Vrste teleskopa prema optičkoj konstrukciji: refraktori, reflektori i katadiopterski teleskopi

Zašto postoje različite optičke konstrukcije teleskopa?

Na prvi pogled teleskopi mogu izgledati vrlo slično, ali njihov unutarnji optički sustav može biti potpuno različit.

Neki teleskopi koriste leće, drugi koriste zrcala, a postoje i konstrukcije koje kombiniraju i leće i zrcala. Razlika nije samo u izgledu teleskopa. Optička konstrukcija određuje kako svjetlost ulazi u teleskop, kako se usmjerava prema fokusu i kakve su karakteristike same optičke cijevi.

Zato se u nazivima teleskopa često pojavljuju riječi poput refraktor, reflektor, Newton, Cassegrain, Maksutov ili Schmidt-Cassegrain. Za početnika to može izgledati kao gomila nepovezanih naziva, iako zapravo postoji prilično jasna struktura.

Sve se može pojednostavljeno podijeliti u tri velike skupine:

• refraktorski teleskopi – koriste leće;
• reflektorski teleskopi – koriste zrcala;
• katadiopterski teleskopi – kombiniraju leće i zrcala.

Unutar tih skupina postoje različite optičke konstrukcije.

Pojednostavljena struktura

Refraktori
→ akromatski
→ apokromatski

Reflektori
→ Newton
→ Cassegrain
→ druge reflektorske konstrukcije

Katadiopterski teleskopi
→ Maksutov-Cassegrain
→ Schmidt-Cassegrain
→ Maksutov-Newton
→ Schmidt-Newton

Ova podjela je važna jer, primjerice, Newton nije posebna skupina pored reflektora. Newton je jedna vrsta reflektora.

Drugim riječima:

Svaki Newton je reflektor, ali svaki reflektor nije Newton.

1. Refraktorski teleskopi – optika koja koristi leće

Refraktor je najlakše prepoznati: na prednjem kraju optičke cijevi nalazi se objektiv, odnosno sustav leća.

Svjetlost iz promatranog objekta ulazi kroz objektiv, prolazi kroz leće i lomi se tako da se na drugom kraju optičke cijevi formira slika. Okular zatim omogućuje promatranje te slike.

U najjednostavnijem obliku optički put izgleda ovako:

objekt → objektiv → fokus → okular → oko

Za razliku od reflektora, u refraktoru nema glavnog zrcala koje bi trebalo odbiti svjetlost prema stražnjem dijelu ili sekundarnog zrcala u sredini optičke cijevi.

To je razlog zbog kojeg refraktori imaju vrlo jednostavnu i zatvorenu optičku konstrukciju.

Kako se refraktor ponaša u praksi?

Refraktori su poznati po tome da daju kontrastnu i čistu sliku, a posebno su zanimljivi za promatranje Mjeseca, planeta, dvostrukih zvijezda i drugih svjetlijih objekata.

Modeli s kraćom žarišnom duljinom mogu imati i šire vidno polje, pa su zanimljivi za promatranje većih dijelova neba.

Još jedna važna karakteristika je da refraktor ne zahtijeva kolimaciju glavne optike na način na koji je to potrebno kod klasičnih reflektora. To ga čini vrlo jednostavnim za korištenje.

Ali postoji jedna poznata posebnost lećne optike: kromatska aberacija.

Akromatski refraktor

Najčešći klasični refraktori koriste objektiv sastavljen od dvije različite vrste leća kako bi se smanjilo razdvajanje boja koje nastaje pri prolasku svjetlosti kroz staklo.

Takav se sustav naziva akromatski refraktor.

Kod vrlo svijetlih objekata, osobito pri većim povećanjima, kod nekih akromatskih refraktora oko rubova objekta može se pojaviti ljubičasti ili plavičasti rub. To je posljedica kromatske aberacije.

To ne znači da je teleskop neispravan. To je karakteristika određene vrste optičke konstrukcije.

Kod refraktora s duljom žarišnom duljinom taj je efekt često manje izražen.

Na Professional Opticsu, primjerice, među klasičnim refraktorima nalaze se Sky-Watcher Mercury 70/700, StarTravel 80/400 i Evostar 90/900. Sva tri koriste lećnu optiku, ali imaju različite dimenzije i žarišne duljine, pa se i njihov karakter razlikuje.

A što je apokromatski refraktor?

Apokromatski refraktor, odnosno apokromat, koristi napredniju optičku konstrukciju koja omogućuje znatno bolju korekciju kromatske aberacije.

To se postiže pažljivim kombiniranjem različitih vrsta optičkog stakla i, ovisno o konstrukciji, većeg broja elemenata objektiva.

Rezultat je vrlo dobro korigirana slika s mnogo manjom pojavom neželjenih obojenih rubova.

Zato su apokromatski refraktori posebno zanimljivi promatračima koji žele vrlo kvalitetnu optiku, a često i astrofotografima.

Važno je samo zapamtiti:

Akromatski i apokromatski nisu dvije potpuno različite vrste teleskopa. Oba su refraktori. Razlika je u konstrukciji i stupnju korekcije objektiva.

2. Reflektorski teleskopi – kada leću zamjenjuje zrcalo

Kod reflektora se princip potpuno mijenja.

Umjesto da objektiv lomi svjetlost, teleskop koristi zrcalo koje svjetlost reflektira.

Glavno zrcalo nalazi se na dnu optičke cijevi. Svjetlost koja ulazi kroz otvor teleskopa putuje prema njemu, reflektira se i zatim se pomoću optičke konstrukcije usmjerava prema fokusu.

Zbog toga reflektorski teleskopi mogu izgledati potpuno drugačije od refraktora.

Kod klasičnog reflektora u optičkoj cijevi obično postoji i sekundarno zrcalo. Njegova je zadaća preusmjeriti svjetlost prema položaju okulara.

I upravo ovdje dolazimo do jedne od najpoznatijih reflektorskih konstrukcija — Newtona.

Newton – najpoznatija reflektorska konstrukcija

Newtonov teleskop dobio je ime prema Isaacu Newtonu i predstavlja jednu od najraširenijih reflektorskih optičkih konstrukcija.

Kod Newtona se na dnu teleskopa nalazi glavno konkavno zrcalo. Ono skuplja i fokusira svjetlost prema prednjem dijelu optičke cijevi.

Prije nego što bi se svjetlost vratila prema glavnom zrcalu, malo ravno sekundarno zrcalo postavljeno pod kutom od približno 45° preusmjerava svjetlost prema bočnoj strani cijevi.

Zato se kod Newtona okular ne nalazi na stražnjem kraju teleskopa, nego sa strane, blizu prednjeg dijela optičke cijevi.

Pojednostavljeno:

svjetlost → glavno zrcalo → sekundarno zrcalo → okular

To je zapravo vrlo elegantno rješenje. Teleskop može imati relativno veliku optiku, a da pritom konstrukcija ostane relativno jednostavna.

Zašto su Newton teleskopi toliko popularni?

Jedan od razloga je što se relativno velika reflektorska optika može napraviti bez velikog broja složenih lećnih elemenata.

Kod Newtona je glavno zrcalo najvažniji optički element, dok sekundarno zrcalo samo preusmjerava već fokusiranu svjetlost prema okularu.

Newton konstrukcija zato može biti vrlo zanimljiva za promatranje širokog raspona objekata — od Mjeseca i planeta do mnogih objekata dubokog neba.

Ali postoji i jedna stvar koju vlasnik Newtona treba naučiti: kolimacija.

Što je kolimacija Newton teleskopa?

Zrcala u reflektoru moraju biti pravilno poravnata kako bi svjetlost završila točno tamo gdje treba.

Tijekom transporta, korištenja ili jednostavno zbog mehaničkih pomaka, optika se može malo pomaknuti.

Tada je potrebno podesiti položaj zrcala. Taj postupak naziva se kolimacija.

Kod nekih teleskopa kolimacija je jednostavna i rijetko potrebna, dok kod drugih korisnik s vremenom treba naučiti kako je pravilno napraviti.

To je jedna od osnovnih razlika između klasičnog refraktora i Newton reflektora.

Cassegrain – reflektor koji „presavija“ optički put

Cassegrain je druga važna reflektorska konstrukcija.

Na prvi pogled može izgledati pomalo neobično jer je optička cijev relativno kratka u odnosu na žarišnu duljinu koju može postići.

Kako?

Zato što svjetlost ne putuje samo jednom kroz teleskop.

Kod Cassegraina svjetlost ulazi kroz otvor teleskopa i dolazi do glavnog zrcala. Ono reflektira svjetlost prema sekundarnom zrcalu koje je vraća prema stražnjem dijelu teleskopa, gdje se nalazi fokus.

Dakle, optički put je svojevrsno „presavijen“ unutar cijevi.

To je ključna ideja Cassegrain konstrukcije.

I ovdje je važno napraviti jednu razliku:

Klasični Cassegrain je reflektorski teleskop.

Tek kada se tom principu dodaju korektivni optički elementi, dobivamo katadiopterske konstrukcije kao što su Maksutov-Cassegrain i Schmidt-Cassegrain.

3. Katadiopterski teleskopi – kombinacija leća i zrcala

Naziv katadiopterski teleskop možda zvuči najkompliciranije, ali osnovna ideja je zapravo jednostavna:

katadiopterski teleskop kombinira leće i zrcala.

Za razliku od čistog refraktora, koji koristi leće, ili reflektora, koji koristi zrcala, katadiopterski sustav koristi oba tipa optičkih elemenata.

Zašto?

Zato što kombiniranjem različitih elemenata konstruktori mogu iskoristiti njihove prednosti i istovremeno ispraviti određene optičke nedostatke.

Većina popularnih katadiopterskih teleskopa koristi princip presavijenog optičkog puta. Svjetlost više puta prolazi kroz optički sustav, pa se duga žarišna duljina može smjestiti u relativno kratku cijev.

U ovu skupinu spadaju, između ostalog:

• Maksutov-Cassegrain
• Schmidt-Cassegrain
• Maksutov-Newton
• Schmidt-Newton

I sada dolazimo do dvije vrlo poznate konstrukcije.

Maksutov-Cassegrain – kombinacija korektivne leće i zrcala

Maksutov-Cassegrain često se jednostavno naziva Maksutov .

U osnovi je riječ o Cassegrainovoj reflektorskoj konstrukciji kojoj je dodan Maksutov korektivni element na prednjoj strani teleskopa.

Zato Maksutov-Cassegrain pripada katadiopterskim teleskopima: koristi i leću/korektivni element i zrcala.

Svjetlost najprije prolazi kroz korektivnu leću na prednjem dijelu teleskopa. Zatim dolazi do glavnog zrcala, vraća se prema prednjem dijelu i pomoću sekundarnog reflektirajućeg elementa usmjerava prema fokusu na stražnjoj strani teleskopa.

Pojednostavljeno:

svjetlost → korektivna leća → glavno zrcalo → sekundarni element → fokus → okular

Upravo kombinacija tih elemenata omogućuje teleskopu da bude kompaktan, a da pritom ima relativno veliku žarišnu duljinu.

Zbog toga teleskop tipa Maksutov-Cassegrain često ima karakterističnu kratku i relativno debelu optičku cijev.

Kako se Maksutov ponaša u praksi?

Duga žarišna duljina posebno odgovara promatranju objekata kod kojih je korisno veće povećanje, primjerice Mjeseca, planeta i dvostrukih zvijezda.

S druge strane, takva konstrukcija obično nije zamišljena kao teleskop za vrlo široko vidno polje.

Na Professional Opticsu imamo, primjerice, Sky-Watcher Maksutov StarQuest 90/1250. Sam naziv već otkriva osnovne informacije: riječ je o Maksutov konstrukciji, promjer optike je 90 mm, a žarišna duljina 1250 mm.

Drugi primjer je Sky-Watcher SkyMax-127 AZ-GTi GoTo WiFi, koji koristi Maksutov-Cassegrain optiku.

Schmidt-Cassegrain – slična ideja, druga korektivna optika

Schmidt-Cassegrain također kombinira Cassegrainovu reflektorsku shemu s korektivnim optičkim elementom.

Glavna razlika u odnosu na Maksutov-Cassegrain nalazi se upravo u tom prednjem korektivnom elementu.

Kod Schmidt-Cassegraina koristi se Schmidtova korektivna ploča, dok Maksutov koristi drugačiji korektivni element karakterističnog meniskusnog oblika.

Obje konstrukcije imaju isti osnovni cilj: kombinirati prednosti reflektorske optike s korektivnim elementom i pritom dobiti kompaktan teleskop s relativno dugom žarišnom duljinom.

Zato na prvi pogled mogu izgledati slično, ali njihova unutarnja optika nije ista.

Maksutov-Newton i Schmidt-Newton

Postoje i konstrukcije koje kombiniraju korektivnu optiku s Newtonovim optičkim rasporedom.

Maksutov-Newton

Maksutov-Newton kombinira:

• Maksutov korektivni element
• Newtonovu reflektorsku optičku shemu.

Dakle, i dalje imamo glavno zrcalo i sekundarno zrcalo kao kod Newtona, ali je na prednjem dijelu dodan korektivni element.

Schmidt-Newton

Schmidt-Newton na sličan način kombinira:

• Schmidtovu korektivnu ploču
• Newtonovu reflektorsku konstrukciju.

Ove konstrukcije nisu toliko česte u ponudi osnovnih teleskopa kao klasični Newton, Maksutov-Cassegrain ili Schmidt-Cassegrain, ali su važne jer pokazuju koliko različitih načina postoji za kombiniranje leća i zrcala.

Kako se sve te konstrukcije povezuju?

Ako sve pojednostavimo, dobivamo vrlo logičnu „obitelj“ teleskopa:

Najvažnije je zapamtiti ovu osnovnu logiku:

REFRAKTOR → leće

REFLEKTOR → zrcala

KATADIOPTERSKI → leće + zrcala

A onda se unutar svake skupine nalaze različite optičke konstrukcije.

A gdje su tu Dobson i GoTo?

Ovdje se početnici često ponovno zbune jer se uz naziv teleskopa pojavljuju još riječi poput Dobson, AZ, EQ ili GoTo.

Ali to više nije ista stvar.

Newton, Maksutov-Cassegrain ili refraktor opisuju optičku konstrukciju.

Dobson, alt-azimutalna ili ekvatorijalna montaža opisuju način na koji je teleskop postavljen i pomiče se.

A GoTo opisuje elektronički sustav koji pomaže automatski pronaći i pratiti objekte na nebu.

Zato jedan teleskop može istovremeno biti, primjerice:

Maksutov-Cassegrain + alt-azimutalna GoTo montaža

ili:

Newton + Dobson montaža

To nisu međusobno konkurirajuće optičke konstrukcije, nego različiti dijelovi cijelog teleskopa.

Detaljnije o vrstama montaža možemo obraditi u posebnom vodiču.

Kako prepoznati konstrukciju iz naziva teleskopa?

Kada jednom razumijete ovu podjelu, nazivi teleskopa postaju puno jasniji.

Sky-Watcher Mercury 70/700

Refraktor

70 mm → promjer objektiva
700 mm → žarišna duljina

Sky-Watcher StarTravel 80/400

Refraktor

80 mm → promjer objektiva
400 mm → žarišna duljina

Sky-Watcher Explorer 130/900

Newton reflektor

130 mm → promjer glavnog zrcala
900 mm → žarišna duljina

Sky-Watcher Maksutov StarQuest 90/1250

Maksutov-Cassegrain

90 mm → promjer optike
1250 mm → žarišna duljina

Sky-Watcher SkyMax-127 AZ-GTi GoTo WiFi

Maksutov-Cassegrain + GoTo montaža

Dakle, naziv može istovremeno sadržavati informacije o optičkoj konstrukciji, dimenzijama optike i vrsti montaže.

Što je najvažnije zapamtiti?

Ne morate pamtiti sve nazive i detalje optičkih shema. Dovoljno je prvo razumjeti osnovnu strukturu:

Refraktor koristi leće.
Reflektor koristi zrcala.
Newton je jedna vrsta reflektora.
Cassegrain je također reflektorska optička konstrukcija.
Maksutov-Cassegrain i Schmidt-Cassegrain kombiniraju zrcala i korektivnu optiku, pa pripadaju katadiopterskim teleskopima.

Tek nakon toga ima smisla gledati detalje poput promjera optike, žarišne duljine, žarišnog omjera, okulara i montaže.

Tako različiti nazivi više ne izgledaju kao nasumična kombinacija astronomskih termina, nego kao dijelovi jedne logične optičke strukture.

Česta pitanja o optičkim konstrukcijama teleskopa

Je li refraktor bolji od reflektora?

Ne postoji jedna konstrukcija koja je bolja za sve namjene. Refraktor koristi leće, dok reflektor koristi zrcala, pa se razlikuju po optičkoj konstrukciji, održavanju i načinu na koji su izvedeni.

Važnije je razumjeti razliku između konstrukcija i njihove karakteristike nego tražiti univerzalno „bolji“ teleskop.

Je li Newton isto što i reflektor?

Ne potpuno.

Newton je jedna vrsta reflektorskog teleskopa. Reflektori obuhvaćaju više različitih optičkih konstrukcija, među kojima su Newton i Cassegrain.

Najjednostavnije:

reflektor = velika skupina teleskopa sa zrcalima
Newton = jedna konkretna optička konstrukcija unutar te skupine

Je li Maksutov isto što i Maksutov-Cassegrain?

U svakodnevnom govoru često se kaže samo Maksutov ili Mak, osobito u katalozima i među astronomima amaterima.

Međutim, puni naziv Maksutov-Cassegrain preciznije opisuje konkretnu optičku konstrukciju. Postoje i druge Maksutov konstrukcije, primjerice Maksutov-Newton.

Zašto je Maksutov teleskop tako kratak ako ima žarišnu duljinu od 1250 mm?

Zato što svjetlost unutar teleskopa ne putuje samo jednom kroz cijev.

Kod Maksutov-Cassegraina koristi se presavijeni optički put. Svjetlost prolazi kroz prednji korektivni element, dolazi do glavnog zrcala, vraća se prema prednjem dijelu i zatim se usmjerava prema fokusu na stražnjoj strani.

Zbog toga teleskop može imati dugu žarišnu duljinu, a istovremeno ostati relativno kompaktan.

Zašto Newton ima okular sa strane?

Zbog položaja sekundarnog zrcala.

Glavno zrcalo na dnu teleskopa reflektira svjetlost prema prednjem dijelu optičke cijevi. Malo sekundarno zrcalo zatim tu svjetlost preusmjerava pod pravim kutom prema bočno postavljenom fokuseru.

Zato se kod Newtona okular nalazi sa strane, a ne na stražnjem kraju teleskopa.

Zašto reflektor ima dva zrcala?

Kod Newtona sekundarno zrcalo nije tu zato da dodatno „poveća“ sliku.

Njegova je glavna zadaća preusmjeriti svjetlost koju je prikupilo i fokusiralo glavno zrcalo prema položaju okulara.

Kod drugih reflektorskih konstrukcija, poput Cassegraina, sekundarno zrcalo ima drugačiju ulogu u formiranju i usmjeravanju optičkog puta.

Ima li svaki reflektor sekundarno zrcalo?

Ne treba ih sve opisivati na isti način.

Brojne reflektorske konstrukcije koriste sekundarno zrcalo, ali njihov oblik, položaj i uloga ovise o konkretnoj optičkoj shemi.

Zato je bolje ne učiti pravilo „reflektor = dva zrcala“, nego razumjeti da reflektor koristi zrcalnu optiku, a različite konstrukcije koriste različite rasporede zrcala.

Treba li Newton teleskop kolimirati?

Da, kod Newton reflektora kolimacija je normalan dio održavanja optike.

Kolimacijom se podešava poravnanje optičkih elemenata kako bi svjetlost pravilno dolazila do fokusa. Koliko često će biti potrebna ovisi o teleskopu, načinu korištenja i transportu.

To nije znak da s teleskopom nešto nije u redu — jednostavno je dio konstrukcije reflektora.

Treba li refraktor kolimirati kao Newton?

Klasični refraktor nema isti postupak kolimacije glavnog zrcala jer nema glavno i sekundarno zrcalo kao Newton.

To je jedan od razloga zbog kojih je refraktorska konstrukcija optički jednostavna za korištenje.

Zašto neki refraktori imaju ljubičasti rub oko Mjeseca ili zvijezda?

To je najčešće kromatska aberacija, odnosno posljedica toga što različite valne duljine svjetlosti ne fokusiraju potpuno na isto mjesto.

Kod određenih akromatskih refraktora efekt može biti vidljiv oko vrlo svijetlih objekata, posebno pri većim povećanjima.

Apokromatske konstrukcije koriste složeniju optiku kako bi kromatsku aberaciju znatno bolje korigirale.

Je li apokromat samo „bolji refraktor“?

Apokromatski refraktor je naprednija vrsta refraktora s boljom korekcijom boja, ali to nije samo pitanje „bolje“ ili „lošije“.

Riječ apokromatski opisuje način na koji je projektiran i korigiran objektiv. Kao i kod drugih konstrukcija, različiti teleskopi mogu biti namijenjeni različitim potrebama.

Zašto katadiopterski teleskop ima i leću i zrcalo?

Zato što kombiniranje leća i zrcala omogućuje konstruktorima da oblikuju vrlo kompaktan optički sustav i istovremeno kontroliraju određene optičke pogreške.

Maksutov-Cassegrain i Schmidt-Cassegrain dobar su primjer: prednji korektivni element radi zajedno sa zrcalima unutar teleskopa.

Je li Schmidt-Cassegrain isto što i Maksutov-Cassegrain?

Ne.

Oba su katadiopterski teleskopi i oba koriste Cassegrainovu osnovnu ideju presavijanja optičkog puta, ali koriste različite korektivne optičke elemente.

Kod Schmidt-Cassegraina koristi se Schmidtova korektivna ploča, dok Maksutov-Cassegrain koristi Maksutov korektivni element.

Je li Dobson vrsta teleskopa?

Ne u optičkom smislu.

Dobson opisuje montažu i način postavljanja teleskopa, a ne optičku konstrukciju.

Dobson teleskop najčešće koristi Newtonovu optičku cijev postavljenu na jednostavnu Dobson montažu.

Zato je sasvim moguće reći „Newton na Dobson montaži“.

Je li GoTo posebna vrsta teleskopa?

Ne.

GoTo nije optička konstrukcija. To je elektronički sustav koji pomoću motora i upravljačke elektronike može automatski pronaći određene objekte na nebu i pratiti njihovo kretanje.

Teleskop s GoTo sustavom može biti refraktor, Newton, Maksutov-Cassegrain ili neka druga optička konstrukcija.

Zašto dva teleskopa iste veličine mogu izgledati potpuno različito?

Zato što broj koji opisuje promjer optike ne govori ništa o tome kako je optika konstruirana.

Na primjer, teleskop promjera 90 mm može biti refraktor s dugom cijevi, dok Maksutov-Cassegrain sličnog promjera može imati mnogo kraću i deblju optičku cijev.

Oba mogu imati isti promjer optike, ali potpuno različit optički put.