нельзя.
В наиболее распространенной системе зеркального телескопа — системе Ньютона —
имеется еще одно небольшое плоское зеркало (круглое или эллиптическое), которое позволяет рассматривать изображение сбоку трубы. Оно расположено в передней части трубы под углом 45° к оптической оси зеркала. Плоскость и здесь должна быть в высшей степени точной, и изготовить вспомогательное зеркало, пожалуй, еще труднее, чем сферическое. При сравнительно небольших размерах главного зеркала плоское можно успешно заменить призмой (с полным внутренним отражением), продающейся в магазинах учебных пособий.
Для завершения работы над телескопом нужно построить устойчивую, удобную в работе и технически более или менее совершенную установку. Здесь все зависит, от возможностей, которыми располагает любитель. В практике можно встретить всевозможные установки от самых простых (рис. 2), сделанных из дерева, до весьма совершенных, в которых все детали изготовлены на металлообрабатывающих станках. Примером может служить установка 325 мм рефлектора, безукоризненно выполненная ленинградским любителем инженером А. С. Фоминым (см. Бюллетень ВАГО № 29/36, 1961).