Anastigmat de três espelhos - Three-mirror anastigmat
Um anastigmat de três espelhos é um telescópio anastigmat construído com três espelhos curvos, permitindo minimizar todas as três aberrações ópticas principais - aberração esférica , coma e astigmatismo . Isso é usado principalmente para permitir amplos campos de visão, muito maiores do que o possível com telescópios com apenas uma ou duas superfícies curvas.
Um telescópio com apenas um espelho curvo, como um telescópio newtoniano , sempre terá aberrações. Se o espelho for esférico, ele sofrerá de aberração esférica. Se o espelho for parabólico, para corrigir a aberração esférica, ele deve necessariamente sofrer de coma e astigmatismo fora do eixo. Com dois espelhos curvos, como o telescópio Ritchey – Chrétien , o coma também pode ser minimizado. Isso permite um campo de visão útil maior, e o astigmatismo restante é simétrico em torno dos objetos distorcidos, permitindo a astrometria em todo o campo de visão amplo. No entanto, o astigmatismo pode ser reduzido incluindo um terceiro elemento óptico curvo. Quando esse elemento é um espelho, o resultado é um anastigmat de três espelhos . Na prática, o projeto também pode incluir qualquer número de espelhos dobráveis planos , usados para dobrar o caminho óptico em configurações mais convenientes.
História
Muitas combinações de três figuras de espelho podem ser usadas para cancelar todas as aberrações de terceira ordem. Em geral, isso envolve a resolução de um conjunto relativamente complicado de equações. Algumas configurações são simples o suficiente, entretanto, para que possam ser projetadas a partir de alguns conceitos intuitivos.
Telescópio paul
Os primeiros foram propostos em 1935 por Maurice Paul. A ideia básica por trás da solução de Paul é que os espelhos esféricos, com uma parada de abertura no centro da curvatura, têm apenas aberração esférica - sem coma ou astigmatismo (mas eles produzem uma imagem em uma superfície curva de metade do raio de curvatura do esférico espelho). Portanto, se a aberração esférica puder ser corrigida, um campo de visão muito amplo pode ser obtido. Isso é semelhante ao projeto Schmidt convencional , mas o Schmidt faz isso com uma placa corretora de refração em vez de um terceiro espelho.
A ideia de Paul era começar com um compressor de feixe Mersenne, que se parece com um Cassegrain feito de dois parabolóides (confocais) , com os feixes de entrada e saída colimados. O feixe de entrada comprimido é então direcionado a um espelho terciário esférico, o que resulta na aberração esférica tradicional. O insight principal de Paulo é que o secundário pode então ser convertido de volta em um espelho esférico.
Uma maneira de ver isso é imaginar que o espelho terciário, que sofre de aberração esférica, seja substituído por um telescópio Schmidt, com uma placa de correção em seu centro de curvatura. Se os raios do secundário e terciário forem da mesma magnitude, mas de sinal oposto, e se o centro de curvatura do terciário for colocado diretamente no vértice do espelho secundário, a placa de Schmidt ficaria no topo do parabolóide secundário espelho. Portanto, a placa de Schmidt necessária para fazer do espelho terciário um telescópio Schmidt é eliminada pelo parabolóide figurando no secundário convexo do sistema de Mersenne, pois cada um corrige a mesma magnitude da aberração esférica, mas o sinal oposto. Além disso, como o sistema de Mersenne + Schmidt é a soma de dois anastigmatas (o sistema de Mersenne é um anastigmat, e também o sistema de Schmidt), o sistema resultante também é um anastigmat, pois as aberrações de terceira ordem são puramente aditivas. Além disso, o secundário agora é mais fácil de fabricar. Este projeto também é chamado de Mersenne – Schmidt , uma vez que usa uma configuração Mersenne como o corretor para um telescópio Schmidt.
Telescópio Paul-Baker
A solução de Paul tinha um plano focal curvo , mas isso foi corrigido no design de Paul-Baker, introduzido em 1969 por James Gilbert Baker . O design Paul-Baker adiciona espaçamento extra e remodela o secundário para o elíptico, o que corrige a curvatura do campo para achatar o plano focal.
Telescópio korsch
Um conjunto mais geral de soluções foi desenvolvido por Dietrich Korsch em 1972. Um telescópio Korsch é corrigido para aberração esférica , coma , astigmatismo e curvatura de campo e pode ter um amplo campo de visão, garantindo que haja pouca luz dispersa no plano focal .
Exemplos
- O Telescópio Espacial James Webb é um anastigmat de três espelhos apresentando um elipsoidal primário, um hiperboloidal secundário e um elipsoidal terciário.
- A missão Euclides usará um telescópio Korsch.
- O "Telescópio de três espelhos da Universidade de Cambridge" . o projeto inclui um modelo de trabalho de 100 mm construído em 1985 e um protótipo de 500 mm construído em 1986.
- O telescópio do Observatório Vera C. Rubin (anteriormente conhecido como Large Synoptic Survey Telescope) é um anastigmat de três espelhos modificado do projeto Paul-Baker.
- Os telescópios KH-11 Kennen (ou talvez o agora cancelado Future Imagery Architecture ) podem ser um anastigmat de três espelhos, uma vez que os telescópios sobressalentes dados à NASA pelo National Reconnaissance Office são desta forma.
- O Telescópio Extremamente Grande será um design anastigmat de três espelhos, com dois espelhos dobráveis planos adicionais.
- Os satélites de observação da Terra Deimos ‑ 2 e DubaiSat ‑ 2 carregam um telescópio de design Korsch anastigmat de três espelhos.
- Espectrômetro de imagem Ralph na espaçonave New Horizons
- O Nancy Grace Roman Space Telescope , anteriormente denominado Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), emprega um anastigmat de três espelhos dobrado apresentando um elipsoidal primário, hiperboloidal secundário e elipsoidal terciário. Um projeto anterior usava um anastigmat de três espelhos fora do eixo.