ния вручную (рис. 74,а, б).

Если воспользоваться сверлильным станком, как это советует Уилфред Шихен [19], можно изготовить круги, которые будут мало отличаться от фабричных (рис. 74, в). Технология их изготовления такова: на листе алюминия или другого металла толщиной около 1 мм вырезаем большой круг. Его диаметр выбираем с таким расчетом, чтобы он не задевал за стойку станка, когда установлен так, как показано на рисунке. С помощью большого школьного транспортира размечаем на краю круга градусы или минуты и часы, если это круг часовых углов. Двумя-тремя винтами крепим этот круг к выточенному на токарном станке координатному кругу телескопа так, чтобы оба круга оказались строго концентричными. Теперь с помощью винта, пропущенного через центр круга, прикрепляем его к достаточно прочной металлической пластине, чтобы оба круга могли свободно, но без люфтов вращаться вокруг этого винта. Плиту крепим к станине сверлильного станка с помощью струбцины или другим способом. На станке возле края большого вспомогательного круга делаем штрих. Установив напротив этого штриха "нуль" на краю вспомогательного круга, мы подготовились к нарезанию штрихов на круге телескопа. Теперь вставим в патрон штырь со специально заточенным резцом. Шпиндель станка надо надежно закрепить (заклинить). Действуя ручкой сверлильного станка, мы можем опускать и поднимать резец строго вертикально.

Подводим резец к краю координатного круга и примеряем его. Если нужно, устанавливаем все приспособление относительно резца точнее. Наконец, проверив положение "нуля" на вспомогательном круге, относительно штриха на станине, проводим первый штрих; его длина должна быть около 10 мм. После этого поворачиваем вспомогательный круг на 1º и проводим следующий штрих длиной около 7 мм. Длину 7 мм имеют "рядовые" штрихи, а 10 мм -- каждый 5-й и 10-й).

После того как штрихи будут нарезаны полностью, снимаем координатный круг с вспомогательного и наносим цифры. Их можно написать нитроэмалью, но нужно помнить, что для того чтобы краска держалась хорошо, ее надо наносить на металл, нагретый до 80--100º. Так как писать кистью на нагретой поверхности сложно, можно написать на металле при комнатной температуре, а потом сразу же нагреть. Лучше, однако, отдать круги граверу. (Они работают, например, в отделах или магазинах сувениров.)

 60. ИСКАТЕЛЬ

171.gif

Рис. 75. Диоптр.

Поле зрения телескопа относительно небольшое. Даже при минимальном увеличении оно обычно не превышает 1--1,5º. Поэтому довольно трудно навести телескоп на объект, когда этот объект неяркий и ничем не выделяется среди других. Особенно тяжело искать слабые туманности и скопления, отдельные (например, переменные) звезды или слабые планеты: Уран, Нептун и астероиды. Чтобы облегчить задачу, телескопы снабжаются искателями.

В простейшем варианте это может быть диоптр. На рис. 75 видно, что визирная линия, соединяющая центры кружков диоптра, может несколько наклоняться относительно оси телескопа. Это нужно потому, что при юстировке телескопа его ось может немного смещаться. Поэтому после каждой юстировки необходимо проверить точность установки диоптра по достаточно удаленным предметам.

Лучше, однако, сделать искатель в виде небольшой зрительной трубы. В качестве объектива лучше употребить ахроматический объектив от зрительной трубы, теодолита или бинокля. Впрочем, можно обойтись сравнительно короткофокусной очковой линзой. Ее оптическая сила должна быть в пределах 3--5 диоптрии. Если вы уже знакомы с изготовлением линз, лучше эту линзу изготовить самостоятельно. Она должна быть небольшого диаметра, примерно 20--30 мм и быть плосковыпуклой, а не выпукло-вогнутой, как очковые стекла, так как в этом случае ее аберрации будут сильно портить изображения.

Во время шлифовки линзы на станке можно проверять ее фокусное расстояние. Для этого после очередного сеанса шлифовки смачиваем линзу водой и определяем ее фокусное расстояние по Солнцу. Для этого надо не забыть чтобы оправка, на которую наклеена линза, имела диаметр на 25--30% меньше диаметра линзы, для того чтобы края последней могли строить изображение Солнца.

В остальном искатель напоминает малый телескоп-рефрактор. Его увеличение должно быть близко к равнозрачковому и не превышать диаметра объектива в миллиметрах, деленного на 4--6. На трубку нужно надеть и приклеить два металлических кольца, в которые будут упираться юстировочные винты.  61. КОЛОННЫ, СТАНИНЫ, ФУНДАМЕНТЫ

Назначение станины -- удерживать полярную ось телескопа в строго определенном положении без медленных смещений и без вибраций. Для того чтобы предотвратить вибрации, станина или колонна телескопа должна быть достаточно жесткой.

В целом телескоп можно рассматривать как консоль сложной формы с "защемлением" в плоскости опирания станины на фундамент. При равномерно распределенной нагрузке (например, при порывах ветра) изгибающий момент возрастает сверху вниз пропорционально квадрату длины этой консоли (см. рис. 44).

Поэтому жесткость всех узлов монтировки должна возрастать пропорционально квадрату высоты сверху вниз. Это вынуждает увеличивать сечения деталей монтировки при переходе от трубы телескопа к оси склонений, к полярной оси, к корпусу полярной оси, к колонне и опорам, или к станине, если телескоп не имеет колонны.

В тех случаях, когда телескоп снабжен приспособлением для регулирования наклона полярной оси в больших пределах, хорошо снабдить его небольшим опорным стержнем (рис. 50, а), который вместе с корпусом полярной оси и колонны образует треугольник -- фигуру, значительно более жесткую, чем просто угол "колонна -- корпус оси". Снабдив монтировку этим стержнем, мы добьемся большой жесткости при перемещении оси в плоскости меридиана. Однако жесткость в перпендикулярном направлении, например при порывах западного или восточного ветра, не возрастет. Единственный способ получить достаточную жесткость в этом направлении -- резко увеличить толщи

ну пластин, связывающих корпус полярной оси и колонны. Для 110-миллиметрового телескопа с фокусным расстоянием 1000--1200 мм толщина этих пластин, отлитых из алюминия, может быть около 12--15 мм, для телескопа диаметром 150 мм, особенно если это фотографический телескоп, толщина пластин должна быть

172.gif

Рис. 76. Основание монтировки телескопа из стальных труб.

увеличена до 30 мм. Важно также отметить, что жесткость узла возрастает, если в одинаковой мере уменьшится длина этих пластин.

Диаметр стальной трубы колонны также имеет большое значение. Для визуального 110-миллиметрового рефлектора он должен быть около 60--70 мм. Для фотографического рефлектора диаметром 150 мм диаметр стальной трубы -- колонны должен быть увеличен до 120 мм, В обоих случаях имеется ввиду, что высота колонны составляет примерно 700-- 800 мм. При увеличении высоты колонны надо увеличить и ее диаметр приблизительно пропорционально корню квадратному из увеличения высоты. Например, при увеличении высоты колонны в 2 раза, ее диаметр нужно увеличить в 1,4 раза.

Особо опасный узел -- место крепления ног колонны к собственно колонне. Ноги обычно представляют собой консоли с большим сечением возле колонны. Здесь надо помнить как об изгибе при простом наклоне колонны, так и при кручении колонны вокруг ее оси. Эта деформация возникает, например, в тех случаях, когда сила (прикосновение наблюдателя или порыв ветра) действует горизонтально на трубу телескопа, направленную под небольшим углом к горизонту.

Однако для телескопов более 150 мм в диаметре желательно исключить колонну, установив корпус полярной оси прямо на основание (рис. 76). Это полезно для увеличения жесткости, а также и потому, что окулярный узел, расположенный на верхнем конце сравнительно длинной трубы, становится трудно доступным, когда телескоп направлен в зенит.

Примечательно, что в этом случае регулировка наклона полярной оси может быть выполнена в небольших пределах (обычно несколько градусов). Устройство для наклона представляет собой один опорный винт, который располагается на южном конце станины. Для того чтобы установить полярную ось в плоскости меридиана, надо, чтобы станина могла в небольших пределах поворачиваться по азимуту. Для этого две северные опоры делают в виде двух роликов, оси вращения которых пересекаются на опорном южном винте. Между этими роликами на станине помещается небольшая консоль длиной 30--50 мм. На фундаменте телескопа устанавливаются два винта, между которыми и размещается эта консоль. Вращая винты в ту или иную сторону, мы поворачиваем всю станину с полярной осью к западу или востоку.

О способах точной установки полярной оси можно прочесть в инструкциях для астрономических наблюдений.

Последнее звено между телескопом и грунтом, на котором он стоит,-- фундамент. Для небольшого телескопа на колонне достаточно забетонировать или выложить кирпичом небольшую площадку, на которую во время наблюдений ставится телескоп.

Можно и небольшой телескоп сделать без колонны, установив его на станине, которая на время наблюдений помещается на бетонный или кирпичный столб, заменяющий колонну. Особенно это полезно для переносных телескопов, так как вес уменьшается.

Наконец, для больших, особенно фотографических телескопов фундамент совершенно необходим. Диаметр фундамента зависит прежде всего от высоты его вершины над уровнем земли. Не вдаваясь в подробности, приведем таблицу с примерными значениями диаметра круглого в сечении фундамента (в метрах) в зависимости от его высоты и требований к жесткости телескопа в целом, которая в свою очередь зависит от действующего диаметра зеркала и назначения телескопа (табл. 13).

Лучший материал для фундамента -- бетон или кирпичная кладка. Для невысоких фундаментов с малыми диаметрами можно с успехом применять круглые асбоцементные или стальные трубы. После установки трубы на место ее нужно заполнить щебнем или

кирпичным боем, заливая через каждые 25--30 см цементно-песчаный раствор.

Глубина закладки фундамента зависит от состава и состояния грунта. На скальных грунтах фундамент можно устанавливать прямо на поверхности, сняв только слой дерна. На песчаных, супесчаных, суглинистых

Т а б л и ц а 13

Высота фундамента , м

Фотографирование с окулярным увеличением

Визуальные наблюдения

Фотографирование в ньютоновском фокусе

150 мм

300 мм

150 мм

300 мм

150 мм

300 мм

1

0,2

0,25

0,16

0,20

0,12

0,15

2

0,4

0,50

0,32

0,40

0,25

0,30

3

0,60

0,75

0,50

0,60

0,36

0,45

4

0,80

1,00

0,64

0.80

0,50

0,60

6

1,20

1,50

0,96

1,20

0,72

0,90

10

2,00

2,50

1,00

2,00

1,20

1,50

и глинистых грунтах глубина заложения фундамента принимается на 10 см ниже глубины промерзания грунта. Так, в районе Новосибирска она составляет 2,2 м и 2,0 м и городе и сельской местности соответственно; в Москве глубина промерзания грунта составляет 1,4 м. Особенно важно это условие выполнять, если грунты влажные, глинистые (так называемые пучинистые). В сухих грунтах, особенно песчаных и супесчаных, возможна меньшая глубина заложения фундамента (в соответствии с многолетним опытом местного строительства). Для того чтобы предотвратить неравномерное оседание грунта под тяжестью фундамента, нужно, чтобы нагрузка на грунт не превышала допустимую. Чтобы узнать удельную нагрузку на каждый квадратный сантиметр грунта, надо вес фундамента с телескопом разделить на площадь основания фундамента. Например, телескоп весит 50 кг, фундамент телескопа имеет высоту 4 м при диаметре 0,6 м. Объем фундамента 1,13 м2. При объемном весе бетона 1,6 т/м3 вес фундамента составит 1,8 т. Очевидно, что при таком массивном фундаменте весом телескопа можно пренебречь. Разделив вес фундамента на площадь его основания получаем давление на грунт, оно равно 0,64 кг/см2. Из табл. 14 (сопротивление грунта в кг/см2) видно, что такое давление допустимо даже при самом слабом грунте.

Одна из самых неприятных проблем -- проблема микровибраций грунта прежде всего от проходящего поблизости транспорта, работающих тяжелых механизмов и т. п. С этой точки зрения спасение состоит в

Т а б л и ца 14

Наименование грунта

Состояние грунта

твердое

пластичное

Щебень кристаллических пород

5

--

Щебень осадочных пород

3

--

Пески крупные

4

--

Пески мелкие

2,5

1,5

Пески пылеватые

1,5

1,0

Супесь

2,5

2,0

Суглинок

2,0

1,0

Глина

2,5

1,0

малой высоте фундамента. У 150-миллиметрового телескопа, установленного на жесткой подставке высотой 50 см над поверхностью Земли на расстоянии 200 м от Транссибирской магистрали, вибрация, вызванная проходящими поездами, была не более 2--3". Тот же телескоп, установленный на полу 4 этажа у самой стены, где вибрации пола сведены к минимуму, имел вибрацию 20--30" от поездов, проходящих на расстоянии 1 км. К сожалению, волнение приземных слоев воздуха сильно портит изображения, и это заставляет поднимать телескоп на высоту хотя бы 2-- 3 м от поверхности Земли. Таким образом, в выборе высоты фундамента телескопа любителю всегда приходится идти на компромисс.

 * ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТЕЛЕСКОПЫ * 

Едва ли найдется техническое средство, которое принесло астрономии в последние сто лет больше информации, чем фотография. Даже, несмотря на появление электрофотометрии, радиоастрономии и других средств, фотография продолжает занимать основное место среди способов регистрации в астрономии. Поэтому было бы неразумно обходить стороной это средство и любителю. Ведь в отличие от глаза, фотоэмульсия в состоянии накапливать свет от слабых источников, она фиксирует сразу большое число объектов, попадающих и поле зрения телескопа, наконец, она служит надежным документом, тогда как глаз, а правильнее сказать, мозг наблюдателя во время наблюдений очень субъективен.

Фотография, а значит, и фотографические средства должны занять достойное место в арсенале любительских средств. Кроме того, даже и для визуальных наблюдений также стоит кое-что добавить к основному телескопу для расширения наблюдательных возможностей любителя. Этих приспособлений и приборов можно построить довольно много, и любитель-одиночка окажется в затруднительном положении из-за дефицита времени. Поэтому было бы хорошо найти одного или нескольких единомышленников для того, чтобы действовать объединенными усилиями. Коллективу даже начинающих любителей по плечу изготовление описанных ниже приборов и приспособлений. Все это вместе -- уже не просто любитель и телескоп, это астрономическая обсерватория, коллектив, работающий целеустремленно и с большой пользой.

Конечно, при этом встретится больше трудностей организационного порядка: например, где установить построенные приборы; как построить пусть несложное, но все-таки помещение для телескопа; как победить самого лютого врага астрономов XX века -- городское освещение по ночам, которое превратило некогда грандиозную картину мироздания в жалкую ее тень. Одно из возможных решений -- кооперация городских и сельских любителей. У первых больше технических возможностей, у вторых -- хорошее ночное небо. Но даже если обсерватория расположена в городе, например на плоской крыше здания, она принесет гораздо больше удовлетворения ее создателям, чем случайные наблюдения во дворе или на балконе.  62. СОЛНЕЧНЫЙ ЭКРАН

Поверхностная яркость Солнца слишком велика, чтобы на него можно было смотреть непосредственно в окуляр. Известен случай, когда один из астрономов за несколько секунд ослеп на всю жизнь, наблюдая Солнце в окуляр телескопа. Во многих руководствах рекомендуется использовать темные светофильтры, наподобие тех, что применяются при электросварке. Прежде чем наблюдать с таким стеклом в телескоп, надо сквозь него посмотреть на Солнце без телескопа. Солнце должно быть видно совершенно неярким диском на удивление малых размеров. Однако надо помнить, что наш телескоп собирает слишком много света и тепла, и кусочек стекла помещенный сразу за окуляром в районе выходного зрачка немедленно лопнет, как это однажды случилось у автора книги. Чтобы этого избежать, надо на верхний конец телескопа надеть диафрагму -- крышку из картона или другого материала с небольшим (40--50 мм) круглым отверстием. Кстати говоря, отверстие диафрагмы для телескопа Ньютона располагается асимметрично, чтобы в пучок прошедшего через отверстие света не попали оправа диагонального зеркала и растяжки.

Наблюдения с темным стеклом интересны, когда нужно рассмотреть мелкие подробности в пятнах или других деталях. В тех случаях, когда важно зарисовать картину в целом, наблюдения лучше проводить на экране. Поверхностная яркость Солнца достаточна для

того, чтобы, расположив позади окуляра лист белой бумаги, получить на нем достаточно большое, обычно 10--15 см диаметром, изображение Солнца. Сфокусировав изображение с помощью окуляра, мы можем рассматривать его на экране. Более того, это изображение можно показывать многим людям одновременно и фотографировать экран вместе с изображением Солнца. Окуляр телескопа Ньютона вынесен вбок и экран должен располагаться сбоку на длинном (около 0,5 м)

173.gif

Рис. 77. Солнечный проектор.

1 -- 45-градусная призма или диагональное зеркало,

2 -- затеняющий кожух, 3 -- экран.

стержне. Если же за окуляром установить 45-градус-ную призму или плоское зеркало, можно направить пучок вниз вдоль трубы. Экран в этом случае располагается в районе оси склонений и может быть укреплен на трубе или корпусе оси склонений.

К сожалению, прямой солнечный свет и рассеянный свет неба очень засвечивает экран. Чтобы защитить экран от прямых лучей Солнца, достаточно на верхнем конце трубы укрепить кусок картона, тень от которого падала бы на экран. Но лучше защитить его и от рассеянного света неба. Для этого надо снабдить экран ящиком в виде пирамиды, в основании которой находится экран, а в вершине--окуляр (рис. 77). Чтобы можно было видеть изображение, в одной из стенок нужно сделать достаточно большое окно.

Меняя окуляры, можно получить изображения различных масштабов. Обычные, даже очень хорошие окуляры плохо работают в качестве проекционных систем, поэтому гораздо лучшее изображение можно получить, применяя короткофокусные фотообъективы. 50-милли-метровый фотообъектив типа "Индустар-50" или аналогичный ему при проекционном расстоянии 500 мм даст 9-кратное увеличение. Это значит, что если диаметр солнечного изображения в фокусе телескопа с фокусным расстоянием 1200 мм равен 11 мм, то на экране диаметр Солнца будет равен примерно 100 мм. Для изучения подробностей в пятнах лучше применять объективы от 16- и 8-миллиметровых кинокамер. Фокусные расстояния этих объективов примерно 10-- 20 мм, а масштаб изображения при том же проекционном расстоянии в 2,5--5 раз больше, чем у "Индустара-50".

Самый простой способ фотографировать Солнце -- делать снимок экрана с солнечным изображением. Так как фотоаппарат находится не точно на оси, изображение Солнца получается слегка сплюснутым. Лучше, однако, вместо экрана на широком конце светозащитного ящика установить кассету с фотопластинкой, а всю установку снабдить фотозатвором для производства коротких выдержек.

В некоторых инструкциях рекомендуется затвор устанавливать в районе выходного зрачка сразу же за окуляром. Хотя с точки зрения светотехники это решение разумно, все-таки устанавливать затвор здесь не следует, так как в выходном зрачке концентрируется большое количество тепла. Лучше снабдить телескоп диафрагмой на верхнем конце трубы, в которую вмонтировать затвор от фотоаппаратов "Фотокор", "Москва" и т. п., вывернув из корпуса линзы объектива. Действующее отверстие объектива "Фотокора" 30 мм, аппаратов "Москва" - 25 мм. Это и будет действующее отверстие нашего телескопа в данном случае (рис. 78, а).

Яркость Солнца слишком велика, и недостаточно задиафрагмировать телескоп и применить малочувствительную эмульсию; нужно принять еще некоторые меры для снижения количества света, падающего на фотопластинку. Лучше всего призму, отражающую свет после окуляра назад, перевернуть, как показано на рис. 78, б. В этом случае от поверхности отражается примерно 5% света и его поток уменьша

ется в 20 раз. Еще лучше установить две призмы, как показано на рис. 78, в. Комбинация из двух призм уменьшает световой поток в 400 раз.

В последнем случае выдержка составит около 1/50 с, если чувствительность эмульсии 1 ед. ГОСТа (позитив-ные пластинки), диаметр Солнца на экране 50 мм, диа-метр диафрагмы объектива с вывернутыми линзами,

175.gif

Рис. 78. Приспособления для фотографических наблюдений Солнца

а) Центральный затвор с тросиком (линзы фотообъектива вынуты), б) отражение солнечного света от гипотенузы 45-градусной призмы в случае солнечных наблюдений, в) отражения от двух призм.

установленного на крышке телескопа, 30 мм. Если вам удалось достать только одну призму, придется применить желтый или оранжевый светофильтр, установленный за окуляром после призмы. Позитивные пластинки и пленки мало чувствительны к желто-оранжевому свету, но насколько в каждом отдельном случае, сказать трудно, поэтому придется выдержку подобрать опытным путем.

Надо ли говорить, что при использовании фотопластинок (или пленок) даже малой чувствительности светозащитный ящик должен быть совершенно светонепроницаемым. Для этого все щели нужно проклеить черной фотобумагой изнутри, а снаружи все швы на углах заделать алюминиевым уголком. Чтобы проверить ящик на светозащиту, в кассетную часть (лучше ее взять прямо от старого "Фотокора") вставим кассету с пластинкой, откроем кассету на 1--2 минуты после этого закроем. Очевидно, что затвор все это время должен быть закрытым. После проявления пластинки станет ясно, пропускает ящик свет или нет.  63. ПРОСТОЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ СОЛНЕЧНЫЙ ТЕЛЕСКОП

Как ни удобен телескоп, предназначенный для наблюдения и фотографирования Солнца на экране, все-таки специальный телескоп может стать настоящим центром любительских наблюдений Солнца. В простейшем виде солнечный телескоп (рис. 79) состоит всего из двух оптических деталей: главного длиннофокусного зеркала 1 и вспомогательного плоского зеркала 2 примерно того же диаметра, что и главное (рис. 79).

Диаметр изображения Солнца равен 0,009F == F/110.

176.gif

Рис. 79. Простейший горизонтальный солнечный телескоп (с рисунка Р. Портера).

1--главное зеркало, 2 --вспомогательное плоское зеркало, 3 -- объектив от фотоаппарата.

Это значит, что если фокусное расстояние зеркала равно 5000 мм, то диаметр солнечного изображения будет равен 45 мм. Это уже достаточно для фотографирования на пластинках размером 6X9 или 4,5 Х 6. Если фокусное расстояние равно 3000 мм, то диаметр изображения равен 27 мм, и его можно фотографировать малоформатной камерой на формат 21X36 мм, если у

фотоаппарата вывернуть объектив. Однако можно выбрать фокусное расстояние значительно больше, скажем, 20--30 м, тогда изображение Солнца будет иметь диаметр180--270мм. Такое изображение удобно наблюдать визуально. Скорее всего, нужно остановиться на фокусном расстоянии примерно 3--5 м и для получения больших изображений для визуальных наблюдений применить окулярную проекцию на экран, применив для этой цели фотообъектив 3 с фокусным расстоянием 80--100 мм и полевую плосковыпуклую линзу, как в окуляре Кельнера или Рамсдена. Назначение полевой линзы -- перехватить лучи на краю поля зрения и направить их в проекционный объектив, тем самым увеличив поле зрения.

Схема телескопа элементарна. Высококачественное плоское зеркало направляет свет Солнца на главное сферическое (стоящее южнее), а то в свою очередь направляет конус лучей обратно (на север), так что рядом с плоским зеркалом получается изображение Солнца, которое рассматривается на экране или фотографируется. Рассматривая схему, обратим внимание на то, что изображение Солнца оказывается не на оптической оси главного зеркала. Такое смещение изображения приводит к образованию так называемых полевых аберраций -- комы и астигматизма. Чтобы их влияние было минимальным, следует как можно меньше смещать изображение с оси или, иначе говоря, максимально приблизить изображение к плоскому зеркалу. Во-вторых, относительное отверстие главного зеркала должно быть небольшим.

Для 120-миллиметрового зеркала фокусное расстояние не должно быть короче 3000 мм, а его относительное отверстие, следовательно, не должно превышать 1/25.

Для 180-миллиметрового зеркала минимальное фокусное расстояние 5000 мм, а относительное отверстие 1/28.

Диаметр плоского вспомогательного зеркала может быть на 15--20% меньше диаметра главного. Изготавливая плоское зеркало, его можно испытывать в схеме Коммона в сочетании с главным сферическим (см. рис. 37, 6). Неудобство заключается в том, что радиус кривизны главного зеркала вдвое больше его фокусного расстояния, и длина испытательного помещения должна быть равна 6--10 м. Для рассматривания теневой картины на таком расстояний можно применить небольшую подзорную трубу или бинокль, разместив их позади ножа Фуко, где обычно помещается глаз. 5--6 -кратного увеличения вполне достаточно. Если же испытания в таком длинном помещении -- непреодолимое препятствие, можно изготовить другое вспомогательное сферическое зеркало с радиусом кривизны 1,5 --2 м и диаметром в полтора раза меньше, чем у испытуемого плоского зеркала. Если плоские зеркала в двух наших примерах имеют диаметры около 150 и 100 мм, то вспомогательные эталонные сферические зеркала для испытания этих "плоскостей" должны иметь диаметры примерно 100--70 мм. Изготовить такие зеркала с радиусами кривизны, 1,5--2 м для любителя, построившего свой первый телескоп, не представляет труда.

Если телескоп действует в своей простейшей форме, большой помехой служат токи теплого воздуха, поднимающегося над нагретой поверхностью 3емли.

Чтобы их уменьшить, желательно, чтобы под телескопом росла трава. Еще лучше, если пучки света между плоским и главным зеркалами заключены в трубу. Эта труба может быть металлической, асбоцементной, деревянной и т. п. Лучше брать материал с низкой теплопроводностью, например дерево или асбоцемент. Снаружи трубу надо покрасить белой краской, чтобы уменьшить нагревание солнечными лучами.

Вблизи плоского зеркала, где образуется изображение Солнца, надо установить трубку с кремальерой или другим фокусировочным устройством и резьбой М42 Х 1 для наворачивания малоформатного фотоаппарата или салазки с кассетным устройством, если применяются пластиночные кассеты. Для того чтобы экран или кассету защитить от прямого солнечного и рассеянного света неба, окно, где установлен телескоп, надо закрьгть ставней с небольшим отверстием или плотной шторой. Так как выдержки короткие, некоторое количество паразитного света не страшно.  64. ПОЛЯРНЫЙ СОЛНЕЧНЫЙ ТЕЛЕСКОП

Рефлектор Ньютона можно легко превратить в полярный солнечный телескоп (рис. 80). Для этого труба телескопа направляется на полюс мира, для чего ее

ориентируют на север и наклоняют к горизонту на угол, равный широте места наблюдений с точностью до 1--2º. Перед верхним концом трубы устанавливается плоское зеркало, называемое сидеростатом. Сидеростат может наклоняться в вилке по склонению и поворачиваться на оси вилки по часовому углу. Лучше всего, если осью вилки будет служить ось часового механизма от суточного метеорологического самописца (барографа, термографа и др.). В этом случае зеркало, поворачиваясь вслед за Солнцем со скоростью 1 об/сут, будет удерживать изображение в центре поля зрения или на экране неопределенно долго.

177.gif

Рис. 80. Полярный солнечный телескоп.

Телескоп предназначен для полевых условий, когда он устанавливается на двух вкопанных в землю столбах и закрывается сверху растянутой палаткой. На данной фотографии телескоп установлен на случайном штативе.

Прежде чем устанавливать часовой механизм на место, надо его испытать. Для этого на конце оси часового механизма с помощью гайки укрепим бумажную стрелку. Разметив круглую крышку механизма на 24 равные части, заведем механизм и установим стрелку по часам. За сутки механизм не должен отставать или спешить более чем на 10--15 минут. В этом случае Солнце будет удерживаться в центре поля зрения в течение 1--1,5 часа, т. е. всего времени наблюдений. Если механизм сильно отстает, осторожно его разберем и на балансире вывернем пару симметрично расположенных винтиков-грузиков. Если механизм спешит, симметрично относительно центра насадим на балансир пару крошечных кусочков пластилина. Эти меры необходимы в случае, если механизм "грешит" на 1,5--2 часа в сутки. Если ошибка меньше, можно ограничиться регулировкой с помощью обычного регулятора.

Чтобы изображение Солнца спроецировать на горизонтальный столик, где его значительно удобнее наблюдать, установим сразу за окуляром 45-градусную призму или плоское оптически точное зеркало и направим пучок вниз *).

*) Чтобы 45-градусная призма отклонила лучи вниз, надо, чтобы оптическая ось окуляра была горизонтальна.

Еще лучше вместо обычной 45-градусной призмы внутри телескопа, отклоняющей свет в окуляр, установить плоское зеркало, которое сразу направит пучок вниз на стол. Окуляр в этом случае направлен вниз. Полярный телескоп нужно установить в темном помещении, чтобы снаружи оказался только сидеростат. Разумеется, помещение не должно отапливаться и в нем должна поддерживаться та же температура, что и на улице, иначе струи теплого воздуха совершенно испортят изображение. В полевых условиях полярный телескоп может устанавливаться в палатке, затеняющей экран. Для фотографирования групп пятен малоформатный фотоаппарат со шторным затвором кладется с вывернутым объективом на стол. Изображение фокусируется по листу бумаги, лежащему на столе, и фотоаппарат пододвигается к группе, чтобы она "провалилась" в аппарат. Выдержка осуществляется затвором аппарата.

Разумеется, вместо окуляров лучше применить фотографические или проекционные объективы, как уже говорилось раньше. Сравнивая изображения, даваемые различными окулярами и объективами, можно легко и быстро отобрать лучшие из них. Не нужно стремиться при фотографировании к очень большому масштабу. Дело в том, что струй теплого воздуха сильно портят

изображения, поэтому для прямого (без объектива) фотографирования пятен малоформатным аппаратом достаточно иметь на экране изображение Солнца диаметром не более 70--100 мм. Для визуальных же наблюдений подробностей нужный масштаб легко подобрать практически; он окажется значительно больше.  65. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПАТРУЛЬНЫЙ АСТРОГРАФ

Для организации любительской службы неба (регистрация вспышек новых звезд, полетов болидов и т. п.) В. И. Коваль предложил [25] использовать малоформатные аппараты, установленные на пружинном меха-

178.gif

Рис. 81. Патрульный астрограф любительской службы неба.

низме метеорологического самописца так же, как зеркало сидеростата. Эти самописцы относительно нетрудно достать в магазинах учебно-наглядных пособий, они недороги, неприхотливы в обслуживании. Отрегулированный, как было рассказано выше, такой механизм может поворачивать фотоаппарат типа "Зенит" или пару фотоаппаратов типа "Смена" за суточным вращением неба в течение 15--20 минут. Ошибка в ходе механизма в этом случае не должна превышать 10 минут в сутки. Если мы захотим применить с "Зенитом" объектив с фокусным расстоянием 100 мм, то ошибка не должна превышать 5 минут в сутки.

На рис. 81 дана фотография патрульного астрографа, построенного в клубе им. Максутова. Фокусное расстояние объектива не должно превышать 100-- 135 мм, иначе масса аппарата окажется велика. Однако если вместо подшипников скольжения, в которых вращается главная ось часового механизма, установить шарикоподшипники, а всю монтировку хорошо сбалансировать, то можно применить и 200-миллиметровый объектив. С такими объективами можно получить замечательные фотографии крупных туманностей и скоплений. Применив высокочувствительные пленки, можно получить изображения звезд до 13--14-й звездной величины. Если же на фотоаппарате стоит "штатный" объектив с фокусным расстоянием 40--50 мм, то на фотографиях получатся большие области неба и звезды до 10--11-й звездной величины. Эти объективы интересны для поиска новых звезд, фотографирования астероидов, переменных звезд, составления фотографических атласов неба. Нужно только помнить, что обычные фотообъективы имеют на краю поля зрения плохие изображения, поэтому надо использовать примерно 50--70% площади кадра.  КАМЕРА ШМИДТА

Там, где необходимы большие поля зрения, описанный астрограф незаменим. Однако, когда мы хотим получать фотографию туманности, звездного скопления, галактики или кометы в большом масштабе, необходим астрограф с большим фокусным расстоянием. В качестве такого астрографа можно применить малоформатную камеру с объективами типа "Таир-3", "МТО-500", "МТО-1000", укрепленную на трубе телескопа, снабженного часовым механизмом или хотя бы микрометренными винтами по обеим осям. К сожалению, эти объективы имеют малое относительное отверстие и, следовательно, малую светосилу. Поэтому даже для получения сравнительно ярких протяженных

объектов требуется выдержки порядка часа и более.

Можно получить гораздо большее относительное отверстие с единственной оптической деталью -- сферическим зеркалом, перед которым установлена кассета с пленкой. К сожалению, полевые аберрации сильно портят изображения сразу вне оптической оси зеркала.

179.gif

180.gif

Рис. 82. Схема камеры Шмидта и конструкция кассеты.

а) Камера Шмидта, б) кассета. 1 -- барабан, 2--фокусировочный винт. 3 -- растяжки, 4 -- магнитное кольцо, 5--выпуклое дно кассеты, 6 -- фотопленка, 7 -- прижимное кольцо, 8 -- крышка, 9 -- склейки эпоксидной смолой.

Вот если бы каждая точка фокальной поверхности оказалась на оси зеркала! На первый взгляд это явный абсурд. Но это только на первый взгляд. Эстонский оптик Бернард Шмидт, работая в Гамбургской обсерватории, изобрел систему, где это условие выполнено. В центре кривизны сферического зеркала он установил диафрагму, которая на 30--40% меньше диаметра зеркала. Рассмотрим, как действует эта система (Рис. 82).

Пучок света, идущий от звезды, падает на зеркало точно вдоль оси симметрии зеркала и диафрагмы, значит этот пучок центральный и после отражения от участка 1 зеркала он упадет на пленку в точке а. Разумеется, что ни комы, ни астигматизма не возникнет, так как пучок центральный. Рассмотрим пучок от другой звезды, падающий на участок 2 зеркала и отражающийся относительно своей оси симметрии в точку b на пленке. Центр диафрагмы, центр освещенного пучком участка зеркала 2 и изображение точки лежат точно на оси симметрии этого пучка, следовательно, и здесь не возникнут краевые аберрации кома и астигматизм. Можно рассмотреть любой, не срезанный краем сферического зеркала пучок, и все они окажутся совершенно равноправными друг перед другом. Следовательно, ни кома, ни астигматизм не возникнут в пределах пленки на участках от точки b до точки с. В действительности и за пределами этого участка кома не возникнет, но освещенность пленки начнет падать и тем больше, чем сильнее будут срезаться краем зеркала очень наклонные пучки.

Итак, грамотно разместив перед простым зеркалом диафрагму, Б. Шмидт сумел создать камеру, свободную сразу от хроматической аберрации, комы и астигматизма. Остается неисправленной сферическая аберрация. На первый взгляд достаточно заменить сферическое зеркало на параболическое и можно свести к нулю и сферическую аберрацию, но на самом деле это не так, потому, что параболоид имеет различную кривизну на разных зонах. Поэтому падающие на края зеркала пучки не будут равноправными с центральным пучком, и здесь возникнут аберрации.

Чтобы устранить сферическую аберрацию, Б. Шмидт установил в диафрагме специальную линзу -- отрицательную на крайних зонах и положительную в центре. Изготовление этой линзы не по силам начинающим любителям, но у нас есть еще одно средство, позволяющее сильно снизить сферическую аберрацию этой камеры: надо уменьшить относительное отверстие. Расчеты показывают, что если относительное отверстие такой упрощенной камеры Шмидта с действующим отверстием 100 мм не будет превышать 1/2,8, то пятно изображения звезды будет иметь допустимый диаметр -- около 0,1 мм. Это относительное от

верстие в 1,6 раза больше, чем у "Таира-3", а светосила больше в 2,5 раза. Значит, для съемки одного и того же объекта с нашей камерой потребуется в 2,5 раза меньшая выдержка, чем с "Таиром", а выигрыш по сравнению с "МТО-500" и "МТО-1000" составит соответственно 8 и 12 раз! Там, где "Таиру-3" потребуется выдержка в 45 минут (туманность Ориона, напри-

Т а б л и ц а 15

Действующее отверстие (диаметр диафрагмы),

мм

Предельное фокусное расстояние, мм

Длина камеры, мм

Диаметр сферического зеркала, мм

Диаметр поля зрения

Относительное отверстие

мм

градусы

70

165

330

115

23

7,3

1/2,4

80

200

400

130

27

6,9

1/2,5

100

280

560

165

33

6,1

1/2,8

120

370

740

200

40

5,6

1/3,1

150

515

1030

250

50

5,0

1/3,4

мер), нашей камере для того же результата нужна выдержка 18 минут.

В табл. 15 приведены основные параметры упрощенной камеры Шмидта. Указаны наиболее короткие из возможных фокусные расстояния и максимально возможные относительные отверстия. Как видно, камера Шмидта в два раза длиннее своего фокусного расстояния. Данные этой таблицы справедливы только для фотографических работ. Диаметры и относительные отверстия визуальных инструментов см. в табл. 5 и 6.  67. КАССЕТА КАМЕРЫ ЩМИДТА

Так как фокальная плоскость камеры Шмидта расположена внутри камеры, ее кассета отличается от обычных кассет для пластинок. Во-первых, кассета проецируется на зеркало и заслоняет подобно диагональному зеркалу телескопа Ньютона часть его поверхности. Без особого вреда для дела можно заслонить 30--40% диаметра пучка. Так, если диаметр пучка равен 120 мм, то диаметр кассеты может равняться 35 --50 мм. Во-вторых, фокальная поверхность камеры Шмидта искривлена и представляет собой сферу радиуса, равного фокусному расстоянию, направленную выпуклостью к зеркалу. Поэтому дно кассеты делают выпуклым. Так как с целью экономии площади кадра кассету приходится делать круглой, то и дно кассеты круглое; поэтому его можно выточить подобно металлическому шлифовальнику (см. Приложения). Конструкция кассеты видна на рис. 82, б. Для крепления кассеты на месте в центре трубы делается система растяжек или ставится пара стоек под углом 90º друг к другу. На этих стойках укреплен барабан 1 со сквозным отверстием с резьбой. В этой резьбе движется винт 2, на котором крепится магнитное кольцо 4. Магнитное кольцо удерживает стальную кассету во время экспонирования. Можно предусмотреть и замковое крепление кассеты. Винт механизма служит для фокусирования и фиксируется гайкой.

Для наблюдений за изображением во время фокусировки в стенку трубы камеры надо вделать трубочку, направленную точно на центр дна кассеты. В эту трубочку вставляется простая зрительная трубка, сфокусированная на дно кассеты. Вставив в кассету кусок засвеченной пленки 6 и прижав его пружинящим кольцом 7 к дну, рассматриваем его через эту трубку и, вращая винт, добиваемся наилучшей резкости. Надо помнить, что по мере перемещения кассеты вдоль оптической оси меняется расстояние и между объективом фокусировочной трубки и кассетой, поэтому сбивается фокусировка и в трубке. Установив кассету в новое положение, надо сфокусировать и трубку, немного перемещая ее ближе или дальше от кассеты или действуя окуляром. Для этого в центре засвеченного куска пленки надо начертить перекрестие. Фокусируем камеру, направив ее на яркую звезду или на Луну. На практике фокусировка отнимает очень мало времени.

Во время установки кассеты в камеру ее крышка 8 должна быть закрыта, так как, сняв крышку кассеты, мы немедленно можем засветить пленку. Для установки кассеты, для снимания с нее крышки и надевания после экспозиции в стенках камеры надо сделать два отверстия, расположенных немного дальше от зеркала, чем кассета, чтобы когда с этих отверстий снимаются крышки, пленка не засветилась прямым светом, идущим через отверстия.

Для удобства зарядки часто делают зарядные мешки, которые имеют на одном конце отверстие с проде

той резинкой (этим отверстием мешок надевается на камеру), а на другом конце рукава, куда вставляются руки с кассетой.

В кассету камеры Шмидта вставляется круглый кусок пленки, который можно вырезать (точнее, выбить) пуансоном. Установив пуансон на пленку, лежащую на куске пластмассы, бьем молотком по верхушке пуансона и вынимаем из пуансона кусок пленки.  68. ГИД И КРЕСТ НИТЕЙ

Гидом в астрофотография называют вспомогательный телескоп, с помощью которого наблюдатель контролирует ход часового механизма и вносит поправки, если его ход нарушается или возникают другие причины, из-за которых звезды на пластинке могут сместиться. Таким гидом для астрографа может прекрасно служить наш телескоп-рефлектор, снабженный часовым приводом или хотя бы микрометренными винтами по обеим осям.

Для того чтобы гидирование было удобным, в поле зрения окуляра надо установить крест нитей (см. рис. 39, в). В простейшем случае -- это две тонкие (0,1--0,2 мм) проволочки, натянутые под углом 90º друг к другу в фокальной плоскости окуляра. Эта плоскость совпадает с плоскостью полевой диафрагмы. Проверить правильность установки можно просто: установив крест нитей на место, смотрим в окуляр, держа его перед листом чистой бумаги. Нити должны быть видны резкими без напряжения глаз. Если это не так, надо немного сместить крест вдоль оси окуляра в ту или иную сторону.

Наблюдатель подыскивает яркую звезду, которая называется ведущей звездой и слегка расфокусирует окуляр, чтобы звезда выглядела размытым светлым пятнышком. Перекрестие помещается на фоне этого пятнышка, и оно достаточно хорошо видно. Задача наблюдателя так вести телескоп, чтобы круглое пятнышко постоянно делилось на четыре совершенно равные части. Такой крест нитей годится только в случае короткофокусного астрографа.

Ярких звезд не так уж много, чтобы в любой точке неба их можно было найти. Поэтому, наводя телескоп на объект, мы подыскиваем достаточно яркую звезду.

Как правило, телескоп приходится немного сместить в сторону. Значит, объект окажется не в центре поля зрения. Поэтому этот метод гидирования можно применить когда поле зрения астрографа достаточно велико, по крайней мере 5--100. Такое поле, например, имеет объектив "Таир-3" с "Зенитом". Эти рассуждения относятся к случаю, когда гидом служит рефлектор диаметром 120--150 мм. В этом случае в качестве ведущих звезд могут служить звезды до 6-й--7-й звездной величины.

Если же в качестве астрографа употребляется сам телескоп, то его поле зрения при фокусном расстоянии 1200 мм на кадре 24X36 мм в угловой мере составит 1º9' х 1º43'. На таком участке неба может и не оказаться подходящей звезды (6-й -- 7-й звездной величины). В этом случае гидировать придется по слабой звезде, и ее изображение в поле зрения гида должно быть резким, а крест подсвечен (см. рис. 39, в). Так как увеличение должно быть достаточно велико (см. табл. 16), то нити должны быть достаточно тонки (0,01-- 0,02 мм). Такие нити можно получить, расплетая волокна, из которых скручены шелковые нити. Автор книги обычно натягивает пару параллельных нитей вдоль круга склонений (вертикально) с расстоянием между ними примерно 0,05 мм. Одна нить располагается параллельно суточной параллели (горизонтально).

Для того чтобы нити было удобнее натягивать, вытачивается тонкое алюминиевое колечко. Его наружный диаметр равен внутреннему диаметру оправы окуляра в районе полевой диафрагмы. Толщина кольца около 0,5 мм, высота 5 мм. Положив кольцо на ровную поверхность стола и вооружившись лупой, сделаем острым ножом две насечки на ребре кольца на расстоянии примерно 0,1 мм. В противоположной по диаметру точке кольца сделаем одну насечку. Отрежем кусочки нити на 30--40 мм длиннее диаметра кольца и на каждом конце прикрепим кусочки пластилина в качестве грузиков. Натянем нити, утопив их в насечках. В середине кольца расстояние между нитями будет 0,05 мм и они практически параллельны между собой. Для нити, параллельной суточной параллели, сделаем еще пару насечек. Установив в насечки нить, капнем по капельке клея с наружной стороны кольца в местах, где свисают концы нитей с грузиками. После высыха

ния клея обрежем концы нитей с грузиками и вставим кольцо в окулярную оправу, чтобы крест нитей оказался в плоскости диафрагмы и был виден в окуляр резко. Подробно об устройстве окуляра с крестом нитей рассказано в  35 (рис. 39, в).

Р. Кокс предлагает следующую конструкцию "креста нитей" (рис. 83). В районе полевой диафрагмы под

181.gif

Рис. 83. Схема светящейся сетки Р. Кокса [27].

1 -- пучок света, идущий от зеркала телескопа, 2 -- тонкая стеклянная пластинка, 3 -- стекло, покрытое алюминием или черным лаком, на котором прочерчен крест, 4 -- матовое стекло, 5 -- проекционная линза, 6 -- окуляр телескопа, 7 -- реостат.

углом 45º к оптической оси надо установить тонкое плоскопараллельное стекло, например кусочек отмытой фотопластинки 2. На это стекло надо спроецировать с помощью линзы 5 крест, прочерченный на стеклянной пластинке 5, покрытой алюминием или тонким слоем черного лака. Это перекрытие освещается сзади через матовое стеклышко 4 лампочкой. Стеклянная пластинка отражает в окуляр 6 5% света. Изображение двоится, но нам это не мешает. Сквозь стекло проходит примерно 90% света звезды.

Рассмотрим подробнее вопрос о размерах и увеличении гида. Число звезд даже 10-й величины не так уж велико. На 1 квадратный градус в среднем приходится от шести до восьми таких звезд в районе Млечного Пути, а в удаленных от Млечного Пути частях неба их всего одна - две. Это значит, что если поле зрения астрографа не превышает 1--2º, то может оказаться так, что в слабый гид не удастся найти ни одной ведущей звезды. Для того чтобы можно было уверенно гидировать по звезде 10-й звездной величины, надо, чтобы диаметр гида был по крайней мере 120-- 130 мм. Разумеется, для широкоугольного астрографа вопрос о выборе подходящей звезды решается иначе, как об этом уже рассказывалось. Гид такого астрографа может иметь диаметр 50--100 мм.

В большинстве руководств указывается, что гид должен иметь большое фокусное расстояние, так как в этом случае легче заметить небольшое смещение звезды на кресте. Это и так, и не совсем так. Гид должен иметь, прежде всего, большое увеличение. Для этого он опять-таки должен иметь сравнительно большой диаметр и достаточно сильный окуляр. Правда, в сильный окуляр нити креста будут выглядеть слишком грубыми, и наблюдатель не получит выигрыша. Поэтому лучше применить или линзу Барлоу или окулярный микроскоп. Окулярный микроскоп представляет собой трубку, в которую вставлен микрообъектов, переносящий изображение из фокальной плоскости в новое место с некоторым, обычно небольшим (З--6х) увеличением.

Это увеличенное изображение рассматривается с помощью сравнительно слабого окуляра, в поле зрения которого установлен крест нитей. В этом случае нити видны тонкими, тогда как увеличение телескопа в целом большое. В сущности, объектив окулярного микроскопа выполняет ту же функцию, что и линза Барлоу; он увеличивает эквивалентное фокусное расстояние телескопа. Зависимость увеличения гида от фокусного расстояния астрографа приведена в табл. 16.

Т а б л и ц а 16

Фокусное расстояние объектива астрографа, мм

50

100

150

200

300

500

1000

Точность гидирования, секунды дуги

100

50

30

25

14

10

5

Минимальное увеличение гида

20

35

60

80

120

200

350

Окуляр с крестом нитей должен иметь фокусное расстояние приблизительно 20 мм. Это значит, что для 20-кратного увеличения потребуется гид с фокусным расстоянием 400 мм, а для 350-кратного -- с фокусным расстоянием 7 м! В этом случае вас и выручает линза Барлоу или окулярный микроскоп. Если 150- миллиметровый гид имеет фокусное расстояние 1200 мм, то надо применить 5-кратную линзу Барлоу или 5-кратный микроскоп.

Нужно приложить все усилия к тому, чтобы во время гидирования астрограф и гид оставались совершен-то неподвижными относительно друг друга. Ничтожный сдвиг во время экспозиции гида относительно астрографа приведет к тому, что наблюдатель возвратит ведущую звезду на перекрестие и тем самым собьет наводку астрографа.  69. ТЕЛЕСКОП СИСТЕМЫ НЬЮТОНА В КАЧЕСТВЕ АСТРОГРАФА

Соблазнительно не ограничивать себя короткофокусными астрографами. Интересно получить фотографии небесных объектов с помощью рефлектора диаметром 150 мм, а может быть, и больше. Это относительно несложно. О фотографировании Луны и планет мы расскажем несколько позже, а сейчас рассмотрим возможность фотографировать туманности, звездные скопления, галактики.

Поверхностная яркость этих объектов мала, а светосила нашего телескопа недостаточна для коротких выдержек. При относительном отверстии 1/8 и чувствительности пленки 350 ед. ГОСТа при фотографировании, например, одной из самих ярких туманностей -- Большой туманности Ориона -- потребуется выдержка около часа. Для фотографирования слабых туманностей и галактик (М 33 в Треугольнике, "Циррус" в Лебеде, "Улитка" в Водолее) потребуется выдержка 3--4 часа.

Эти выдержки могут быть сокращены в 2--3 раза, если применить специальные астрономические пластинки и пленки или если гиперсенсибилизировать (повысить чувствительность) фотопленку, но все-таки при таком относительном отверстии (1/8) выдержки достаточно продолжительны.

Гидировать телескоп в течение 1--2 часов довольно утомительно. Поэтому надо устранить все, что может мешать работе. Это и недостаточная жесткость монтировки, и неравномерность работы часового привода и микрометренных винтов, и неудобный доступ к ним, и недостаточная яркость ведущей звезды. Достаточную яркость может обеспечить гид большого, не менее чем у астрографа диаметра. Но делать два одинаково мощных телескопа неразумно. Поэтому и в профессиональной и любительской практики все чаще применяются в качестве гида сам астрограф. Для этого в непосредственной близости от фотокассеты устанавливается оку-

182.gif

Рис. 84. Окулярный микроскоп, приспособленный для гидирования ( по Краймеру )

1 -- жесткая пластина фокусировочного устройства, 2 -- винты с возвратными пружинами, 3 -- отверстие на краю поля зрения, 4 -- кассета, 5 -- микроскоп

лярный микроскоп, который может в некоторых пределах перемещаться и наводиться на какую-нибудь яркую (6-й--8-й звездной величины) звезду на краю поля зрения телескопа, за пределами кассеты. Окуляр микроскопа, снабженный освещаемым крестом нитей, жестко закрепляется и начинается гидирование. Выбрать ведущую звезду обычно не составляет труда, тем более, что можно "обойти" микроскопом около пластинки. Во-вторых, прогибы трубы, случайные скачки изображения не страшны, так как смещение звезд на пластинке и на кресте нитей происходит одновременно и на совершенно одинаковую величину.

На рис. 84 показана конструкция фотографического узла в ньютоновском фокусе. Кассета 4, предназначенная для одного кадра, устанавливается с некоторым

трением в пазах, укрепленных на пластине 1, на которой, кроме кассеты, устанавливается микроскоп 5, имеющий возможность перемещаться в пределах 90º. Фокусировочное устройство - три винта с возвратными пружинами 2.

Для фотографирования в ньютоновском фокусе можно приспособить и корпус фотоаппарата (лучше зеркального, типа "3енит").

Любитель, знакомый с методикой теневых испытаний, может применить гораздо более надежные способы фокусирования, чем фокусировка по матовому стеклу. Для этого открываем заднюю крышку аппарата, уже установленного на телескопе, и на кадровую рамку кладем нож Фуко, который в данном случае представляет собой металлическую пластинку с одним остро заточенным на одну сторону краем. Надо проследить за тем, чтобы на рамке лежала рабочая поверхность ножа и чтобы плоскость ножа и пленки строго совпадали. Теперь приводим в поле зрения яркую (2-й--3-й звездной величины) звезду и наблюдаем на зеркале теневую картину. Установить нож в положении, когда его плоскость в точности совпадает с фокальной плоскостью, не составит труда. Для этого на параболическом зеркале надо увидеть "плоский" рельеф, а на сфере -- рельеф с подвернутым краем. В этом нет ничего удивительного: ведь на этот раз источник света -- звезда--находится не в центре кривизны, а в бесконечности. Будет мешать турбуленция воздуха, но это не очень страшно, так как довольно легко можно установить, когда площади между светлыми и темными непрерывно бегущим участками теневой картины примерно равны. После установки на фокус убираем нож и заряжаем пленку. Можно выточить специальный стакан, который наворачивается на ту же резьбу, что и фотоаппарат. В дне стакана делается отверстие и сверху кладется нож. Надо тщательно выставить нож с таким расчетом, чтобы его плоскость находилась на том же расстоянии от посадочной поверхности стакана, что и расстояние между посадочной поверхностью аппарата и плоскостью пленки. При относительном отверстии 1/6-- 1/8 точность должна составить 0,2--0,3 мм. В тех случаях, когда применяется плоская кассета, нож Фуко может быть смонтирован на пластине, которая вставляется вместо кассеты.  70 ОКУЛЯРНАЯ КАМЕРА

Для фотографирования планет и Луны можно использовать главный фокус телескопа. Здесь можно получить снимки фаз Луны с большим числом кратеров и других деталей, можно сфотографировать систему спутников Юпитера, но значительно интереснее попытаться получить крупномасштабные фотографии участков поверхности Луны, фотографии поверхностей планет, колец Сатурна и т. д. Однако при фокусном расстоянии 1200 мм масштаб изображения таков, что полный диск Луны получается на негативе кружком диаметром 11 мм. При 10-кратном увеличении фотоувеличителем при печати можно получить достаточно резкое изображение диаметром 110 мм. Юпитер в главном фокусе будет иметь диаметр 0,23 мм и подробностей на его поверхности сфотографировать не удастся.

Для того чтобы масштаб изображений планет был приемлемым, надо увеличить эквивалентное фокусное расстояние. Для этого следует применять или линзу Барлоу, или окулярную камеру. Эквивалентное относительное отверстие чаще всего выбирается равным 1/100--1/150. Это значит, что нам потребуется 8--12-кратное увеличение.

На рис. 85 показаны примеры окулярных камер. В схеме а) объектив О проецирует изображение из фокальной плоскости телескопа f' на фокальную плоскость окулярной камеры f'1. Камера работает наподобие фотоувеличителя: вместо негатива -- изображение Луны или планеты в фокусе телескопа, вместо изображения на столе -- изображение Луны или планеты на фотопленке.

Положение объектива относительно фокальной плоскости телескопа и изображения на матовом стекле можно легко определить на практике. Для этого возьмем лампочку от карманного фонарика, поднесем к ней микрообъектив передней его стороной, а если это фото или кинообъектив,-- задней и попытаемся спроецировать изображение волоска на любой экранчик. Добившись резкости на экране, измерим расстояние объектива от волоска и экрана. Масштаб изображения получим, положив лампочку на миллиметровку и оценив длину волоска, а потом разделив длину изображения на длину самого волоска.

Надо помнить, что часто описываемые окулярные камеры, работающие с окуляром в качестве проекционной системы, на практике плохи, так как окуляр дает слишком плохие изображения при проекции, в чем нетрудно убедиться, проецируя изображение волоска лампочки с помощью окуляра, микрообъектива

183.gif

184.gif

б)

Рис. 85. Фотографирование с помощью окулярной проекции.

а) Схема "окулярной" проекции с помощью объектива от 16- или 8-мм кинокамеры, б) камера с объективом, установленная сразу за окуляром.

или кинообъектива. Проецировать надо в большом масштабе, например на стену, сравнивая качество изображения и прежде всего наличие цветной каймы (хроматическая аберрация), бесцветного туманного ореола (сферическая аберрация), контраста изображения в целом (паразитное рассеяние на линзах). Этим способом можно легко и быстро выбрать подходящий объектив. Если все-таки читатель на первых порах вынужден пользоваться окуляром, его надо снабдить желтым светофильтром, чтобы уменьшить влияние хроматической аберрации.

В качестве собственно камеры лучше всего применить зеркальный фотоаппарат типа "Зенит". Большое преимущество зеркальных камер в том, что изображение, предназначенное для фотографирования, можно наблюдать непосредственно перед съемкой на матовом стекле. При этом видны все дефекты изображения: недостаточная резкость, наличие засветки, волнение изображения из-за атмосферных помех, виньетирование и т. п.

Проекционную трубу на первых порах можно собрать из насадочных (удлинительных) колец к фотоаппарату и бумажно-клеевой трубки, но лучше, конечно, трубку выточить, предусмотрев в ней оправу для проекционного объектива.

Можно несколько упростить процедуру съемки с окулярным увеличением. Для этого достаточно, не вынимая окуляра из окулярной трубки, установить сразу за окуляром фотоаппарат с его "штатным" объективом. После окуляра пучок света выходит параллельным и падает на объектив фотоаппарата, объектив его снова фокусирует на матовое стекло (рис. 85, б). Диафрагма объектива фотоаппарата должна быть открыта до диаметра несколько больше выходного зрачка телескопа.

Эквивалентное фокусное расстояние системы равно фокусному расстоянию фотообъектива, умноженному на увеличение телескопа при визуальном наблюдении с данным окуляром. Так, если фокусное расстояние объектива 50 мм, а увеличение телескопа 50 раз, то эквивалентное фокусное расстояние системы равно 2500 мм. Если в случае нашего 150-миллиметрового телескопа с фокусным расстоянием 1200 мм потребуется эквивалентное фокусное расстояние 5000 мм, то, значит, масштаб изображения возрастет в 4,2 раза. Для получения эквивалентного фокусного расстояния 5000 мм с 50-миллиметровым фотообъективом потребуется увеличение телескопа в 100 раз. Нам придется взять окуляр с фокусным расстоянием 12 мм. Этот способ применяется обычно при небольшом увеличении, когда фотографируется Луна или участки ее поверхности.  71. "ОЛЛ-СКАЙ" КАМЕРА

"Олл скай" (аll sky) в переводе с английского значит "все небо". "Олл-скай" камера -- это камера, которая в состоянии одновременно сфотографировать все или почти все небо. Наиболее подходящим объективом для этого служит так называемый "фиш ай" ("рыбий глаз") -- специальный объектив с углом зрения 170-- 180º. К сожалению, эти объективы дороги, и любители нашли другой достаточно остроумный способ фотографировать все небо (рис. 86). Для этого берется обычный фотоаппарат, например "Зенит" или "Зоркий", и устанавливается перед выпуклым зеркалом большой кривизны. Таким зеркалом может быть алюминированная конденсорная линза большого диаметра, химическая колба; на худой конец можно взять елочный

185.gif

Рис. 86. "Олл-скай" камера.

А -- выпуклое зеркало, a -- угол между нормалями на краях зеркала. Угол зрения системы в два раза больше угла a.

шарик как можно большего диаметра, конечно, без рисунка на посеребренной части.

Шарик или зеркало устанавливается перед фотоаппаратом на некотором расстоянии с таким расчетом, чтобы фотоаппарат мог сфотографировать отражение предметов в этом выпуклом зеркале. Разумеется, изображение будет сильно искажено, но это неизбежно, так как невозможно без искажений спроецировать сферу на плоскую пленку. Искривление прямых линий в выпуклом зеркале называется дисторсией. Дисторсия свойственна и сверхширокоугольным объективам типа "фиш ай".

В шарике или колбе отражается и фотоаппарат, но площадь, которую занимает его изображение, мала, и с этим приходится мириться. Чтобы площадь изображения фотоаппарата уменьшить, желательно фотографировать зеркало длиннофокусным объективом.

Для того чтобы в зеркале отражалось все небо, достаточно, чтобы угол a был равен примерно 90º.

"Олл-скай" камера монтируется неподвижно или следит за суточным вращением неба. В первом случае шар или конденсорная линза лежит на земле, а фотоаппарат укреплен на треноге или консоли и "смотрит" вниз на зеркало. Во втором случае и зеркало и аппарат установлены на жестком стержне, который укреплен на какой-нибудь экваториальной монтировке. В первом случае удобно использовать систему для фотографирования болидов, полярных сияний, зари, зодиакального света, во втором -- звездного неба, Млечного Пути и т. д.  72. АСТРОНОМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ ЛЮБИТЕЛЯ

Рефракторы диаметром 75--100 мм и рефлекторы до 150 мм чаще всего выполняются транспортабельны

186.gif

Рис. 87. Транспортабельный 320-миллиметровый телескоп. (Рис. 87--91 взяты из журнала Sky and Теlеsсоре.)

ми и не требуют стационарного укрытия. При правильно сконструированной монтировке они без ущерба для жесткости достаточно легки. Такие инструменты выносятся на площадку для наблюдений, а за тем убираются.

Если монтировка снабжена роликами или колесами, то транспортабельным может быть телескоп диаметром до 300, и даже до 500 мм (рис. 87). Однако чаще всего находится много причин, по которым любитель вынужден строить для телескопа надежное во всех

187.gif

Рис. 88. Любительская обсерватория с откатывающейся крышей.

отношениях укрытие. Рассмотрим некоторые типы укрытий.

Более всего распространен павильон с откатывающейся крышей (рис. 88). В этом случае стены павильона могут быть сделаны из дерева или кирпича. Кладка должна вестись с перевязкой, чтобы свести к минимуму число сквозных вертикальных швов. По углам через 2--3 ряда кирпичей желательно укладывать арматуру из 5--8-миллиметровой стальной проволоки.

Хорошие материалы для стен павильона -- бетон и шлакобетон. И тот и другой укладываются в опалубку, высота которой 50--70 см.

После охватывания слоя через пару дней опалубка снимается и поднимается выше, после чего укладывается следующий слой бетона. Это так называемая "скользящая опалубка". Толщина стены из бетона около 15--20 см. Если же ее армировать стальной арматурой или проволокой, то толщина может быть 8-- 10 см. В каждом городе есть шлаколитые дома. Поговорив со строителями такого дома, читатель узнает нужные подробности.

Если откатывается весь павильон, он должен быть достаточно легким. Обычно это деревянный каркас, обшитый рейкой и кровельной сталью по обрешетке или каркас из стального уголка, покрытый листовой сталью на сварке, наподобие того, как делают индивидуальные гаражи. Крайне нежелательна обшивка фанерой или

188.gif

Рис. 89. Любительская обсерватория с откидывающейся крышей. Створки крыши уравновешены противовесами.

оргалитом, так как эти материалы быстро вспучиваются, расслаиваются, и павильон принимает крайне непривлекательный вид.

В простейшем случае механизм открывания крыши -- это достаточно прочные шарниры, на которых крыша откидывается в стороны. При этом створки желательно снабдить противовесами (рис. 89).

Описанные механизмы очень перспективны для павильонов небольших инструментов, однако, по традиции чаще строится механизм откатывания крыши на рельсах. Для этого вдоль стен укладываются два рельса, по которым на колесиках с ребордами (закраинами) крыша откатывается в сторону. Чтобы предотвратить сбрасывание крыши, она должна быть снабжена стальными анкерами, которые не мешают ей двигаться в обычном положении, но удерживают крышу от опрокидывания, например при сильных ветрах. На концах рельсов необходимо установить ограничители для предотвращения скатывания крыши в конце пути. Если крыша тяжела, необходимо снабдить павильон небольшой ручной лебедкой.

Достоинством павильона с откатывающейся крышей является большой обзор; это особенно удобно при учебно-ознакомительных наблюдениях новичков или гостей обсерватории. Такой павильон удобен для установки широкоугольных астрографов, метеорных патрулей, кометоискателей. Главное его достоинство -- простота и низкая стоимость, однако, в последние годы появилось много интересных конструкций куполов, и многие любители склоняются к мысли, что при явных преимуществах купола он ненамного сложнее и дороже. Во всяком случае среди новых любительских обсерваторий все чаще встречаются именно купола. Купол надежно защищает телескоп от ветра, предохраняя его от вибраций, недопустимых при фотографических работах с большим фокусным расстоянием и очень неприятных при визуальных наблюдениях. Купол заметно защищает глаза от городского освещения. Имея удобную аэродинамическую форму, купол создает минимум завихрений при ветре, что при прочих равных условиях повышает качество изображения мелких деталей.

Вообще говоря, верхняя часть обсерватории не обязательно должна иметь сферическую форму. Часто -- это цилиндры, перекрытые слегка "вспарушенным" куполом, как это было у большого рефрактора Пулковской обсерватории до Великой Отечественной войны, или конусом, как это сделано у коронографа высокогорной обсерватории Сакраменто Пик (рис. 90). Такая форма облегчает борьбу со снежными заносами, так как даже при относительно слабом ветре снег не задерживается на кровле. Купол может представлять собой два пересекающихся цилиндра, как это первоначально предполагалось сделать для обсерватории Новосибирской станции юных техников в 1962 г. Подобный купол был построен для крупного телескопа обсерватории Стюард (рис. 91).

Конструкция сферического купола любительской обсерватории показана на рис. 92, а, б. Стены башни делаются так же, как и стены павильона. На верхнем поясе башни укладывается рельс, который в данном случае по необходимости согнут в кольцо. Многие любители изгибают его из водопроводной трубы между двумя столбиками, врытыми в землю. Еще проще его заказать в железнодорожном или трамвайном депо, где имеются простые приспособления для гнутья рельсов, уголков, швеллеров и т. п. Если рельс уложен на верхнем поясе башни, то на нижнем поясе купола крепятся

189.gif

Рис. 90. Конический "купол" с люком, закрываемым створками. Обсерватория Сакраменто Пик.

ролики. Но можно поступить и наоборот: ролики установить на верхнем поясе башни, тогда круглый трек будет служить нижним поясом купола (рис. 92, в). В этом случае вес купола заметно уменьшится, в особенности если вращение купола производится от электродвигателя с редуктором. Однако более плавно работают механизмы поворота с рельсом на верхнем поясе башни и роликами на куполе.

Небольшие купола поворачиваются руками, однако, наблюдателю в этом случае приходится отходить от окуляра или иметь помощника. Гораздо удобнее один из роликов сделать ведомым от редуктора мотора с кнопочным пультом. Конечно, в этом случае электродвигатель должен быть реверсивным, изменяющим направление вращения. Лучше установить на противоположных сторонах башни два ведущих ролика, купол в этом случае движется гораздо плавнее.

Каркас купола может быть сделав из дерева, водопроводных труб, уголка. На рис. 92 дан пример сферического купола (а) и показана деталь изготовления ребра каркаса, склеенного из нескольких слоев 5-милли-метровых реек, которые изгибаются по шаблону

190.gif

Рис. 91. "Купол", образованный двумя цилиндрами. Обсерватория Стюард.

(рис. 92, б). Для большей надежности после проклейки всех реек столярным, казеиновым или другим клеем (но до высыхания клея) рейки можно соединить мелкими гвоздиками длиной 15--20 мм через каждые 20--30 см. Толщина ребра составит 15--20 мм для куполов диаметром около 4 м, ширина ребра может быть 5--8 см. Надо следить за тем, чтобы стыки реек в каждом ряду шли "в разбежку" со стыками в других рядах. Деревянный каркас обшивается кровельной сталью или листовым алюминием по обрешетке, к стальному каркасу кровля приваривается.

191.gif

Рис. 92. Один из вариантов купола любительской обсерватории.

а) Конструкция. 1--каркас, 2--деревянная обрешетка, 3--обшивка кровельной сталью. б) Изгибание реек каркаса со склеиванием и сбиванием мелкими гвоздями. в) г--обрезиненный опорный ролик, 2--обрезиненный радиальный ролик.

Купол может быть склеен из стеклопластика. На специально приготовленном шаблоне склеивается сектор купола из стеклоткани, пропитанной эпоксидной смолой или полиэфирной смолой НП-1. Чтобы склеенный сектор легко снимался с шаблона, шаблон надо густо смазывать вазелином, автолом и т. п. Толщина слоя составляет-3-- 5 мм. Снятие с шаблонов секторы тщательно обрезаются по краю и склеиваются "в торец" с проклейкой изнутри полосами стеклоткани в 2--4 слоя. Купола получаются очень легкими и достаточно прочными.

Купол независимо от формы имеет люк -- прорезь почти от нижнего пояса купола до зенита. Ширина люка колеблется от 1/4 до 1/3 диаметра купола. Люки меньшей ширины неудобны во многих отношениях. Для небольших куполов пригодны две конструкции открывания люка. Первая из них представляет простые створки на шарнирах, которые откидываются на время наблюдений (рис. 90). Большим преимуществом створок, кроме их простоты, является то, что большая часть люка во время наблюдений может быть закрыта, защищая инструмент от ветра, а глаза от постороннего света.

Однако наиболее перспективно так называемое "забрало", которое по криволинейным направляющим с помощью тросов откатывается назад, почти не нарушая аэродинамики купола. Забрало сравнительно просто в

192.gif

а)

193.gif

б)

Рис. 93. Конструкция забрала.

а) Забрало откатывается на роликах по направляющим,

б) забрало уравновешено противовесами.

изготовлении, и потому практически все купола и профессиональных и любительских телескопов теперь снабжаются забралами. На рис. 93, а приведена конструкция простого любительского купола с забралом и пример конструктивного решения механизма движения забрала по направляющим. Можно упростить этот механизм (и заодно обращение с ним), как показано на рис. 93, б. Противовес делает возможным управление от руки даже сравнительно большим забралом.

ПРИЛОЖЕНИЯ

1. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СТУПЕНЧАТЫЕ ШЛИФОВАЛЬНИКИ

194.gif

Рис. 94. Ступенчатый шлифовальник.

R -- радиус кривизны, х --высота ступеньки, d1, d2--диаметры ступенек.

Профессионалы обычно применяют металлические шлифовальники. Однако выточить сферический шлифовальник с необходимой точностью -- дело чрезвычайно трудное. Р. Кларк предложил [15], а А. С. Фомин существенно усовершенствовал [4, 6] метод изготовления ступенчатых шлифовальников, которые в первом приближении можно считать сферическими (рис. 94). В ходе шлифовки ступеньки довольно быстро сошлифо-вываются и шлифовальник быстро пришлифовывается к зеркалу.

Прежде всего надо рассчитать диаметры ступенек для заданной их высоты. Обычно высоту каждой ступеньки берут равной 0,05--0,1 мм, при этом пользуются формулой

где di -- диаметр ступеньки, R -- радиус кривизны, х -- высота ступеньки, считая от вершины шлифовальника.

Рассмотрим расчет диаметров ступенек на конкретном примере. Допустим, что нам необходимо изготовить шлифовальник для 150-миллиметрового зеркала с радиусом кривизны 2400 мм (фокусное расстояние 1200 мм). Выберем высоту ступенек равной 0,1 мм. Прежде всего вычислим, чему равно 8R. В нашем случае 8 * 2400 = 19200 мм. Эта величина остается постоянной для всех значений диаметров. Далее умножаем 19200 последовательно на 0,1, 0,2, 0,3 и т. д. и записываем результаты в третью колонку табл. 17 (8Rx). Из чисел третьей колонки извлекаем квадратный корень и результат записываем в четвертую колонку. Это и есть

Т а б л и ц а 17

No

х

8Rх

di

D0-di

1

0,1

1920

43,8

106,2 (центр шлифовальника).

2

0,2

3840

62,0

88,0

3

0,3

5760

75,9

77,7

4

0,4

7680

87,6

62,4

5

0,5

9600

98,0

52,0

6

0,6

11 520

107,3

42,7

7

0,7

13440

115,9

34,1

8

0,8

15360

123,9

26,1

9

0,9

17280

131,5

18,5

10

1,0

19200

138,6

11,4

11

1,1

21 120

145,3

4,7

12

1,2

23040

151,8

--

диаметры ступенек d1. Но при вытачивании шлифовальника на токарном станке нам удобнее пользоваться не размером диаметра ступеньки, а величиной подачи резца, которая равна разности между полным диаметром шлифовальника и диаметром каждой ступеньки. Величину поперечной подачи резца внесем в пятую колонку (D0-di).

В последней графе для высоты ступеньки 1,2 мм величина d1 получается равной 151,8 мм, т. е. больше диаметра шлифовальника, поэтому ограничимся 11-й ступенькой.

Как вытачивать выпуклый ступенчатый шлифовальник?

Устанавливаем в кулачках патрона станка плоскую алюминиевую, латунную, стальную или чугунную заготовку. Протачиваем край заготовки при продольной подаче резца. Закончив чистовую обработку, устанавливаем на лимбе барабана поперечной подачи "0" и надежно фиксируем барабан. В дальнейшем при вытачивании ступенек мы будем начинать движение резца от края заготовки или, иначе говоря, будем начинать вращать барабан поперечной подачи с нуля.

Закрепляем суппорт на продольных направляющих и с помощью верхней каретки подводим резец к плоской стороне заготовки. Обрабатываем, "торцуем" заготовку. После того как получится хорошая плоскость, устанавливаем на лимбе верхней каретки "0" и приступаем к вытачиванию канавок. Для этого, вращая барабан поперечной подачи против часовой стрелки, отводим резец за край заготовки, сделав лишние пол-оборота. Это нужно для того, чтобы во время движения резца к заготовке выбрать "мертвый" ход. Теперь подаем резец вдоль продольных направляющих с помощью барабана верхней каретки на 0,1 мм к передней бабке (влево) -- это высота первой ступеньки. Начинаем вращать барабан поперечной подачи по часовой стрелке, и резец начинает приближаться к заготовке. В тот момент, когда он коснется края, на лимбе барабана должен быть нуль. Теперь наша задача -- продвинуть резец настолько, чтобы диаметр ступеньки стал равен расчетному. Для этого подадим резец на величину, указанную в первой строке пятой колонки. Надо помнить, что действительное перемещение резца в два раза меньше того, что показывает лимб на барабан. Дело в том, что при перемещении резца, например, на 5 мм по радиусу заготовки ее диаметр уменьшается на 10 мм. На лимбе указаны изменения диаметра, а не радиуса, и так как в пятой колонке вычислено изменение диаметра, то мы можем отсчитывать на лимбе именно величины пятой колонки. Обычно один полный поворот барабана соответствует уменьшению диаметра на 10 мм. Поэтому, если в числах пятой колонки перенести запятую на один знак влево, целое число будет показывать число поворотов барабана по часовой стрелке, а дробь после запятой нужно отсчитывать по делениям барабана. Например, при вытачивании первой ступеньки надо сделать 10 полных оборотов барабана и, продолжая вращать барабан, отсчитать 62 деления на лимбе. При вытачивании шестой ступеньки надо сделать четыре полных оборота барабана и отсчитать на лимбе 27 и т. д.

Проточив первую ступеньку, возвращаем резец на место, отведя его несколько дальше края, как и в первый раз. Подаем резец еще на 0,1 мм к заготовке, вращая барабан верхней каретки, и опять подаем резец к центру заготовки по радиусу. На этот раз делаем по часовой стрелке восемь полных оборотов барабана и 80 делений отсчитываем на лимбе. Так, снимая по 0,1 мм и продвигая резец по радиусу с каждым разом все меньше и меньше, мы вытачиваем все 11 ступенек.

195.gif

Рис. 95. Ступенчатый шлифовальник для 165-миллиметрового мениска.

Из-за большой кривизны мениска высота ступенек выбрана равной 0,5 мм. Обратите внимание на монотонно уменьшающееся расстояние между ступеньками от центра к краю.

Нужно следить за тем, чтобы резец был хорошо заточенным, а образующийся нагар нужно убирать сразу, как только резец отведен за край заготовки в исходное положенное. После окончания протачивания ступенек на краю шлифовальника надо сделать фаски. Ширина ступенек монотонно уменьшается к краям (рис. 95). Если в этой, легко обнаруживаемой закономерности окажутся один-два сбоя, то это не очень страшно, так как во время шлифовки образуется единая сферическая поверхность и одна из несошлифовавшихся канавок существенно не повлияет на форму зеркала. Обдирать заготовку зеркала можно сразу на ступенчатом шлифовальнике. Но, для того чтобы не "срезать" вершину шлифовальника, шлифовку надо вести как через центр, так и по хорде, следя из тем, чтобы ступеньки шлифовальника сошлифовывались одинаково по всей его поверхности. Однако можно начать обдирку зеркала и с помощью трубчатого шлифовальника, а уже потом начать шлифовку на шлифовальнике.

В заключение заметим, что толщина металлического шлифовальника должна быть такой же, как и толщина зеркала. Во-вторых, формула, приведенная в начале параграфа для вычисления диаметров ступенек, справедлива для параболоида. Так как наше зеркало очень мало отличается от параболоида, во время шлифовки этой разницей можно совершенно пренебречь. Однако в тех случаях, когда читатель захочет выточить ступенчатый шлифовальник для шлифовки линз большой кривизны, придется воспользоваться точной формулой для сферы, так как при значительных радиусах кривизны отступления параболоида от сферы значительны. В этом случае диаметр ступеньки вычисляется по формуле

При вытачивании вогнутых шлифовальников расточка ведется от просверленного в центре отверстия диаметром 6--8 мм для больших и 2--3 мм для малых шлифовальников. Величина подачи резца (к себе) берется из четвертой колонки таблицы. Пятая колонка в этом случае не нужна.

2. ШЛИФОВАЛЬНО - ПОЛИРОВАЛЬНЫЕ СТАНКИ

Читатель, знакомый с механическими работами, и уж, наверное, кружок телескопостроения могут сделать себе шлифовальную машину, работа на которой значительно приятнее ручной обработки зеркала. Так как машина освобождает руки любителя, он может во время шлифовки зеркала значительную часть времени высвободить для других целей. Машина позволяет увеличить давление и, следовательно, скорость обработки зеркала. Скорость обработки возрастает еще и потому, что при машинной обработке гораздо больше времени идет как "чистое" время шлифовки, тогда как при ручной много времени тратится непроизводительно. Наконец, станок позволяет чище и качественнее выполнить шлифовку и полировку.

Как правило, все шлифовально-полировальные станки имеют две главные детали--шпиндель, на котором вращается шлифовальник, и поводок, который заставляет зеркало совершать поступательные движения. Рассмотрим кинематическую схему простого станка (рис. 96).

Электродвигатель 1 мощностью 50--100 ватт через редуктор приводит во вращение вал кривошипа 2. Кривошип заставляет через шатун 3 качать "хобот" 4 с поводком 5. Поводок заставляет качаться зеркало 6, Хобот, так же как и шатун, должен иметь возможность изменять длину, для того чтобы можно было шлифовать по хорде и через центр, а шатун -- чтобы можно было менять вынос поводка. Для изменения размаха меняется радиус кривошипа. В одних конструкциях радиус меняется перестановкой оси кривошипа в несколько отверстий, просверленных на разных расстояниях от центра кривошипа, в других возможно плавное перемещение кривошипа по направляющим.

На вал кривошипа надета звездочка для цепи Галя от велосипеда, на валу шпинделя 7 -- вторая звездочка. Очень важно, чтобы передаточное отношение между звездочками не равнялось целому числу (2, 3 и т. д.), чтобы шлифовальник двигался все время по различным азимутам, не проходя дважды по одному и тому же.

Во время обдирки и в меньшей степени по время тонкой шлифовки и полировки на поводок устанавливается достаточно большой груз 8. Его масса может достигать нескольких килограммов. Поэтому все узлы машины, особенно валы кривошипа и шпинделя, оси и хобот с шатуном должны быть достаточно жесткими.

Во время машинной обработки надо внимательнее следить за влажностью шлифовальника и зеркала. На машине они высыхают быстрее из-за более интенсивной работы. Высохший же абразив может стать причиной царапин, и более того, если зеркало присосется к шлифовальнику, поводок может выскочить из гнезда и повредить зеркало. Чтобы предотвратить последнюю неприятность, Р. Кокс предложил делать шайбу, наклеиваемую на зеркало, придавая ей форму, показанную

196.gif

Рис. 96. Шлифовально-полировальные станки.

а) Общий вид шлифовально-полировального станка для зеркал диаметром до 150 мм. б) Кинематические схемы: 1--электродвигатель, 2-- кривошип, 3 -- шатун, 4--"хобот", 5--поводок, 6--обрабатываемое зеркало, 7 -- вертикальный шпиндель. в) Регулируемый кривошип. г) Шайба, наклеиваемая на зеркало.

на рис. 96, г. Как видно, если сейчас поводок выскочит из гнезда, он останется на шайбе.

Для того чтобы абразив легче распределялся по шифовальнику, Кокс предлагает добавлять в суспензию немного моющего средства типа стирального порошка.

Д. Д. Максутов приводит [3] формулу максимальной скорости вращения шпинделя шлифовальной машины при обработке зеркал разного диаметра:

об/мин,

где D -- диаметр зеркала в мм.

3. ЛИТЕЙНЫЕ РАБОТЫ В УСЛОВИЯХ ЛЮБИТЕЛЯ

197.gif

Рис. 97. Разнимаемая на две половинки деревянная модель вилки.

Литье позволяет сравнительно простыми средствами получить детали достаточно сложной конфигурации. Для организации литья необходима электромуфельная печь. Металл расплавляется в тигле, который представляет собой стальную цилиндрическую или прямоугольную емкость со стенками 3--5 мм толщины. Для выемки тигля из печи нужны клещи с длинными ручками или сантехнический "французский" ключ достаточно большого размера. При выемке тигля с расплавленным алюминием или латунью надо быть крайне осторожным.

Для изготовления литейных форм из земли необходимо запастись литейным песком, который без особого труда можно достать в любом литейном цехе. Если же такого цеха поблизости нет, можно обойтись супесчаником, который представляет собой природную смесь песка и глины. Супесчаник немного увлажняется до такого состояния, когда он только начинает "держать" форму. Для проверки берем горсть супесчаника и сжимаем в руке. После этого земля должна сохранить в основном форму и следы морщин на руке. Чрезмерное количество воды крайне нежелательно, так как во время заливки металла будет выделяться пар, который образует в детали пустоты и раковины.

Наконец, нужно установить формовочный стол, на котором будут изготавливаться земляные формы. Этот

198.gif

Рис. 98. Формовка

1 - опока, 2 -- формовочная земля, 3 -- модель, 4 - душник, 5 -- трамбовка.

стол должен стоять в непосредственной близости к печи. Его поверхность должна быть достаточно гладкой.

Литье осуществляется в земляные формы, представляющие собой деревянные ящики без дна (опоки), набитые литейным песком (землей) с полостью, которую заполняет металл. Эти полости образуются с помощью моделей, изготавливаемых обычно из дерева. Для того чтобы металл попадал в форму, в земле делается литник, а для выхода горячего воздуха и газов из формы она снабжается выпорами, куда выходит и излишек металла.

Деревянные модели обрабатываются обычным инструментом по дереву и собираются на клею и гвоздях. Возможно применение в неответственных местах небольшого количества пластилина. Для того чтобы модель легко вынималась из земли, ее боковые поверхности имеют формовочные уклоны ("конусность"), вся модель перед началом формовки посыпается тальком (детской присыпкой).

199.gif

Рис. 99. Накладывание второй половинки модели на первую.

1 -- модель, 2 -- штыри.

Рис. 100. Завершение формовки.

1 -- замки опок, 2 -- модели литника и выпоров.

1100.gif

Рис. 101, Укладка заформовываемых деталей. 1--заформовываемые детали.

Рис. 102. Заливка металла.

Порядок формовки и литья подробно показан на рис. 97--101. Кратко опишем его.

1. Устанавливаем на подмодельный стол одну из половинок модели (рис. 97).

2. Устанавливаем нижнюю опоку 1 (рис. 98), припудриваем модель 3 тальком. Через сито наносим на модель мелкий (облицовочный) песок или тальк. Насыпаем лопаткой формовочную землю 2 с трамбовкой сначала возле модели и стенок и углов опоки.

3. Засыпаем остальную часть земли с утрамбовкой сначала острым, а потом плоским концами трамбовки. Срезаем линейкой лишнюю землю сверху нижней опоки.

4. Накалываем душником 4 вентиляционные каналы вблизи модели.

5. Переворачиваем нижнюю опоку на 180º вместе с моделью.

6. Устанавливаем верхнюю часть модели с помощью штырей (рис. 99). Наносим на модель тальк.

Рис. 103. Отделка отлитой детали. 1 -- деталь, 2 -- выпоры, 3 -- удаляемая часть заформованной детали.

7. Устанавливаем по штырям верхнюю опоку (рис. 100), модель литника и модель выпоров.

8. После нанесения на модель сеяного через сито песка набиваем опоку землей, трамбуем, накалываем вентиляционные каналы, срезаем линейкой излишки земли сверху опоки.

9. Разнимаем опоки.

10. С помощью вворачиваемого в половинку модели шурупа вынимаем модель, осторожно постукивая по ее периметру.

11. Отделываем и производим мелкий ремонт обеих форм. Укладываем заформовываемые детали (рис.101), вынимаем модели литника и выпоров.

12. Накрываем нижнюю опоку верхней с совмещением их с помощью винтов (рис. 102). Затем форму надо тщательно просушить.

13. Заполняем форму расплавленным металлом, даем отливке остыть и вынимаем ее через 40--50 минут после залива металла

14. Зачищаем деталь (рис. 103) напильником с удалением ножовкой выпоров и литника 2.

При изготовлении деталей литьем возможна заформовка других деталей, сделанных из более тугоплавкого материала. Чаще всего это стальные оси, втулки, корпуса осей и т. п.

На примере изготовления вилки литьем (см. рис. 101) мы познакомились с заформовкой полярной оси и полуосей склонений. Аналогичным образом соединяются ось склонений и фланец для крепления трубы телескопа, корпус полярной оси и вертикальной стойки и т. п.

4. НЕМНОГО О ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ

Давно канули в Лету времена, когда любитель, шлифуя свое зеркало, ходил вокруг бочки, устраивал теневой прибор из керосиновой лампы или сколачивал монтировку и трубу из теса.

Большинство любителей может при желании воспользоваться металлообрабатывающими станками, которыми оснащены школы, дворцы пионеров, станции юных техников, не говоря уже о ПТУ, техникумах или вузах. Современный любитель настолько оснащен техникой, что приходится принять некоторые меры предосторожности, чтобы эта техника не стала причиной неприятности.

Одно из самых обязательных условий работы на металлообрабатывающих станках -- меры защиты от поражения электрическим током. С этой целью совершенно необходимо, чтобы станок был надежно заземлен. Важно, чтобы подключение и заземление станка выполнял специалист-электрик. Автору известен случай, когда квалифицированный любитель с большим стажем из-за беспечности подвергся серьезным ожогам электрическим током напряжением 380 В и только благодаря счастливой случайности остался жив.

Обычно не придают большого значения тому, что работа на токарных, сверлильных, фрезерных станках обязательно должна вестись в защитных очках. Даже среди профессиональных металлистов-лихачей попадаются люди с поврежденным зрением.

Ни в коей мере нельзя производить замеры детали, не остановив станка. Нельзя смахивать стружку рукой при работающем станке. Дело в том, что при быстром вращении фрезы, ее внешние части становятся мало заметными. При токарных работах стружку, особенно стальную, надо убирать только стальным крюком и только после остановки станка. Автор сам не раз становился жертвой собственного легкомыслия, прежде чем осознал, что стальная стружка гораздо прочнее на разрыв, чем может показаться неискушенному токарю, поэтому убирать ее можно только крюком, если не хотим, чтобы наши руки постепенно покрывались глубокими шрамами.

Устанавливая деталь в патроне передней бабки токарного станка, надо закрепить ее надежно, а если деталь длинна, то упереть ее конусом задней бабки. Закрепляя деталь в патроне, надо следить за тем, чтобы кулачки патрона не выступали больше чем на 15-- 20 мм. Если диаметр детали велик, нужно не полениться и заменить прямые кулачки на обратные.

Ни в коем случае нельзя сверлить детали, особенно мелкие, держа их руками. Детали должны