Parte 13 - Quais telescópios são adequados para astrofotografia

Escolher o telescópio adequado às próprias necessidades dentro do orçamento disponível não é tarefa fácil.

Parte 13: Quais telescópios são adequados para astrofotografia

Quem tem interesse em astronomia em geral e astrofotografia em particular, inevitavelmente sentirá o desejo de ter seu próprio telescópio. Embora observações visuais sejam possíveis com o olho nu ou com binóculos, e belas fotos astronômicas possam ser obtidas sem telescópio (veja as partes 1 a 4 desta série de tutoriais), somente um telescópio concede acesso a inúmeros objetos celestes menores e/ou menos luminosos.

A variedade de telescópios é enorme e a princípio parece intransponível, as promessas publicitárias são exageradas. Este tutorial abordará, portanto, a questão de quais telescópios são adequados e recomendados para astrofotografia. Para adiantar: Não há um telescópio "melhor" para todos os fins. As formas de construção e os sistemas ópticos oferecidos têm vantagens e desvantagens específicas, alguns são razoavelmente úteis para uma ampla gama de aplicações, enquanto outros são especializados e exibem seus pontos fortes somente na observação de determinados objetos. E até um telescópio grande e potente pode ser a escolha errada se seu tamanho e peso fizerem com que seja pouco utilizado, devido ao trabalho e ao esforço envolvidos em sua manipulação e transporte.

Em geral, é importante notar que são necessárias exigências significativamente maiores para um telescópio destinado à astrofotografia do que para um dispositivo de observação celestial visual. Enquanto binóculos de baixo custo podem servir para simples observações, a fotografia exige modelos melhores e mais caros.

Aqui estão alguns pontos importantes a considerar:

• Qualidade da imagem

Ao longo do eixo óptico, todo telescópio com uma óptica precisa oferece uma qualidade de imagem aceitável. Isso é suficiente para fins visuais, porém, para a fotografia, é importante que as estrelas também sejam nitidamente representadas fora do eixo óptico - idealmente até nas bordas da imagem. Quanto maior for o sensor de captura na câmera utilizada, mais difícil será atender a essa condição.

• Campo iluminado

A maioria dos telescópios não é capaz de iluminar um "sensor de quadro inteiro" de 24x36 mm sem vinhetas; resultando em cantos escuros em cada imagem. Mesmo com sensores no formato "APS-C" (fator de corte de 1,6x, 15x22 mm), alguns telescópios ainda apresentam deficiências nesse aspecto.

• Extrator de ocular

Ao usar uma câmera reflex digital (DSLR), é necessário ter um extrator de ocular com um diâmetro mínimo de duas polegadas. Além disso, a execução mecânica do extrator de ocular é importante. Deve ser suficientemente estável para evitar inclinações após a conexão de uma DSLR (que é mais pesada do que um ocular). A presença de uma engrenagem na mecânica do foco é vantajosa para um ajuste preciso e delicado.

Extrator de ocular de 2 polegadas estável, com mecanismo de foco engrenado: o grande anel preto é para foco grosseiro, o dourado tem ajuste de 10x e permite focagem delicada.

Este extrator de ocular da Meade também oferece uma engrenagem para focagem. Na área do anel azul, há a possibilidade de girá-lo em torno do eixo óptico para ajustar a melhor composição da imagem.

Este extrator de ocular de 1,25 polegadas é muito pequeno para conectar uma câmera reflex digital. O acabamento cromado disfarça o fato de que é totalmente feito de plástico e não atende aos requisitos fotográficos de estabilidade.





• Estabilidade térmica

Normalmente, a temperatura diminui continuamente durante a noite. Dependendo dos materiais utilizados no tubo e no extrator de ocular, o ponto de foco pode se deslocar e pode ser necessário refocagem frequente. Um dispositivo que não exija ajustes frequentes da nitidez apesar da queda de temperatura traz mais satisfação.

• Correção de campo

A maioria dos sistemas óticos de telescópios amadores sofrem de curvatura de campo, ou seja, o plano de foco não é plano, mas sim uma semiesfera. Isso inevitavelmente resulta em áreas parcialmente desfocadas nas fotos, dependendo de onde o foco é realizado. Quanto maior for o sensor de captura, mais problemático será. A solução é utilizar uma lente especificamente projetada para corrigir a curvatura de campo, embora nem todas as ópticas estejam disponíveis para todos os telescópios.

• Razão de abertura

A razão de abertura é obtida dividindo a distância focal pela abertura do objetivo ou do espelho principal. O resultado é um valor que é igual à abertura de uma objetiva fotográfica. Quanto menor for o valor, mais luminoso será o telescópio. Uma alta luminosidade significa tempos de exposição curtos, o que é uma grande vantagem na fotografia de objetos do espaço profundo, com pouca luminosidade. Devido aos tempos curtos de exposição, ópticas luminosas também são chamadas de "rápidas", enquanto as de baixa luminosidade são chamadas de "lentas".

• Erros de imagem (aberrações)

Somente telescópios cujos erros de imagem (aberrações) são tão pequenos que não são perceptíveis ou são imperceptíveis nas fotos podem ser utilizados fotograficamente.

A capacidade de resolução e a capacidade de coletar o máximo de luz dependem unicamente do diâmetro livre do objetivo do telescópio (lente ou espelho), chamado de abertura pelos astrônomos e expresso em polegadas (1 polegada = 2,54 centímetros). No entanto, para a fotografia, a relação de abertura, ou seja, a abertura, é mais importante, pois dela depende o tempo de exposição resultante. Claro: se você deseja utilizar distâncias focais mais longas com uma relação de abertura "rápida", acabará com aberturas maiores.

Deve-se observar que o preço, o peso e as dimensões de um telescópio aumentam rapidamente com a abertura.





Desenvolvimento do peso e do preço em relação à abertura do telescópio. O gráfico é baseado na série de dispositivos ACF da Meade, mas a tendência observada é praticamente a mesma em todos os outros telescópios. Os preços e os pesos absolutos não são relevantes e foram omitidos nesta representação.

Além dessas exigências, também são importantes os desejos e preferências individuais na escolha do telescópio. Nomeadamente, a distância focal em combinação com o formato do sensor determina o ângulo de visão efetivo. Enquanto objetos celestes extensos como a Galáxia de Andrômeda ou a nebulosa de Órion podem ser capturados em toda a extensão com 500 milímetros de distância focal, objetos menores como a Nebulosa do Anel ou um planeta exigirão distâncias focais significativamente maiores.

Lentes ou Espelhos?

Uma distinção fundamental entre telescópios surge quando se consideram os componentes ópticos que geram a imagem. Se o objetivo consiste apenas em lentes, estamos a falar de um telescópio de lentes ou refrator. Se apenas espelhos servem como objetivo, trata-se de um telescópio de espelho ou um refletor. Quando tanto espelhos quanto lentes geram a imagem, estamos a falar de um sistema catadióptrico.

1. O Telescópio de Lentes (Refrator)

O refrator é o que mais se assemelha ao que um leigo imagina ao pensar num telescópio: na extremidade frontal do tubo encontra-se um objetivo com pelo menos duas lentes, enquanto na extremidade traseira a câmera é conectada sem outros elementos ópticos. Um telescópio de lentes é, portanto, uma forma altamente simplificada de uma lente teleobjetiva com distância focal fixa. No entanto, as teleobjetivas são construídas de forma mais complexa, de modo que o comprimento do tubo é menor que a distância focal efetiva. Nos refratores, isso não acontece, então o comprimento do tubo corresponde aproximadamente à distância focal real.

Representação esquemática de um refrator. A luz das estrelas entra pela esquerda, incide sobre o objetivo composto de lentes de vidro e é concentrada por estas no sensor da câmera em um ponto focal.





Refratores sofrem do problema da aberração cromática, um erro longitudinal de cor que ocorre porque a luz se quebra de maneira diferente dependendo do comprimento de onda nas lentes.



Representação esquemática da aberração cromática: uma lente age simultaneamente como um prisma e divide a luz em seus componentes. Para cada comprimento de onda (= cor), um ponto focal diferente é criado.



Assim, uma lente age simultaneamente como um prisma e divide a luz em seus componentes espectrais. Como resultado, uma lente única não possui um ponto focal real, mas combina as cores azul, verde e vermelho em pontos focais deslocados; no total, é formada uma "linha focal". A distância focal efetiva para a luz vermelha é maior do que para a luz azul. Para a observação visual e fotografia, uma objetiva única, chamada de Crômio, é simplesmente inútil, pois a qualidade da imagem é inaceitável devido a fortes halos coloridos ao redor das estrelas. Cromados são encontrados, por esse motivo, apenas em "telescópios de brinquedo".

Uma melhoria é alcançada com um objetivo composto por duas lentes, que são lapidadas de diferentes tipos de vidro. Desta forma, pelo menos dois dos três principais comprimentos de onda podem ser combinados num ponto focal. No entanto, a posição de foco do terceiro (normalmente da luz azul) continua diferente, de modo que estrelas brilhantes ainda apresentam halos azuis perturbadores nas fotos mesmo com melhor foco. Telescópios desse tipo são chamados de Acrômico ou telescópios de Fraunhofer e são relativamente acessíveis. Para fins fotográficos, eles não são adequados ou apenas limitadamente. Quanto mais luminoso for o objetivo do refrator, maior será o efeito da aberração cromática.



Representação esquemática de um Acrômico: Duas lentes de vidros diferentes são combinadas de forma que dois comprimentos de onda principais (aqui vermelho e verde) são unidos em um único ponto focal, enquanto a luz azul mantém uma posição focal diferente.

O refrator acromático da Bresser com uma abertura de 5 polegadas e uma lente de correção de campo integrada já é um instrumento poderoso. O erro de cor restante se manifestará na forma de halos azuis ao redor de estrelas brilhantes. Preço: 480 euros.

O objetivo deste refrator mostra, após a remoção da tampa para o orvalho, três pares com parafusos de ajuste (um de rosca e um de pressão). Com isso, o objetivo pode ser posicionado de forma a coincidir o eixo óptico com a linha longitudinal média do tubo. Na prática, um ajuste desse tipo raramente será necessário. A coloração esverdeada das lentes evita grandes perdas de luz devido à reflexão.

A forma mais perfeita de refrator é o Apocromático, onde um objetivo geralmente composto por três lentes elimina completamente a aberração cromática ou a reduz a ponto de não ter relevância na prática. Uma das lentes é feita de um tipo de vidro exótico e caro, permitindo unir três comprimentos de onda em um único ponto focal. O resultado é uma imagem totalmente livre de cores indesejadas ao redor das bordas de objetos brilhantes. Infelizmente, as designações Apocromático e o adjetivo correspondente apocromático não estão sujeitos a uma norma da indústria, então há equipamentos no mercado que, embora identificados como Apocromáticos, ainda apresentam resquícios visíveis de aberração cromática na prática.



Representação esquemática de um Apocromático: Um objetivo (geralmente) composto por três lentes é capaz de concentrar praticamente todas as diferentes frequências em um único ponto focal - o resultado é uma foto sem erros de cor visíveis. Uma das lentes deve ser fabricada a partir de um vidro especial de alto custo.

Este apocromático, que reproduz cores de forma quase pura, tem 90 milímetros. O fabricante é a William Optics, e o preço é superior a 800 euros.

Uma olhada na lente revela um revestimento de alta qualidade, pois as lentes são quase imperceptíveis. A distância focal é de 621 milímetros, com uma relação focal de 1:6,9.

Apocromáticos do fabricante LZOS estão entre os refratores mais bem corrigidos do mundo. Aqui está representada uma lente com 115 milímetros de abertura (4,5 polegadas) e 805 milímetros de distância focal (relação focal 1:7). Incluindo tubo e extensor ocular, o preço é estimado em mais de 3000 euros.

Dois apocromáticos da Astro-Physics: O telescópio branco é um refrator de 6,1 polegadas (155 milímetros de abertura) com relação focal 1:7, o telescópio menor montado sobre ele é um apocromático com 4,1 polegadas de abertura a uma relação focal de 1:6 (distância focal de 630 milímetros). É visível claramente a diferença que dois polegadas de abertura fazem em termos de tamanho e peso.

Refratores com mais de 7 polegadas de abertura são praticamente impossíveis de transportar. O equipamento grande na foto a seguir é um apocromático de 10 polegadas com relação focal 1:14, o dispositivo menor montado sobre ele é um apocromático de 5,1 polegadas com relação focal 1:8. Eles estão permanentemente instalados na cúpula do Observatório de Estrelas de Welzheim.

Entre o Acrômato e o Apocromático estão os refratores ED, semi ou meio apocromáticos, nos quais, com uma lente normalmente de duas lentes, é alcançada uma correção de cor visivelmente melhor do que com um Acrômato, embora sem atingir a perfeição de um verdadeiro Apocromático.

Isso é possível através do uso de um vidro especial para uma das duas lentes. Em termos de preço, esses equipamentos são bastante interessantes, e o desempenho fotográfico de alguns modelos pode ser impressionante.

Os meios apocromáticos muitas vezes recebem a designação adicional "ED". A correção da aberração cromática é significativamente melhor do que a de um Acrômato, sem no entanto alcançar a perfeição de um verdadeiro Apocromático. A relação preço/desempenho deve ser considerada equilibrada e atraente. Este equipamento com 80 milímetros de abertura e 600 milímetros de distância focal pode ser adquirido por cerca de 350 euros:

Este refrator ED tem 100 milímetros de abertura (4 polegadas) e 900 milímetros de distância focal (relação focal 1:9). Seu preço é de aproximadamente 700 euros.

Vista da lente (não ajustável) do refrator ED-60/800 mostrado acima:

No lado esquerdo, uma imagem da Nebulosa de Orion com um Acrômato. São claramente visíveis os halos azuis ao redor das estrelas brilhantes como resultado da aberração cromática. Um meio apocromático (ED, imagem à direita) reduz consideravelmente esse erro de imagem:

As vantagens e desvantagens do refrator estão nos seguintes aspectos:

• Fácil de manusear
• Raramente ou nunca requer ajuste óptico
• Rápida prontidão sem longo tempo de resfriamento
• Melhor escolha para fotografar o Sol (veja o Tutorial Número 6)
• Menos sensível à luz difusa lateral
• Sem obstrução no trajeto do feixe de luz por um espelho secundário (veja também telescópios de espelho)
• Alta transmissão sem perda perceptível de luz devido à difusão e reflexão
• Imagem estelar sem "raios"
• A melhor (teoricamente) qualidade de imagem possível para uma abertura dada (Apocromático)
  
  
• O tamanho e o peso a partir de seis polegadas de abertura dificultam o manuseio
• Aberração cromática dos Acrômato
• Preço alto dos Apocromatos
• Aberturas a partir de 7 polegadas são praticamente impraticáveis como dispositivos observatórios
  
  

2. O Telescópio de Espelho (Refletor)

O objetivo de um telescópio de espelho consiste em um espelho oco que, em primeira análise, é esculpido de forma ligeiramente hemiesférica em um material de vidro ou cerâmica e então é revestido com uma superfície reflexiva. Ao olharmos mais detalhadamente, podemos ver que, dependendo do tipo de construção, a superfície difere ligeiramente da de uma hemiesfera esférica.

Como o ponto focal de um espelho oco está no trajeto do feixe de luz, a câmera (pelo menos nos telescópios da classe amadora) não pode ser colocada diretamente lá, pois bloquearia uma parte significativa da luz incidente. Por esse motivo, os refletores têm um segundo espelho, chamado espelho secundário ou de captura. Ele está localizado antes do ponto focal e direciona a luz focalizada do espelho principal para fora do tubo, onde é então reunida no ponto focal e a câmera pode ser colocada.

Como o espelho secundário está localizado no meio do trajeto do feixe de luz, ele deve ser mantido com hastes, a "aranha do espelho de captura", que por sua vez é fixada na parede interna do tubo. O espelho secundário junto com a "aranha" no trajeto do feixe de luz é um mal necessário, cujas consequências serão discutidas a seguir.

É importante notar que o espelho secundário não é visível na foto, nem como uma silhueta nítida nem desfocada. Dependendo do diâmetro, no entanto, ele sombreia uma parte do feixe de raios incidente, resultando em uma perda de brilho. No entanto, isso é limitado: Mesmo um espelho secundário cujo diâmetro linear corresponda a 30 por cento do diâmetro do espelho principal sombreia apenas nove por cento da luz incidente.

O segundo efeito do espelho secundário é uma redução do contraste geral da imagem, que é mais pronunciada quanto maior for o diâmetro do espelho secundário. Fotograficamente, essa influência é negligenciável, apenas relevante na observação visual de planetas com seus detalhes naturalmente com pouco contraste. As hastes do espelho secundário, no entanto, deixam marcas visíveis nas fotos, na forma de "raios" em torno das estrelas brilhantes.

A forma de suporte é representada em duplicado, sendo a segunda imagem deslocada 180 graus em relação à primeira. Uma aranha de quatro braços gera, portanto, quatro raios em estrelas claras, uma com três suportes gera seis.



Um refrator representa estrelas sem "raios" (à esquerda). Os suportes de espelho captor de um refletor Newton, por outro lado, geram a representação de raios devido à difração da luz estelar (à direita).



Os telescópios de espelho são geralmente livres de aberrações cromáticas, pois a reflexão da luz ocorre independentemente de seu comprimento de onda.

Três tipos comuns de telescópios de espelho serão apresentados a seguir.

2.1 Refletor Newtoniano

Dispositivos menores deste tipo possuem um espelho principal esférico de custo acessível, enquanto os maiores possuem um espelho parabólico, cuja forma difere da esfera para melhorar a qualidade da imagem. Antes de atingir o ponto focal, um espelho secundário elíptico, mas planoparalelo, desvia a luz em 90 graus através de um orifício na parede do tubo. Isso significa que a posição de visualização ou a posição da câmera está na extremidade frontal lateral do tubo do telescópio, uma configuração inicialmente um pouco incomum. Como apenas uma única superfície é opticamente eficaz em telescópios deste tipo, eles podem ser fabricados relativamente baratos.

Para a fotografia, modelos com um grande espelho captor são mais adequados do que aqueles com um pequeno, para iluminar até mesmo os maiores sensores de imagem até as margens. Isso é chamado de telescópio Newtoniano otimizado para foto ou simplesmente de "Foto-Newton". Os Newtonianos podem ser fabricados com uma grande abertura e relações focais "rápidas", mas, por razões estruturais, exibem o erro de imagem coma fora do eixo óptico, o que se manifesta por estrelas deformadas como cometas nas bordas da imagem. Um sistema de lentes adicional no portaocular, chamado corretor de coma, resolve esse problema.



Representação esquemática de um refletor Newtoniano: A luz incidente da esquerda primeiro atinge o espelho côncavo, é focalizada por ele e, antes de atingir o ponto focal, é desviada para fora do tubo por um espelho captor inclinado a 45 graus com a superfície plana.

A posição de visualização em um refletor Newtoniano está localizada lateralmente na extremidade frontal do telescópio (seta vermelha).

Vista da abertura de um refletor Newtoniano. É possível ver o espelho captor, suspenso por quatro barras finas. Atrás, o espelho principal pode ser percebido. O portaocular se estende para cima e para a direita.

Um refletor Newtoniano otimizado para fotografia da empresa Vixen. Novamente, o portaocular, onde a câmera é fixada, é marcado com uma seta vermelha. Este dispositivo possui abertura de 8 polegadas (200 milímetros) e distância focal de 800 milímetros, resultando em uma relação focal "rápida" de 1:4. O telescópio custa cerca de 1100 euros sem montagem.

A visão da abertura do refletor Newtoniano para foto da Vixen mostra que o espelho captor tem um diâmetro relativamente grande para iluminar até mesmo os maiores sensores de imagem. As barras que sustentam o espelho captor são bastante espessas, mas também são bastante estáveis.

Uma versão muito simples do refletor Newtoniano, conhecida como "Telescópio Dobsoniano". No entanto, devido à montagem, esses dispositivos não são adequados para fins fotográficos.



Para fins visuais, os telescópios "Dobson" são muito populares. Eles são refletores Newtonianos muito simples de montar, mas devido à montagem, não são adequados para astrofotografias de longa exposição.

2.2 Refletor Cassegrain

Neste tipo, o espelho principal é parabólico. No entanto, o espelho captor não é plano como no Newtoniano, mas sim convexo-hiperbólico (ótico) e posicionado de forma a refletir o feixe de raios em direção ao espelho principal. Este último é perfurado no centro, permitindo que um ocular ou uma câmera seja fixado na extremidade traseira do tubo. A posição de visualização, portanto, corresponde à de um refrator.



Representação esquemática de um refletor Cassegrain: O espelho principal (à direita) concentra a luz incidente no espelho secundário (à esquerda). Este a reflete através de um orifício central no espelho principal, onde é finalmente unido fora do tubo em um ponto focal.

O portaocular de um refletor Cassegrain, ao qual uma câmera também pode ser conectada, está localizado na parte traseira na direção de visualização do telescópio (seta vermelha), como em um refrator:





Os refletores Cassegrain são encontrados apenas ocasionalmente no mercado. Seu campo de visão é curvado e exibe erros de imagem fora do eixo óptico, incluindo o coma. Somente com um corretor correspondente de um sistema de lentes ajustado é possível reduzir esses erros o suficiente para obter um telescópio fotográfico com um campo de visão grande o suficiente para o formato do sensor de uma câmera DSLR digital.

Refletor Ritchey-Chrétien 2.3

Ele se assemelha muito ao Refletor Cassegrain, mas usa duas formas de espelho hiperbólico, uma para o espelho primário e outra para o espelho secundário. Isso permite eliminar a coma das Cassegrains, mas não a distorção do campo de imagem, que ainda precisa ser corrigida por um corretor de lentes. No entanto, este tipo de construção oferece uma boa qualidade de imagem até mesmo nos cantos de sensores de captura maiores. Talvez seja por esse motivo que muitos dos maiores telescópios do mundo na Terra, bem como o Telescópio Espacial Hubble, são realizados como Refletores Ritchey-Chrétien.

Instrumentos tão dedicados às necessidades fotográficas às vezes também são chamados de Astrografs. Muitos dos Refletores Ritchey-Chrétien são fabricados apenas com uma abertura relativamente grande e são bastante caros. Portanto, eles são reservados para o amador ambicioso.

Esquema do Refletor Ritchey-Chrétien: O caminho dos raios é absolutamente idêntico ao de um Refletor Cassegrain; apenas os dois espelhos têm uma forma de superfície ligeiramente diferente, o que permite corrigir melhor erros de imagem fora do eixo óptico:

Um Refletor Ritchey-Chrétien com 20 polegadas (50 centímetros) de abertura já é quase um equipamento profissional. O telescópio da RCOS, EUA, sozinho custa 46.000 euros sem montagem.

Os prós e contras de um refletor podem ser resumidos da seguinte forma:

• Grandes aberturas a preços relativamente baixos (Newton)
• Sem aberração cromática
• Versões com maior capacidade de captação de luz disponíveis (Newton)
• Tempos médios de resfriamento devido a um tubo aberto para a frente
• Alta qualidade de imagem para grandes sensores de captura (Ritchey-Chrétien com lente de campo plano)
• Comprimento significativamente menor que o comprimento focal eficaz (Cassegrain, Ritchey-Chrétien)
  
  
• Possibilidade de sujeira no espelho principal devido ao tubo aberto
• Ajuste dos espelhos (colimação) necessário de tempos em tempos
• Perda de luz e contraste devido ao espelho secundário no caminho óptico
• Perda de luz devido ao grau de reflexão limitado dos espelhos
• Uso limitado para observação solar
• Uso limitado para observação terrestre durante o dia (por exemplo, aves)
• Formação de raios em torno de estrelas brilhantes devido às varetas do espelho secundário
  
  
  
  Três pares de parafusos (um de pressão e um de tração) permitem o ajuste fino do espelho principal em um Refletor Newtoniano. A imagem mostra o verso do tubo.
  
  
  
  

Com mais três parafusos, o espelho secundário de um Refletor Newtoniano pode ser colocado em sua posição ideal. O ajuste óptico de um telescópio Newtoniano não é complicado, mas precisa ser aprendido.

Sistema Catadióptrico

Telescópios catadióptricos usam espelhos e lentes para formar imagens, mas são baseados nos Refletores Newtoniano e Cassegrain descritos acima. Por trás da ideia de adicionar um elemento de lente na extremidade frontal, ou seja, na área da pupila de entrada, está o desejo de melhorar a qualidade da imagem fora do eixo óptico, muitas vezes em combinação com uma forma de superfície do espelho primário mais fácil e portanto mais barata de fabricar. O elemento da lente usado tem um erro longitudinal cromático resultante, que, no entanto, em comparação com um Refrator acromático, é mínimo e na prática dificilmente perceptível. Se a lente introduzida adicionalmente for fina e asférica, ela também é chamada de "placa Schmidt" e o telescópio recebe um prefixo "Schmidt-" em sua denominação. Se a lente for um elemento menisco relativamente espesso e esférico, é denominado "Telescópio Maksutov".

A lente também serve como ponto de fixação para o espelho secundário, eliminando a necessidade de suporte para o espelho secundário e evitando a formação de raios em estrelas brilhantes.

Schmidt-Cassegrain 3.1

A estrutura é aproximadamente a de um Refletor Cassegrain, complementada por uma placa Schmidt asférica. Isso permite uma forma esférica do espelho primário, que é mais barato de fabricar. Ao mesmo tempo, a coma é reduzida, teoricamente resultando em uma boa qualidade de imagem. Infelizmente, a fabricação da placa Schmidt asférica é problemática. Nem sempre é possível alcançar a precisão desejada, de modo que o desempenho efetivo de alguns Telescópios Schmidt-Cassegrain fica aquém das expectativas. Ainda assim, este tipo de telescópio foi muito popular entre amadores por um longo tempo, pois permite realizar aberturas e distâncias focais relativamente grandes em dimensões moderadas do telescópio. Outro problema de muitos modelos é que a iluminação de sensores grandes de câmeras reflex digitais falha - vinhetas fortes na forma de cantos escuros da imagem obscurecem a imagem.



Desenho esquemático de um Telescópio Schmidt-Cassegrain: Ao contrário de um Refletor Cassegrain, há uma lente frontal, chamada de placa Schmidt. Ela tem forma asférica e permite espelhos mais baratos, assim como uma correção de erros de imagem fora do eixo óptico.

Celestron é o fabricante mais conhecido de telescópios Schmidt-Cassegrain. O modelo mostrado aqui tem uma abertura de 8 polegadas (200 milímetros) e distância focal de 2000 milímetros, ou seja, f/10. O espelho secundário relativamente grande está fixado na placa Schmidt, o que torna desnecessários os suportes de retenção. Através da placa Schmidt revestida, é possível ver o espelho principal. O tubo sem a montagem está disponível por cerca de 1150 euros.

Neste telescópio, apenas o espelho secundário é ajustável. Após a remoção da tampa central, os parafusos de ajuste correspondentes aparecem.

3.2 Maksutov-Cassegrain

Basicamente, corresponde ao Schmidt-Cassegrain, mas em vez da placa Schmidt, é usada uma lente menisco. Todas as superfícies são esféricas e podem ser fabricadas de forma econômica e com alta precisão. O espelho secundário consiste em uma superfície na parte de trás da lente do menisco revestida com uma camada reflexiva. O princípio óptico permite uma alta qualidade de imagem e é especialmente utilizado em telescópios muito compactos e menores, bem como em algumas lentes fotográficas. Com o aumento da abertura, um telescópio Maksutov-Cassegrain torna-se bastante pesado devido à espessa lente do menisco.

Devido às relações de abertura geralmente "lentas", objetos de céu profundo de baixa luminosidade precisam de longas exposições. As vantagens do Maksutov-Cassegrain são evidentes especialmente na fotografia da lua e dos planetas.



Representação esquemática do telescópio Maksutov-Cassegrain: O percurso da luz corresponde ao de um Schmidt-Cassegrain, mas em vez da placa Schmidt, é usada uma lente menisco esférica na qual o espelho secundário é refletido na parte de trás.

Este telescópio Maksutov-Cassegrain portátil da Meade tem uma abertura de 5 polegadas (exatamente 127 milímetros) e uma distância focal de 1800 milímetros, ou seja, com uma relação de abertura de 1:15, é relativamente fraco em luminosidade. A lua e os planetas são alvos especialmente adequados para essa óptica. Infelizmente, este telescópio só está disponível com a montagem garfo; o preço é de 900 euros.

A vista frontal do telescópio Maksutov-Cassegrain permite visualizar a lente do menisco revestida, na qual o espelho secundário é refletido na parte de trás, bem visível como um disco refletor claro.

3.3 Schmidt-Newton

O percurso da luz é essencialmente o mesmo que o de um Newtoniano, exceto que uma lente corretora é montada na abertura do telescópio. Muito do que foi dito sobre o Schmidt-Cassegrain também se aplica ao Schmidt-Newton. A lente corretora permite o uso de um espelho primário esférico e reduz o coma presente. No entanto, a fabricação da placa Schmidt, que não é isenta de problemas, pode afetar o desempenho global deste sistema. Óticas rápidas e luminosas estão disponíveis.



Representação esquemática do telescópio Schmidt-Newton: Ao contrário de um refletor Newtoniano, este telescópio contém uma placa Schmidt como lente frontal. Esta, por sua vez, serve como um local de montagem para o espelho secundário, permitindo a eliminação dos suportes de retenção.

Este telescópio Schmidt-Newton da Meade tem 8 polegadas de abertura (200 milímetros) e 810 milímetros de distância focal, resultando em uma razão focal "rápida" de 1:4. É possível ver claramente a lente corretora de Schmidt, no centro da qual está fixado o espelho secundário. O preço de tal telescópio é de aproximadamente 715 euros.

3.4 Maksutov-Newton

Novamente, o Refletor Newtoniano serve como base, complementado por uma lente menisco na abertura para corrigir as aberrações do espelho primário esférico. Podem ser encontrados no mercado principalmente dispositivos com um espelho secundário muito pequeno. Eles são ideais para capturas altamente detalhadas da lua e dos planetas, mas, devido ao tamanho do espelho secundário, não são capazes de iluminar o sensor de uma câmera DSLR sem vinhetas.



Representação esquemática do telescópio Maksutov-Newton: Uma lente menisco é utilizada como lente frontal, de resto, é essencialmente o mesmo que o telescópio Schmidt-Newton.

Este telescópio Maksutov-Newton da Intes Micro tem sete polegadas de abertura (180 milímetros) e 1080 milímetros de distância focal (f/6). A observação é lateral e superior (seta vermelha). O preço deste dispositivo com óptica de primeira linha é de cerca de 1800 euros.

A lente do menisco do Maksutow-Newton apresentado abaixo carrega no meio o pequeno espelho de captura, que linearmente representa apenas 18 por cento do diâmetro total. O dispositivo também pode ser encomendado com uma abertura de 1:8, nesse caso, o espelho de captura é ainda menor (13 por cento da abertura). Estes pequenos espelhos de captura proporcionam excelente contraste de imagem, mas não iluminam o sensor de uma câmera reflex digital com "fator de corte". Assim, são especialistas em fotografias detalhadas da Lua e dos planetas.

O Maksutow-Newton da Bresser parece quase como um refletor Newtoniano normal, com seu espelho de captura parecendo flutuar no ar devido ao revestimento muito eficaz da lente de menisco que suprime quase todos os reflexos de luz. A visão é lateralmente (seta vermelha). O dispositivo tem uma abertura de cerca de 6 polegadas (152 milímetros) e 740 milímetros de distância focal, o que corresponde a uma proporção de 1:5. O preço é de aproximadamente 1000 euros.

O espelho de captura do Bresser Maksutow-Newton é significativamente maior do que o modelo da Intes Micro. No entanto, isso facilita a iluminação de sensores no formato APS-C (câmera digital reflex com fator de corte de 1,6x).

Variantes

Além das formas de construção descritas, existem várias variações que devem ser consideradas exóticas. Muitas delas prometem uma melhoria adicional no desempenho da imagem através de uma ligeira modificação na forma da superfície do espelho principal e/ou de captura e/ou da lente corretora em comparação ao "modelo" original.

Um exemplo são os telescópios "Advanced Coma-Free" da Meade, cujo desempenho em relação a um Schmidt-Cassegrain foi melhorado.

Telescópios da Meade, chamados de "Advanced Coma-Free", são relativamente novos no mercado. Com base nesse avanço, a Meade não possui mais telescópios Schmidt-Cassegrain em seu catálogo. O modelo apresentado possui uma abertura de 8 polegadas (200 milímetros). A distância focal é de 2000 milímetros (abertura de 1:10). É recomendado começar com uma distância focal menor, pois a precisão no rastreamento de um telescópio desses em exposições longas não é uma tarefa simples. O tubo sem montagem custa cerca de 1380 euros.

Vista frontal do telescópio "Advanced Coma-Free". O revestimento da lente frontal é de alta qualidade, pois bloqueia quase todos os reflexos - o espelho de captura parece flutuar no ar. Também são visíveis os parafusos de ajuste do espelho de captura e o espelho principal mais ao fundo do tubo. O diâmetro linear do espelho de captura é orgulhosamente de 38% da abertura. Ele sombreia 14 por cento da área da pupila de entrada - ambos são aceitáveis durante o uso fotográfico.

As vantagens e desvantagens dos telescópios catadióptricos em palavras-chave:

• Sistema fechado, portanto menor risco de sujeira para o espelho principal
• Praticamente nenhuma aberração cromática
• Comprimento consideravelmente mais curto que a distância focal efetiva (exceto Schmidt-Newton e Maksutow-Newton)
• Não há formação de raios ao redor de estrelas brilhantes, pois não há barras do espelho de captura
• Alta qualidade de imagem com acabamento cuidadoso
  
  
• Tempos longos de resfriamento (por exemplo, após o transporte de um ambiente aquecido para o exterior)
• Ajuste dos espelhos (colimação) necessário de tempos em tempos
• Perda de luz e contraste devido ao espelho secundário no caminho dos raios
• Perda de luz devido ao grau de reflexão limitado dos espelhos
• Apenas uso limitado para observações solares
• Apenas uso limitado para observações terrestres durante o dia (por exemplo, aves)
• Grande lente frontal suscetível a embaçamento
• Peso elevado (especialmente nos dispositivos Maksutow)
  
  
  
  Na tabela a seguir estão listados os principais sistemas e sua adequação para astrofotografia, dois refratores, dois refletores e dois sistemas catadióptricos. Como nenhum tipo de telescópio é igualmente adequado para todas as aplicações, a tabela é segmentada de acordo com os diferentes motivos astronômicos.

Recomendação

Fatos são uma coisa, opiniões são outra. Portanto, não quero me furtar de fornecer uma recomendação concreta da minha perspectiva subjetiva.

Para iniciantes na astrofotografia que possuem uma câmera DSLR e desejam fazer fotos de longa exposição de objetos celestes de baixa luminosidade, eu recomendaria um pequeno refrator apocromático, com uma distância focal entre 400 e 600 milímetros. Com isso, os problemas de rastreamento preciso durante o tempo de exposição são minimizados, permitindo ainda uma ampla variedade de motivos atraentes (aglomerados estelares, nebulosas, galáxias) ao alcance. Um dispositivo desse tipo é compacto e extremamente fácil de manusear, desde que a abertura não exceda quatro polegadas. A montagem necessária (consulte Tutorial Número 9 da série "Fotografia Astronômica") também mantém o peso e o preço razoáveis. Se surgir um problema de orçamento, um refrator semi-apocromático ou ED pode ser uma alternativa viável. Em qualquer caso, antes de comprar, certifique-se de que o modelo de sua escolha possua uma lente corretora de campo eficaz.

Com uma lente de Barlow, a distância focal efetiva de tal refrator pode ser aumentada, permitindo fotografias detalhadas da Lua. Além disso, este telescópio possibilita a realização de fotos do Sol em luz branca ou H-Alpha (consulte Tutorial Número 6 da série "Fotografia Astronômica").

Para futuras utilizações com experiência acumulada, com distâncias focais mais longas (entre 1000 e 1500 milímetros), torna-se mais difícil dar recomendações concretas. Para objetos do céu profundo com tempos de exposição longos, um refletor Newton com corretor de coma, um Schmidt-Newton ou um telescópio Maksutov-Cassegrain são opções viáveis, a menos que deseje investir em um grande refrator apocromático (com abertura de até seis ou sete polegadas) ou um refletor Ritchey-Chrétien como solução definitiva.

Se tiver interesse principalmente em fotografar planetas e detalhes da Lua, precisará usar distâncias focais longas e muito longas, e poderá preferir trabalhar com uma câmera web ou de vídeo (consulte Tutorial Número 14 da série "Fotografia Astronômica") em vez de uma câmera DSLR. Nestes casos, não será necessária uma grande área de imagem iluminada, ampliando as opções disponíveis. Você pode considerar um telescópio Schmidt-Cassegrain, Maksutov-Cassegrain, Maksutov-Newton ou um refletor Newton de longa distância focal, cada um com aberturas de oito a catorze polegadas.

Agradecimento

Gostaria de agradecer à empresa Fernrohrland, de Fellbach (www.fernrohrland.de). Lá pude capturar grande parte das imagens de telescópios contidas neste tutorial e discuti a situação atual do mercado em longas conversas, sem as quais este tutorial não estaria completo.

Todas as informações de preço fornecidas são valores aproximados referentes a abril de 2009.