تلسکوپ ترکیبی (کاتادیوپتریک) چیست؟

تلسکوپ ترکیبی چیست؟ ساختار تلسکوپ ترکیبی یا کاتادیوپتریک چگونه است؟ تفاوت تلسکوپ ترکیبی با تلسکوپ شکستی یا بازتابی چیست؟

پیش از آشنایی با این تلسکوپ‌ها، بهتر است با طراحی‌های اپتیکی گوناگون آشنا شوید!

نوآوری در نجوم رصدی

تلسکوپ‌های شکستی گالیله‌ای و بازتابی نیوتنی تا سالیان سال مورد استفاده منجمان و رصدگران بود. با پیشرفت تکنولوژی و بهبود فرایندهای ساخت تلسکوپ، امکان استفاده از این ابزار برای رصد آسمان بیشتر و بیشتر شد. در اوایل قرن بیستم، جهش‌هایی در طراحی‌های اپتیکی تلسکوپ‌ها شکل گرفت و نوعی تازه از تلسکوپ‌ها به نام تلسکوپ ترکیبی یا کاتادیوپتریک به بازار وارد شد.

تلسکوپ ترکیبی نوع دیگری از تلسکوپ‌های بازتابی

لارنت کاسگرین (Laurent Cassegrain) کشیشی کاتولیک بود که طراحی جدیدی برای تلسکوپ‌های بازتابی پیشنهاد کرد؛ هرچند که در سایه طراحی ایزاک نیوتن قرار گرفت و در زمان حیاتش نتوانست به شهرت نیوتن دست یابد.

می‌دانیم که وظیفه جمع‌آوری نور در تلسکوپ‌های نیوتنی بر عهده یک آینه مقعر (آینه اصلی) در انتهای لوله است. یک آینه تخت هم با زاویه ۴۵ درجه در محل کانونی شدن نور در نزدیکی دهانه تلسکوپ قرار می‌گیرد که نور را ۹۰ درجه به سمت بدنه تلسکوپ منحرف می‌کند.

در تلسکوپ‌های کاسگرین، یک آینه محدب جای آینه تخت را می‌گیرد و مسیر نور به جای ۹۰ درجه، ۱۸۰ درجه (نسبت به نور بازتاب شده) منحرف می‌شود. یعنی در تلسکوپ کاسگرین:

• نور از دهانه تلسکوپ وارد می‌شود و به آینه اصلی (مقعّر) می‌رسد؛
• آینه اصلی (مقعّر) نور را به سمت آینه ثانویه (محدب) بازتاب می‌کند؛
• آینه ثانویه دوباره نور را به سمت حفره وسط آینه اصلی هدایت می‌کند.

وسط آینه اصلی تلسکوپ‌های کاسگرین، یک حفره وجود دارد که مسیر خروج نور است. نور بازتابیده از آینه ثانویه، از حفره وسط آینه اصلی عبور می‌کند و به چشم ناظر می‌رسد.

دیاگرام تلسکوپ کاسِگرِین

با در نظر گرفتن این طراحی، یک تلسکوپ کاسگرین در مقایسه با یک تلسکوپ نیوتنی فاصله کانونی بلندتری دارد و مانند یک لنز تله عمل می‌کند. ساختار اپتیکی تلسکوپ فضایی هابل نوع اصلاح شده‌ای از طراحی کاسگرین است.

بیشتر بخوانید: با تلسکوپ ۸ اینچی دابسونی سلسترون آشنا شوید

ابزار تازه‌ای برای عکاسی

در اوایل قرن بیستم میلادی، برنارد اشمیت (Bernhard Schmidt) طرحی تازه برای یک ابزار عکس‌برداری نجومی ارائه کرد. نبوغ اشمیت در ساخت یک تیغه تصحیح‌کننده (Corrector Plate) بود که با اصلاح مسیر پرتوهای نور ورودی به تلسکوپ، به کاهش خطاهای اپتیکی، مخصوصاً ابیراهی کما و کروی، کمک زیادی کرد.

دوربین اشمیت از یک آینه اصلی مقعر، یک تیغه تصحیح‌کننده و یک سنسور (یا آشکارساز) تشکیل می‌شود. سنسور در محل کانونی شدن تصویر قرار می‌گیرد. یعنی در دوربین اشمیت:

• نور با عبور از تیغه تصحیح‌کننده، به سمت آینه اصلی می‌تابد؛
• آینه اصلی (مقعر) نور را به سمت آشکارساز بازتاب می‌کند؛
• آشکارساز نور رسیده را ثبت می‌کند.

مزیت اصلی این دوربین امکان ساخت در ابعاد بزرگ و داشتن میدان دیدی باز (در مقایسه با دیگر تلسکوپ‌های بزرگ رصدخانه‌ای) است.

دوربین ۴۸ اینچی اشمیت در رصدخانه پالومار

ترکیبی از طراحی کاسگرین و اشمیت

چند سال بعد از مطرح شدن طراحی اشمیت، طراحان اپتیک به فکر ترکیب طراحی تلسکوپ کاسگرین با دوربین اشمیت افتادند و تلسکوپ اشمیت – کاسگرین متولد شد. به این ساختار، ترکیبی یا کاتادیوپتریک (Catardioptric) می‌گویند. در این ساختار، ابیراهی‌های اپتیکی کاهش یافته و تصویر نهایی بهتر از تلسکوپ‌های بازتابی نیوتنی یا کاسگرین معمولی است.

دیاگرام تلسکوپ ترکیبی اشمیت – کاسگرین

رابرت پایکیل و تلسکوپ سلسترون ۲۲ اینچی اشمیت – کاسگرین

تراش تیغه تصحیح‌کننده اشمیت کاری بسیار دشوار و حساس بود. تلسکوپ‌های اشمیت کاسگرین در اوایل قرن بیستم به تعداد بسیار محدود و با هزینه‌ای بسیار زیاد تولید می‌شدند.  اما تام جانسون، بنیان‌گذار کارخانه سلسترون، در اوخر قرن بیستم با ابداع روشی جدید، امکان تولید انبوه تیغه تصحیح‌کننده اشمیت را فراهم کرد. در این روش از دو صفحه به عنوان قالب استفاده می‌شود که شیشه را با دقت زیاد به شکل تیغه اشمیت تراش می‌دهد. با این کار، تلسکوپ ترکیبی اشمیت – کاسگرین با هزینه‌ای معقول‌تر در دسترس رصدگران قرار گرفت و امروزه جزو تلسکوپ‌های پرفروش در سراسر جهان است. البته هرچند که هزینه تمام شده این تلسکوپ، همچنان نسبت به ساختارهای دیگر (مانند شکستی‌ها و بازتابی‌های نیوتنی معمولی) بیشتر است و به همین دلیل برای افرادی مناسب است که تمایل به پیگیری جدی رصد آسمان یا تجهیز رصدخانه‌های شخصی دارند.

اما اشمیت کاسگرین تنها تلسکوپ ترکیبی موجود نیست. اندکی پس از طراحی برنارد اشمیت، دیمیتری ماکسوتُف (Dimitry Masutov) مستقلاً نوع دیگری از تیغه تصحیح کننده را پیشنهاد داد که به نام خودش مشهور شد. شکل ظاهری این تیغه، شبیه یک عدسی مقعر است که وظیفه اصلاح مسیر پرتوهای نور ورودی را دارد. این طراحی نیز در همان سال‌ها با طراحی کاسگرین ترکیب شد و به دلیل فرایند ساده‌تر تولید، موفقیت خوبی کسب کرد. امروزه تلسکوپ‌های کاتادیوپتریک ماکسوتف – کاسگرین که گاهی به اشتباه ماکستوف کاسگرین نوشته و تلفظ می‌شود – نیز به صورت انبوه تولید می‌شوند.

دیاگرام تلسکوپ ترکیبی ماکستوف – کاسگرین

آیا تلسکوپ ترکیبی یا کاتادیوپتریک بهترین نوع تلسکوپ است؟

با وجود تولید انبوه تلسکوپ‌های کاتادیوپتریک یا ترکیبی، این تلسکوپ‌ها نتوانستند به طور کامل بقیه طراحی‌های اپتیکی را کنار بزنند و حذف کنند. تلسکوپ‌های شکستی و بازتابی نیوتنی نیز همچنان مخاطبان خود را دارند. هرکدام از این طراحی‌های اپتیکی، ویژگی‌هایی دارند که از هم متمایزشان می‌کند و باعث می‌شود هر کدام برای هدفی مناسب‌تر باشند. مثلاً تلسکوپ‌های بازتابی نیوتنی که معمولاً میدان دید بازتری دارند، برای عکاسی از اجرام گسترده عمق آسمان مناسب‌ترند، یا مثلاً کوتاه بودن لوله تلسکوپ‌های کاتادیوپتریک مزیتی در حمل و نقلشان محسوب می‌شود. پس نمی‌توان گفت که نوع خاصی از تلسکوپ‌ها نسبت به انواع دیگر لزوماً برتری دارد و “بهتر” است.

فروشگاه پارس تلسکوپ