Schmidt-teleskop

Bjelkebane til et Schmidt-teleskop

Den Schmidt teleskop , selv Schmidt-kamera eller Schmidt teleskop kalles, er en spesielt for astro konstruert reflekterende teleskop som en særlig stor anvendelig ved sin utforming felt har. Kombinasjonen av linser og speil gjør det til et katadioptrisk system .

utvikling

den asfæriske Schmidt-platen

Schmidt-teleskopet går tilbake til en oppfinnelse av Bernhard Schmidt rundt 1930 , som kombinerte et sfærisk hovedspeil med en tynn, veldig spesielt formet korreksjonsplate ( Schmidt-plate ). Dette er plassert i krumningssenteret til hovedspeilet og eliminerer dets sfæriske aberrasjon . Den koma unngås utelukkende ved det faktum at åpningsblenderen er i midten av krumningen av hovedspeil. For å redusere vignetteringen (mørkere i hjørnene) blir hovedspeilet større i diameter enn teleskopåpningen (se illustrasjon). Den Schmidt kameraet ble mye brukt i himmelsk fotografering på grunn av den store bildevinkelen som kan fanges og høyeste bildekvalitet rett inn i hjørnene av fotoplatene . Men det bildefeltet til den Schmidt-kamera er buet, slik at en sfærisk krummet film må brukes i fokus for å kompensere for feltkrumning. Dette kan også kompenseres fullstendig av optiske korrektorer, slik at flate fotosensorer kan brukes.

Schmidt påpekte allerede i sin opprinnelige publikasjon at det er mulig å fullstendig dispensere med den vanskelig å produsere korreksjonsplaten hvis brennvidden er svakere (såkalt "lensless Schmidt telescope").

Schmidt bestemte seg for ikke å søke patent på ideen sin .

Teleskoptypen er ikke egnet for visuell observasjon (i motsetning til Schmidt-Cassegrain-teleskopet ), men bare for fotografering , ettersom fokus ligger i teleskoprøret og bare et kamera eller en fotoplate kan monteres der.

Det helt annerledes konstruerte Schmidt-Cassegrain-teleskopet styrer fokuset ut av røret fra baksiden og er derfor også egnet for visuell observasjon.

Bernhard Schmidt fullførte det første Schmidt-speilet på observatoriet i Hamburg-Bergedorf i 1930 (fri blenderåpning 360 mm, speildiameter 440 mm, brennvidde 630 mm). Da Hamburg-observatoriet lette etter en ny regissør, ba Walter Baade om et stort Schmidt-teleskop med 1 m blenderåpning som kandidat i 1937. Den Hamburg Senatet også godkjent midlene etter Baade hadde kansellert og Otto Heckmann hadde blitt utnevnt til direktør. Byggingen oppstod etter krigens slutt. The Great Hamburger Schmidt (gratis åpning 800 mm, speildiameter 1200 mm, brennvidde 2400 mm) ble satt i drift i 1954. Det opprinnelig planlagte undersøkelsesarbeidet var nå, men allerede fra Palomar tatt - Schmidt. The Great Hamburg Schmidt Mirror ble brakt til den Calar Alto Observatory i Spania i 1975 og forble i drift der i 25 år.

Alfred Jensch-teleskopet, verdens største Schmidt-kamera

Følgende instrumenter er spesielt viktige for astronomisk forskning, sortert etter størrelse:

The Big Schmidt av Palomar Observatory var den første store Schmidt teleskop som ble brukt for en fullstendig himmelsk kartografi av nordhimmelen. POSS-kartserien ( Palomar Observatory Sky Survey ) har lenge vært referansekilden for observasjonsastronomi. Det ble gjentatt på 1980-tallet. På sørlige breddegrader ble ESO-Schmidt brukt til himmelfotografering av den sørlige himmelen .

Det britiske Schmidt-teleskopet, Oschin Schmidt-teleskopet og ESO Schmidt har en spesiell funksjon: en akromatisk korrigeringsplate laget av to typer glass, som ble produsert for den første av Grubb Parsons .

Modifikasjoner av Schmidt-speilet

De fremragende optiske egenskapene til Schmidt-kameraet motiverte undersøkelsen av en rekke varianter for å utjevne bildefeltet, forenkle strukturen, for å forstørre bildevinkelen eller blenderåpningen:

Schmidt Väisälä-kamera

Prinsippet om korrigeringsplaten ble også oppdaget i 1924 - før Schmidt - av Yrjö Väisälä , men ble avvist av ham på grunn av feltets krumning. Väisälä utviklet senere to-linse feltplan for Schmidt-speil, som ligger nær fokuspunktet, og bygde to kameraer, ett med 120 mm blenderåpning og ett med 500 mm blenderåpning, begge med blenderforhold på 1: 2 og en bildevinkel på rundt 7 °. I 1941 laget han en annen med en åpning på 31 cm for Kvistaberg observatorium .

To slike kameraer med en spesielt stor blenderåpning på 63 cm og et blenderforhold på nesten 1: 1 i en synsvinkel på 10 ° ble spesifisert av J. Hewitt på begynnelsen av 1960-tallet og bygget av Grubb Parsons. Disse enhetene , kjent som Hewitt- kameraer, ble brukt til satellittobservasjon i England og Australia.

En linse for utflating av bildefeltet ble senere brukt i Oschin Schmidt-teleskopet og i Observatorio Astronómico Nacional de Llano del Hato for å betjene teleskopene med flate CCD- bildeapptakere. I Schmidt-teleskopet til Kiso-observatoriet brukes imidlertid en passende formet CCD-brikke.

To-speil varianter

Schmidt-Cassegrain-teleskopet for amatørastronomer, Schmidt-platen fungerer også som holder for det sekundære speilet, og eliminerer behovet for en edderkopp for montering og unngår diffraksjonstoppene forårsaket av dette.

Hovedartikler: Schmidt-Cassegrain-teleskop og Schmidt-Newton-teleskop

James G. Baker utviklet et alternativ til utflating av bildefeltet ved hjelp av linser ved å kombinere Schmidt-korrigereren med et Cassegrain-speilarrangement med minst en litt asfærisk speilflate. Sammenlignet med det originale Schmidt-kameraet, resulterer dette i et mer tilgjengelig bildeplan nær hovedspeilet og en kortere design på grunn av redusert avstand mellom korrigereren og hovedspeilet. Ytterligere varianter er design der begge speilene er sfæriske, men bildefeil er ikke helt eliminert; disse kan deretter elimineres av ytterligere korrigatorer nær fokus. I henhold til dette prinsippet er det bygget to store vitenskapelige instrumenter med en åpning litt over 80 cm, samt et antall teleskoper for amatørastronomi med en blenderåpning på ca. 55 cm. Kombinasjonen av et newtonsk teleskop med en Schmidt-korrigeringsplate foran det tilbys også for amatørsektoren .

En annen variant er den monosentriske versjonen, hvor krumningssenteret til begge speilene ligger oppå hverandre. Symmetrien som dannes på denne måten resulterer i en stor synsvinkel.

Super Schmidt optikk

Baker-Nunn-kamera , det er kortere enn et Schmidt-kamera på grunn av det høyere blenderforholdet på 1: 1.

Prinsippet for arrangementet oppdaget av Schmidt kan forbedres ytterligere ved å utvide konseptet med en korrigerer i midten av et sfærisk hovedspeil gjennom en flerdelt struktur av korrektoren. For å oppnå dette har det vist seg å være veldig effektivt å dele korreksjonen mellom Schmidt-platen og menisklinsen til et Maksutov-teleskop , siden noen av avvikene i Schmidt-platen og menisken avbryter hverandre. Disse optikkene har en synsvinkel på 60 ° med lysintensiteter på rundt 1: 1 og ble hovedsakelig brukt som satellittkamera rundt 1960 .

Eksempler på Super Schmidt-optikk er:

  • Menisk-Super-Schmidt-kamera. Dette kameraet, utviklet i England, bruker to menisker som omgir en achromatisk Schmidt-plate; den har en blenderåpning på 30 cm og et nominelt blenderforhold på 1: 0,63.
  • Baker super-Schmidt utviklet samtidig , kameraet for meteorobservasjon designet av James G. Baker og bygget av Perkin Elmer rundt 1950, hadde en lignende struktur og egenskaper.
  • Det sovjetiske FAS-kameraet, som består av en korrigeringsplate og menisk linse.
  • VAU-kamera, et kamera designet i Sovjetunionen med en linsediameter på 650 mm. Det var i observatoriet fra 1969 Zvenigorod installert. Den er basert på en Astrodar- linse utviklet av Maksutow og Sosnina i 1953 , der det er en menisk linse bak blenderåpningen.
  • Et Poznan-2- kamera konstruert i Polen og installert i Poznan- observatoriet , som har en korrektor bestående av fem linser.
  • Den Baker-Nunn satellitt-følge kamera med en åpning på 50 cm og et åpningsforhold på 1: 1. Arrangementet av tre-linsekorrigereren og det sfæriske speilet ligner på et Houghton-teleskop , men korrigeringslinsene er tynnere og asfæriske, som i et Schmidt-kamera.

En videreutvikling som gir skarpere bilder i en synsvinkel på 30 °, har en blenderåpning på 80 cm og et blenderåpningsforhold på 1: 1,9 og bruker kun sfæriske linser laget av en type glass ble publisert i 2016.

Korrektorspeil

LAMOST

Hovedartikkel: Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope

Brytningen av lys på Schmidt-platen, som er laget av glass, får lyset til å splitte opp avhengig av bølgelengden. Denne kromatiske aberrasjonen kan unngås ved å bruke et asfærisk formet, litt skrå speil som erstatter Schmidt-platen. For forskningsformål ble et Schmidt-teleskop med korrigeringsspeil realisert for første gang i 2007 av kinesiske LAMOST . Siden korrigeringsspeilet også kan støttes mot deformasjon over et stort område, kunne en fri åpning på 4 m realiseres og et kromasifritt synsfelt på 5 ° ble oppnådd.

litteratur

  • S. Marx, W. Pfau: Himmelfotografering med Schmidt-teleskoper. Urania-Verlag, Leipzig / Jena / Berlin 1990, ISBN 3-332-00214-7 .
  • J. Schramm: Stjerner over Hamburg - Historien om astronomi i Hamburg. 2., revidert og utvidet utgave. Kultur- og historikontor, Hamburg 2010, ISBN 978-3-9811271-8-8 .

weblenker

Commons : Schmidt-kameraer  - samling av bilder, videoer og lydfiler

Individuelle bevis

  1. ↑ Bernhard Schmidt: Et lyst, komafritt speilsystem. bibcode : 1938MiHam ... 7 ... 15S
  2. ^ Atmosfæriske utryddelseskoeffisienter og lysstyrke på nattehimmelen ved Xuyi observasjonsstasjon , arxiv : 1211.4672
  3. ^ Charles Gorrie Wynne : Optikken til det akromatiserte britiske Schmidt Telescope kvartalsvis i: Journal of the Royal Astronomical Society. Bind 22, 1981, s. 146, bibcode : 1981QJRAS..22..146W
  4. ^ RV Willstrop: Konvertering av store felt for reflekterende teleskoper. bibcode : 1987MNRAS.229..143W
  5. ^ E. Öpik: Yrjö Väisälä. I: Irsk Astron. Journ. Vol. 11, s. 159, bibcode : 1973IrAJ ... 11R.159O
  6. ↑ Yrjö Väisälä: Anastigmatisk reflekterende teleskop fra observatoriet ved Universitetet i Turku. I: Astr. Nachr. Bind 254, 1935, s. 361. bibcode : 1935AN .... 254..361V
  7. ↑ Yrjö Väisälä: Om speilteleskoper med stort synsfelt. I: Astr. Til. Volum 259, 1936, s. 197. strekkode : 1936AN .... 259..197V
  8. ↑ Nobunan Itoh, Takao Soyano, Ken'rchi Tarusawa, Tsutomu Aoki, Sigeomi Yoshida, Takashi Hasegawa, Yasushi Yadomaru, Yoshikazu Nakada, Satoshi Miyazaki: A Very Wide-Field CCD Camera for Kiso Schmidt Telescope ( Memento fra 31. oktober 2008 på Internet Archive ) (PDF-fil; 739 kB). I: Publ. Natl. Astron. Obs. Japan. Bind 6, 2001, s. 41-48.
  9. ^ JG Baker: En familie av flatfeltkameraer, tilsvarende ytelse til Schmidt Camera. I: Proceedings, American Philosophical Society. vol. 82, 1940, s. 339. (books.google.de)
  10. ↑ James G. Baker : Schmidt image former med sfærisk aberrasjon correcto. USPTO prioritet 19. juni 1945.
  11. ^ Albert Bouwers: Schmidt Type Image Former With Negative Meniscus Lens Spherical Aberration Corrector. USPTO, prioritet 16. oktober 1945. (google.nl)
  12. ^ DG Hawkins, EH Linfoot: En forbedret type Schmidt-kamera. I: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Vol. 105, 1945, s. 334, bibcode : 1945MNRAS.105..334H
  13. ^ Menisken Super-Schmidt meteorkamera. (engl.)
  14. ^ A b J. Davis: Design og ytelse av tre Meniscus Schmidt Meteor-kameraer. I: Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society. Vol. 4, 1963, s. 74, bibcode : 1963QJRAS ... 4 ... 74D
  15. ^ Fred L. Whipple : Baker-super-Schmidt meteorkameraer. bibcode : 1951AJ ..... 56..144W
  16. ^ A b A. G. Massevitch, AM Losinsky: Fotografisk sporing av kunstige satellitter. I: Space Science Review. 1970, bibcode : 1970SSRv ... 11..308M
  17. ↑ Nail Bakhtigaraev, Alexandr Sergeev: Nye instrumenter i Zvenigorod og Terskol observatorier.
  18. ↑ AG Masevich, AM Lozinskiy: New Soviet kameraer for fotografiske observasjoner av kunstig himmellegemer. ( Novyye Sovetskiye kamery dlya fotonablyudeniy iskusstvennykh nebesnykh tel , Vestnik Akadeinii Nauk SSSR, Vol. 57, nr. 2, 1970, s. 38-44, oversatt av Walter L. Burton, 1972)
  19. ↑ terebizh.ru
  20. ^ Lewis C. Epstein: Et refleksjons Schmidt-teleskop for romforskning. bibcode : 1967S & T .... 33..204E
  21. ^ Dietrich Korsch: Reflekterende Schmidt-korrigerer. bibcode : 1974ApOpt..13.2005K