Část 13 - Které dalekohledy jsou vhodné pro astrofotografii

Vybrat z bohaté nabídky dalekohled, který vyhovuje vlastním potřebám při dostupném rozpočtu, není snadný úkol.

Část 13: Které dalekohledy jsou vhodné pro astrofotografii

Kdo má zájem o astronomii obecně a zejména o astrofotografii, dříve nebo později pocítí touhu po vlastním dalekohledu. I když je možné provádět vizuální pozorování pouhým okem nebo dalekohledem a i působivé astrofotografie mohou vzniknout bez dalekohledu (viz části 1 až 4 této série tutoriálů), teprve dalekohled poskytne přístup k nespočetným menším a/nebo slabším nebeským objektům.

Nabídka dalekohledů je obrovská a na začátku zdánlivě nepřehledná, reklamní sliby jsou velké. Tento tutoriál by se proto měl zabývat otázkou, které dalekohledy jsou vhodné pro astrofotografii a mohou být doporučeny. Abych to předběhl: Neexistuje „nejlepší“ dalekohled pro všechny účely. Nabízené konstrukce a optické systémy mají každý svá specifická pozitiva a negativa, některé jsou použitelné pro široké spektrum aplikací, jiné jsou specialisté a své přednosti ukazují pouze při pozorování určitých objektů. A i velký, výkonný dalekohled může být špatnou volbou, pokud jeho velikost a váha přispívají k tomu, že bude málo používán, protože jeho ovládání a přeprava jsou příliš náročné a pracné.

Zásadně je třeba poznamenat, že dalekohled určený pro astrofotografické účely musí splňovat podstatně vyšší požadavky než zařízení pro vizuální pozorování oblohy. Zatímco na čisté prohlížení se mohou hodit i dalekohledy v nižší cenové kategorii, pro fotografii je nutné vybrat si lepší, ale také dražší modely.

Zde je výběr bodů, které jsou důležité:

• Kvalita zobrazení

Na optické ose poskytuje každý dalekohled s přesnou optikou přijatelnou kvalitu obrazu. Pro vizuální účely je to dostačující, avšak pro fotografii je důležité, aby byly hvězdy zobrazeny ostré i mimo optickou osu – co nejdále až do okrajů snímku. Čím větší je snímač použité kamery, tím obtížnější je splnit tuto podmínku.

• Osvětlené pole

Většina dalekohledů není schopna osvítit „full-frame senzor“ o velikosti 24x36 milimetrů bez vinětace; na každém snímku pak vznikají tmavé rohy. Dokonce i u senzorů ve formátu „APS-C“ (crop 1,6×, 15x22 milimetrů) některé dalekohledy stále ukazují slabiny v této disciplíně.

• Výsuv okuláru

Při použití digitální zrcadlovky (DSLR) musí být k dispozici výsuv okuláru s minimálním průměrem dvou palců. Důležitá je také mechanická konstrukce výsuvu okuláru. Měl by být dostatečně stabilní, aby po připojení těžké DSLR (ve srovnání s okulárem) nedocházelo k naklápění. Pro přesné a citlivé zaostřování je výhodné použít převodný mechanismus zaostřování.

Stabilní 2-palcový výsuv okuláru s převodným mechanismem zaostřování: Velké černé kolečko slouží k hrubému zaostření, zlaté má desetinásobný převod a umožňuje jemné nastavení.

Tento výsuv okuláru od značky Meade také nabízí převodný mechanizmus při zaostřování. V oblasti modrého kroužku je navíc možnost otáčení kolem optické osy pro nastavení nejlepšího obrazového výřezu.

Tento výsuv okuláru o průměru 1,25 palce je příliš malý na připojení digitální zrcadlovky. Chromový povrch má sklon zakrýt to, že je úplně vyroben z plastu a není schopen uspokojit fotografické požadavky na stabilitu.





• Teplotní stabilita

Během jedné noci obvykle teplota kontinuálně klesá. V závislosti na použitých materiálech pro tubus a výsuv okuláru může docházet k posunutí fokálního bodu a časté opakované zaostřování je vyžadováno. Větší radost přinese zařízení, u kterého není nebo je jen zřídka nutné znovu zaostřovat při klesání teploty.

• Vyrovnání pole

Většina optických systémů amatérských dalekohledů trpí zkreslením pole, tj. rovina ostrosti není rovinou, ale polokoulí. To vede nevyhnutelně k částečným neostrým místům na fotografiích v závislosti na bodu zaostření. Čím větší je senzor, tím je to problematické. Problému lze čelit speciálně navrženou korekcí pole, která však není dostupná pro všechny dalekohledy.

• Poměr úhlového rozlišení

Poměr úhlového rozlišení je dán, když je ohnisková vzdálenost dělena volným průměrem přední čočky nebo hlavního zrcadla. Výsledkem je číslo, které se shoduje s clonou fotografického objektivu. Čím menší je číslo, tím je dalekohled světelnější. Vysoká světelnost znamená krátké expozice, což je velká výhoda při fotografování slabých objektů hlubokého vesmíru. Kvůli krátkým expozicím jsou světlé optiky označovány jako „rychlé“, ty s nižší světelností jako „pomalé“.

• Obrazové chyby (aberrace)

Fotograficky využitelné jsou pouze dalekohledy, jejichž obrazové chyby (aberrace) jsou tak malé, že na fotografiích nejsou viditelné nebo jsou obtížně rozpoznatelné.

Řešením je pouze průměr volného objektivu dalekohledu (čočka nebo zrcadlo), který astronomové rádi nazývají aperture a je udáván v palcích (1 palec = 2,54 centimetru). Pro fotografii je však důležitější poměr úhlového rozlišení, tj. clona, protože jí závisí výsledná expozice. Samozřejmě: Pokud chcete delší ohniskové vzdálenosti s „rychlým“ poměrem úhlového rozlišení, automaticky se objeví velká otevření.

Nutno poznamenat, že cena, hmotnost a rozměry dalekohledu s rostoucí clonou velmi rychle rostou, určitě však zůstává na výběru dalekohledu individuální přání a preference. Zejména rozhoduje ohnisková vzdálenost ve spojení se senzorovým formátem o efektivním zorném úhlu. Zatímco rozsáhlé objekty na obloze, jako například Galaxie Andromeda nebo Orionova mlhovina, již mohou být plně zachyceny s ohniskovou vzdáleností 500 milimetrů, menší objekty jako například Prstencová mlhovina nebo planeta vyžadují podstatně delší ohniskovou vzdálenost.

Čočky nebo zrcadla?

Základní rozdělení dalekohledů vychází z optických komponent, které vytvářejí obraz. Pokud je objektiv složen pouze z čoček, hovoříme o čočkovém dalekohledu neboli rektofraktor. Pokud jsou jako objektiv použity pouze zrcadla, jedná se o zrcadlový dalekohled neboli reflektor. Pokud obraz vytváří jak zrcadla, tak čočky, mluvíme o kata-dioptickém systému.

1. Čočkový dalekohled (Refraktor)

Refraktor nejvíce odpovídá tomu, co si laik představí pod teleskopem: Na předním konci tubusu se nachází objektiv složený minimálně ze dvou čoček, zatímco na zadním konci je kamera připojena bez dalších optických prvků. Čočkový dalekohled je tak velmi zjednodušenou formou teleobjektivu s pevným ohniskem. Teleobjektivy jsou však složitější konstrukce, takže jejich délka je krátká ve srovnání s efektivní ohniskovou vzdáleností. U refraktorů tomu tak není, takže délka je přibližně rovna skutečné ohniskové vzdálenosti.

Schéma čočkového dalekohledu. Světlo od hvězdy vstupuje zleva, dopadá na čočkový objektiv a je koncentrováno na senzoru kamery v ohnisku.





Refraktory trpí problémem chromatické aberace, což je chyba ve fokální délce způsobená tím, že světlo je v čočkách různě lámáno v závislosti na vlnové délce.



Schéma chromatické aberace: Čočka zároveň působí jako hranol a rozkládá světlo na jeho složky. Pro každou vlnovou délku (=barvu) vzniká jiné ohnisko.



Čočka tedy zároveň působí jako hranol a rozkládá světlo na jeho spektrální složky. Důsledkem je, že jednooký objektiv nemá skutečné ohnisko, ale barvy modrou, zelenou a červenou spojuje do různě umístěných ohniskových bodů; celkově vzniká „ohnisková linie“. Efektivní ohnisková vzdálenost pro červené světlo je delší než pro modré světlo. Pro vizuální pozorování i pro fotografování je takový objektiv, nazývaný chromát, jednoduše nepoužitelný, protože kvalita obrazu je narušena silně výraznými, zbarvenými halami kolem hvězd. Chromaty najdete z tohoto důvodu maximálně v „hračkových dalekohledech“.

Zlepšení lze dosáhnout objektivem složeným ze dvou čoček vyrobených z různých skleněných materiálů. Tím lze alespoň spojit v jednom ohnisku dvě z tří hlavních vlnových délek. Poloha třetí (v praxi obvykle modré světlo) však stále má odlišnou fokusaci, takže při jasných hvězdách se i přes nejlepší zaostření nápadně objevují modré halos na fotografiích. Dalekohledy tohoto typu jsou nazývány achromatem nebo fraunhoferovými dalekohledy a jsou relativně cenově dostupné. Pro fotografické účely se hodí jen omezeně kvůli zbytkovému chromatickému chybu. Čím je objektiv refraktoru světlejší, tím větší je dopad chromatické aberace.



Schéma achromatu: Dvě čočky z různých skleněných materiálů jsou tak kombinovány, aby alespoň dvě hlavní vlnové délky (zde červená a zelená) byly spojeny v jednom společném ohnisku, zatímco modré světlo nadále má jinou fokusaci.

Achromatický refraktor od Bresseru se 5palcovým průměrem otvoru a vestavěnou pole-levelační čočkou je již impozantním zařízením. Zbytková chromatická chyba se projeví ve formě modrých hal kolem jasných hvězd. Cena: 480 eur.

Objektiv tohoto refraktoru ukazuje po odstranění výztuže tři páry s vyrovnávacími šrouby (každý pár tahač a tlačítko). Díky tomu lze objektiv tak nastavit, aby optická osa spadala s podélnou středovou linií tubusu. V praxi však bude taková justáž velmi zřídka potřebná. Zelenavá reflexní úprava čoček minimalizuje velké ztráty světla způsobené odrazy.

Nejperfektnější formou refraktoru je Apochromat, kde většinou trojlomný objektiv zajišťuje úplné vyloučení chromatické aberace nebo alespoň tak silné snížení, že v praxi nehraje roli. Jedna z čoček je vyrobena z exotického a drahého druhu skla, takže se podaří spojit tři vlnové délky v jediném ohnisku. Výsledkem je zcela barevně čistý obraz bez rušivých barevných lemování na okraji jasných objektů. Bohužel označení Apochromat a příslušné přídavné jméno apochromatický nepodléhají žádné průmyslové normě, takže na trhu jsou zařízení, které sice nesou označení Apochromat, ale v praxi přesto zobrazují zřetelný zbytek chromatické aberace.



Schéma apochromatu: Trojlomný objektiv je schopen spojit prakticky všechny vlnové délky v jednom společném ohnisku – výsledkem je fotografie bez patrného chromatického chybu. Jedna z čoček musí být vyrobena z drahého specializovaného skla.

Tento převážně barevně neutrální apochromát má průměr 90 milimetrů. Výrobcem je William Optics, jeho cena se pohybuje nad 800 eur.

Pohled na objektiv ukazuje vysokou kvalitu povlaku, protože čočky jsou skoro neviditelné. Ohniskovou vzdáleností je 621 milimetrů, poměr ohnisek je 1:6,9.

Apochromaty od výrobce LZOS patří mezi nejlépe korigované refraktory na světě. Zde je zobrazen objektiv se 115 milimetry průměru (4,5 palce) a ohniskovou vzdáleností 805 milimetrů (poměr ohnisek 1:7). S tubusem a výsuvným okulárem se počítejte s cenou přesahující 3000 eur.

Dva apochromaty od Astro-Physics: Bílý dalekohled je 6,1 palců refraktor (155 milimetrů průměr) s poměrem ohnisek 1:7, menší, připevněný dalekohled je apochromát se 4,1 palce průměru při poměru ohnisek 1:6 (ohnisková vzdálenost 630 milimetrů). Je zřejmé, jaký rozdíl způsobuje dva palce průměru ve velikosti a hmotnosti.

Refraktory s průměrem větším než 7 palců jsou téměř netransportovatelné. Velký přístroj na následujícím snímku je 10palcový apochromát s poměrem ohnisek 1:14, menší připevněný přístroj je 5,1palcový apochromát s poměrem ohnisek 1:8. Jsou pevně namontovány v kopuli hvězdárny ve Welzheimu.

Mezi achromatem a apochromatem se řadí ED, semi nebo polojádrové apochromaty, u kterých je pomocí dvoulomového objektivu dosaženo viditelně lepší korekce barev než u achromatu, aniž by však dosáhly dokonalosti pravého apochromatu.

To je možné díky použití speciálního skla pro jednu z obou čoček. Cena těchto přístrojů je docela zajímavá a i fotografický výkon některých modelů může překvapit.

Poloapochromaty často nesou doplňkový název „ED“. Korekce chromatické aberace je výrazně lepší než u achromatu, aniž by dosáhly dokonalosti skutečného apochromatu. Poměr cena/výkon lze označit za vyvážený a atraktivní. Tento přístroj s průměrem 80 milimetrů a ohniskovou vzdáleností 600 milimetrů lze mít již od 350 eur:

Tento ED refraktor má průměr 100 milimetrů (4 palce) a ohniskovou vzdálenost 900 milimetrů (poměr ohnisek 1:9). Jeho cena se pohybuje kolem 700 eur.

Pohled na (nerovnatelný) objektiv výše uvedeného refraktoru ED-60/800:

Vlevo snímek Orionovy mlhoviny s achromatem. Jsou zde dobře viditelné modré lemy kolem jasných hvězd v důsledku chromatické aberace. Poloapochromat (ED, vpravo) tuto optickou vadu výrazně redukuje:

Výhody a nevýhody refraktoru spočívají v následujících oblastech:

• Jednoduché ovládání
• Zřídka nebo nikdy není nutná úprava optiky
• Rychlá připravenost k použití bez dlouhé doby vyrovnání se s okolní teplotou
• Nejlepší volba pro fotografii Slunce (viz Tutoriál č. 6)
• Neovlivnitelnost bočním světlem
• Žádná obstrukce v paprskovém průchodu fangovým zrcadlem (viz také zrcadlové dalekohledy)
• Vysoký přenos bez značné ztráty světla způsobené rozptylem a odrazem
• Abeceda hvězd bez „paprsků“
• (Teoreticky) nejlepší možný obrazový výkon při daném průměru (Apochromát)
  
  
• Velikost a hmotnost od průměru alespoň šest palců komplikují manipulaci
• Chromatická aberace u achromatů
• Vysoká cena apochromatů
• Průměry od 7 palců jsou prakticky použitelné pouze jako zařízení v hvězdárně
  
  

2. Zrcadlový dalekohled (reflektor)

Objektiv zrcadlového dalekohledu se skládá z holého zrcadla, které je hrubě kulaté v materiálu z křišťálu nebo sklokeramiky broušené a následně opatřené reflexní povrchovou úpravou. Při detailnějším pohledu se ukazuje, že v závislosti na konstrukčním typu se povrch mírně liší od sférického holého zrcadla.

Poněvadž ohnisko holého zrcadla leží v paprskovém průchodu, nebude možné fotoaparát (alespoň u dalekohledů amatérské třídy) přímo umístit tam, protože by blokoval příliš velkou část vstupujícího světla. Z tohoto důvodu mají reflektory druhé zrcadlo, tzv. fangové nebo sekundární zrcadlo. Je umístěno před ohniskem a odklání světlo hlavního zrcadla z tubusu ven, kde se pak sloučí v ohnisku a může být upevněn fotoaparát.

Poněvadž fangové zrcadlo má své místo přímo v paprskovém průchodu, musí být udržováno rošty tzv. „fotokrabicí“, které jsou samy připevněny ke stěně tubusu. Fangové zrcadlo spolu s „krabicí“ v paprskovém průchodu je tedy nezbytné zlo, jehož důsledky by měly být dále projednány.

Důležité je, že fangové zrcadlo není na fotce viditelně znázorněno, ani jako ostrá, ani jako neostrá silueta. V závislosti na průměru však stíní část vstupujících světelných paprsků, což vede ke ztrátě jasu. Tato ztráta je však zanedbatelná: I když lineární průměr fangového zrcadla činí 30 procent průměru hlavního zrcadla, stíní svou plochou pouze devět procent vstupujícího světla.

Druhým účinkem fangového zrcadla je snížení obecného obrazového kontrastu, který je silnější, čím větší je průměr fangového zrcadla. Fotograficky je tento vliv zanedbatelný, zásadně pouze při vizuální pozorování planet s jejich již tak kontroverzními detaily. Rošty fanového zrcadla zanechávají na fotografiích viditelné stopy v podobě „paprsků“ kolem jasných hvězd.

Forma nosníku je zde zobrazena dvojnásobně, přičemž druhý obrázek je posunut o 180 stupňů oproti prvnímu. Čtyřramenný pavouk tedy vytváří čtyři paprsky světlých hvězd, zatímco tříramenný jich vytváří šest.



Refraktor zobrazuje hvězdy bez „paprsků“ (vlevo). Naopak pavoukové ramena zrcadlových dalekohledů Newtona vytvářejí obraz paprsků pomocí difrakce světla hvězd (vpravo).



Zrcadlovky jsou obecně bez chromatické aberace, protože odraz světla probíhá nezávisle na jeho vlnové délce.

Následující část se zaměří na tři běžné typy zrcadlových dalekohledů.

2.1 Newtonův reflektor

Menší zařízení tohoto typu mají levně vyrobené sféricky broušené hlavní zrcadlo, zatímco větší mají hlavní parabolické zrcadlo, jehož tvar se odlišuje od kulového, aby se zlepšila kvalita obrazu. Před dosažením ohniska odchyluje eliptické, ale rovinně paralelní sekundární zrcadlo světlo o 90 stupňů otvorem v boční stěně tubusu. To znamená, že pozice pro pozorování nebo umístění kamery se nachází na bočním předním konci dalekohledového tubusu, což je zpočátku trochu neobvyklá konfigurace. Protože u dalekohledů tohoto typu je opticky účinná pouze jedna plocha, lze je vyrábět relativně levně.

Pro fotografii jsou modely s velkým záchytným zrcadlem vhodnější než ty s malým, aby osvítily i velké snímače až na okraje obrázku. Následně se hovoří o fotooptimalizovaných Newtonových dalekohledech nebo jednoduše o „foto-Newtonu“. Newtony lze vyrobit s velkým průměrem a „rychlými“ fázemi otevření, ale mimo optickou osu systémově vykazují optickou vadu Komu, která se projevuje na okraji obrazu deformovaných hvězd jako komet. Řešením je další čočkový systém v očním výtahu tzv. koma-korektor.



Schematické znázornění Newtonova reflektoru: Světlo vpadající zleva se nejprve odráží od dutého zrcadla, je skupinováno a před dosažením ohniska se odráží z úhlu 45 stupňů z nakloněného zrcadla s rovnou plochou z tubusu.

Pohled na Newtonův reflektor se nachází bočně na předním konci teleskopu (červená šipka).

Pohled do otvoru Newtonova reflektoru. Vidíme zde záchytné zrcadlo, které je zavěšeno na čtyřech tenkých ramenech. Zadní částí je tu patrné hlavní zrcadlo. Vpravo nahoře vystupuje okulární výtah.

Fotograficky optimalizovaný Newtonův reflektor značky Vixen. Opět je okulární výtah, kam je připojena kamera, označen červenou šipkou. Toto zařízení má 8 palců (200 mm) průměr a 800 mm ohniskovou vzdálenost, což znamená „rychlý“ poměr otevření 1:4. Dalekohled stojí kolem 1100 eur bez montáže.

Pohled do otvoru foto-Newtonova reflektoru Vixen ukazuje, že záchytné zrcadlo má relativně velký průměr, aby osvítilo i větší snímače. Ramena, na kterých je zavěšeno záchytné zrcadlo, jsou poměrně tlustá, ale také dostatečně stabilní.

Velmi jednoduše sestavená verze Newtonova reflektoru je známá jako „Dobsonův teleskop“. Kvůli montáži taková zařízení nepřicházejí v úvahu pro fotografické účely.



Pro vizuální účely se tzv. „Dobsonovy“ dalekohledy těší velké oblibě. Jedná se o velmi jednoduše sestavené Newtonovy reflektory, které však kvůli montáži nejsou vhodné pro dlouho expozované astrofotografie.

2.2 Cassegrainův reflektor

I u tohoto typu je hlavní zrcadlo parabolického tvaru. Záchytné zrcadlo však není, jako u Newtona, rovné, ale konvexně-hyperbolické (také opticky účinné) a je tak umístěno, aby paprsek světla byl odrážen zpět k hlavnímu zrcadlu. To je uprostřed průchozí, takže okulár nebo kamera jsou připevněny ke zpětnímu konci tubusu. Pozice pro pozorování je tedy totožná s refraktorem.



Schematické znázornění Cassegrainova reflektoru: Hlavní zrcadlo (vpravo) skupinuje padající světlo na záchytné zrcadlo (vlevo). To ho odráží skrz centrální otvor hlavního zrcadla, kde se nakonec sjednocuje mimo tubus v ohnisku.

Okulární výtah u Cassegrainova reflektoru, ke kterému lze připojit také kameru, se nachází na zadní straně směrem k teleskopu (červená šipka), stejně jako u refraktoru:





Cassegrainovy reflektory jsou v nabídce již pouze ojedinělé. Jejich pole zobrazení je zakřivené a mimo optickou osu vykazují obrazové chyby, včetně Komy. Ty se dají snížit jen s odpovídajícím korektorem z harmonizovaného čočkového systému, takže výsledkem je fotograficky použitelný dalekohled s dostatečně velkým polem zobrazení pro formát snímače digitální zrcadlovky.

2.3 Ritchey-Chrétien-Reflektor

Velmi podobný Cassegrain-Reflektoru, avšak používá dva hyperbolické tvary zrcadel, jedno pro hlavní a druhé pro vedlejší zrcadlo. To umožňuje odstranit komu Cassegrainů, ale ne obrazovou fluktuaci, kterou stále musí eliminovat čočkový korektor. Tento typ konstrukce přináší dobrou kvalitu obrazu až do krajů i pro větší snímače. To může být důvodem, proč mnoho největších pozemních teleskopů i Hubbleova vesmírného teleskopu jsou realizovány jako Ritchey-Chrétien-Reflektory.

Teleskopy, které jsou takto koncipovány s ohledem na fotografické účely, jsou občas označovány jako astrografy. Mnoho Richey-Chrétienů je vyráběno pouze s relativně velkým průměrem a jsou celkem drahé, takže zůstávají většinou pro ambiciózní amatéry.

Schematické znázornění Ritchey-Chrétien-Reflektoru: Dráha světla je naprosto identická s Cassegrain-Reflektorem; pouze obě zrcadla mají mírně odlišný tvar povrchů, díky čemuž jsou lépe korigovány optické vady mimo optickou osu obrazu:

Ritchey-Chrétien-Reflektor s průměrem 20 palců (50 centimetrů) je již téměř profesionální vybavení. Jen samotný dalekohled od RCOS, USA, bez montáže, stojí 46 000 eur.

Výhody a nevýhody Reflektoru lze shrnout následovně:

• Velké průměry za relativně nízké náklady (Newton)
• Žádná chromatická aberace
• Dostupné i částečně světlé verze (Newton)
• Střední časy ochlazování díky otevřenému tubusu vpředu
• Velmi vysoká kvalita obrazu pro velké snímače (Ritchey-Chrétien s korekční čočkou určenou pro obrazovou plochu)
• Délka konstrukce výrazně kratší než fokální vzdálenost (Cassegrain, Ritchey-Chrétien)
  
  
• Možnost, že se prach dostane na hlavní zrcadlo kvůli otevřenému tubusu
• Afokalizace zrcadel (Kollimace) občas vyžadována
• Ztráta světla a kontrastu díky vedlejšímu zrcadlu ve světelném svazku
• Ztráta světla kvůli omezenému odrazivosti zrcadel
• Omezené použití pro pozorování Slunce
• Omezené použití pro pozorování na zemi přes den (např. ptáky)
• Vyzařování paprsků kolem jasných hvězd kvůli sloupkům bundě vedlejšího zrcadla
  
  
  
  Tři páry šroubů (jedno tlačné a jedno tahové) umožňují jemnou afokalizaci hlavního zrcadla u Newtonova reflektoru. Obrázek ukazuje zadní stranu tubusu.
  
  
  
  

S pomocí dalších tří šroubů lze vedlejší zrcadlo Newtonova reflektoru dostat do optimální polohy. Justáž optiky u Newtonova teleskopu není složitá, ale je třeba se ji nejprve naučit.

3. Katadioptrický systém

Katadioptrické teleskopy k vytváření obrazu využívají zrcadla a čočky, ale vycházejí ze zmiňovaných Newtonových a Cassegrain-Reflektorů. Za nápadem přidat další čočkový prvek na přední části, tedy v oblasti vstupní pupily, stojí snaha o zlepšení kvality obrazu mimo optickou osu, často v kombinaci s jednodušší a tím levněji vyrobitelnou povrchovou formou hlavního zrcadla. Použitý čočkový prvek má za následek chromatickou aberaci, která je však v porovnání s achromatickým refraktorem minimální a v praxi téměř nezaznamenatelná. Pokud je přidaný čočkový prvek tenký a asféricky broušený, nazývá se také "Schmidt-Platte" a teleskopový název je označen předponou "Schmidt-". Pokud se jedná o relativně tlustý, sféricky vyrobený měníkovitý prvek, mluvíme o "Maksutow-Teleskopu".

Čočka slouží zároveň jako uchycení pro vedlejší zrcadlo, takže je možné se vyhnout držáku vedlejšího zrcadla a nevznikají žádné paprsky u jasných hvězd.

3.1. Schmidt-Cassegrain

Konstrukce odpovídá hrubému Cassegrain-Reflektoru, doplněnému o asférickou Schmidt-Platte. Tato asférická Schmidt-Platte umožňuje sférický tvar hlavního zrcadla, což znamená levnější výrobu. Současně se snižuje koma, čímž se teoreticky dosahuje dobré obrazové kvality. Bohužel výroba asférické Schmidt-Platte je problematická. Někdy se nepodaří dosáhnout požadované přesnosti, takže efektivní výkon některých Schmidt-Cassegrain teleskopů zaostává za očekáváním. Přesto byl tento typ teleskopu dlouhou dobu velmi oblíbený u amatérů, protože umožňuje relativně velké průměry a ohniskové vzdálenosti při umírněných rozměrech teleskopu. Další problém mnoha modelů spočívá v tom, že osvětlení velkých snímačů digitálních zrcadlovek se nedaří - silné vinětace ve formě tmavých okrajů obrazu narušují obraz.



Schematické znázornění Schmidt-Cassegrain teleskopu: Na rozdíl od Cassegrain-Reflektoru je zde přední čočka nazývána Schmidt-Platte. Je vybavena asférickým tvarem a umožňuje levnější zrcadla a korekci obrazových vad mimo optickou osu.

Celestron je nejznámějším výrobcem Schmidt-Cassegrain dalekohledů. Tento model má 8 palců (200 milimetrů) průměr a 2000 milimetrů ohniskovou vzdálenost, tedy clona 1:10. Poměrně velké zrcadlo je upevněno na Schmidtově desce, čímž odpadá potřeba nosných tyčí. Díky vrstvěnému skelnému desku je možné vidět hlavní zrcadlo. Tento tubus bez montáže je k dostání za přibližně 1150 eur.

Nastavitelné na tomto dalekohledu je pouze zrcadlo. Po odstranění centrální krytky se objeví odpovídající justážní šrouby.

3.2 Maksutow-Cassegrain

Zásadně odpovídá Schmidt-Cassegrainu, pouze se namísto Schmidtovy desky používá menisková čočka. Všechny povrchy jsou sférické, lze je tedy vyrábět levně a s vysokou přesností. Sekundární zrcadlo je tvořeno povrchovou vrstvou na zadní straně meniskové čočky. Optický princip umožňuje vysokou kvalitu zobrazení a najde uplatnění zejména u velmi kompaktních menších dalekohledů a některých fotografických objektivů. S rostoucím průměrem se Maksutow-Cassegrain dalekohled kvůli tlusté meniskové čočce stává poměrně těžkým.

Panoramatické zobrazení Maksutow-Cassegrain dalekohledu: Světelný paprsek odpovídá Schmidt-Cassegrainu, pouze se namísto Schmidtovy desky používá sféricky broušená menisková čočka, na jejíž zadní straně je naneseno zrcadlo fangspieglové.

Tento kompaktní Maksutow-Cassegrain dalekohled od značky Meade má 5 palců průměr (přesně 127 milimetrů) a 1800 milimetrů ohniskovou vzdálenost, tedy clona 1:15 poměrně slabého světelného toku. Měsíc a planety jsou obzvláště vhodnými cíli pro takovou optiku. Bohužel je tento dalekohled dostupný pouze včetně vidlicové montáže; cena za něj je pak 900 eur.

Pohled zepředu na Maksutow-Cassegrain dalekohled umožňuje rozpoznat vrstvenou meniskovou čočku, na jejíž zadní straně je naneseno zrcadlo fangspeglové, zde dobře viditelné jako odraživý, světlý kotouč.

3.3 Schmidt-Newton

Světelný paprsek zásadně odpovídá Newtonovu reflektoru, pouze v oblasti vstupního otvoru dalekohledu je umístěna optická korekční čočka. Mnoho toho, co bylo řečeno o Schmidt-Cassegrainu, platí i pro Schmidt-Newton. Korekční čočka umožňuje použití sférického hlavního zrcadla a snižuje výskyt komy. Nicméně také problematická výroba Schmidtovy desky může u tohoto systému ovlivnit celkový výkon. Jsou k dispozici světelné a rychlé optiky.



Shematické zobrazení Schmidt-Newton dalekohledu: Na rozdíl od Newtonova reflektoru tento dalekohled obsahuje Schmidtovu desku jako přední čočku. Ta naopak slouží jako možnost upevnění fangspieglu, díky čemuž mohou být odstraněny nosné tyče.

Tento Schmidt-Newton dalekohled od značky Meade má 8 palců průměr (200 milimetrů) a 810 milimetrů ohniskovou vzdálenost, což dává "rychlé" clonové číslo 1:4. Vidětelná je Schmidtova korekční čočka, uprostřed které je upevněn fangspiegel. Cena za tento dalekohled je přibližně 715 eur.

3.4 Maksutov-Newton

Znovu slouží Newtonův reflektor jako základ, doplněný o meniskovou čočku vstupního otvoru korekce obrazových vad sférického hlavního zrcadla. Na trhu jsou zejména dostupné zařízení s velmi malým fangspieglem. Tyto se ideálně hodí pouze pro vysoce rozlišené záběry Měsíce a planet, zatímco kvůli velikosti fangspieglu nejsou schopny osvětlit senzor digitální zrcadlovky bez vinětace.



Schematické zobrazení Maksutow-Newton dalekohledu: Menisková čočka slouží jako přední čočka, jinak zásadně odpovídá Schmidt-Newton dalekohledu.

Tento Maksutow-Newton dalekohled od firmy Intes Micro má sedm palců průměr (180 milimetrů) a 1080 milimetrů ohniskovou vzdálenost (clona 1:6). Pohled je boční a shora (červená šipka). Aproximativní cena za zobrazené zařízení s prvotřídní optikou je 1800 eur.

Menisková čočka níže uvedeného Maksutow-Newtyna má ve středu velmi malé zrcadlo, které lineárně představuje pouze 18 procent celkového průměru. Volitelně lze zařízení také objednat s clonou 1:8, pak je zrcadlo ještě menší (13 procent otevření). Tyto malé zrcadla sice zajišťují vynikající obrazový kontrast, ale ani senzor digitální zrcadlovky s "crop-faktorem" neosvětlí. Jsou tedy specialisty na detailní záběry Měsíce a planet.

Tento Maksutow-Newton od Bresseru vypadá téměř jako běžný Newtonův reflektor, jehož zrcadlo se zdá viset ve vzduchu díky velmi účinnému povlaku meniskové čočky, který potlačuje téměř všechny odrazy světla. Pohled je - typicky pro Newtona - ze strany (červená šipka). Zařízení má průměr asi 6 palců (152 mm) a ohniskovou vzdálenost 740 mm, což odpovídá poměru otevření 1:5. Cena je kolem 1000 eur.

Zrcadlo tohoto Bresser-Maksutow-Newtyna je podstatně větší než u modelu od Intes Micro. Avšak umožňuje osvětlení senzorů ve formátu APS-C (digitální zrcadlovka s crop-faktorem 1,6).

Varianty

Kromě popsaných konstrukčních forem existuje řada dalších modifikací, které musí být považovány za exoty. Mnohé z nich slibují ještě lepší obrazový výkon ve srovnání s "vzorem" díky mírné úpravě tvaru hlavního a/nebo fangspieglu a/nebo korekční čočky.

Jedním příkladem jsou dalekohledy „Advanced Coma-Free“ od Meade, jejichž obrazový výkon byl oproti Schmidt-Cassegrainům zlepšen.

Na trhu relativně nové jsou dalekohledy od Meade nazvané „Advanced Coma-Free“. Díky této inovaci Meade už nemá v nabídce žádné Schmidt-Cassegrainy. Zobrazený je model s průměrem 8 palců (200 mm). Ohnisková vzdálenost je 2000 mm (clona 1:10). Doporučujeme začít s menší ohniskovou vzdáleností, protože přesné sledování takového dalekohledu při dlouhých expozicích není snadný úkol. Za tubus bez montáže je třeba zaplatit asi 1380 eur.

Pohled zepředu do dalekohledu Advanced Coma-Free. Povlak přední čočky je velmi kvalitní, protože téměř všechny odrazy potlačuje - zrcátko se zdá viset ve vzduchu. Jsou také viditelné justážní šrouby fangspieglu a hlavní zrcadlo dál v tubusu. Lineární průměr fangspieglu činí statné 38 % otevření. Zakrývá 14 procent plochy vstupní zornice - obé je v fotografickém nasazení akceptovatelné.

Výhody a nevýhody katadioptrických dalekohledů v klíčových bodech:

• Uzavřený systém, proto malé nebezpečí znečištění hlavního zrcadla
• Téměř žádná chromatická aberace
• Délka konstrukce podstatně kratší než jeho ohnisková vzdálenost (kromě Schmidt-Newtonů a Maksutow-Newtonů)
• Žádné paprsky kolem jasných hvězd, protože neexistují žádné vodítka fangspieglu
• Vysoká kvalita obrazu při pečlivém zpracování
  
  
• Delší doba ochlazení (např. po přepravě z vyhřátého bytu ven)
• Začas potřeba justáže zrcadel (kolidimace)
• Ztráta světla a kontrastu skrz sekundární zrcadlo v optické dráze
• Ztráta světla kvůli omezenému odrazivostnímu stupni zrcadel
• Omezené použití pro pozorování Slunce
• Omezené použití pro zemská pozorování ve dne (např. ptáci)
• Velká přední čočka náchylná k rosu
• Vysoká hmotnost (zejména u zařízení Maksutow)
  
  
  
  V následující tabulce jsou uvedeny hlavní systémy a jejich vhodnost pro astrofotografii, po dvou refraktorech, reflektorech a katadioptrických systémech. Jelikož žádný typ dalekohledu není pro všechny aplikace stejně vhodný, tabulka obsahuje rozdělení podle různých astronomických motivů.

Doporučení

Fakta jsou jedna věc, názory druhá. Proto bych chtěl z mé subjektivního pohledu nezůstat dlužen konkrétním doporučením.

Pro začátečníky v astrofotografii, kteří jsou vybaveni digitálním zrcadlovkou a chtějí pořizovat dlouhé expozice slabě osvětlených objektů na obloze, bych doporučil malý apochromatický refraktor s ohniskovou vzdáleností mezi 400 a 600 milimetry. Tím se problémy s přesným sledováním během expozice udržují v mezích, zatímco zůstává celá řada atraktivních motivů (hromady hvězd, plynné mlhoviny, galaxie) v dosahu. Takové zařízení je kompaktní a naprosto snadno ovladatelné, pokud je průměr otevření maximálně čtyři palce. Potřebný montážní systém (viz tutoriál číslo 9 z řady "Astrofotografie a fotografie hvězd") je co do hmotnosti a ceny také v mezích. V případě finančních problémů může být poloapochromatický nebo ED refraktor užitečnou alternativou. V každém případě byste měli před nákupem zjistit, zda je pro model vašeho výběru dostupná funkční korekční čočka pole zobrazení.

Pomocí Barlowovy čočky může být efektivní ohnisková vzdálenost takového refraktoru prodloužena, což umožňuje detailní snímky Měsíce. Navíc vám to otevírá cestu k fotografiím slunce ve světle bílého nebo H-alfa světla s takovým dalekohledem (viz tutoriál číslo 6 z řady "Astrofotografie a fotografie hvězd").

Pokud později, s nasbíranými zkušenostmi, přijdou na řadu delší ohniskové vzdálenosti (1000 až 1500 milimetrů), je obtížné vydat konkrétní doporučení. Pro objekty hlubokého vesmíru s dlouhými expozicemi přichází v úvahu newtonovský reflektor s komakorektorem, Schmidt-Newton nebo Maksutow-Cassegrain dalekohled, pokud nechcete opravdu hluboko sáhnout do kapsy a pořídit si jako ultimátní řešení velký apochromatický refraktor (až se šesti nebo sedmi palci otevření) nebo Ritchey-Chrétien reflektor.

Pokud máte převážný zájem o fotografie planet a detailní snímky Měsíce, musíte použít dlouhé ohniskové vzdálenosti, ale možná budete raději pracovat s webovou nebo videokamerou (viz tutoriál číslo 14 z řady "Astrofotografie a fotografie hvězd") namísto digitální zrcadlovky. Pak odpadá požadavek na velké osvětlené pole a výběr možností bude pestřejší. Přichází v úvahu Schmidt-Cassegrain, Maksutow-Cassegrain, Maksutow-Newton a newtonovský reflektor s dlouhým ohniskem, s průměry otevření od osmi do čtrnácti palců.

Poděkování

Firmě Fernrohrland, Fellbach (www.fernrohrland.de) patří můj dík. Tam jsem měl možnost pořídit řadu teleskopických obrazů obsažených v tomto návodu a ve dlouhých rozhovorech diskutovat o aktuální situaci na trhu, bez kterých by tento návod nebyl kompletní.

Všechny uvedené cenové informace jsou orientační a platí ke dni duben 2009.