Система Кассегрена

Схема была предложена Лореном Кассегреном в 1672 году. Это вариант двухзеркального объектива телескопа. Главное зеркало большего диаметра вогнутое (в оригинальном варианте параболическое) отбрасывает лучи на вторичное выпуклое меньшего диаметра (обычно гиперболическое). Система несвободна от аберрации комы. Имеет большое число как зеркальных модификаций, включая схему Ричи-Кретьена, со сферической формой поверхности вторичного или первичного зеркала, так и зеркально-линзовых.

Отдельно стоит выделить систему Кассегрена, модифицированную советским оптиком Д. Д. Максутовым — систему Максутова-Кассегрена, ставшую настолько популярной, что является одной из самых распространённых систем в астрономии, особенно в любительской.

По времени развития – рефракторные (максимум до D102см., 1897г), рефлекторы до D1.2 м в 1786-89гг и более до Д8-10м (1980гг.), D43-100м (проекты на ближайшие 10-20 лет);

диапазонам длин волн – оптические (0.5 микрон – видимый свет), ИК, радиоастрономические (мм,см, м диапазоны длин волн), рентгеновские, гамма;

назначению – меридианные телескопы, астрографы (для определений координат, собственных движений и параллаксов), астрофизические (фотометрия-яркость, спектры-состав, температура пр. параметры);

приемникам регистрации- визуальный, фотографический, фото-электрический, ТВ, ПЗС, радио, рентгеновский, гамма, нейтринный и т.п.;

размерам - распределение наземных оптических телескопов (действующих и проектируемых) представлено в табл.1.1 в зависимости от размеров обьектива (малые телескопы) и оптики.(линзовой и зеркальной).

Табл.1.1

Параметры наземных телескопов	Малые	Средние	Большие	Сверх-большие ELT (проекты)	Супер-экстрим телескоп– OWL (проект)
Диаметр Оптики (м)	0.2-2.0	2.0-3.5	3.5 - 10	15 – 40	100
Кол-во	сотни (АМТ, астро- графы)	десятки (зеркальные телес- копы)	32 телескоп (25ком- плексов)	8 телескопов (E-ELT 15 - 25, 30, 39.3м)	Телескоп-обсерватория Мирового уровня

Качество телескопов определяют 3 основных параметра:

• Эффективная площадь оптики S (S= π·r² , где r – радиус объектива)

• Угловое разрешение Δφ - минимальное угловое расстояние, на котором регистрируются две звезды отдельно)

• Поле зрения – угловой размер участка неба, на котором одновременно регистрируются небесные светила (от угловых секунд до градусов)

1.2 Автоматические меридианные телескопы (амт)

В группу малых телескопов входят широко распространенные ранее меридианные круги, предназначенные для позиционные измерений (Табл.1.2). Для оснащения современных наземных AMT использованы последние технические достижения: - ССD приемники с высокой чувствительностью; - программное управление при наблюдениях, режим удаленного доступа; - обработка и хранение данных наблюдений с высоко-эффективными компьютерными средствами, CD-ROM; - информационные сети, интернет и пр.

Табл.1.2. Автоматические меридианные телескопы (АМТ)

AMT	Широта, высота	Прогамма наблюдений	CCD, FOV	Зона склонений [], mag	Точность (mas)	Период наблюдений с ПЗС:
AMC D180, F2480	Nikolaev, Ukraine, +47 52m	Selected fields, ERS, solar system objects	1040x1160, [16mkm], 1.33/pix, 24x28	-20  +90 9m-16m	30-50 V 0.05m	1996- нас.время до 0.5 млн.зв
FASTT D200, F2000	USNO, Flagstaff, +35, 2230m	Selected fields SDSS, solar system objects, RS	2048x2048, [15mkm], 1.55/pix, 51x51	-2 +2 18.m3(V)	40 U,B,V 0.03m	1996- до 1.5млн звезд в экв.площ
CAMC (СМТ) D178, F2665	La Palma, Canaries, +29, 2100m	Star survey, Schmidt plates, s.s. objects	2060x2048, [9mkm], 0.70/pix, 25x25	-30  +90 7m-17m 0.2 mln	30-50 U,B,V 0.05m	1997- 2002-CCD Cat. до 90млн. -30+90
MC D190, F2370	Bordeaux France, +45, 75m	Meridian-2000Survey, catal.2.3mlnposition and p.m. stars	1024x1024, [19mkm], 1.65/pix, 28x28	-20  +70 9m-16m	30-50 V 0.05m	1997-наст. время
SFAMC D176, F2664	El leoncito Argentine -31, 800m?	Star survey in zone 060, s.s.objects, selec.fields S	1552x1024, [9mkm], 0.70/pix, 18x12	-60  +38 7m-16m 0.7mln	50 B,V	1999- Neptun-Triton Pluto
Valinhos MC D190, F2590	San Paulo, Brasil, -23, 850m	Selected fields,solar s. Objects, Radiostars, ERS (QSO)	512x512, [19mkm], 1.51/pix, 13x13	-77  +30 8m-16m	50 V 0.05m	1996-

Рис. 1.1 Общий вид АМТ FASTT Рис. 1.2 Общий вид АМТ CAMC.

Николаевский Аксиальный меридианный круг АМК

(http://www.mao.nikolaev.ua)

АМК - современный телескоп, который имеет уникальные особенности горизонтальной (сидеростат) конструкции [Г. Пинигин, А. Шульга. Патент 35905А, от 16.04.2001]. Его характеристики находятся на уровне лучших зарубежных меридианных телескопов, а по некоторым показателям (весовые и термические деформации) даже превосходят их. АМК был введён в действие в 1995 году. Учитывая особенности телескопа, АМК был включен в перечень научных объектов, которые составляют Национальное достояние государства постановлением КМ Украины от 19 декабря 2001 года №1709.

Принципиальные особенности телескопа АМК состоят в том, что его горизонтальная труба расположена в первом вертикале, а объектив трубы жестко соединен с оптическим узлом в виде призмы из двух плоских зеркал (Рис.1.3,1.4). Отражающая (диагональная) поверхность оптического узла наклонена под углом 45 градусов к визирной оси трубы.

Для наблюдения звезды в меридиане труба вместе с оптическим узлом поворачивается в лагерах вокруг своей оси посредством механизма наведения, устанавливаясь по зенитному расстоянию таким образом, чтобы изображение звезды после отражения от диагональной поверхности оптического узла поступало в окулярный микрометр. Контроль положения главной трубы относительно горизонтального опорного направления, задаваемого неподвижным длиннофокусным автоколлиматором производится автоколлимационными измерениями через центральное отверстие в оптическом узле.

Из достоинств АМК можно отметить более определенное положение трубы за счет привязки к устойчивому, удаленному коллиматору, отсутствие гнутия (кроме деформаций оптического узла), отсутствие удвоения ошибок лимба, зеркала; используется лишь одна труба. Однако, высоки требования к стабильности геометрических характеристик оптического узла, а также жесткости системы труба-зеркало при их совместном вращении.

Рис. 1.3 Принципиальная схема АМК

Технические данные ПЗС АМК:

- главная труба в первом вертикале – диаметр обьектива =180mm, фокусное расстояние F=2480mm; неподвижный автоколлиматор – Д= 180mm, F=12360mm; 8-гранный усечённый цилиндр с двумя зеркальными плоскостями, угол между ними: 45°;

- фотоприёмное устройство телескопа (главная труба) на основе прибора с зарядовой связью (ПЗС) типа S1C (1040x1160, размер пискселя 16x16μm², масштаб 1.33\pix, поле зрения (2428);

- метод наблюдений: а) сканирование (drift scan) – размер полосы 24200 при длительности наблюдений 13 минут; б) кадровый режим (stare mode) для неподвижных обьектов в поле зрения;

- система поворота телескопа по склонению: шаг 4 угл.сек., максимальная угловая скорость 150 °/мин.

- отсчет разделенного круга (стекло) осуществляется 4-мя ПЗС камерами (760580) с точностью среднего отсчета 0.05;

-система автоматического управления АМК обеспечивает режим наблюдений звезд 8.516 величин с контролем метеоданных и параметров телескопа

Система программного управления позволяет наблюдателю выполнять наблюдения как в автоматическом, так и в ручном режиме. Интегрированное программное обеспечение включает подготовку входных данных для проведения наблюдений, первичную обработку наблюдений, определение координат наблюдаемых объектов, статистическую обработку и хранение данных.

Программы наблюдений на АМК (выполненные, действующие и перспективные):

Современная роль наземной меридианной астрометрии состоит в поддержке и расширении опорной системы ISRF/HIPPARCOS на более слабые объекты. Реализация этих программ стала возможной благодаря применению чувствительных ПЗС- приёмников излучения, что сделало возможным использовать массовые наблюдения звёзд и других небесных объектов на современном уровне точности.

В 1996-98 годах на АМК выполнялись регулярные наблюдения с целью уточнения положений звёзд вокруг 188 внегалактических радиоисточников. Это были ПЗС наблюдения в режиме автоматического управления. По результатам наблюдения получен каталог положений 15000 звёзд. Каталог в основном содержит звёзды от 12 до 15 величин с положениями на эпоху J2000.

В последние 5 лет на телескопе АМК был создан каталог 65 тысяч положений звезд яркостью (8÷14.5)^m, в зоне склонений -10 - +30°, СКО (0.02-0.08)" по двум координатам и собственных движений (2-10) мас/год. Используя собственные значения были получены данные новые оценки кинематических параметров вращения Галактики (значення постоянных Оорта:А=(15.3±0.3)км·c^-1·кПс^-1, В=(-17.2±0.2) км·c^-1·кПс^-1) и координат апекса Солнца - L=51°, B=12°.

Для определения звезд с невидимыми спутниками субзвездных масс был получен каталог положений и собственных движений 140тыс. звёзд в системе опорного каталога UCAC4. Внутренняя погрешность положений каталога составляет от 55 mas до 125 mas для звёзд 9.5 — 15 звёздной величины, систематическая разность с каталогом TYCHO2- 120 mas для положений, и 7-8 mas/year для собственных движений

Наиболее интересные данные были получены в 2012г - создан каталог положень і власних рухів швидких зірок около 2000 звезд, собственные движения которых превышают 150 мас/год. Каталог охватывает зону склоненй от -22° до 40°. Точність полученных собственных движений составляет (2-10) мас/год.

На ближайшие 3 года поставлена задача ПЗС наблюдений и составления сводного каталога звезд с большими собственными движениями по всей небесной сфере.

Рис.1.4. Николаевский Аксиальный меридианный круг (АМК)

Конструкция АМК включает горизонтальный телескоп в первом вертикале (1), который может вращаться вокруг своей оси в двух специальных лагерах (2), и неподвижный длиннофокусный автоколлиматор (5). В фокальной плоскости телескопа установлен прибор с зарядовой связью (ПЗС камера(3)) для регистрации моментов прохождения звёзд через плоскость меридиана. Оптико-механическая система (ОМС) АМК установлена на двух отдельных фундаментах в одном павильоне. Телескоп с центральным оптическим узлом, микроскопы для отсчета лимба и объектив автоколлиматора установлены на западном фундаменте (4).

Струбой телескопа связан центральный оптический узел, который состоит из диагональной призмы (2) и стеклянного лимба (3). Призма имеет две зеркальные плоскости под углом 45° между ними. Диагональная зеркальная плоскость отражает световой поток от небесных тел в объектив телескопа (1) с точность ±20", что обеспечивает отражение светового потока от искусственных меток в объектив автоколлиматора. Через небольшое отверстие в центре призмы можно наблюдать метки автоколлиматора и регистрировать их положения в фокальной плоскости телескопа. Это позволяет определять координаты небесных тел относительно положения неподвижного автоколлиматора и рассчитывать параметры инструмента. Погрешности системы инструмента составляют величину от ±0."02 до ±0."03.

Программы современных АМТ (табл.1.2) включают сотни тысяч и млн. обьектов до 18m и обеспечивают точность положений около 30-50 mas для поддержки и улучшения опорных систем, наблюдений обьектов солнечной системы, таких как астероиды, планеты (малые), спутники планет, избранные небесные обьекты.