Osa 13 - Mitkä kaukoputket soveltuvat astrovalokuvaamiseen

Löytää sopivan kaukoputken omiin tarpeisiin saatavilla olevalla budjetilla ei ole helppo tehtävä.

Osa 13: Mitkä kaukoputket soveltuvat astrovalokuvaamiseen

Jokainen, joka on kiinnostunut astronomiasta yleensä ja erityisesti astrovalokuvauksesta, tuntee aikanaan halun hankkia oman kaukoputken. Vaikka visuaaliset havainnot sujuvat jo paljain silmin tai kiikarilla ja vaikuttavat astrovalokuvat voivat syntyä ilman kaukoputkea (ks. tämän tutoriaalisarjan osat 1–4), vasta kaukoputki antaa pääsyn lukuisiin pienempiin ja/tai himmeämpiin taivaankappaleisiin.

Kaukoputkien valikoima on valtava ja aluksi täysin sekava, mainoslupaukset mahtipontisia. Siksi tämä tutoriaali tarkastelee, mitkä kaukoputket soveltuvat astrovalokuvaukseen ja voidaan suositella. Ennakoidakseni: Ei ole olemassa yhtä "parasta" kaukoputkea kaikkiin tarkoituksiin. Tarjolla olevilla rakenteilla ja optisilla järjestelmillä on kullakin omat erityiset edut ja haitat, jotkin soveltuvat kohtalaisesti laajaan käyttöalueeseen, toiset ovat erikoistuneita ja hyödyntävät etunsa vain tiettyjen kohteiden tarkkailussa. Ja jopa suuri, tehokas kaukoputki voi olla väärä valinta, jos sen koko ja paino johtavat siihen, että sitä käytetään harvoin, koska sen käsittely ja kuljettaminen ovat liikaa vaivaa.

Periaatteessa on huomautettava, että kaukoputkea astrovalokuvauskäyttöön koskevat vaatimukset ovat huomattavasti korkeammat kuin visuaalista taivaan havainnointia varten tarkoitetun laitteen osalta. Vaikka alempiin hintaluokkiin kuuluvat kaukoputket voivat olla riittäviä pelkkään tarkisteluun, valokuvaukseen tarvitaan parempilaatuisia, mutta myös kalliimpia malleja.

Tässä valikoima tärkeitä seikkoja:

• Kuvanlaatu

Optisen akselin suuntaisesti jokainen kaukoputki, jossa on tarkka optiikka, tuottaa hyväksyttävän kuvanlaadun. Visuaalisiin tarkoituksiin se riittää, mutta valokuvauksessa on tärkeää, että myös optisen akselin ulkopuolella olevat tähdet kuvataan terävästi – mieluiten aina kuvan reunoille asti. Mitä suurempi tallennussensori käytetyssä kamerassa on, sitä vaikeampaa tämän ehtosuunnitelman täyttäminen on.

• Valaistu alue

Useimmat kaukoputket eivät pysty valaisemaan "koko kennokoon" 24x36 millimetrin kokoa ilman vinjettiä; jokaiseen kuvaan tulee tummia reunoja. Jopa "APS-C-kokoisilla" sensoreilla (1,6-kertainen rajaus, 15x22 millimetriä) jotkut kaukoputket osoittavat heikkouksia tällä osa-alueella.

• Okulaarirunko

Käytettäessä digitaalista järjestelmäkameraa (DSLR) okulaarirungon on oltava vähintään kahden tuuman halkaisijaltaan. Tärkeää on myös okulaarirungon mekaaninen toteutus. Sen on oltava tarpeeksi vakaa, jotta raskaan DSLR-kameran kiinnittämisen jälkeen ei tapahdu kallistumia. Tarkkaan ja herkkään tarkennukseen on hyötyä tarkennusmekanismin vaihteistosta.

Vakaa 2-tuumainen okulaarirunko, jonka tarkennusmekanismi on vaihteisto: Suuri musta rengas on karkeaa tarkennusta varten, kultainen rengas on kymmenkertainen ja mahdollistaa tarkan säädön.

Tämä Meaden okulaarirunko tarjoaa myös vaihteiston tarkennusta varten. Sinisen rengasalueen kohdalla on lisäksi mahdollisuus kiertää sitä optisen akselin ympäri valitakseen parhaan kuvakulman.

Tämä 1,25-tuumainen okulaarirunko on liian pieni digitaalisen järjestelmäkameran liittämiseen. Kromipinnoite antaa vaikutelman siitä, että se on kokonaan muovia eikä täytä valokuvauksen vakausvaatimuksia.





• Lämpöstabiilisuus

Tavallisesti lämpötila laskee yön aikana jatkuvasti. Putken ja okulaarirungon käytettyjen materiaalien perusteella tarkennuspiste voi muuttua, ja usein on tarpeen keskittyä uudelleen. Eniten iloa tarjoaa laite, jossa terävyyden säätäminen ei ole koskaan tai vain harvoin tarpeen lämpötilan laskiessa.

• Kuvakenttävirhekorjaus

Useimmat amatööriluokan kaukoputkien optiset järjestelmät kärsivät kuvakenttävinoumasta eli tarkennustaso ei ole taso vaan puolipallo. Tämä johtaa vääjäämättä osittaisiin epäterävyyksiin valokuvissa riippuen siitä, mihin pisteeseen tarkennetaan. Mitä suurempi kennon koko on, sitä ongelmallisemmaksi tilanne muuttuu. Apu tähän on erityisesti optiselle järjestelmälle "suunniteltu" kuvakenttävirheenkorjauslinssi, jota ei kuitenkaan ole saatavilla kaikkiin kaukoputkiin.

• Aukkoaika-suhde

Aukkoaika-suhde määritellään jakamalla polttoväli etulinssin tai peilin vapaalla avauksella. Tulos on numero, joka vastaa valokuvausobjektiivin aukon arvoa. Mitä pienempi numero on, sitä valovoimaisempi kaukoputki on. Suuri valovoima tarkoittaa lyhyitä valotusaikoja, mikä on suuri etu himmeiden deep sky -kohteiden valokuvauksessa. Lyhyiden valotusaikojen vuoksi valovoimaisia optiikoita kutsutaan myös "nopeiksi", kun taas heikkovalovoimaisia kaukoputkia kutsutaan "hitaiksi".

• Kuvavirheet (aberraatiot)

Kuvauksellisesti käyttökelpoisia ovat vain ne kaukoputket, joiden kuvavirheet (aberraatiot) ovat niin pieniä, etteivät ne ole huomattavissa valokuvissa tai vain vaivoin.

Resoluutio ja kyky kerätä mahdollisimman paljon valoa riippuvat yksinomaan kaukoputken objektiivin (linssun tai peilin) vapaasta halkaisijasta, jota tähtitieteilijät kutsuvat mielellään aukioksi ja joka ilmoitetaan tuumina (1 tuuma = 2,54 senttimetriä). Valokuvauksessa kuitenkin on tärkeämpää aukkoaika-suhde, eli aukko, koska siitä riippuu lopullinen valotusaika. Toki: Jos halutaan pidempiä polttovälejä "nopealla" aukkopuurolla, suuret aukot ovat automaattisesti mukana.

Tässä vaiheessa on todettava ehdottomasti, että hinnan, painon ja mittojen lisääntyessä kaukoputken aukon kanssa, kasvaa erittäin nopeasti.





Kehitys painon ja hinnan osalta suhteessa kaukoputken aukkoon. Grafiikka perustuu Meaden ACF-sarjaan, mutta trendi on lähes kaikkien muidenkin kaukoputkien osalta sovellettavissa. Absoluuttiset hinnat ja painot eivät merkitsevää roolia tässä esityksessä ja ne on jätetty pois.

Näiden vaatimusten lisäksi kaukoputken valinnassa ovat tietysti myös yksilölliset toiveet ja mieltymykset merkittäviä. Erityisesti polttoväli yhdessä sensoriformaatin kanssa määräävät tehokkaan kuvakulman. Vaikkapa laajakuvaiset taivaankappaleet kuten Andromedan galaksi tai Orionin sumu voidaan ottaa täyttävästi 500 millimetrin polttovälillä, kun taas pienemmät kohteet kuten esimerkiksi rengasumu tai planeetta vaativat huomattavasti pidemmän polttovälin.

Linssit vai peilit?

Kun tarkastellaan optisia komponentteja, jotka luovat kuvan, perusero havaitaan kaukoputkissa. Jos objektiivi koostuu vain linsseistä, siitä puhutaan linssikaukoputkesta eli rekfraktorista. Jos objektiivina toimivat vain peilit, kyseessä on peiliteleskooppi eli reflektori. Jos kuva luodaan sekä peilien että linssien avulla, siitä puhutaan katadioptrisesta järjestelmästä.

1. Linssikaukoputki (Refraktori)

Refraktori vastaa eniten sitä, mitä maallikko kuvittelee kaukoputken olevan: Putken etupäässä on vähintään kahdesta linssistä koostuva objektiivi, kun taas taakse on asennettu kamera ilman muita optisia elementtejä. Linssikaukoputki on siis voimakkaasti yksinkertaistettu teleobjektiivin kiinteällä polttovälillä varustettu versio. Teleobjektiivit ovat kuitenkin monimutkaisemmin rakennettuja, joten niiden pituus on lyhyempi kuin efektiivinen polttoväli. Tämä ei päde refraktoreihin, joiden pituus vastaa suunnilleen todellista polttoväliä.

Kuvitus refraktorista. Tähdenvalo tulee vasemmalta, osuu lasilinsseistä valmistettuun objektiiviin ja kohdistuu niihin kameran sensorilla yhteen polttopisteeseen.





Refraktorit kärsivät kromaattisesta aberaatiosta, väärästä värijakautumisesta, joka tapahtuu, kun valo taipuu linsseissä aallonpituudesta riippuvalla tavalla.

Kromaattisen aberaation kuva: Linssi toimii samanaikaisesti prismana ja hajottaa valon sen komponentteihin. Jokaiselle aallonpituudelle (värille) syntyy erillinen polttopiste.



Linssi toimii siis samanaikaisesti prismana ja hajottaa valon spektrisiin osiin. Tämän seurauksena yksilinsainen objektiivi ei saa aikaan todellista polttopistettä, vaan se yhdistää sinisen, vihreän ja punaisen värit eri sijoilla sijaitseviin polttopisteisiin; kaiken kaikkiaan syntyy "polttopiste". Punaisen valon efektiivinen polttoväli on siten pidempi kuin sinisen valon. Tällaista linssiä, jota kutsutaan kromaateksi, ei voi käytännössä käyttää visuaaliseen havainnointiin tai valokuvaamiseen, koska kuvanlaatu on hyvin heikko voimakkaasti esiintyvien värikkäiden halojen ympärillä tähtien ympärillä. Kromaatteja löytyy siksi lähinnä "lelu"teleskoopeista.

Tämä parannus saavutetaan kahdesta eri lasista valmistetulla linssillä. Näillä voidaan ainakin yhdistää kahden kolmesta pääaallonpituudesta yhteen polttopisteeseen. Kolmannen (käytännössä usein sinisen valon) fokus on kuitenkin edelleen erilainen, joten kirkkaille tähdenvaloille hyvin tarkka tarkennus aiheuttaa häiritseviä sinisiä haloja kuvissa. Tätä tyyppiä olevia kaukoputkia kutsutaan akromaatiksi tai frauhoferin kaukoputkiksi ja niitä tarjotaan suhteellisen edulliseen hintaan. Valokuvaustarkoituksiin ne soveltuvat huonosti tai vain vähän. Mitä valovoimakkaampi linssilla varustettu refraktori on, sitä suurempi on kromaattisen aberaation vaikutus.



Akromaatikon kuvitus: Kahdesta eri lasista valmistetut linssit yhdistetään niin, että vähintään kaksi pääaallonpituutta (tässä punainen ja vihreä) yhdistetään yhteen yhteiseen polttopisteeseen, kun taas sininen valo säilyttää edelleen eri fokuspaikan.

Bresserin 5 tuuman aukollinen akromaatikko, jossa on integroitu kenttätasoisuuslinssi, on jo valtava laite. Jäljellä oleva väärä värijakautuma ilmenee kirkkaiden tähtien ympärillä sinisinä kehyksinä. Hinta: 480 euroa.

Tämän refraktorin objektiivissa on 3 paria säätöruuveja (vetoruuvu ja paineensäätösruuvu) taukkopään poiston jälkeen. Näin objektiivi voidaan sijoittaa niin, että optinen akseli on putken keskiviivan kanssa linjassa. Käytännössä tällaista säätöä ei kuitenkaan tarvita kovin usein. Linssien vihertävä pinnoitus estää suuret valon menetykset heijastuksen kautta.

Perimmäisin refraktorin muoto on apokromaatti, jossa usein kolmilinssinen objektiivi varmistaa kromaattisen aberration täydellisen eliminoimisen tai ainakin vähentää sitä niin voimakkaasti, että se ei enää ole käytännössä huomionarvoinen. Yksi linssistä on valmistettu eksoottisesta ja kalliista lasista, joten kolmea aallonpituutta voidaan yhdistää yhteen ainoaan polttopisteeseen. Tuloksena on täysin värikkäästi puhdas kuva ilman häiritseviä reunavärisiä valotäpliä. Valitettavasti apokromaatti ja vastaava adjektiivi apokromaattinen eivät noudata teollisuusstandardeja, joten markkinoilla voi olla laitteita, jotka vaikka kantaisivatkin apokromaatin nimeä, niissä on kuitenkin käytännössä näkyvissä jämiä kromaattisesta aberaatiosta.



Apokromatin kuvitus: Yksi (useimmiten) kolmilinssinen objektiivi pystyy yhdistämään käytännössä kaikki aallonpituudet yhteen yhteiseen polttopisteeseen - lopputuloksena on valokuva ilman havaittavaa vääräväriä. Yhden linssin tulee olla valmistettu kallisarvoisesta erikoislasiesta.

Tämä pääosin väriä toistava apokromaatillinen linssi on halkaisijaltaan 90 millimetriä. Valmistaja on William Optics, sen hinta on yli 800 euroa.

Linssin tarkastelu paljastaa korkealaatuisen pinnoitteen, koska linssät ovat lähes huomaamattomia. Polttoväli on 621 millimetriä ja aukon suhde 1:6,9.

LZOS-valmistajan apokromaatit kuuluvat maailman parhaiten korjattuihin refraktoreihin. Tässä kuvassa on linssi, jossa on 115 millimetrin aukko (4,5 tuumaa) ja 805 millimetrin polttoväli (1:7 aukko). Tähän sisältyy putki ja okulaari, joiden hinta on yli 3000 euroa.

Kaksi Astro-Physicsin apokromattia: Valkoinen kaukoputki on 6,1 tuuman refraktori (155 millimetrin aukko) aukon suhteella 1:7, ja pienempi, siihen kiinnitetty kaukoputki on apokromatti, joka on varustettu 4,1 tuuman aukolla ja aukolla 1:6 (630 millimetrin polttoväli). On selvää, mikä ero kahden tuuman aukolla on koon ja painon suhteen.

Yli 7 tuuman aukolla varustettuja refraktoreita on tuskin enää mahdollista kuljettaa. Seuraavassa kuvassa suuri laite on 10 tuuman apokromatti, jossa on aukko 1:14, ja siihen kiinnitetty pienempi laite on 5,1 tuuman apokromatti, jossa on aukko 1:8. Ne on kiinteästi asennettu Welzheimin tähtitornin kupoliin.

Akromaatikon ja apokromaatikon välillä sijoittuvat ED-, puoli- tai puoliksi apokromatiset linssit, joilla saavutetaan selvästi parempi värikorjaus kuin akromaatikossa, mutta silti ei saavuteta aitoa apokromaatikon täydellisyyttä.

Tämä on mahdollista käyttämällä erikoislasia toisessa linssissä. Nämä laitteet ovat hintatasoltaan kiinnostavia, ja joidenkin mallien valokuvausominaisuudet voivat olla vaikuttavia.

Puoliksi apokromatiset linssit on usein nimekäs ”ED”. Kromaattisen aberraation korjaus on huomattavasti parempi kuin akromaatikossa, vaikka ei yltäisikään aidon apokromatisen linssin täydellisyyteen. Hinnoittelu suhteessa suorituskykyyn on tasapainoinen ja houkutteleva. Tämä laite, jossa on 80 millimetrin aukko ja 600 millimetrin polttoväli, on saatavilla jo 350 eurolla:

Tällä ED-refraktorilla on 100 millimetrin aukko (4 tuumaa) ja 900 millimetrin polttoväli (aukon suhde 1:9). Sen hinta on noin 700 euroa.

Kuva ei-säädettävän ED-60/800-Refraktorin linssistä, joka on esitelty yllä:

Vasemmalla kuva Orionin sumusta akromaatilla. Kirkkaiden tähtien ympärillä olevat siniset hohdat, jotka johtuvat kromaattisesta aberraatiosta, ovat selvästi havaittavissa. Puoliapokromatti (ED, oikea kuva) vähentää tätä virhettä merkittävästi:

Refraktorin edut ja haitat ovat seuraavat:

• Helppo käsitellä
• Optiikan säätö harvoin tai koskaan tarpeen
• Nopea käyttövalmius ilman pitkää jäähdytysaikaa
• Paras valinta auringon valokuvaukseen (ks. opas numero 6)
• Ei herkkä sivulta tulevalle hajavalolle
• Ei varjomaskia valonsäteiden tiellä (ks. myös peiliteleskoopit)
• Korkea läpäisy ilman merkittävää valon menetystä hajautumisen ja heijastumisen kautta
• Tähtien kuvaus ilman ”säteitä”
• (Teoreettisesti) paras mahdollinen kuvanlaatu annettua avausta kohti (apokromaatilla)
  
  
• Koon ja painon vuoksi vaikeampi käsitellä vähintään kuuden tuuman aukon jälkeen
• Akromaatikon kromaattinen aberraatio
• Apokromaatikon korkea hinta
• Yli 7 tuuman aukkoja käytännöllisesti katsoen voi enää kuljettaa vain tähtitieteellisissä laitoksissa
  
  

2. Peiliteleskooppi (reflektori)

Peiliteleskoopin objektiivi koostuu ontosta peilistä, joka on pääpiirteittäin muotoiltu holokuperais

Sädekehien muoto esiintyy kaksinkertaisena, jossa toinen kuva on käännetty 180 astetta ensimmäistä vasten. Nelikäsivarainen hämähäkki luo neljä säteen kirkkaita tähtiä, kolmivartisella auringonpeltille niitä on kuusi.



Refraktori kuvaa tähtiä ilman "säteitä" (vasemmalla). Sen sijaan Newtonin reflektorin hämähäkinpeileihin muodostuu valon taipuman ansiosta säteitä kuvaaen (oikealla).



Puljoteleskoopit ovat yleensä vapaita kromaattisesta aberraatiosta, koska valon heijastus tapahtuu riippumatta sen aallonpituudesta.

Kolme yleistä tyyppiä peiliteleskooppeja esitellään seuraavaksi.

2.1 Newtonin reflektori

Tämän tyyppiset pienemmät laitteet sisältävät edullisesti valmistetun, pallomaisesti hiottun pääpeilin, kun taas suuremmilla on parabolipeili, jonka muoto poikkeaa pallonmuodosta kuvanlaadun parantamiseksi. Ennen polttopisteen saavuttamista, elliptinen, mutta tasasuuntainen toissijainen peili ohjaa valon 90 asteen kulmassa reikään optisessa putken seinämässä. Tämä tarkoittaa, että tarkastelupaikka tai kameran sijainti on teleskooppiputken sivussa, aluksi hieman epätavallinen kokoonpano. Koska tämän tyyppisissä teleskoopeissa vain yksi pinta on optisesti tehokas, niitä voidaan valmistaa suhteellisen edullisesti.

Valokuvausta varten suuremmat Fangspiegel-mallit ovat parempia kuin pienemmät, jotta ne valaisevat myös suuremmat kamerakennonurkat. Tällöin puhutaan myös valokuvaoptimoiduista Newton-teleskoopeista tai yksinkertaisesti "Valokuva-Newtonista". Newtonit voidaan valmistaa suurella aukolla ja "nopeilla" aukon suhteilla, mutta niillä on järjestelmällisesti optisen akselin ulkopuolella kuvavirhe Koma, joka ilmenee kuvan laidalla komeettaa muistuttavilla tähdillä. Korjaus tehdään okulaariliitännän avulla, Koma-korjaajalla.



Newtonin reflektorin kaavamainen esitys: Vasemmalle laskeutuva valo osuu ensin tyhjään peiliin, joka kokoaa sen ja ennen polttopistettä se ohjataan ulkoisen putken ulkopuolelle tasapintaisella Fangspiegelillä, joka on kallistettu 45 astetta.

Näkymä Newtonin reflektorin sivuun asetettuun tarkastukseen (punainen nuoli).

Näkymä Newtonin reflektorin avoimeen kohtaan. Näkyy Fangspiegel, joka on ripustettu neljään ohueen tukipylvääseen. Kaukana takana on pääpeilin aavistus. Oikealla ylhäällä ulottuu ulos okulaariliitin.

Vixen-yrityksen valokuvausoptimoitu Newtonin reflektori. Taas okulaariliitin, johon kamera on kiinnitetty, on merkitty punaisella nuolella. Tällä laitteella on 8 tuuman (200 millimetrin) aukko ja 800 millimetrin polttoväli, mikä antaa "nopean" 1:4 suhteen. Kaukoputki maksaa noin 1100 euroa ilman jalustaa.

Katse Newtonin reflektorin avoimeen kohtaan Vixenin valokuvaus-Newtonin reflektorissa osoittaa, että Fangspiegelilla on suhteellisen suuri halkaisija, jotta se valaisee myös suurempia kamerakennonurkat. Tukipylväät, joihin Fangspiegel on ripustettu, ovat melko paksut, mutta myös riittävän vakaat.

Hyvin yksinkertainen ja helppo asentaa Newtonin reflektorin versio tunnetaan nimellä "Dobson-teleskooppi". Kuitenkin tämän tyyppiset laitteet eivät sovellu valokuvauksellisiin tarkoituksiin johtuen rakenteestaan.



Visuaalisissa tarkoituksissa ns. "Dobson"-teleskoopit ovat erittäin suosittuja. Ne ovat hyvin yksinkertaisesti asennettuja Newtonin reflektoreita, mutta niitä ei kuitenkaan suositella pitkäaikaiseen astrovalokuvaukseen johtuen rakenteestaan.

2.2 Cassegrainin reflektori

Tässäkin tyyppissä pääpeili on parabolisesti muotoiltu. Fangpeili sen sijaan ei ole, kuten Newtonissa, tasainen vaan kupera-hyperbolinen (eli optisesti tehokas) ja on asetettu siten, että se heijastaa säteitten nipun pääpeilin suuntaan takaisin. Tämä on keskeltä lävistetty, joten okulaari tai kamera kiinnitetään putken takaosaan. Tarkastusasento vastaa siten refraktorin vastinetta.



Cassegrain-reflektorin kaavamainen esitys: Pääpeili (oikealla) kerää vasemmalle tulevan valon sekundääripeilin päälle (vasemmalla). Tämä heijastaa sen pääpeilin keskellä olevan reiän kautta, jossa se lopulta yhdistyy putken ulkopuolella olevassa polttopisteessä.

Okulaariliitin Cassegrainin reflektorissa, johon voidaan kytkeä myös kamera, sijaitsee takana tarkastussuunnassa (punainen nuoli), kuten refraktorissa:





Cassegrain-reflektoreita löytyy nykyään enää harvoin. Niiden kuvakenttä on kaareva ja optisen akselin ulkopuolella on kuvan virheitä, mm. Koma. Vastaavalla korjaajalla säätämällä lasilinssijärjestelmää voidaan nämä virheet vähentää riittävästi, jotta siitä tulisi valokuvauksellisesti käyttökelpoinen kaukoputki digitaaliselle järjestelmäkameran kennoformaattiselle.

2.3 Ritchey-Chrétien-Heijastin

Se muistuttaa hyvin paljon Cassegrain-heijastinta, mutta käyttää kaksi hyperbolista peilimuotoa, toisen pääpeilille ja toisen hajottajapeilille. Tämä mahdollistaa Cassegrainin coma-virheen poistamisen, mutta ei kuitenkaan kuvakentän kuperaa vääristymistä, joka on edelleen korjattava linssikorjaimella. Tämäntyyppinen rakenne tarjoaa kuitenkin hyvän kuvanlaadun jopa suurempien kuvakennojen kulmissa. Tämä saattaa olla yksi syy siihen, miksi monet maailman suurimmista maanpäällisistä teleskoopeista sekä Hubble-avaruusteleskooppi on toteutettu Ritchey-Chrétien-heijastimina.

Täysin valokuvaustarkoituksiin suunnitellut laitteet nimetään aika ajoin myös astrograafeiksi. Monia Ritchey-Chrétien-heijastimia valmistetaan vain suhteellisen suurena ja niitä on melko kalliita. Ne ovat siksi tarkoitettu lähinnä hyvin motivoituneille harrastajille.

Ritchey-Chrétien-heijastimen kaavakuvaus: Säteenkulku on täysin samanlainen kuin Cassegrain-heijastimessa. Ainoastaan molempien peilien pinta on hieman poikkeava, jotta kuvavirheet optisen akselin ulkopuolella voidaan korjata paremmin:

20 tuuman (50 senttimetrin) Ritchey-Chrétien-heijastin on lähes ammattilaislaite. RCOSin, USA, teleskoopin hinta on 46 000 euroa ilman kiinnitystä.

Reflektorin etuja ja haittoja voidaan tiivistää seuraavasti:

• Isot aukot suhteellisen alhaisin hankintakustannuksin (Newton)
• Ei kromaattista aberraatiota
• Osaan versioista saatavilla oleva suuri valovoima (Newton)
• Keskinkertaiset viilenevät ajat, koska putki on avoin eteenpäin
• Erittäin korkea kuvanlaatu suurille kennonkoille (Ritchey-Chrétien kuvakenttämuotokeron kanssa)
• Rakenteen pituus on merkittävästi lyhyempi kuin efektiivinen polttoväli (Cassegrain, Ritchey-Chrétien)
  
  
• Avonaisen putken ansiosta lika voi päästä pääpeilille
• Pääpeilin säätö (kollimointi) on tarpeen aika ajoin
• Valo- ja kontrastihäviö sekundääripeilin laskosten vuoksi
• Valohäviö peilien rajoitetun heijastuskertoimen vuoksi
• Auringon tarkkailuun käyttökelpoisuus on rajallista
• Maapäälliseen päivätarkkailuun (esim. lintujen tarkkailuun) käyttökelpoisuus on rajoitettua
• Säteily valoisien tähtien ympärillä fangspiegel-tukiin
  
  
  
  Kolme ruuviparia (kumpikin paine- ja vetoruuvipari) mahdollistavat pääpeilin hienosäädön Newton-reflektorissa. Kuva näyttää putken takaosan.
  
  
  
  

Kolmen lisäruuvin avulla Newton-reflektorin hajottajapeili voidaan säätää optimaaliseen asentoon. Newton-teleskoopin optinen säätö ei ole rakettitiedettä, mutta se on opeteltava ensin.

3. Katadiktyyninen järjestelmä

Katadioptriset kaukoputket käyttävät kuvien luomiseen peilejä ja linssejä, mutta ne perustuvat yllä kuvattuihin Newtonin ja Cassegrain-heijastimiin. Ideana on lisätä linssielementti etupäähän, siis sisäänpääsyoppilaan alueelle, halu saada parempi kuvanlaatu optisen akselin ulkopuolella, usein yhdistettynä helpommin ja siten edullisemmin valmistettavaan pääpeilin pintaan. Käytetty linssielementti aiheuttaa kromaatista pituusvirhettä, joka kuitenkin – verrattuna akromaatiseen refraktoriin – on minimaalinen ja käytännössä tuskin havaittavissa. Jos lisätty linssi on ohut ja asfäärinen, sitä kutsutaan myös ”Schmidt-levyksi” ja teleskoopin nimi alkaa ”Schmidt-”-etuliitteellä. Jos linssi on suhteellisen paksu ja sfäärinen valmistettu meniskus-elementti, sitä kutsutaan ”Maksutov-teleskoopiksi”.

Linssi toimii samalla toisena mahdollisuutena kiinnittää hajottajapeili, joten fangspiegel-tuen käyttö voidaan jättää pois, eikä kirkkaiden tähtien ympärille synny säteilyä.

3.1. Schmidt-Cassegrain

Rakenne vastaa karkeasti Cassegrain-heijastinta, mutta siihen on lisätty asfäärinen Schmidt-levy. Tämä mahdollistaa pääpeilin pallonmuotoisen (sfäärinen) muodon, joka on siten edullisempi valmistaa. Samalla coma pienenee, jolloin teoriassa saadaan hyvä kuvanlaatu. Valitettavasti asfäärinen Schmidt-levyn valmistus on ongelmallista. Tehdas ei aina onnistu saavuttamaan tarvittavaa tarkkuutta, joten monien Schmidt-Cassegrain-teleskooppien tehokas toiminta jää odotuksia heikommaksi. Tämä teleskooppityyppi oli kuitenkin pitkään suosittu harrastajien keskuudessa, koska suhteellisen suuria aukkoja ja polttovälejä voidaan saavuttaa kohtuullisen kokoisessa teleskoopissa. Monien mallien lisäongelma on suurten digitaalisten järjestelmäkameroiden antureiden valaistus – vahvat vinjetoinnit tummien reunusten muodossa pilvisivät kuvaa.



Schematiikka Schmidt-Cassegrain-teleskoopista: Toisin kuin Cassegrain-heijastimessa, tässä on etulinssi, jota kutsutaan Schmidt-levyksi. Se on asfäärinen ja mahdollistaa edullisemmat peilit sekä kuvavirheiden korjauksen optisen akselin ulkopuolella.

Celestron on Schmidt-Cassegrain-kaukoputkien tunnetuin valmistaja. Tässä kuvassa esitetty malli on 8 tuumaa (200 millimetriä) auki ja 2000 millimetrin polttoväli, eli f-arvo on 1:10. Melko suuri keskipistopeili on kiinnitetty Schmidt-lasille, mikä tekee tukitangoista tarpeettomia. Pinnoitetun Schmidt-lasin ansiosta pääpeili on näkyvissä. Tämä putki ilman kiinnitystä maksaa noin 1150 euroa.

Tässä kaukoputkessa säädettävissä on vain keskipistopeili. Kun keskellä oleva kansi poistetaan, säätöruuvit tulevat näkyviin.

3.2 Maksutov-Cassegrain

Periaatteessa se vastaa Schmidt-Cassegrainia, paitsi että siinä käytetään Schmidt-lasin sijasta meniskuslinssiä. Kaikki pinnat ovat sfäärisiä, joten niitä voidaan valmistaa edullisesti ja suurella tarkkuudella. Sekundääripeili koostuu meniskuslinssin takapuolelle päällystetystä heijastavasta pinnasta. Optinen periaate mahdollistaa korkean kuvanlaadun ja soveltuu erityisesti erittäin kompakteihin, pienempiin kaukoputkiin ja joissain valokuvalinsseissä. Kasvavan aukon myötä Maksutov-Cassegrain-kaukoputkea tulee melko raskaaksi paksun meniskuslinssin takia.




Maksutov-Cassegrain-kaukoputken kaaviokuva: Valon kulkutie vastaa Schmidt-Cassegrainia, vain Schmidt-lasin sijasta käytetään sfäärillisesti hiot t meniskuslinssiä, jonka takapuolella keskipistopeili on pinnoitettu.

Tässä Meaden kätevässä Maksutov-Cassegrain-kaukoputkessa on 5 tuuman aukko (tarkalleen 127 millimetriä) ja 1800 millimetrin polttoväli, joten sen f-arvo on 1:15 aika heikko valonkeruukyky. Kuu ja planeetat ovat erityisen sopivia kohteita tällaiselle optiikalle. Valitettavasti tätä kaukoputkea myydään vain haarukkakiinnityksellä; hinta on silloin 900 euroa.

Katsellessasi eteenpäin Maksutov-Cassegrain-kaukoputkeen näet pinnoitetun meniskuslinssin, jonka takapuolella keskipistopeili on pinnoitettu ja hyvin nähtävissä heijastavana, kirkkaana levyinä.

3.3. Schmidt-Newton

Valon kulku vastaa pääasiassa Newtonin peiliteleskooppia, paitsi että teleskoopin sisääntulon alueella on kuvanvirheitä korjaava korjainlinssi. Moni asia, mitä Schmidt-Cassegrainista on sanottu, pätee myös Schmidt-Newtoniin. Korjainlinssi mahdollistaa sfäärinen pääpeilin käytön ja vähentää esiintyvää koomaa. Myöskään Schmidt-lasin valmistus, joka ei ole ongelmaton, ei tässä järjestelmässä välttämättä vaikuta koko suorituskykyyn. Valovoimaisia, nopeita optiikoita on saatavilla.



Schmidt-Newton-kaukoputken kaaviokuva: Toisin kuin Newtonin peiliteleskoopissa, tässä peiliteleskoopissa on Schmidt-lasin edessä korjainlinssina toimiva linssi. Tällainen linssi toimii taas kiinnitysvälineenä keskipistopeilille, joten tukevat tangot eivät ole tarpeen.

Tämä Meaden Schmidt-Newton-kaukoputki on 8 tuuman aukko (200 millimetriä) ja 810 millimetrin polttoväli, jolloin "nopea" f-arvo on 1:4. Selvästi nähdään Schmidt-korjauslinssi, jonka keskellä on kiinnitetty keskipistopeili. Tällaisen kaukoputken hinta on noin 715 euroa.

3.4 Maksutov-Newton

Taas käytetään Newton-peiliteleskooppia perustana, johon on lisätty meniskuslinssi teleskoopin sisääntulon alueelle korjaamaan sfääristä pääpeilin kuvavikoja. Kaupoissa on pääasiassa laitteita, joissa on hyvin pieni keskipistopeili. Nämä soveltuvat parhaiten kuun ja planeettojen korkean resoluution kuviin, kun taas sensorin valaiseminen digitaalisen järjestelmäkameran vignetöimättömäksi ei ole mahdollista keskipistopeilin koon vuoksi.



Maksutov-Newton-kaukoputken kaaviokuva: Linssinä toimii meniskuslinssi ja muulta osin se vastaa pääosin Schmidt-Newton-kaukoputkea.

Tässä Intes Micron Maksutov-Newton-kaukoputkessa on seitsemän tuuman aukko (180 millimetriä) ja 1080 millimetrin polttoväli (f-arvo 1:6). Sisäänkatselu tapahtuu sivuilta ja ylhäältä (punainen nuoli). Kuvan laadun ansiosta tämän laitteen hinta on noin 1 800 euroa.

Maksutov-Newtonin meniskuslinssissä (alhaalla esitelty) on hyvin pieni vastavalo, joka muodostaa vain 18 prosenttia koko halkaisijasta. Vaihtoehtoisesti laitteeseen voidaan tilata 1:8 aukolla varustettu versio, jossa vastavalo on vielä pienempi (13 prosenttia aukosta). Nämä pienet vastavalot tuottavat erinomaista kuvakontrastia, mutta eivät valaise digitaalisen järjestelmäkameran anturia edes "crop-tekijää" täysin. Ne ovat erikoistuneita kuvaamaan yksityiskohtaisia kuvia kuusta ja planeetoista.

Bresserin Maksutov-Newton muistuttaa melkein normaalia Newtonin peiliteleskooppia, jonka vastavalo näyttää leijuvan ilmassa, koska meniskuslinssin erittäin tehokas pinnoite tukahduttaa lähes kaikki valorefleksit. Sisäänkatselu on tyypillistä Newtonille, sivulta (punainen nuoli). Laite on noin 6 tuuman aukolla (152 millimetriä) ja 740 millimetrin polttovälillä, mikä vastaa aukkoa suhteessa 1:5. Hinta on noin 1000 euroa.

Bresser-Maksutov-Newtonin vastavalo on huomattavasti suurempi kuin Intes Micron mallissa. Kuitenkin se mahdollistaa anturien valaisun APS-C-muodossa (digitaalinen järjestelmäkamera, jossa on 1,6x crop-tekijä).

Vaihtoehdot

Kuvailluille rakennustyypeille on olemassa myös lukuisia muunnelmia, jotka on luokiteltava erikoisuuksiksi. Monet niistä lupaavat parannettua kuvanlaatua kevyellä muutoksella pää- ja/tai vastapeilin tai/tai korrektorilinssin pintamuotoon verrattuna "alkuperäiseen" malliin.

Esimerkkinä ovat Meaden "Advanced Coma-Free" -teleskoopit, joiden kuvanlaatua on voitu parantaa verrattuna Schmidt-Cassegrain-malleihin.

Markkinoilla on suhteellisen uusia Meaden teleskooppeja, joita valmistaja kutsuu nimellä "Advanced Coma-Free" -teleskoopit. Tämän kehityksen vuoksi Meade ei enää tarjoa Schmidt-Cassegrain-teleskooppeja valikoimassaan. Kuvassa on 8 tuuman aukon malli (200 millimetriä). Polttoväli on 2000 millimetriä (aukon suhde 1:10). Olisi suositeltavaa aloittaa lyhyemmällä polttovälillä, koska tällaisen teleskoopin tarkka seuranta pitkillä altistusajoilla ei ole helppo tehtävä. Putkistoa ilman kiinnitystä varten on maksettava noin 1380 euroa.

Näkymä Meaden Advanced Coma-Free -teleskooppiin edestä päin. Etulinssin pinnoitus on erittäin laadukas, koska se tukahduttaa lähes kaikki heijasteet - vastapeili näyttää kelluvan ilmassa. Näkyvillä ovat myös vastapeilin ja pääpeilin säätöruuvit edempänä putkessa. Vastapeilin lineaarinen halkaisija on komeat 38 % aukon halkaisijasta. Se varjostaa 14 prosenttia sisääntulopupillin pinta-alasta - molemmat ovat hyväksyttäviä valokuvauksellisessa käytössä.

Katadioptristen teleskooppien edut ja haitat avainsanoissa:

• Suljettu järjestelmä, joten pääpeiliä ei ole helppo likaantua
• Käytännössä ei kromaattista aberraatiota
• Rakenteellinen pituus merkittävästi lyhyempi kuin efektiivinen polttoväli (paitsi Schmidt-Newton ja Maksutow-Newton)
• Ei säteilynmuodostusta kirkkaista tähtistä johtuen, koska vastapeili-tukiristikoita ei ole
• Korkea kuvanlaatu huolellisella valmistuksella
  
  
• Pitkät jäähdytysajat (esim. kuljetuksen jälkeen lämmitetystä talosta ulos)
• Pää- ja vastapelien säätäminen (kollimointi) aika ajoin välttämätöntä
• Valo- ja kontrastitappiot sekundaarispektrin kautta valonsäteilyn reitillä
• Valonmenetys peilien rajoitetusta heijastusasteesta johtuen
• Aurinkohavaintoihin rajoitetusti soveltuva
• Maanpäiväisiin havaintoihin (esim. lintuihin) rajoitetusti soveltuva
• Runsaan kasteen saavat suuret etulinssit
• Runsas paino (erityisesti Maksutow-laitteilla)
  
  
  
  Jäljempänä olevassa taulukossa luetellaan tärkeimmät järjestelmät ja niiden soveltuvuus astrofotografiaan, kaksi refraktoria, reflektoria ja katadioptrista järjestelmää. Koska yksikään teleskooptyyppi ei sovellu yhtä hyvin kaikkiin käyttötarkoituksiin, taulukossa on jaettu eri astronomisiin aiheisiin.

Suositus

Faktoja on yksi asia, mielipiteitä toinen. Siksi haluan antaa subjektiivisen näkemykseni konkreettisesta suosituksesta.

Aloittelijoille astrovalokuvaamiseen, jotka ovat varustettuja digitaalisella järjestelmäkameralla ja haluavat ottaa pitkiä valotusaikoja heikosti valaistuista taivaankappaleista, suosittelisin pientä apokromaatista refraktoria, jonka polttovälin tulisi olla 400 ja 600 millimetrin välillä. Tällä tavalla tarkennuksen tarkkuuteen liittyvät ongelmat valotusajan aikana pysyvät vähäisinä, samalla kun houkutteleva valikoima kohteita (tähdistöjä, kaasusumuja, galakseja) on ulottuvillasi. Tällainen laite on kompakti ja äärettömän helppo käsitellä, jos aukko on enintään neljä tuumaa. Tarvittava kiinnitys (ks. ohje numero 9 sarjasta "Astro- ja taivaanvalokuvaus") pysyy myös painon ja hinnan suhteen kohtuullisena. Jos budjettiongelma ilmenee, puoliksi apokromaattinen tai ED-refraktori voi olla käyttökelpoinen vaihtoehto. Joka tapauksessa sinun tulisi ennen ostopäätöstä selvittää, onko valitsemaasi malliin saatavilla toimiva kenttätasolasi.

Barlowlasin avulla tällaisen refraktorin tehollista polttoväliä voidaan pidentää, mikä mahdollistaa yksityiskohtaisten kuvien ottamisen kuusta. Lisäksi sinulla on mahdollisuus ottaa valokuvia auringosta valkoisessa valossa tai H-alfa-valossa tällä teleskoopilla (ks. ohje numero 6 sarjasta "Astro- ja taivaanvalokuvaus").

Mikäli myöhemmin, hankitun kokemuksen myötä, tarvitaan pidempiä polttovälejä (1000–1500 millimetriä), konkreettisten suositusten antaminen on vaikeampaa. Pitkille valotusajoille tarkoitettuihin syvätaivaan kohteisiin soveltuu Newtonin reflektori koma-korjaimella, Schmidt-Newton- tai Maksutov-Cassegrain-teleskooppi, mikäli et halua todella kaivaa syvälompakkoasi ja hankkia lopulliseksi ratkaisuksi suurta apokromaatista refraktoria (jopa kuuden tai seitsemän tuuman aukolla) tai Ritchey-Chrétien-reflektoria.

Mikäli olet pääasiassa kiinnostunut planeettakuvauksesta ja yksityiskohtaisista kuvalunnoista kuusta, sinun tulee käyttää pitkiä polttovälejä, mutta saatat ehkä mieluummin työskennellä verkkokameralla tai videokameralla (ks. ohje numero 14 sarjasta "Astro- ja taivaanvalokuvaus") digitaalisen järjestelmäkameran sijaan. Tällöin suuren, valaistun kentän vaatimus ei enää ole tarpeen ja valinnanmahdollisuutesi ovat laajemmat. Vaihtoehtoina ovat silloin Schmidt-Cassegrain, Maksutov-Cassegrain, Maksutov-Newton ja pitkäpolttovälinen Newtonin reflektori, joissa on aukkoja kahdeksasta neljääntoista tuumaan.

Kiitos

Kiitokseni kuuluu yritykselle Fernrohrland, Fellbach (www.fernrohrland.de). Siellä sain ottaa useita tämän oppaan kuvia sekä keskustella pitkiä aikoja nykyisestä markkinatilanteesta, ilman että tämä opas olisi ollut täydellinen.

Kaikki ilmoitetut hinnat ovat suuntaa-antavia ja peräisin huhtikuun 2009 tilanteesta.