Parte 13 - Quali telescopi sono adatti per l'astrofotografia

Trovare il telescopio adatto alle proprie esigenze all'interno di un'ampia gamma disponibile, rispettando il budget a disposizione, non è un compito facile.

Parte 13: Quali telescopi sono adatti per l'astrofotografia

Chi è interessato all'astronomia in generale e all'astrofotografia in particolare, prima o poi sentirà il desiderio di avere un proprio telescopio. Anche se osservazioni visive possono essere realizzate con il solo occhio nudo o un binocolo e sono possibili impressionanti foto astronomiche senza un telescopio (vedi Parti 1-4 di questo tutorial), soltanto un telescopio permette l'accesso a numerosi oggetti celesti più piccoli e/o meno luminosi.

L'offerta di telescopi è vasta e all'inizio apparentemente insondabile, le promesse pubblicitarie sono pompose. Questo tutorial si prefigge dunque di rispondere alla domanda su quali telescopi siano adatti per l'astrofotografia e possano essere raccomandati. Per anticipare la conclusione: Non esiste un telescopio 'migliore' per tutti gli usi. Le forme costruttive e i sistemi ottici offerti hanno vantaggi e svantaggi specifici, alcuni sono utilizzabili in modo abbastanza soddisfacente per un ampio spettro di applicazioni, altri sono specialisti e esaltano i loro pregi solo nell'osservazione di determinati oggetti. E anche un telescopio grande e potente può essere la scelta sbagliata se le sue dimensioni e il suo peso contribuiscono a renderlo scarsamente utilizzato, a causa della scomodità e dello sforzo richiesto per la manipolazione e il trasporto.

In generale, occorre sottolineare che per scopi astrofotografici un telescopio deve rispondere a requisiti molto più elevati rispetto a un dispositivo per l'osservazione visiva del cielo. Mentre telescopi a basso costo possono essere adeguati per la pura osservazione, per la fotografia è richiesta la scelta di modelli migliori ma anche più costosi.

Ecco una selezione di punti rilevanti:

• Qualità dell'immagine

Sulla linea ottica, ogni telescopio con un'ottica precisa offre una qualità di immagine accettabile. Questo è sufficiente per scopi visivi, ma per la fotografia è importante che anche al di fuori dell'asse ottico le stelle siano nitidamente riprodotte - possibilmente fino agli angoli dell'immagine. Maggiore è il sensore di acquisizione nella fotocamera utilizzata, più difficile diventa soddisfare questa condizione.

• Campo illuminato

La maggior parte dei telescopi non sono in grado di illuminare un sensore "full frame" delle dimensioni di 24x36 millimetri senza vignettatura; in questo caso si creano angoli scuri in ogni immagine. Anche con sensori del formato "APS-C" (ritaglio di 1,6x, 15x22 millimetri) alcuni telescopi presentano ancora debolezze in questa disciplina.

• Estrattore di oculari

Utilizzando una fotocamera reflex digitale (DSLR), è necessario disporre di un estrattore di oculari con un diametro minimo di due pollici. Importante è anche l'esecuzione meccanica dell'estrattore di oculari. Questo dovrebbe essere sufficientemente stabile in modo che non si verifichino inclinazioni dopo il collegamento di una DSLR (più pesante rispetto a un oculare). Per una messa a fuoco precisa e delicata, è vantaggioso avere una riduzione della demoltiplicazione del meccanismo di messa a fuoco.

Estrattore di oculari stabile da 2 pollici con meccanismo di messa a fuoco ridotto: La grande manopola nera consente una messa a fuoco approssimativa, quella dorata è ridotta di dieci volte e consente una messa a fuoco delicata.

Anche questo estrattore di oculari di Meade offre una riduzione del meccanismo di messa a fuoco. Nella zona dell'anello blu c'è la possibilità aggiuntiva di ruotarlo intorno all'asse ottico per regolare il miglior campo dell'immagine.

Questo estrattore di oculari da 1,25 pollici è troppo piccolo per collegarci una fotocamera reflex digitale. La rifinitura cromata fa sembrare che sia completamente realizzato in plastica e non può soddisfare i requisiti fotografici di stabilità.





• Stabilità termica

Di solito la temperatura diminuisce costantemente durante una notte. A seconda dei materiali utilizzati per il tubo e l'estrattore di oculari, il punto focale può spostarsi a causa di ciò e può essere necessario un frequente rifocussing. Un dispositivo che richiede regolazioni frequenti della messa a fuoco nonostante la diminuzione della temperatura non sarà tanto divertente da utilizzare.

• Correzione del campo dell'immagine

La maggior parte dei sistemi ottici dei telescopi amatoriali soffrono di curvatura del campo dell'immagine, cioè il piano di messa a fuoco non è un piano piatto, ma una semisfera. Questo porta inevitabilmente a sfocature parziali nelle foto, a seconda del punto su cui si è focalizzato. Maggiore è il sensore di acquisizione, maggiori sono i problemi. Una lente di correzione del campo dell'immagine, progettata appositamente per un sistema ottico, può rimediare a ciò, ma non è disponibile per tutti i telescopi.

• Rapporto di apertura

Il rapporto di apertura è dato dalla divisione della lunghezza focale per l'apertura libera dell'obiettivo o del principale specchio. Il risultato è un numero identico all'apertura di un obiettivo fotografico. Più piccolo è il numero, più luminoso è il telescopio. Una grande luminosità significa tempi di esposizione brevi, il che è un grande vantaggio nella fotografia degli oggetti debolmente luminosi del Deep Sky. A causa dei tempi di esposizione brevi, le ottiche luminose sono definite "veloci", mentre quelle con scarsa luminosità sono definite "lente".

• Errori di immagine (aberrazioni)

Sono utilizzabili fotograficamente soltanto i telescopi i cui errori di immagine (aberrazioni) sono così ridotti che non sono visibili o sono appena riconoscibili sulle foto.

La capacità di risoluzione e la capacità di raccogliere il maggior numero possibile di luce dipende esclusivamente dal diametro libero dell'obiettivo del telescopio (lente o specchio), chiamato "apertura" dagli astronomi e misurato in pollici (1 pollice = 2,54 centimetri). Per la fotografia, tuttavia, è più importante il rapporto di apertura, cioè l'apertura, poiché da essa dipende il tempo di esposizione risultante. Naturalmente: se si desiderano focali più lunghe con una "veloce" apertura, si ottengono automaticamente grandi aperture.

Si deve osservare che il prezzo, il peso e le dimensioni di un telescopio aumentano rapidamente con l'apertura.





Sviluppo del peso e del prezzo in relazione all'apertura del telescopio. Il grafico si basa sulla serie di dispositivi ACF di Meade, ma è praticamente trasferibile a tutti gli altri telescopi. I prezzi assoluti e i pesi sono trascurati in questa rappresentazione e sono stati omessi.

Oltre a questi requisiti, contano naturalmente anche i desideri e le preferenze individuali nella scelta del telescopio. In particolare, la lunghezza focale in combinazione con il formato del sensore determina l'angolo visivo effettivo. Mentre oggetti celesti estesi come la galassia di Andromeda o la nebulosa di Orione possono essere ripresi a pieno formato con 500 millimetri di lunghezza focale, oggetti più piccoli come ad esempio la nebulosa anulare o un pianeta richiedono una lunghezza focale notevolmente maggiore.

Lenti o specchi?

Una distinzione fondamentale per i telescopi si presenta quando si considerano i componenti ottici che generano l'immagine. Se l'obiettivo è composto solo da lenti, si parla di un telescopio a lenti o rifrattore. Se invece gli specchi servono esclusivamente come obiettivo, si tratta di un telescopio a specchio o di un riflettore. Se sia specchi che lenti contribuiscono a generare l'immagine, si parla di un sistema catadiottrico.

1. Il telescopio a lenti (rifrattore)

Il rifrattore corrisponde più o meno a ciò che un profano si immagina di un telescopio: all'estremità anteriore del tubo si trova un obiettivo composto da almeno due lenti, mentre all'estremità posteriore è collegata la fotocamera senza ulteriori elementi ottici. Quindi un telescopio a lente è una forma molto semplificata di un obiettivo fisso per teleobiettivi. Tuttavia, i teleobiettivi sono costruiti in modo più complesso, quindi la lunghezza focale è più breve della lunghezza focale effettiva. Questo non è il caso dei rifrattori, quindi la lunghezza focale corrisponde approssimativamente alla lunghezza focale effettiva.

Rappresentazione schematica di un rifrattore. La luce delle stelle entra da sinistra, colpisce l'obiettivo composto da lenti di vetro e viene concentrata su un sensore fotografico in un punto focale.





I rifrattori soffrono di problemi di aberrazione cromatica, un errore nella lunghezza d'onda dei colori, causato dal fatto che la luce viene rifratta in modo diverso nelle lenti in base alla lunghezza d'onda.



Rappresentazione schematica dell'aberrazione cromatica: Una lente agisce contemporaneamente come prisma e scompone la luce nei suoi componenti. Per ogni lunghezza d'onda (=colore) si forma un diverso punto focale.



Quindi una lente agisce contemporaneamente come prisma e scompone la luce nei suoi componenti spettrali. Di conseguenza, un obiettivo singolo non ha un vero punto focale, ma riunisce i colori blu, verde e rosso in punti focali diversi; in generale si ottiene una "linea focale". La lunghezza focale effettiva per la luce rossa è più lunga rispetto a quella per la luce blu. Tali obiettivi, chiamati Cromat, sono semplicemente inutilizzabili sia per l'osservazione visiva che per la fotografia, poiché la qualità dell'immagine è compromessa da intensi aloni colorati intorno alle stelle. I "Cromati" si trovano quindi al massimo nei "telescopi giocattolo".

Un miglioramento viene ottenuto con un obiettivo composto da due lenti realizzate con vetri diversi. In questo modo almeno due delle tre lunghezze d'onda principali possono essere unite in un punto focale. La posizione focale della terza (spesso della luce blu nella pratica) rimane diversa, quindi anche con una messa a fuoco precisa, si possono notare fastidiosi bordi blu sulle foto delle stelle luminose. Telescopi di questo tipo, chiamati Acromat o telescopi di Fraunhofer, sono offerti a prezzi relativamente convenienti. Non sono adatti per scopi fotografici a causa dell'errore di colore rimanente o solo in misura molto limitata. Più luminoso è l'obiettivo del rifrattore, maggiore è l'effetto dell'aberrazione cromatica.



Rappresentazione schematica di un Acromat: Due lenti di diversi tipi di vetro sono combinate in modo da unire in un punto focale comune almeno due delle lunghezze d'onda principali (qui rosso e verde), mentre la luce blu mantiene ancora una messa a fuoco diversa.

Il rifrattore acromatico di Bresser con apertura di 5 pollici e lente di correzione del campo integrata è già uno strumento poderoso. L'errore residuo del colore si manifesta sotto forma di bordi blu intorno alle stelle luminose. Costo: 480 euro.

L'obiettivo di questo rifrattore mostra, dopo la rimozione del copriobiettivo, tre coppie di viti di regolazione (una vite di trazione e una vite di pressione ciascuna). Questo consente di posizionare l'obiettivo in modo che l'asse ottico coincida con la linea mediana del tubo. Nella pratica, un tale allineamento sarà raramente necessario. La colorazione verdognola delle lenti evita grandi perdite di luce per riflessione.

La forma più perfetta di rifrattore è l'Apocromat, in cui un obiettivo generalmente composto da tre lenti elimina completamente l'aberrazione cromatica o la riduce al punto da non avere alcun impatto pratico. Una delle lenti è realizzata con un tipo di vetro esotico e costoso, in modo da unire tre lunghezze d'onda in un unico punto focale. Si ottiene un'immagine completamente priva di difetti di colore attorno ai margini degli oggetti luminosi. Purtroppo i termini Apocromat e l'aggettivo corrispondente apocromatico non sono soggetti a una norma industriale, quindi ci sono dispositivi in commercio che, anche se portano la denominazione di Apocromat, mostrano comunque un residuo visibile di aberrazione cromatica nella pratica.



Rappresentazione schematica di un Apocromat: Un obiettivo (di solito) composto da tre lenti è in grado di raggruppare praticamente tutte le lunghezze d'onda in un unico punto focale - il risultato è una foto senza alcun difetto cromatico evidente. Una delle lenti deve essere realizzata con un vetro speciale costoso.

Questo apocromatico, che rappresenta in gran parte fedelmente i colori, ha 90 millimetri. Il produttore è William Optics e il prezzo è superiore ai 800 euro.

Un'occhiata all'obiettivo rivela un rivestimento di alta qualità poiché le lenti sono quasi impercettibili. La lunghezza focale è di 621 millimetri, il rapporto di apertura è di 1:6,9.

Gli apocromatici del produttore LZOS sono considerati tra i migliori rifrattori corretti al mondo. Qui è rappresentato un obiettivo con un'apertura di 115 millimetri (4,5 pollici) e una lunghezza focale di 805 millimetri (apertura 1:7). Il prezzo, inclusi il tubo e l'estrazione dell'oculare, supera i 3000 euro.

Due apocromatici di Astro-Physics: il telescopio bianco è un rifrattore da 6,1 pollici (155 millimetri di apertura) con rapporto di apertura 1:7, il telescopio più piccolo montato sopra è un apocromato con un'apertura di 4,1 pollici e apertura 1:6 (lunghezza focale 630 millimetri). È evidente il significativo differenza che due pollici di apertura fanno in termini di dimensioni e peso.

I rifrattori con apertura superiore a 7 pollici sono difficilmente trasportabili. L'apparecchio più grande nella foto successiva è un apocromatico da 10 pollici con apertura 1:14, mentre il telescopio più piccolo montato sopra è un apocromato da 5,1 pollici con apertura 1:8. Sono montati fissi nella cupola dell'osservatorio astronomico di Welzheim.

Tra l'acromato e l'apocromato, ci sono gli obiettivi semiapocromatici o ED, in cui con un obiettivo generalmente a due lenti si ottiene una correzione cromatica visibilmente migliore rispetto all'acromato, senza però raggiungere la perfezione di un vero apocromato.

Questo è reso possibile dall'uso di un vetro speciale per una delle due lenti. Questi dispositivi sono interessanti anche dal punto di vista del prezzo, e le prestazioni fotografiche di alcuni modelli sono degne di nota.

Gli obiettivi semiapocromatici sono spesso indicati come "ED". La correzione dell'aberrazione cromatica è notevolmente migliore rispetto all'acromato, senza però raggiungere la perfezione di un vero apocromato. Il rapporto qualità-prezzo può essere definito equilibrato ed interessante. Questo dispositivo, con un'apertura di 80 millimetri e una lunghezza focale di 600 millimetri, ha un costo a partire da 350 euro:

Questo rifrattore ED ha un'apertura di 100 millimetri (4 pollici) e una lunghezza focale di 900 millimetri (rapporto di apertura 1:9). Il prezzo è di circa 700 euro.

Un'occhiata all'obiettivo (non regolabile) del rifrattore ED-60/800 mostrato in alto:

A sinistra una foto della Nebulosa di Orione con un acromato. Sono chiaramente visibili i riflessi blu intorno alle stelle luminose come risultato dell'aberrazione cromatica. Un semiapocromato (ED, immagine a destra) riduce notevolmente questo difetto di immagine:

I vantaggi e svantaggi del rifrattore sono nei seguenti ambiti:

• Semplice da utilizzare
• L'ottica raramente o mai necessita di regolazioni
• Pronto all'uso senza lunghe attese per il raffreddamento
• Migliore scelta per fotografare il Sole (vedi Tutorial numero 6)
• Non sensibile alla luce parassita laterale
• Niente ostruzione nel percorso ottico attraverso uno specchio secondario (vedi anche i telescopi riflettori)
• Alta trasmissione senza perdita significativa di luce per diffrazione e riflessione
• Rappresentazione stellare senza "raggi"
• La miglior resa immaginabile teoricamente con un'apertura data (apocromatico)
  
  
• Dimensione e peso a partire da sei pollici di apertura rendono difficile la gestione
• Aberrazione cromatica degli acromati
• Prezzo elevato degli apocromatici
• Aperture a partire da 7 pollici praticamente utilizzabili solo come strumenti astronomici professionale
  
  

2. Il telescopio a specchio (riflettore)

L'obiettivo di un telescopio a specchio è costituito da un specchio concavo, che approssimativamente viene sagomato sferico in vetro o in vetroceramica e quindi rivestito con una superficie riflettente. A un'osservazione più attenta si noterà che, a seconda del tipo di costruzione, la superficie è leggermente diversa da quella di una sfera concava.

Dato che il fuoco di un specchio concavo è nel percorso della luce, la fotocamera (almeno nei telescopi di classe amatoriale) non può essere montata direttamente lì, poiché bloccherebbe una parte eccessiva della luce incidente. Per questo motivo, i riflettori dispongono di un secondo specchio, chiamato specchio di campo o secondario. È posizionato davanti al fuoco e dirige la luce concentrata dallo specchio principale fuori dal tubo, dove viene quindi unita nel fuoco e dove la fotocamera può essere installata.

Dato che lo specchio secondario si trova nel mezzo del percorso della luce, deve essere tenuto in posizione dalle aste, il "ragno dello specchio". Questo, a sua volta, è fissato alla parete interna del tubo. Lo specchio dello specchio con il "ragno" nel percorso della luce è quindi un male necessario, le cui conseguenze saranno discusse di seguito.

È importante innanzitutto il fatto che lo specchio dello specchio non viene raffigurato in modo riconoscibile sulla foto, né come sagoma nitida né come sfocata. A seconda del diametro, tuttavia, esso proietta un'ombra su una parte del fascio di raggi incidenti, causando una perdita di luminosità. Tuttavia, questa perdita è limitata: anche uno specchio secondario il cui diametro lineare costituisce il 30 per cento del diametro dello specchio principale proietta un'ombra che assorbe solo il nove per cento della luce incidente.

Il secondo effetto dello specchio secondario è una riduzione del contrasto dell'immagine generale, che sarà tanto maggiore quanto più grande è il diametro dello specchio secondario. Questo influsso è trascurabile dal punto di vista fotografico, al massimo è rilevante nell'osservazione visiva dei pianeti con i loro dettagli comunque a basso contrasto. Le aste dello specchio secondario lasciano invece tracce visibili sulle foto, sotto forma di "raggi" intorno alle stelle luminose.

La forma delle stanghe è riprodotta due volte, con la seconda immagine ruotata di 180 gradi rispetto alla prima. Un ragno a quattro braccia genera quindi quattro raggi su stelle luminose, uno a tre stanghe ne genera sei.



Un rifrattore riproduce stelle senza "raggi" (a sinistra). Le stanghe ad asta di un riflettore di Newton invece generano l'immagine di raggi tramite diffrazione della luce stellare (a destra).



I telescopi a specchio sono generalmente privi di aberrazioni cromatiche, poiché la riflessione della luce avviene indipendentemente dalla sua lunghezza d'onda.

Sono descritti di seguito tre tipi comuni di telescopi a specchio.

2.1 Riflettore di Newton

Le versioni più piccole di questo tipo possiedono uno specchio principale a basso costo sagomato sfericamente, mentre quelli di dimensioni leggermente maggiori hanno uno specchio parabolico, la cui forma si discosta da quella sferica per migliorare la qualità dell'immagine. Prima di raggiungere il fuoco, uno specchio ellittico ma piani-parallelo devia la luce di 90 gradi attraverso un foro nella parete del tubo. Ciò significa che la posizione di osservazione o la posizione della fotocamera si trova all'estremità frontale laterale del tubo del telescopio, una configurazione inizialmente un po' insolita. Poiché con i telescopi di questo tipo di costruzione solo una singola superficie è otticamente attiva, possono essere prodotti relativamente a basso costo.

Per la fotografia, i modelli con un grande specchio principale sono più adatti rispetto a quelli con uno più piccolo, in modo da illuminare fino ai bordi dell'immagine anche i sensori di grandi dimensioni. Si parla quindi di telescopi di Newton ottimizzati per la fotografia o semplicemente di "Newton fotografico". I telescopi di Newton possono essere realizzati con un'ampia apertura e "rapporti di apertura" veloci, ma mostrano di serie, al di fuori dell'asse ottico, l'errore di immagine coma, che si manifesta con stelle deformate in modo cometico ai bordi dell'immagine. Un sistema di lenti aggiuntivo nel focheggiatore, chiamato correttore di coma, risolve il problema.



Rappresentazione schematica di un riflettore di Newton: La luce che entra da sinistra colpisce prima lo specchio concavo, viene focalizzata da questo e, prima di raggiungere il fuoco, deviata verso l'esterno del tubo attraverso uno specchio di rinfrangente inclinato di 45 gradi a superficie piana.

L'osservazione con un riflettore di Newton si trova lateralmente all'estremità anteriore del telescopio (freccia rossa).

Sguardo nell'apertura di un riflettore di Newton. Si vede lo specchio secondario sospeso su quattro sottili stanghe. Sullo sfondo è appena visibile lo specchio principale. Verso l'alto a destra sporge il focheggiatore.

Un riflettore di Newton fotograficamente ottimizzato della ditta Vixen. Di nuovo è evidenziato con una freccia rossa il focheggiatore al quale è attaccata la macchina fotografica. Questo dispositivo ha un'apertura di 8 pollici (200 millimetri) e una lunghezza focale di 800 millimetri, che dà un "rapporto apertura" veloce di 1:4. Il telescopio costa circa 1100 euro senza un montaggio.

L'osservazione nell'apertura del riflettore fotografico di Newton della ditta Vixen mostra che lo specchio secondario ha un diametro relativamente grande per illuminare anche sensori di grandi dimensioni. Le stanghe su cui è sospeso lo specchio secondario sono piuttosto spesse, ma anche abbastanza robuste.

Una versione molto facilmente montata del riflettore di Newton è conosciuta come "telescopio Dobson". Tuttavia, a causa del montaggio, tali dispositivi sono inadatti per scopi fotografici.



Per scopi visivi, i cosiddetti telescopi "Dobson" sono molto popolari. Sono dei telescopi di Newton molto semplici da montare, ma a causa del montaggio non sono adatti per scattare fotografie astronomiche a lunga esposizione.

2.2 Riflettore di Cassegrain

Anche in questo tipo lo specchio principale è a forma parabolica. Lo specchio secondario, tuttavia, non è piatto come nel Newton, ma convesso-iperbolico (cioè otticamente attivo) e disposto in modo tale da riflettere il fascio di raggi verso lo specchio principale. Questo è perforato al centro, in modo che un oculari o una fotocamera possano essere collegati all'estremità posteriore del tubo. La posizione di osservazione corrisponde quindi a quella di un rifrattore.



Rappresentazione schematica di un riflettore di Cassegrain: Lo specchio principale (a destra) focalizza la luce incidente sullo specchio secondario (a sinistra). Quest'ultimo la riflette attraverso un foro centrale dello specchio principale, dove alla fine viene unificata fuori dal tubo in un punto focale.

Il focheggiatore in un riflettore di Cassegrain, a cui può essere collegata anche una fotocamera, si trova sul retro guardando il telescopio (freccia rossa), come per un rifrattore:





I riflettori di Cassegrain si trovano solo raramente in commercio. Il campo visivo è curvo e mostra errori di immagine, tra cui il coma al di fuori dell'asse ottico. Solo con un correttore apposito da un sistema di lenti accuratamente calibrato è possibile ridurre tali errori a sufficienza per ottenere un telescopio fotografico con un campo visivo sufficientemente ampio per il formato di sensore di una reflex digitale.

2.3 Riflettore Ritchey-Chrétien

Ha una forte somiglianza con il riflettore Cassegrain, ma utilizza due forme di specchio iperbolico, una per lo specchio principale e una per lo specchio secondario. Questo permette di eliminare il coma dei Cassegrain, ma non la curvatura del campo dell'immagine, che deve ancora essere corretta da un correttore a lenti. Tuttavia, questo tipo di costruzione offre una buona qualità dell'immagine fino agli angoli anche dei sensori di acquisizione più grandi. Questo potrebbe essere il motivo per cui molti dei telescopi più grandi del mondo sulla Terra e anche il telescopio spaziale Hubble sono realizzati come riflettori Ritchey-Chrétien.

Strumenti progettati così rigorosamente per scopi fotografici vengono talvolta definiti anche come astrografi. Molti dei riflettori Ritchey-Chrétien vengono prodotti solo con un'apertura relativamente grande e sono piuttosto costosi. Rimangono quindi riservati agli astrofili ambiziosi.

Rappresentazione schematica di un riflettore Ritchey-Chrétien: il percorso dei raggi è identico a quello di un riflettore Cassegrain; solo gli specchi hanno una forma leggermente diversa sulla superficie, che consente di correggere meglio gli errori di immagine al di fuori dell'asse ottico:

Un riflettore Ritchey-Chrétien con un'apertura di 20 pollici (50 centimetri) è già quasi un dispositivo professionale. Il solo telescopio di RCOS, USA, costa 46000 Euro senza montatura.

I pro e i contro di un riflettore possono essere riassunti come segue:

• Ampie aperture a costi di acquisto relativamente bassi (Newton)
• Nessuna aberrazione cromatica
• Disponibilità di versioni ad alta luminosità (Newton)
• Tempi di raffreddamento medi grazie a un tubo aperto frontalmente
• Alta qualità dell'immagine per grandi sensori di acquisizione (Ritchey-Chrétien con lente correttiva del campo)
• La lunghezza dell'edificio è significativamente più corta della lunghezza focale effettiva (Cassegrain, Ritchey-Chrétien)
  
  
• La polvere può raggiungere lo specchio principale attraverso il tubo aperto
• Regolazione degli specchi (collimazione) necessaria di tanto in tanto
• Perdita di luce e contrasto dovuta allo specchio secondario nel percorso ottico
• Perdita di luce a causa del grado limitato di riflettività degli specchi
• Limitata utilizzabilità per l'osservazione solare
• Limitata utilizzabilità per l'osservazione terrestre diurna (ad es. uccelli)
• Formazione di raggi attorno a stelle luminose mediante le strisce dello specchio secondario
  
  
  
  Tre coppie di viti (una a pressione e una a trazione) consentono la regolazione fine dello specchio principale in un riflettore Newton. L'immagine mostra il retro del tubo.
  
  
  
  

Con tre ulteriori viti è possibile posizionare lo specchio secondario di un riflettore Newton nella sua posizione ottimale. La messa a fuoco di un telescopio Newton non è una magia, ma deve essere imparata.

3. Il sistema catadiottrico

I telescopi catadiottrici utilizzano specchi e lenti per la generazione di immagini, ma si basano sui riflettori Newton e Cassegrain descritti sopra. Dietro l'idea di utilizzare un elemento lenticolare aggiuntivo all'estremità anteriore, cioè nella regione della pupilla d'ingresso, c'è il desiderio di migliorare la qualità dell'immagine al di fuori dell'asse ottico, spesso in combinazione con una forma della superficie dello specchio principale più semplice e quindi più economica da produrre. L'elemento lenticolare utilizzato porta a un errore cromatico risultante, che però, rispetto a un rifrattore acromatico, è minimo e praticamente non è percepibile in pratica. Se la lente aggiunta è sottile e sagomata asfericamente, viene chiamata anche "piastra di Schmidt" e il telescopio è contrassegnato con il prefisso "Schmidt-". Se la lente è un elemento relativamente spesso e sferico, viene chiamato "telescopio Maksutov".

La lente funge anche da punto di attacco per lo specchio secondario, in modo che sia possibile eliminare il supporto dello specchio secondario e non si creino bagliori dalle stelle luminose.

3.1. Schmidt-Cassegrain

La struttura corrisponde approssimativamente a un riflettore Cassegrain, completato da una piastra di Schmidt asferica. Questo consente una forma sferica del principale specchio primario, che risulta così più economica da fabbricare. Al tempo stesso, la Koma è ridotta, teoricamente garantendo una buona resa dell'immagine. Purtroppo la produzione della piastra di Schmidt asferica è problematica. Non sempre si riesce a realizzarla con la precisione desiderata, quindi le prestazioni effettive di alcuni telescopi Schmidt-Cassegrain deludono le aspettative. Tuttavia, questo tipo di telescopio è stato a lungo apprezzato dagli astrofili, poiché consente di realizzare aperture e lunghezze focali relativamente grandi in dimensioni del telescopio moderate. Un altro problema di molti modelli è che non riescono ad illuminare grandi sensori di reflex digitali - i forti vignettature sotto forma di angoli scuri nell'immagine.



Rappresentazione schematica di un telescopio Schmidt-Cassegrain: a differenza di un riflettore Cassegrain, c'è un obiettivo anteriore chiamato piastra di Schmidt. Ha una forma asferica e consente di utilizzare specchi più economici e correggere gli errori di immagine al di fuori dell'asse ottico.

Celestron è il produttore più famoso di telescopi Schmidt-Cassegrain. Il modello qui rappresentato ha un'apertura di 8 pollici (200 millimetri) e una lunghezza focale di 2000 millimetri, quindi un rapporto focale di 1:10. Il grande specchio di cattura è fissato alla piastra Schmidt, eliminando così la necessità di aste di supporto. Attraverso la piastra Schmidt trattata, è possibile vedere lo specchio principale. Il tubo senza il montaggio ha un prezzo di circa 1150 euro.

Regolabile su questo telescopio è solo lo specchio di cattura. Dopo aver rimosso il coperchio centrale, appaiono le relative viti di regolazione.

3.2 Maksutow-Cassegrain

In sostanza, corrisponde allo Schmidt-Cassegrain, solo che anziché la piastra Schmidt, viene utilizzata una lente menisca. Tutte le superfici sono sferiche, quindi possono essere realizzate a basso costo e con alta precisione. Lo specchio secondario è composto da una superficie posteriore della lente menisca rivestita con uno strato riflettente. Il principio ottico consente una elevata qualità delle immagini ed è particolarmente adatto in telescopi molto compatti di minori dimensioni e in alcune lenti fotografiche. Con l'aumentare dell'apertura, un telescopio Maksutov-Cassegrain diventa abbastanza pesante a causa della spessa lente menisca.

A causa dei tipici rapporti focali "lenti", gli oggetti deboli del cielo profondo devono essere esposti a lungo. I vantaggi del Maksutow-Cassegrain si evidenziano soprattutto nella fotografia della luna e dei pianeti.



Rappresentazione schematica del telescopio Maksutow-Cassegrain: Il percorso ottico è simile a quello di un Schmidt-Cassegrain, solo che anziché la piastra Schmidt viene utilizzata una lente menisca sferica sulla cui parte posteriore è depositato lo specchio di cattura.

Questo maneggevole telescopio Maksutow-Cassegrain di Meade ha un'apertura di 5 pollici (esattamente 127 millimetri) e una lunghezza focale di 1800 millimetri, quindi è piuttosto debole in termini di apertura 1:15. La luna e i pianeti sono bersagli particolarmente adatti per ottiche di questo tipo. Purtroppo questo telescopio è disponibile solo con il montaggio a forcella; il prezzo è di 900 euro.

Guardando da davanti il telescopio Maksutow-Cassegrain, è possibile distinguere la lente menisca trattata, sulla cui parte posteriore è depositato lo specchio di cattura, ben visibile come un disco luminoso riflesso.

3.3. Schmidt-Newton

Il percorso ottico corrisponde essenzialmente a quello di un riflettore Newton, con l'aggiunta di una lente correttiva nell'apertura di ingresso del telescopio. Molte delle caratteristiche del Schmidt-Cassegrain sono applicabili anche al Schmidt-Newton. La lente correttrice consente l'uso di uno specchio principale sferico e riduce il coma. Anche la produzione non priva di problematiche della piastra Schmidt può compromettere le prestazioni complessive di questo sistema. Sono disponibili ottiche luminose e veloci.



Rappresentazione schematica del telescopio Schmidt-Newton: A differenza di un riflettore Newton, questo telescopio include una piastra Schmidt come lente frontale. Questa, a sua volta, funge da supporto per lo specchio di cattura, consentendo l'eliminazione delle aste di supporto.

Questo telescopio Schmidt-Newton di Meade ha un'apertura di 8 pollici (200 millimetri) e una lunghezza focale di 810 millimetri, da cui si ottiene un rapporto focale "veloce" di 1:4. Chiaramente visibile è la lente correttore Schmidt, al centro della quale è fissato lo specchio di cattura. Il prezzo di un tale telescopio è di circa 715 euro.

3.4 Maksutov-Newton

Anche qui il riflettore Newton costituisce la base, integrato da una lente menisca nell'apertura di ingresso per correggere gli errori di immagine dello specchio principale sferico. Sono disponibili principalmente dispositivi con specchio di cattura molto piccolo. Questi si prestano bene solo per scatti ad alta risoluzione della luna e dei pianeti, poiché a causa delle dimensioni ridotte dello specchio di cattura, non sono in grado di illuminare il sensore di una fotocamera reflex digitale senza vignettatura.



Rappresentazione schematica del telescopio Maksutov-Newton: Una lente menisca funge da lente frontale, altrimenti corrisponde essenzialmente al telescopio Schmidt-Newton.

Questo telescopio Maksutov-Newton di Intes Micro ha un'apertura di sette pollici (180 millimetri) e una lunghezza focale di 1080 millimetri (apertura di 1:6). L'osservazione è laterale e superiore (freccia rossa). Il dispositivo illustrato con un'ottica di prim'ordine costa circa 1800 euro.

La lente a menisco del Maksutow-Newton presentato qui sotto ospita al centro il piccolissimo specchio secondario che rappresenta solo il 18% del diametro complessivo. Opzionalmente, il dispositivo può essere ordinato anche con un'apertura 1:8, in questo caso lo specchio secondario è ancora più piccolo (13% dell'apertura). Anche se questi piccoli specchi secondari garantiscono un eccellente contrasto dell'immagine, non illuminano completamente il sensore di una fotocamera reflex digitale con "fattore di ritaglio". Sono quindi strumenti specializzati per riprese dettagliate della Luna e dei pianeti.

Il Maksutow-Newton di Bresser qui presentato sembra quasi un normale riflettore Newtoniano, il cui specchio secondario sembra fluttuare nell'aria grazie alla molto efficace correzione della lente a menisco che sopprime quasi tutti i riflessi luminosi. L'osservazione è laterale (freccia rossa) tipica del Newton. Lo strumento ha un'apertura di circa 6 pollici (152 millimetri) e una lunghezza focale di 740 millimetri, corrispondente a un rapporto focale di 1:5. Il prezzo è di circa 1000 euro.

Lo specchio secondario del Maksutow-Newton di Bresser è significativamente più grande rispetto a quello del modello di Intes Micro. Ciò consente di illuminare i sensori nel formato APS-C (fotocamera reflex digitale con fattore di ritaglio 1,6x).

Varianti

Oltre alle forme costruttive descritte, esistono numerose varianti, considerate degli esotici. Molte di queste promettono un'ulteriore miglioramento delle prestazioni grazie a una leggera modifica della forma superficiale dello specchio primario e/o secondario e/o della lente correttiva rispetto al "modello" base.

Un esempio sono i telescopi "Advanced Coma-Free" di Meade, che hanno potenziato le prestazioni rispetto a un telescopio Schmidt-Cassegrain.

Relativamente nuovi sul mercato sono i telescopi Meade, chiamati "Advanced Coma-Free". A causa di questo sviluppo, Meade non offre più telescopi Schmidt-Cassegrain nel proprio catalogo. Qui è mostrato il modello con un'apertura di 8 pollici (200 millimetri) e una lunghezza focale di 2000 millimetri (focale 1:10). Si consiglia di iniziare con una lunghezza focale più breve, poiché la perfetta tracciatura di un telescopio del genere con tempi di esposizione lunghi non è un'operazione semplice. Per il solo tubo senza montatura bisogna pagare circa 1380 euro.

Vista frontale del telescopio Advanced Coma-Free. La correzione della lente frontale è di alta qualità, poiché elimina quasi tutti i riflessi - lo specchio secondario sembra fluttuare nell'aria. Sono visibili anche i bulloni di regolazione dello specchio secondario e lo specchio primario più indietro nel tubo. Il diametro lineare dello specchio secondario è orgoglioso del 38% dell'apertura. Ombreggia il 14% dell'area della pupilla di entrata - entrambi elementi accettabili per l'uso fotografico.

I pro e i contro dei telescopi catadiottrici in brevi parole:

• Sistema chiuso, quindi basso rischio di sporco per lo specchio primario
• Praticamente nessuna aberrazione cromatica
• Lunghezza effettiva del tubo significativamente inferiore alla lunghezza focale (tranne Schmidt-Newton e Maksutow-Newton)
• Alta qualità dell'immagine con una costruzione accurata
  
  
• Lunghe tempistiche di raffreddamento (ad es. dopo il trasporto dalla casa riscaldata all'esterno)
• La regolazione degli specchi (collimazione) necessita di essere effettuata di tanto in tanto
• Perdita di luce e contrasto a causa dello specchio secondario nel percorso dei raggi
• Perdita di luce a causa del basso grado di riflessione degli specchi
• Utilizzo limitato per le osservazioni solari
• Utilizzo limitato per le osservazioni terrestri diurne (ad es. uccelli)
• Grande lente frontale vulnerabile alla condensa
• Peso elevato (specialmente per i dispositivi Maksutow)
  
  
  
  Nella tabella seguente sono elencati i principali sistemi e la loro idoneità per l'astrofotografia, due rifrattori, riflettori e sistemi catadiottrici. Poiché nessun tipo di telescopio è appropriato per tutte le applicazioni in modo uguale, la tabella è suddivisa in base ai diversi soggetti astronomici.

Raccomandazione

I fatti sono una cosa, le opinioni un'altra. Pertanto, vorrei non sottrarmi a dare una raccomandazione concreta dal mio punto di vista soggettivo.

Per i principianti nel campo dell'astrofotografia, dotati di una fotocamera reflex digitale e desiderosi di realizzare scatti a lunga esposizione di oggetti celesti poco luminosi, consiglierei un piccolo rifrattore apocromatico, la cui lunghezza focale dovrebbe essere compresa tra 400 e 600 millimetri. In questo modo, i problemi di inseguimento preciso durante il tempo di esposizione sono limitati, pur avendo a disposizione una vasta gamma di soggetti affascinanti (ammassi stellari, nebulose, galassie). Un tale dispositivo è compatto e estremamente facile da usare, se l'apertura non supera le quattro pollici. Anche il necessario montaggio (vedi Tutorial numero 9 della serie "Astrofotografia e fotografia del cielo") si mantiene entro limiti accettabili di peso e prezzo. In caso di problemi di budget, un semiapocromatico o un rifrattore ED possono rappresentare un'alternativa valida. In ogni caso, prima dell'acquisto assicuratevi che per il modello selezionato sia disponibile una lente di correzione del campo di immagine funzionante.

Attraverso una lente di Barlow è possibile prolungare la lunghezza focale efficace di un tale rifrattore, consentendo scatti dettagliati della Luna. Inoltre, con un telescopio del genere sarà possibile ottenere fotografie del Sole in luce bianca o H-Alpha (vedi Tutorial numero 6 della serie "Astrofotografia e fotografia del cielo").

Se in seguito, con l'esperienza acquisita, si intendono utilizzare lunghezze focali più lunghe (1000-1500 millimetri), è più difficile formulare raccomandazioni specifiche. Per gli oggetti deep-sky con tempi di esposizione lunghi, è possibile considerare un riflettore Newton con correttore di coma, un Schmidt-Newton o un telescopio Maksutov-Cassegrain, a meno che non si voglia investire fortemente e procurarsi, come soluzione ultimativa, un grande rifrattore apocromatico (fino a sei o sette pollici di apertura) o un riflettore Ritchey-Chrétien.

Se siete principalmente interessati agli scatti planetari e alle foto dettagliate della Luna, dovrete utilizzare lunghezze focali lunghe e molto lunghe, potrebbe tornarvi utile preferire una telecamera web o video (vedi Tutorial numero 14 della serie "Astrofotografia e fotografia del cielo") anziché una reflex digitale. In questo caso, non sarà necessaria una grande campo di vista illuminato e le opzioni di scelta saranno più ampie. È possibile optare per un Cassegrain Schimdt, un Maksutov-Cassegrain, un Maksutow-Newton e un riflettore Newton a lunga focale, ognuno con aperture comprese tra otto e quattordici pollici.

Ringraziamenti

Desidero esprimere il mio ringraziamento alla ditta Fernrohrland, Fellbach (www.fernrohrland.de). Dove ho potuto scattare gran parte delle immagini dei telescopi contenute in questo tutorial e discutere la situazione attuale del mercato in lunghe conversazioni, senza le quali questo tutorial non sarebbe completo.

Tutte le indicazioni di prezzo fornite sono valori di riferimento aggiornati ad aprile 2009.