Typy astronomických ďalekohľadov

Vo všeobecnosti môžeme astronomické ďalekohľady rozdeliť na tri hlavné typy: refraktory (šošovkové ďalekohľady), reflektory (zrkadlové ďalekohľady) a katadioptrické ďalekohľady (kombinácia šošoviek a zrkadiel). Úlohou všetkých troch typov je sústrediť prichádzajúce svetlo do jedného miesta - ohniska. Každý z týchto typov (a ich rôzne variácie) majú svoje výhody a nevýhody. veľa nadšených astro-amatérov je majiteľmi viacerých prístrojov, keďže ani jeden z nich nie je univerzálny, dokonalý na všetky účely použitia zároveň. Pri výbere ďalekohľadu musíme brať do úvahy naše nároky a možnosti, teda na čo chceme ďalekohľad používať, nakoľko sme limitovaný jeho cenou (a v súvislosti s tým aj kvalitou), aká je pre nás dôležitá prenosnosť, dizajn atď.

Optické rozmery astronomických ďalekohľadov sa zvyknú vyjadrovať dvoma číslami, nezávislo na tom o aký typ ďalekohľadu sa jedná. Pri ďalekohľade s optickými rozmermi 200/1000 prvé číslo znamená priemer objektívu v milimetroch, druhé číslo hovorí o jeho ohniskovej dĺžke, rovnako v milimetroch. Svetelnosť ďalekohľadu je definovaná práve priemerom objektívu ďalekohľadu a jeho ohniskovej dĺžky. Ďalekohľad s optickými rozmermi 200/1000 má svetelnosť f/5, ďalekohľad 200/2000 potom f/10.

Šošovkové ďalekohľady

Refraktory (šošovkové ďalekohľady) sú pre väčšinu ľudí stelesnením slova ďalekohľad. Svetlo usmerňujú do ohniska lomom (refrakciou): šošovkový objektív paralelne prichádzajúce svetelné lúče zlomí a sústredí ich do jedného bodu za objektívom. Obraz vytvorený šošovkovým refraktorom v ohnisku pozorujeme zväčšujúcim okulárom. Refraktory sa najčastejšie používajú s priemermi 50-150 mm a ich svetelnosť je zväčša medzi f/5 a f/15.

Šošovkové ďalekohľady môžeme ďalej deliť na achromáty a apochromáty. Rozdiel medzi nimi - veľmi zjednodušene povedané - je to, že achromáty do pozorovaného obrazu zanášajú tzv. farebnú chybu a apochromáty nie. Achromatické objektívy totiž svetlo s rôznymi vlnovými dĺžkami lomia pod rôznym uhlom a lúče sa potom nestretnú v jednom ohnisku. Pri pohľade do okuláru to vyzerá tak, akoby ďalekohľad "farbil" - na jasnejších objektoch alebo kontrastných hranách sa zjavuje modré, červené alebo fialové zafarbenie. Pri menšej svetelnosti (okolo f/15) sa farebná chyba pri pozorovaní takmer neprejaví, čím vyššia svetelnosť, tým je však chyba zreteľnejšia. To, nakoľko farebná chyba pri pozorovaní prekáža, je veľmi subjektívne. Niekomu prekáža aj najmenší náznak farebnej chyby, niektorí pozorovatelia to ako prekážku nevnímajú vôbec. Ďalekohľady menšej svetelnosti však už majú často neprakticky dlhé tubusy. Naopak krátke achromatické ďalekohľady sú malé, ľahké a dobre prenosné. Achromatické ďalekohľady produkujú kvalitný, ostrý obraz a sú medzi amatérmi veľmi obľúbené.

Výhody refraktorov:

• vysoká spoľahlivosť vďaka jednoduchej konštrukcii
• minimálne nároky na údržbu
• väčšie priemery sú vynikajúce na pozorovanie Mesiaca, planét a dvojhviezd
• vďaka tomu, že nemajú centrálne tienenie dosahujú výborný kontrast
• menšie sú veľmi vhodné aj na pozemné pozorovania

Nevýhody refraktorov:

• pri rovnakom priemere sú achromatické refraktory - ale ešte viac apochromáty - podstatne drahšie ako iné optické systémy
• so zväčšujúcim sa priemerom a hlavne narastajúcou ohniskovou dĺžkou sú ťažšie, dlhšie, horšie prenosné ako ďalekohľady Newton alebo Cassegrain rovnakého priemeru
• kvôli ich vyššej cene a výrobným možnostiam sa vyrábajú hlavne v malých resp. stredných priemeroch
• kvôli menšiemu priemeru sú menej vhodné na pozorovanie slabých objektov hlbokého vesmíru
• achromáty sú zaťažené farebnou chybou

Zrkadlové ďalekohľady

Medzi amatérskymi astronómami sú veľmi rozšírené zrkadlové ďalekohľady, teda reflektory. Tak ako sa to dá vydedukovať z ich názvu, obraz v ohnisku vytvárajú odrazom svetla. Za týmto účelom sú vybavené precízne vybrúsenými a odaznou vrstvou opatrenými zrkadlami. Na rozdiel od refraktorov, objektív nemajú šošovkový a na začiatku ďalekohľadu, ale majú tzv. hlavné zrkadlo umiesnené až na konci tubusu. Hlavné (primárne) zrkadlo odráža svetelené lúče do menšieho (sekundárneho) zrkadla, ktoré ich potom odráža do ohniska, kde môžeme okulárom pozorovať obraz.

Newtonove ďalekohľady

Newtonov ďalekohľad je medzi amatérmi najrozšírenejší typ ďalekohľadu. Jeho primárnym zrkadlom je precízne vybrúsené duté zrkadlo. Svetelné lúče sú ešte pred dosiahnutím ohniska odrazené pod uhlom 45°, čím sa dosiahne to, že obraz sa dostane mimo tubusu, kde ho môžeme pozorovať bez toho, aby sme prichádzajúcim svetelným lúčom stáli v ceste. Toto usporiadanie zaručuje relatívne pohodlné pozorovanie obrazu. Newtonove reflektory sa sériovo vyrábajú najčastejšie so svetelnosťou f/4 až f/8, s priemerom zvyčajne od 10 cm až po relatívne veľké priemery 50-70 cm. Kým Newtony s priemerom 10-15 cm sú skladné a ľahko prenosné ďalekohľady, tak ďalekohľady tohto typu s priemerom nad 20 cm sú už ťažšie kúsky. Nie je to náhoda, že väčšie ďalekohľady typu Newton uvidíte najčastejšie na ľahkej montáži typu Dobson.

Výhody:

• pri danom priemere sú to najlacnejšie optické systémy, výroba zrkadiel je relatívne lacná
• do ohniskovej dĺžky 1000 mm sú to relatívne ľahké a prenosné ďalekohľady
• sú výborné na pozorovanie objektov hlbokého vesmíru, vďaka veľkému priemeru a veľkému zornému poľu ukážu toho naozaj veľa
• na rozdiel od šošovkových ďalekohľadov nie sú vôbec zaťažené farebnou chybou

Nevýhody:

• kvôli centrálnemu krytiu dochádza k určitým stratám svetla a kontrastu
• kvôli dosiahnutiu maximálneho výkonu je občas potrebná kolimácia - nastavenie zrkadiel
• pozorovanie pozemných objektov je s nimi nepraktické
• kvôli ich umiestneniu ohniska tesne nad tubus je obmedzené využitie niektorých doplnkov
• smerom od stredu zorného poľa sú zaťažené optickou chybou - kómou, čím vyššia svetelnosť tým viac
• nepraktické pri ich použití na equatoriálnej montáži je to, že okulárový výťah sa dostáva do ťažšie prístupných polôh

Cassegrainove ďalekohľady

"Klasické" Cassegrainove ďalekohľady sú medzi amatérmi zriedkavé. Zato ich modernejšie katadioptrické varianty Schmidt- či Maksutov Cassegrain sa tešia čoraz väčšej obľúbenosti a nižšie sa im budeme ďalej venovať.

Katadioptrické ďalekohľady

Katadioptrický ďalekohľad je vlastne zrkadlový ďalekohľad, ktorý však má v optickej ceste aj šošovku, ktorej úlohou je minimalizovať optické chyby hlavného zrkadla. Najčastejšie vychádzajú zo systémov Newton alebo Cassegrain.

Ďalekohľady Schmidt- a Maksutov-Cassegrain

Aj keď nie sú medzi amatérmi natoľko rozšírené ako Newtonove ďalekohľady,  vyznačujú sa niektorými takými výhodnými vlastnosťami, že voľba pri kúpe nového ďalekohľadu môže padnúť aj na ne. Snáď najväčšou ich výhodou je krátka stavebná dĺžka pri dlhej ohniskovej dĺžke. Za svoju veľkú ohniskovú dĺžku nevďačia primárnemu zrkadlu, ktoré máva svetelnosť zväčša len f/2, ale sekundárnemu vypuklému zrkadlu, ktoré zabezpečí výslednú svetelnosť väčšinou f/10 až f/15. Sekundárne zrkadlo odráža svetlo do ohniska cez dieru v primárnom zrkadle, obraz  pozorujeme tesne za primárnym zrkadlom. Vďaka tejto optickej koncepcii ďalekohľad s optickou dĺžkou 1250 mm môže byť kľudne zabudovaný v tubuse dlhom len 250 mm.

Okrem pozitív však majú tieto optické systémy aj svoje negatíva. Kvôli veľkej svetelnosti primárneho zrkdla musí byť sekundárne zrkadlo relatívne veľké a spôsobuje centrálne zatienenie s priemerom 30%-40% priemeru primárneho zrkadla. To sa podpisuje na nižšom kontraste pozorovaného obrazu. Optické systémy založené na Cassegrainovom type ďalekohľadu sú takisto veľmi citlivé na presnú kolimáciu - správne nastavenie polohy zrkadiel.

V ďalekohľadoch Schmidt-Cassegrain je na vstupe do tubusu korekčná doska (napohľad vyzerá plochá), v systémoch Maksutov-Cassegrain je na vstupe dutá šošovka - meniskus, na ktorej je väčšinou priamo naparená odrazná plôška - sekundárne zrkadlo.

Výhody ďalekohľadov SC a MC:

• najvhodnejšie ďalekohľady na všestranné použitie, výhodný pomer cena / výkon / kvalita / prenosnosť
• výborne použiteľné ako na planéty, tak aj na objekty hlbokého vesmíru
• široká škála použiteľného príslušenstva
• výborne použiteľné aj na pozemné pozorovanie
• vďaka kompaktným rozmerom sú dobe prenositeľné
• vďaka krátkemu tubusu je okulárový výťah takmer vždy v polohe príjemnej na pozorovanie
• sú zaostriteľné na veľmi krátku vzdialenosť
• vďaka krátkemu tubusu ich ľahšie udrží aj slabšia montáž
• vďaka uzatvorenému tubusu sa zvnútra ťažšie špinia

Nevýhody ďalekohľadov SC a MC:

• pri danom priemere sú drahšie ako Newtonove ďalekohľady
• kvôli relatívne veľkému centrálnemu tieneniu je pozorovateľné zhoršenie kontrastu
• ich teplotná temperácia trvá dlhšie
• kvôli relatívne malému zornému poľu neumožnia naraz pozorovať celé niektoré rozľahlé objekty
• ich korekčné šošovky sa ľahko orosia
• ich optické prvky treba raz za čas nastaviť - skolimovať
• pri niektorých z nich nastáva pri preostrovaní k miernemu posunu obrazu (image shift) zapríčeneného pohybom primárneho zrkadla pri zaostrovaní

Systémy Schmidt- a Maksutov-Newton

Systémy SN a MN sú vlastne Newtonove ďalekohľady, ale na vstupe do tubusu majú umiestnené (tak ako ďalekohľady SC a MC) korekčné členy. Výsledkom sú lepšie optické vlastnosti ako u klasického Newtonovho ďalekohľadu.

Existujú aj ďalšie katadioptrické systémy, kde sa korekčné členy vkladajú napríklad tesne pred alebo za sekundárne zrkadlo, ale sú málo rozšírené a v tomto popise sa im venovať nebudeme.