Anastigmat a tre specchi - Three-mirror anastigmat
Un anastigmat a tre specchi è un telescopio anastigmatico costruito con tre specchi curvi, che gli consentono di ridurre al minimo tutte e tre le principali aberrazioni ottiche: aberrazione sferica , coma e astigmatismo . Questo viene utilizzato principalmente per consentire ampi campi visivi, molto più grandi di quelli possibili con telescopi con solo una o due superfici curve.
Un telescopio con un solo specchio curvo, come un telescopio newtoniano , avrà sempre delle aberrazioni. Se lo specchio è sferico, soffrirà di aberrazione sferica. Se lo specchio è reso parabolico, per correggere l'aberrazione sferica, allora deve necessariamente soffrire di coma e astigmatismo fuori asse. Con due specchi curvi, come il telescopio Ritchey-Chrétien , anche il coma può essere ridotto al minimo. Ciò consente un campo visivo utile più ampio e l'astigmatismo rimanente è simmetrico attorno agli oggetti distorti, consentendo l' astrometria attraverso l'ampio campo visivo. Tuttavia, l'astigmatismo può essere ridotto includendo un terzo elemento ottico curvo. Quando questo elemento è uno specchio, il risultato è un anastigmatico a tre specchi . In pratica, il progetto può includere anche un numero qualsiasi di specchi pieghevoli piatti , utilizzati per piegare il percorso ottico in configurazioni più convenienti.
Storia
Molte combinazioni di tre figure speculari possono essere utilizzate per annullare tutte le aberrazioni di terzo ordine. In generale si tratta di risolvere un insieme di equazioni relativamente complicato. Tuttavia, alcune configurazioni sono abbastanza semplici da poter essere progettate partendo da pochi concetti intuitivi.
Paul telescopio
I primi furono proposti nel 1935 da Maurice Paul. L'idea alla base della soluzione di Paul è che gli specchi sferici, con un'apertura al centro della curvatura, hanno solo un'aberrazione sferica - nessun coma o astigmatismo (ma producono un'immagine su una superficie curva di metà del raggio di curvatura della sfera sferica specchio). Quindi, se l'aberrazione sferica può essere corretta, si può ottenere un campo visivo molto ampio. Questo è simile al design Schmidt convenzionale , ma lo Schmidt lo fa con una lastra correttore di rifrazione invece di un terzo specchio.
L'idea di Paul era di iniziare con un compressore del fascio di Mersenne, che assomiglia a un Cassegrain composto da due paraboloidi (confocali) , con entrambi i fasci di ingresso e di uscita collimati. Il raggio di ingresso compresso viene quindi diretto a uno specchio terziario sferico, che si traduce nella tradizionale aberrazione sferica. L'intuizione chiave di Paul è che il secondario può quindi essere riconvertito in uno specchio sferico.
Un modo per vedere questo è immaginare che lo specchio terziario, che soffre di aberrazione sferica, sia sostituito da un telescopio Schmidt, con una lastra di correzione al centro di curvatura. Se i raggi del secondario e del terziario sono della stessa grandezza, ma di segno opposto, e se il centro di curvatura del terziario è posto direttamente al vertice dello specchio secondario, allora la lamina di Schmidt si troverebbe sopra il paraboloide secondario specchio. Pertanto, la lastra di Schmidt necessaria per rendere lo specchio terziario un telescopio Schmidt viene eliminata dal paraboloide che figura sul secondario convesso del sistema di Mersenne, poiché ciascuno corregge la stessa magnitudine dell'aberrazione sferica, ma il segno opposto. Inoltre, poiché il sistema di Mersenne + Schmidt è la somma di due anastigmatici (il sistema di Mersenne è un anastigmatico, e così anche il sistema di Schmidt), anche il sistema risultante è un anastigmatico, poiché le aberrazioni del terzo ordine sono puramente additive. Inoltre, il secondario ora è più facile da fabbricare. Questo progetto è anche chiamato Mersenne-Schmidt , poiché utilizza una configurazione Mersenne come correttore per un telescopio Schmidt.
Telescopio Paul–Baker
La soluzione di Paul aveva un piano focale curvo , ma questo è stato corretto nel design Paul-Baker, introdotto nel 1969 da James Gilbert Baker . Il design Paul-Baker aggiunge ulteriore spaziatura e rimodella il secondario in ellittico, che corregge la curvatura del campo per appiattire il piano focale.
Telescopio Korsch
Un insieme più generale di soluzioni è stato sviluppato da Dietrich Korsch nel 1972. Un telescopio Korsch è corretto per l'aberrazione sferica , il coma , l' astigmatismo e la curvatura del campo e può avere un ampio campo visivo garantendo al contempo che ci sia poca luce parassita nel piano focale .
Esempi
- Il James Webb Space Telescope è un anastigmatico a tre specchi con un primario ellissoidale, un secondario iperboloide e un terziario ellissoidale.
- La missione Euclid utilizzerà un telescopio Korsch.
- Il "telescopio a tre specchi della Cambridge University" . il progetto prevede un modello funzionante da 100 mm costruito nel 1985 e un prototipo da 500 mm costruito nel 1986.
- Il telescopio dell'Osservatorio Vera C. Rubin (precedentemente noto come Large Synoptic Survey Telescope) è un anastigmatico a tre specchi modificato del progetto Paul-Baker.
- I telescopi KH-11 Kennen (o forse i telescopi Future Imagery Architecture ora cancellati ) potrebbero essere un anastigmatico a tre specchi, dal momento che i telescopi di riserva dati alla NASA dal National Reconnaissance Office sono di questa forma.
- L' Extremely Large Telescope avrà un design anastigmatico a tre specchi, con due specchietti pieghevoli piatti aggiuntivi.
- I satelliti di osservazione della Terra Deimos‑2 e DubaiSat‑2 trasportano entrambi un telescopio di design Korsch anastigmat a tre specchi.
- Spettrometro per immagini Ralph sulla navicella spaziale New Horizons
- Il Nancy Grace Roman Space Telescope , precedentemente chiamato Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), impiega un anastigmatico a tre specchi piegato con un primario ellissoidale, un secondario iperboloide e un terziario ellissoidale. Un progetto precedente utilizzava un anastigmat a tre specchi fuori asse.