Schmidt teleskop

Bjælkevej for et Schmidt -teleskop

Schmidt -teleskopet , også kendt som Schmidt -kameraet eller Schmidt -spejlet , er et spejlteleskop specielt designet til astrofotografering, der takket være sit design har et særligt stort anvendeligt synsfelt . Kombinationen af ​​linser og spejle gør det til et katadioptrisk system .

udvikling

den asfæriske Schmidt -plade

Schmidt -teleskopet går tilbage til en opfindelse af Bernhard Schmidt omkring 1930 , der kombinerede et kugleformet hovedspejl med en tynd, meget specielt formet korrektionsplade ( Schmidt -plade ). ^[1] Dette er placeret i krumning af hovedspejlet og eliminerer dets sfæriske aberration . Koma undgås udelukkende af det faktum, at blændestoppet er i krumning af hovedspejlet. For at reducere vignetteringen (mørkning af hjørnerne) gøres hovedspejlet større i diameter end teleskopåbningen (se illustration). Schmidt -kameraet blev meget udbredt i himmelfotografering på grund af den store billedvinkel, der kan fanges og den højeste billedkvalitet lige ind i hjørnerne af fotoplader . Schmidt -kameraets synsfelt er imidlertid buet, så der skal bruges en kugleformet buet film i fokus for at kompensere for feltets krumning . Dette kan også kompenseres fuldstændigt med optiske korrektorer, så flade fotosensorer kan bruges.

Schmidt påpegede allerede i sin originale publikation, at det er muligt helt at undvære den vanskeligt at fremstille korrekturplade (såkaldt "linsefrit Schmidt-teleskop"), hvis brændværdien er svagere.

Schmidt besluttede ikke at registrere sin idé som et patent .

Teleskoptypen er ikke egnet til visuel observation (i modsætning til Schmidt-Cassegrain-teleskopet ), men kun til fotografering , da fokus ligger inden for teleskoprøret, og der kun kan monteres et kamera eller en fotoplade der.

Det helt anderledes konstruerede Schmidt-Cassegrain-teleskop leder fokus ud af bagsiden af røret og er derfor også velegnet til visuel observation.

Bernhard Schmidt afsluttede det første Schmidt-spejl i observatoriet i Hamburg-Bergedorf i 1930 (fri blænde 360 ​​mm, spejldiameter 440 mm, brændvidde 630 mm). Da Hamburg -observatoriet ledte efter en ny direktør, opfordrede Walter Baade til et stort Schmidt -teleskop med en blænde på 1 m som kandidat i 1937. Hamburgs senat godkendte også midlerne, efter at Baade havde aflyst, og Otto Heckmann var blevet udnævnt til direktør. Konstruktionen opstod efter krigens slutning. Great Hamburger Schmidt (fri åbning 800 mm, spejldiameter 1200 mm, brændvidde 2400 mm) blev taget i drift i 1954. Det oprindeligt planlagte screeningsarbejde var nu blevet overtaget af Palomar- Schmidt. Great Hamburg Schmidt Mirror blev bragt til Calar Alto Observatory i Spanien i 1975 og forblev i drift der i 25 år.

Alfred Jensch -teleskopet, verdens største Schmidt -kamera

Følgende instrumenter er af særlig betydning for astronomisk forskning, sorteret efter størrelse:

• Alfred Jensch -teleskop fra Thüringen State Observatory i Tautenburg nær Jena (fri åbning 1,34 m, spejldiameter 2,00 m, brændvidde 4,00 m, verdens største Schmidt -teleskop )
• Oschin Schmidt -teleskop fra Palomar -observatoriet fra 1948 ( Big Schmidt , fri åbning 1,26 m, spejldiameter 1,83 m, brændvidde 3,07 m)
• UK Schmidt-teleskop fra det anglo-australske observatorium / sidespor-forår-observatorium , Australien (fri åbning 1,24 m, spejldiameter 1,83 m, brændvidde 3,07 m)
• Andre med en diameter på omkring 1 meter er den kinesiske Xuyi-Schmidt ^[2] , samt i Kiso Observatory , den Byurakan observatorium , den Kvistaberg Observatory , den Observatorio Astronomico Nacional de Llano del Hato og siden 1998 i uorden, i La -Silla -Observatoriet ( ESO Schmidt ).
• Kepler -rumsonden, der blev opsendt den 6. marts 2009, består hovedsageligt af Schmidt -optik (fri åbning 0,95 m, spejldiameter 1,4 m).

Big Schmidt i Palomar -observatoriet var det første store Schmidt -teleskop, der blev brugt til en komplet himmelsk kartografi af den nordlige himmel. POSS -kortserien ( Palomar Observatory Sky Survey ) har længe været referencekilden til observationsastronomi. Det blev gentaget i 1980'erne. På de sydlige breddegrader blev ESO-Schmidt brugt til himmelfotografering af den sydlige stjernehimmel .

Storbritannien-Schmidt-teleskop, Oschin-Schmidt-teleskop og ESO-Schmidt har en akromatisk korrekturplade lavet af to typer glas, som blev lavet til førstnævnte af Grubb Parsons . ^{[3] [4]}

Modifikationer af Schmidt spejlet

Schmidt -kameraets fremragende optiske egenskaber motiverede undersøgelsen af ​​en række varianter for at udjævne synsfeltet, forenkle strukturen, forstørre synsvinklen eller blænden:

Schmidt Väisälä kamera

Korrektionspladens princip blev også opdaget i 1924 - før Schmidt - af Yrjö Väisälä , men blev afvist af ham på grund af synsfeltets krumning. ^[5] Väisälä udviklede senere to-linse billedfeltplanere til Schmidt-spejle, som sidder tæt på brændpunktet, og byggede to kameraer, et med en 120 mm blænde og et med en 500 mm blænde, begge med et blændeforhold på 1 : 2 og en synsvinkel på cirka 7 °. ^{[6] [7] I} 1941 lavede han endnu en med en 31 cm åbning til Kvistaberg -observatoriet .

To sådanne kameraer med en særlig stor blænde på 63 cm og et blændeforhold på næsten 1: 1 i en synsvinkel på 10 ° blev specificeret af J. Hewitt i begyndelsen af ​​1960'erne og bygget af Grubb Parsons. Disse enheder, kendt som Hewitt -kameraer, blev brugt til satellitobservation i England og Australien.

Et objektiv til udfladning af billedfeltet blev senere brugt i Oschin Schmidt -teleskopet og i Observatorio Astronómico Nacional de Llano del Hato for at betjene teleskoperne med flade CCD -billedoptagere. I Schmidt -teleskopet til Kiso -observatoriet bruges der imidlertid en passende formet CCD -chip. ^[8.]

Varianter med to spejle

Schmidt-Cassegrain-teleskop til amatørastronomer, Schmidt-pladen fungerer også som holder til det sekundære spejl, hvilket eliminerer behovet for en edderkop og undgår diffraktionstoppene forårsaget af dette.

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

James G. Baker udviklede et alternativ til at flade billedfeltet ved hjælp af linser ved at kombinere Schmidt -korrektoren med et Cassegrain -spejlarrangement med mindst en lidt asfærisk spejloverflade. ^[9] Dette resulterer i et mere tilgængeligt billedplan nær hovedspejlet - sammenlignet med det originale Schmidt -kamera - og et kortere design på grund af en reduceret afstand mellem korrektoren og hovedspejlet. Yderligere varianter er designs, hvor begge spejle er sfæriske, men billedfejl ikke elimineres fuldstændigt; disse kan derefter elimineres af yderligere korrektorer tæt på fokus. Ifølge dette princip er der bygget to store videnskabelige instrumenter med en åbning lidt mere end 80 cm, samt et antal teleskoper til amatørastronomi med en blænde på cirka 55 cm. Kombinationen af ​​et Newtonsk teleskop med en Schmidt -korrektionsplade foran det tilbydes også til amatørsektoren.

En anden variant er det monocentriske design, hvor krumningspunktet for begge spejle ligger oven på hinanden. Symmetrien, der dannes på denne måde, resulterer i en stor synsvinkel.

Super Schmidt optik

Baker-Nunn-kamera , det er kortere end et Schmidt-kamera på grund af det højere blændeforhold på 1: 1.

Princippet for arrangementet opdaget af Schmidt kan forbedres yderligere ved at udvide konceptet om en korrektur i midten af ​​et sfærisk hovedspejl gennem en struktur i flere dele af korrektoren. Til dette formål har det vist sig at være meget effektivt at dele korrektionen mellem Schmidt -pladen og meniskuslinsen i et Maksutov -teleskop , da nogle af aberrationer på Schmidt -pladen og menisken annullerer hinanden. ^{[10] [11] [12]} Disse optikker har en synsvinkel på 60 ° ved lysintensiteter på omkring 1: 1 og omkring 1960 blev hovedsageligt brugt som satellitkameraer .

Eksempler på Super Schmidt -optik er:

• Meniscus Super Schmidt kamera. Dette kamera, der er udviklet i England, bruger to meniskusser omkring en akromatisk Schmidt -plade; den har en blænde på 30 cm og et nominelt blændeforhold på 1: 0,63. ^{[13] [14]}
• Baker super-Schmidt udviklede parallelt, kameraet til meteorobservation designet af James G. Baker og bygget af Perkin Elmer omkring 1950, havde en lignende struktur og lignende egenskaber. ^{[14] [15]}
• Det sovjetiske FAS -kamera, bestående af en korrektionsplade og meniskobjektiv. ^[16]
• VAU-Camera, et kamera designet i Sovjetunionen med en objektivdiameter på 650 mm. Det var i Observatoriet fra 1969 Zvenigorod installeret. Det er baseret på et Astrodar -objektiv udviklet af Maksutow og Sosnina i 1953, hvor der er en meniskobjektiv bag blændeåbningen. ^{[17] [18]}
• Et Poznan-2- kamera konstrueret i Polen og installeret i Poznan- observatoriet , som har en korrektur bestående af fem objektiver. ^[16]
• Baker-Nunn satellitsporingskamera med en blænde på 50 cm og et blændeforhold på 1: 1. Arrangementet af tre-objektivkorrektoren og det sfæriske spejl ligner et Houghton-teleskop , men korrektionslinserne er gjort tyndere og asfæriske, som i et Schmidt-kamera.

En yderligere udvikling, der giver skarpere billeder i en synsvinkel på 30 °, har en blænde på 80 cm og et blændeforhold på 1: 1,9 og kun anvender sfæriske linser fremstillet af en glasart, blev offentliggjort i 2016. ^[19]

Korrektionsspejl

LAMOST

Hovedartikel: Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope

Lysets brydning på Schmidt-pladen, der er lavet af glas, forårsager en bølgelængdeafhængig opdeling af lyset. Denne kromatiske aberration kan undgås ved at bruge et asfærisk formet, let skråt spejl, der erstatter Schmidt -pladen. ^{[20] [21]} Til forskningsformål blev et Schmidt -teleskop med et korrektionsspejl realiseret for første gang i 2007 af kineseren LAMOST . Da korrekturspejlet også kan understøttes mod deformation over et stort område, kunne en fri åbning på 4 m realiseres, og der blev opnået et kromasi-frit billedfelt på 5 °.

litteratur

• S. Marx, W. Pfau: Himmelfotografering med Schmidt -teleskoper. Urania-Verlag, Leipzig / Jena / Berlin 1990, ISBN 3-332-00214-7 .
• J. Schramm: Stjerner over Hamborg - Astronomiens historie i Hamborg. 2., reviderede og udvidede udgave. Kultur- og historikontor, Hamborg 2010, ISBN 978-3-9811271-8-8 .

Weblinks

Commons : Schmidt -kameraer - samling af billeder, videoer og lydfiler

• Palomar Observatory - 1948: Første lys på 48 tommer
• Alfred Jensch -teleskop fra Thuringian State Observatory
• Teori og afledte designs fra Schmidt -kameraer: Side 1 , Side 2 , Side 3
• Cyril Calvadore: Réalisation d'une chambre de Schmidt ( Memento fra 29. september 2007 i internetarkivet ) (Fremstilling af Schmidt -teleskoper, bog, fransk, zip / pdf)

Individuelle beviser

1. ^ Bernhard Schmidt: Et lyst, koma-frit spejlsystem. bibcode : 1938MiHam ... 7 ... 15S
2. ^ Atmosfærisk udryddelseskoefficienter og nattehimmelens lysstyrke på Xuyi -observationsstationen , arxiv : 1211.4672
3. ^ Charles Gorrie Wynne : Optikken fra det akromatiserede britiske Schmidt -teleskop kvartalsvis i: Journal of the Royal Astronomical Society. Bind 22, 1981, s. 146, bibcode : 1981QJRAS..22..146W
4. ^ RV Willstrop: Bredfeltkonverteringer til reflekterende teleskoper. bibcode : 1987MNRAS.229..143W
5. ^ E. Öpik: Yrjö Väisälä. I: irsk Astron. Journ. Bind 11, s. 159, bibcode : 1973IrAJ ... 11R.159O
6. ↑ Yrjö Väisälä: Anastigmatisk reflekterende teleskop fra observatoriet ved Åbo Universitet. I: Astr. Nachr. Bind 254, 1935, s. 361. bibcode : 1935AN .... 254..361V
7. ↑ Yrjö Väisälä: Om spejlteleskoper med et stort synsfelt. I: Astr. Til. Bind 259, 1936, s. 197. bibcode : 1936AN .... 259..197V
8. ↑ Nobunan Itoh, Takao Soyano, Ken'rchi Tarusawa, Tsutomu Aoki, Sigeomi Yoshida, Takashi Hasegawa, Yasushi Yadomaru, Yoshikazu Nakada, Satoshi Miyazaki: En meget Wide-Field CCD Kamera til Kiso Schmidt Telescope ( Memento fra den 31. oktober, 2008 om Internetarkiv ) (PDF -fil; 739 kB). I: Publ. Natl. Astron. Obs. Japan. Bind 6, 2001, s. 41-48.
9. ^ JG Baker: En familie af fladfeltkameraer, der i ydeevne svarer til Schmidt -kameraet. I: Proceedings, American Philosophical Society. bind. 82, 1940, s. 339. (books.google.de)
10. ^ James G. Baker : Schmidt image former med sfærisk aberration correcto. USPTO -prioritet 19. juni 1945.
11. ^ Albert Bouwers: Schmidt Type Image Former With Negative Meniscus Lens Sfærisk Aberration Corrector. USPTO, prioritet 16. oktober 1945. (google.nl)
12. ^ DG Hawkins, EH Linfoot: En forbedret type Schmidt -kamera. I: Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society. Bind 105, 1945, s. 334, bibcode : 1945MNRAS.105..334H
13. ^ Menisken Super-Schmidt meteorkamera. (engl.)
14. ^ ^{A b} J. Davis: Design og ydeevne af tre Meniscus Schmidt Meteor -kameraer. I: Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society. Bind 4, 1963, s. 74, bibcode : 1963QJRAS ... 4 ... 74D
15. ^ Fred L. Whipple : Baker super-Schmidt meteorkameraer. bibcode : 1951AJ ..... 56..144W
16. ^ ^{A b} AG Massevitch, AM Losinsky: Fotografisk sporing af 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: Ny sovjetiske Kameraer Til Fotografiske Observationer af kunstig himmellegemer. ( Novyye Sovetskiye kamery dlya fotonablyudeniy iskusstvennykh nebesnykh tel , Vestnik Akadeinii Nauk SSSR, bind. 57, nr. 2, 1970, s. 38-44, oversat af Walter L. Burton, 1972)
19. ↑ terebizh.ru
20. ^ Lewis C. Epstein: Et Schmidt-teleskop med fuld refleksion til rumforskning. bibcode : 1967S & T .... 33..204E
21. ^ Dietrich Korsch: Reflekterende Schmidt -korrektor. bibcode : 1974ApOpt..13.2005K