Телескоп және оның түрлері мен құрылысы
КІРІСПЕ
1. ТЕЛЕСКОП ЖӘНЕ ОНЫҢ ТҮРЛЕРІ МЕН ҚҰРЫЛЫСЫ
1.1. Телескоп туралы жалпы мәлімет.
1.2. Линзалы телескоптар.
1.3. Айналы телескоптар.
1.3.1 Ньютон жүйесі.
1.3.2. Максутов жүйесі
1.3.3. Кассегрен жүйесі.
1.3.4. Шмидт камерасы.
1.4 Телескоптың монтировкасы
2.ТЕЛЕСКОПТЫ БАСҚАРАТЫН АППАРАТТЫҚ . БАҒДАРЛАМАЛЫҚ КЕШЕН.
2.1 Телескоптың электр жетегін жаңарту.
2.2 Электр жетегімен микроконтролерді басқару құрылғысы.
2.3 Телескопты басқару бойынша программалық кешеннің сипаттамасы
3. 1.М ТЕЛЕСКОПТЫ АВТОМАТТАНДЫРУ.
3.1.Тұрақты тоқтың қазiргi электр қозғағыштары. Вентилдiк электр қозғағыштары. Моментті электр жетегі.
3.2. Есептеп шығарушы тетiктердiң телескоптарда қолданылуы
3.3.Телескоптардың басқаруы үшiн цифрлық есептеуiш машиналардың қолдану
3.4. Басқару пульті.
4.АВТОМАТТАНДЫРЫЛҒАН 1 МЕТРЛІК ТЕЛЕСКОППЕН КУПОЛДЫҢ ҚОЗҒАЛЫСЫН СИНХРОНИЗАЦИЯЛАУ
4.1. Купол мен телескоптың басқарылу базасын құру.
4.2. Телескоппен куполдың координаталарын анықтайтын командаларды беру.
4.3. Куполмен телескоптың қозғалысының синхронизациясын анықтауда астрономиялық координаталарды қолдану.
4.4. Сихронизацияланған куполдың қозғалысын басқару.
4.5. ТШАО, аспан объектілерін бақылауда ультракүлгін диапозондағы сезімтал фотоқабылдағыштарды қолдану
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМ
1. ТЕЛЕСКОП ЖӘНЕ ОНЫҢ ТҮРЛЕРІ МЕН ҚҰРЫЛЫСЫ
1.1. Телескоп туралы жалпы мәлімет.
1.2. Линзалы телескоптар.
1.3. Айналы телескоптар.
1.3.1 Ньютон жүйесі.
1.3.2. Максутов жүйесі
1.3.3. Кассегрен жүйесі.
1.3.4. Шмидт камерасы.
1.4 Телескоптың монтировкасы
2.ТЕЛЕСКОПТЫ БАСҚАРАТЫН АППАРАТТЫҚ . БАҒДАРЛАМАЛЫҚ КЕШЕН.
2.1 Телескоптың электр жетегін жаңарту.
2.2 Электр жетегімен микроконтролерді басқару құрылғысы.
2.3 Телескопты басқару бойынша программалық кешеннің сипаттамасы
3. 1.М ТЕЛЕСКОПТЫ АВТОМАТТАНДЫРУ.
3.1.Тұрақты тоқтың қазiргi электр қозғағыштары. Вентилдiк электр қозғағыштары. Моментті электр жетегі.
3.2. Есептеп шығарушы тетiктердiң телескоптарда қолданылуы
3.3.Телескоптардың басқаруы үшiн цифрлық есептеуiш машиналардың қолдану
3.4. Басқару пульті.
4.АВТОМАТТАНДЫРЫЛҒАН 1 МЕТРЛІК ТЕЛЕСКОППЕН КУПОЛДЫҢ ҚОЗҒАЛЫСЫН СИНХРОНИЗАЦИЯЛАУ
4.1. Купол мен телескоптың басқарылу базасын құру.
4.2. Телескоппен куполдың координаталарын анықтайтын командаларды беру.
4.3. Куполмен телескоптың қозғалысының синхронизациясын анықтауда астрономиялық координаталарды қолдану.
4.4. Сихронизацияланған куполдың қозғалысын басқару.
4.5. ТШАО, аспан объектілерін бақылауда ультракүлгін диапозондағы сезімтал фотоқабылдағыштарды қолдану
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМ
Тянь Шань астрономиялық обсерваториясында ФААФИ ЖШС Carl Zeiss Jena Фирмасы жасаған 1-м телескоптың және куполдың автоматтандыру жүйесі жасалды. Жүйенің барлық түйіндерінің басқарылу жүйесі IBM компьютерімен басқарылады. Телескоп экваториалды координаталар жүйесі бойынша қозғалады. Ал телескоптың трубасы центрге қатысты екі координата бойынша (альфа және дельта) жылжиды. Күмбез азимутальды бағыт бойынша жүреді. Осыдан телескоппен күмбездің қозғалысын синхронизациалау туралы есеп пайда болады, телескоптың трубасы дәлме дәл куполдың тесігіне қараған болу керек.
1) Под ред. Дж. Бербиджа и А.Хьюит. Современные телескопы М. «Мир», 2004г.
2) «Курс астрофизики и звездной астрономии» под ред. Михай-лова А.А., "Наука", М.,1973 Т.1 , гл. XXI, стр.362
3) Бакулин П.И. и др. Курс общей астрономии. М., «Наука», 1977г.
4) Романенко В.П. Управление астрономическими инструментами эво-люция технологий. Тезисы докладов и сообщений международной конферен-ции "Новые технологии в управлении", г.Невинномысск, 2000г.
5) Романенко В.П. Система управления 1-метрового телескопа САО РАН-результаты модернизации и опыт эксплуатации. Препринт САО РАН Ж136Т, 1999 г.
6) Мельников О.А., Слюсарев Г.Г., Марков А.В., Купревич Н.Ф. «Со-временный телескоп». - Москва: Наука, 1968 – 26 с.
7) Мартынов Д.Я. «Курс практической астрофизики». – Москва: Наука, 1977. – 15 с.
2) «Курс астрофизики и звездной астрономии» под ред. Михай-лова А.А., "Наука", М.,1973 Т.1 , гл. XXI, стр.362
3) Бакулин П.И. и др. Курс общей астрономии. М., «Наука», 1977г.
4) Романенко В.П. Управление астрономическими инструментами эво-люция технологий. Тезисы докладов и сообщений международной конферен-ции "Новые технологии в управлении", г.Невинномысск, 2000г.
5) Романенко В.П. Система управления 1-метрового телескопа САО РАН-результаты модернизации и опыт эксплуатации. Препринт САО РАН Ж136Т, 1999 г.
6) Мельников О.А., Слюсарев Г.Г., Марков А.В., Купревич Н.Ф. «Со-временный телескоп». - Москва: Наука, 1968 – 26 с.
7) Мартынов Д.Я. «Курс практической астрофизики». – Москва: Наука, 1977. – 15 с.
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ
1. ТЕЛЕСКОП ЖӘНЕ ОНЫҢ ТҮРЛЕРІ МЕН ҚҰРЫЛЫСЫ
1.1. Телескоп туралы жалпы мәлімет.
1.2. Линзалы телескоптар.
1.3. Айналы телескоптар.
1.3.1 Ньютон жүйесі.
1.3.2. Максутов жүйесі
1.3.3. Кассегрен жүйесі.
1.3.4. Шмидт камерасы.
1.4 Телескоптың монтировкасы
2.ТЕЛЕСКОПТЫ БАСҚАРАТЫН АППАРАТТЫҚ - БАҒДАРЛАМАЛЫҚ КЕШЕН.
2.1 Телескоптың электр жетегін жаңарту.
2.2 Электр жетегімен микроконтролерді басқару құрылғысы.
2.3 Телескопты басқару бойынша программалық кешеннің сипаттамасы
3. 1-М ТЕЛЕСКОПТЫ АВТОМАТТАНДЫРУ.
3.1.Тұрақты тоқтың қазiргi электр қозғағыштары. Вентилдiк электр қозғағыштары. Моментті электр жетегі.
3.2. Есептеп шығарушы тетiктердiң телескоптарда қолданылуы
3.3.Телескоптардың басқаруы үшiн цифрлық есептеуiш машиналардың қолдану
3.4. Басқару пульті.
4.АВТОМАТТАНДЫРЫЛҒАН 1 МЕТРЛІК ТЕЛЕСКОППЕН КУПОЛДЫҢ ҚОЗҒАЛЫСЫН СИНХРОНИЗАЦИЯЛАУ
4.1. Купол мен телескоптың басқарылу базасын құру.
4.2. Телескоппен куполдың координаталарын анықтайтын командаларды беру.
4.3. Куполмен телескоптың қозғалысының синхронизациясын анықтауда астрономиялық координаталарды қолдану.
4.4. Сихронизацияланған куполдың қозғалысын басқару.
4.5. ТШАО, аспан объектілерін бақылауда ультракүлгін диапозондағы сезімтал фотоқабылдағыштарды қолдану
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМ
Кіріспе
Тянь Шань астрономиялық обсерваториясында ФААФИ ЖШС Carl Zeiss Jena Фирмасы жасаған 1-м телескоптың және куполдың автоматтандыру жүйесі жасалды. Жүйенің барлық түйіндерінің басқарылу жүйесі IBM компьютерімен басқарылады. Телескоп экваториалды координаталар жүйесі бойынша қозғалады. Ал телескоптың трубасы центрге қатысты екі координата бойынша (альфа және дельта) жылжиды. Күмбез азимутальды бағыт бойынша жүреді. Осыдан телескоппен күмбездің қозғалысын синхронизациалау туралы есеп пайда болады, телескоптың трубасы дәлме дәл куполдың тесігіне қараған болу керек.
Келесі күрделі инженерлік жұмыс телескоп пен басқа құрылғыларын сыртқы әсерлерден қорғау жұмысы болды. XX ғ. 70 жылдарында құрылымында астрономиялық құралды сыртқы әсерлерден қорғайтын дәстүрлі күмбезді мұнарасы жоқ көптеген телескоптар шыға бастады. Алайда бұндай шешімде пайдалану кезінде үлкен қиындықтар тууы мүмкін - атмосфералық жауын-шашын, жел, шаң-тозаң телескоптың өзін және оның ішінде орнатылған астрофизикалық құралын қатты зақымдауы мүмкін. Құрылғыларды күннің тікелей жарығындағы ыстықтан және жердің көлеңкесіндегі суық салдарынан тұрақты түрде температураның құбылуынан қорғау және телескопты ерекше дәл бағыттау негізгі талаптарды құрайды. Сол себепті қазіргі уақытта телескоптар зерттеулер кезінде ғана ашылатын ойығы бар жабық сфералық күмбезді павильондарда орналастырылады. Сонымен қатар зерттеулер кезінде күмбездік құрылымға телескоп дүрбісі әрқашан ойықтың бағытында болуы үшін, телескоп пен күмбез синхронды қозғалуы тиіс. Күмбез бен телескоптың орнын синхрондау әртүрлі тәсілдермен, кейде қолмен атқарылады. Бірнеше жылдар бойы астромұнара күмбезінің орнын басқаруы телескопты басқару жүйесінің маңызды кемшілігі болып келді. Күмбезді автоматты басқару астрофизикалық зерттеулерді қашықтықтан орындауда, сонымен бірге зерттеу кезінде уақыт шығынын азайту үшін өте маңызды. Мысалы, жиі бағытты бір денеден екіншіге ауыстырғында, сонымен қоса денелер, фон нүктелері, фотометрлік стандарттар араларында күмбезді қолмен жылжыту көп уақыт алады. Сол себепті күмбезді автоматты синхрондау жүйесін әзірлеу күмбез телескопының астрофизикалық кешенді автоматтандыруда маңызды бөлім болып саналады.
Тянь Шань астрономиялық обсерваториясында күмбез жеңіл алюминий металынан жасалған, бұл металл тұрақты температураны қамтасыз ететіндей көп қабатты термоизоляциямен қапталған.
1. ТЕЛЕСКОП ЖӘНЕ ОНЫҢ ТҮРЛЕРІ МЕН ҚҰРЫЛЫСЫ.
1.1. Телескоп туралы жалпы мәлімет.
Астрономиялық құралдар - астрономиялық бақылауларға және оларды өңдеуге арналған жабдықтар. Астрономиялық құралдарды астрономиялық құбылыстарды бақылау аспаптарына, бақылауға арналған көмекші құралдарға, жарық қабылдайтын және оны талдайтын аппаратураларға, уақыт құралдарына, лабораториялық құралдарға, көмекші есептеуіш машиналарға және демонстрациялық құралдарға топтап бөлуге болады.
Соның ішінде телескоптарға тоқталар болсақ, телескоп (теле және грекше skopeo - қараймын) - аспан шырақтарын электр-магниттік сәуле арқылы бақылауға арналған астрономиялық құрал. Телескоптар алыстағы денелердің кескінін үлкейту үшін қолданылады. Оның көмегімен ғарыштық кеңістіктегі шырақтар туралы аса көп мәліметтер алынады. Телескоптың басты және негізгі бөліктері - объектив пен окуляр. Объектив - бақыланатын объектіге, ал окуляр бақылаушының көзіне немесе фотопленкаға бағытталған. Телескоптар пайдалану ретіне қарай: астрофизикалық (жұлдыздарды, планеталарды, тұмандықтарды зерттейтін) телескоп, Күн телескопы, астрометрикалық телескоп, гаммалық телескоп, рентген, ультракүлгін, оптикалық инфрақызыл және радиотелескоптар, серіктік фотокамералар (Жердің жасанды серіктерін бақылайтын), сондай-ақ метеорларды бақылайтын метеор патрульдері мен кометаларды бақылайтын телескоп, т.б. болып бөлінеді. Оптикалық телескоптар зерттелетін аспан шырақтарының жарығын жинауға және олардың кескіндерін түсіруге арналған. Олар оптикалық схемалары бойынша: айналық жүйе (рефлекторлар), линзалық жүйе (рефракторлар) және аралас айналы- линзалы жүйе (Шмидт телескопы, Максутов телескопы т.б.) болып ажыратылады. 20 ғасырдың орта кезінде жасалған дүние жүзіндегі ең үлкен оптикалық телескоп -- Маунт-Паломар обсерваториясындағы (АҚШ) айнасының диаметрі 5 м-лік рефлектор болып табылады.Сонымен қатар 1970 жылдары КСРО-да Солтүстік Кавказда диаметрі 6м-лік рефлектор құрастырылды. Аспан объектілерінің координаттарын анықтау және уақыт қызметін жүргізу үшін меридиан дөңгелегі, пассаждық аспаптар, вертикаль дөңгелектер, зенит-телескоптар, зениттік көру түтіктері, призмалық астролябия т.б. аспаптар қолданылады. Астрономиялық-геодезиялық экспедицияларда пассаждық типтес аспаптар, зенит - телескоптар, теодолиттер пайдаланылады. Күнді бақылайтын ірі күн телескоптары мұнаралық және горизонтальдық телескоптарға бөлінеді. Олардағы жарық бір немесе екі жылжымалы жазық айналармен бағытталып жіберіледі. Күн тәжі мен хромосфераны бақылау үшін коронограф, атмосфералық және фотосфералық телескоптар қолданылады. Телескоптардың көмегімен фотографиялық, теледидарлық, электронды -оптикалық, т.б. сәуле қабылдағыштарды пайдалану арқылы фотографиялық, спектрлік, т.б. бақылаулар жүргізіледі.
1.2. Линзалы телескоптар.
Біздің заманымызға дейін көп елдердің астрономдары күндізгі және түнгі аспанды құралсыз көзбен бақылай отырып, бірнеше қатар маңызды жаңалықтар ашты. Дегенмен күнді, содан соң жұлдыздар жүйесін жан-жақты зерттеулер осыдан 400 жыл бұрын басталған. XVII ғасырдағы голландиялық шеберлердің линзалық көру түтігін, немесе рефрактор сияқты құралдарды ойлап тапқанын 1609 ж. естіген итальян ғалымы Галилео Галилей 1610 ж. 7 қаңтарында дәл осындай құралды жасап, әр түрлі аспан жыныстарын жүйелік түрде бақылай бастады. Бұл мерзім ғылымда телескоптық бақылаудың бастау дәуірі болып саналады. Галилей немесе басқа бақылаушылар тарапынан қолданылған көру түтігі телескоп деп аталды.
Галилейдің бірінші қолдан жасалған телескопының көлденең обьективі
D = 4 см, фокус аралығы F ≈ 50 см, үшөлшемді үлкейту деңгейі у болды, кіші және оптикалық немесе механикалық қасиеттер үшін жетілмеген болды. Сондай - ақ екінші телескоп та немесе көру түтігі және оның барлық үлгілері де осындай болды, D = 4,5 см, F = 125 см,γ = 34x . Дегенмен телескоптардың жетілмеген болуына қарамастан, Галилей екі жылдық бақылауы кезінде көптеген зерттеулерді жүзеге асыруға қол жеткізді. Ол Юпитердің төрт серігін, Венераның фазасын, таулардың, далалардың тегіс еместігін, Ай бетіндегі кратерлерді (және олардың биіктігін өлшеді), Сатурн дискісіндегі екі диаметрлік қарама - қарсы нүктелерді (бұл құбылыстың шын табиғатын біле алмаған), Күндегі дақтарды т.б анықтады. Галилей Күн жүйесінің бірінші барлаушысы болған. Ол ғаламшарларда да тегіс еместік және дақтар бар, олар Күн айналасында айналып, Біздің Жер сияқты суыған ғарыштық дене болып табылады деп ойлады. Сондай - ақ Галилей жұлдыздар астрономиясында көптеген жаңалықтар ашты. Ол астрономдар айтатындай бөлек жұлдыздарда көрінетін ақ дақтарға Құс жолына жол ашты, яғни соңғы жарық нүктелерінің орнына жұлдыздар немесе жұлдызды үймелерді көрді[7]. Біз оларды бүгінде жұлдыздық галактикалық жиналу деп атаймыз, бұлар жеке Яслями деп аталатын Рак шоқжұлдызы т.б.
Галилей Юпитер серігін бақылай отырып, маңызды тәжірибелік мәселені шешуге ұмтылды: ғаламшардан өсу аралығы бойынша реттелген I, II, III, IV - Ио, Европа, Ганимед және Каллисто деп аталатын, Юпитердің серіктерінің қозғалысынан алдын ала шығарылған есебімен жер беті нүктелерінің ұзақтығын анықтау мүмкіндігін табуға ұмтылды. XVII -- XVIII ғғ. Юпитер серігінің оларды ғаламшар дискі қаптаған кезде, алдын ала есептелінген тұтылуы кезінде, және осы жүйедегі басқа да құбылыстарды кемелердің теңіздегі орнын анықтау үшін қолданған. 1- суретте Галилейдің бірінші телескопының оптикалық жүйесі көрсетілген [6].
1 сурет - Галилейдің бірінші телескопының оптикалық жүйесі.
Голландиялық көру дүрбісін И. Кеплер окулярда теріс емес(екі жағы да ойыңқы) ал дұрыс (екі жағыы да шығыңқы) линзаны қою арқылы жақсартты. Бұл Дж. Рам - сдена, X. Гюйгенса т.б сияқты заманауи окуляр түрлерін жасаудың басы болып келді. Дұрыс окулярлар 6 крест тізбегін және бұрама окуляр өлшеу өндірісіндегі микрометрді қолдануға мүмкіндік берді. Бұл жаңалық В. Гаскойнге (1640 г.) тиісті. Ол осылайша Марс және Юпитердің диаметлерін өлшеді. Оның жұмыстары біршама уақыт аралығында белгісіз болып қала берді. Сондықтан да одан тәуелсіз 1667 ж. Пикар, ал 1670 ж. - А. Озу тарапынан микрометр ойлап табылған және жетілдірілген болатын. Дәл осындай құрал 1658 ж. X. Гюйгенс тарапынан құрастырылған және сипатталған, бірақ Г. Кирхтің (1691 ж) микрометрі сияқты оныңда сапасы жаманырақ болы[8].
Телескоптарда микроскоп және крест тізбегін пайдалану өлшеу техникасының дамуында маңызды кезең болып саналған. Телескоп тек қана аспан жыныстарын және оның нысандарын сапалы бақылау үшін ғана емес, сондай - ақ өлшеуіш құрал ретінде де қолданыла бастады. Бұрында шырақтардың координатасын белгілейтін көру жиегінің оптикалық орталығы көзбен жеткіліксіз дұрыс анықталатын сондықтан да көпшілік астрономдар, мысалы данциялық Я. Гевелий, объективсіз дүрбі диноптриясымен өлшеудің ескі тәсілі көбірек дәл болады деп санаған. Телескопты ойлап тапқанға дейінгі дүрбілерде онша үлкен емес домалақ саңылауға ие - көздік және крест тізбегі бар үлкен домалақ саңылауға ие - заттық болып екі түрге бөлінетін диоптриялар қолданылған. Астрономдар бақылау кезінде шырақтарды крест тізбегіндегі затты көздік диоптр арқылы нысанға алған.
XVII ғасырдың астрономдары аспанды зерттеуде, линзалы телескоптарды - рефракторларды жетілдірді. Айна өңдеу техникасы да жоғарылады. Хроматикалық абберацияны, сондай ақ оптикалық ақауды - суретті бояу және оның жағылуын бәсеңдету үшін объективтің фокус аралығын үлкейтті немесе басқаша айтқанда олардың қатынас саңылауы А=DF кішірейтті. Фокус аралығы 5 -- 20 см, 37, 45 және 65 м болатын саңылаулар құрылды немесе жобаланды (Гюйгенс, Гевел және Брадел бойынша). Ағаш құрылымдардың жетілмегендігі себепті ұзын фокусты телескоптарда зерттеу жүргізу қиынға соқты, дегенмен олардың барлығы қала бойымен көп таралған болатын[1].
1.3. Айналы телескоптар.
Бір линзалы телескоптарды (рефракторларды) қолданудағы қиындық - зерттеушілерді жаңа жол іздеуге мәжбүр қылды. Айналық телескоптар немесе рефлекторларға зер салынды. Бұл телескоптарды ғылымға енгізу дәуірінде ұлы Ньютон өмір сүрді. Ол айна (рефлектор) көмегімен ақ түсті спектрге ажыратуды жүзеге асырды (оған дейін мұны Ян Марек Марци жасаған болатын). Ньютон жарық сәулесінің сынуы және түсті гамманың шығуы - тығыз байланысты құбылыс деп санады. Бұл қате қорытындыға алып келді, яғни нәтижесінде диспер - сия коэффициенті v=n-1∆n барлық мөлдір орта үшін тұрақты болып саналды, сондықтанда ахрома - тикалық, объективтің түсті оптикалық қателігінен арылуы мүмкін емес еді. XVII ғ астрономдары бір линзалы ұзын фокусты объективтердің татымды ақауын жоғалту жолын іздеуден бас тартты және барлық назарын рефлекторларды жетілдіру үшін жинақтады. Олардың оптикалық сызбасы Н. Цукки 1616 ж., М. Мерсенном 1638 ж., Дж. Грегори 1663 ж. және Г. Кассегрен 1672 ж. ғалымдарға тиісті еді. Цукки ойыс және окулярлы айна сызбасын; Мерсенн -- екі үлкен ойыс және кіші дөңес параболалық фокусы және окуляры біріктірілген айнаны (афокальді сызба); Грегори -- басты фокус және окулярда орналастырылған кіші эллипсттік екі ойыс айнаны; Кассегрен -- басты айнасы ойыс және кіші гиперболалық дөңес, басты фокус және окуляр алдында орналасқан айна сызбасын ұсынды[1,8]. Бұл сызбалардың тәжірибелік мәні болған жоқ, өйткені сол уақыттың технологиясы екінші ретті беттерді дайындауға сәйкес бақылауды қамтамаыз ете алмады. Тек қана 1764 ж Р. Гук тарапынан Грегори сызбасы бойынша телескоп құрылды, бірақ оның сапасы төмен болды.
1668 ж Ньютон өз қолымен ойыс айналы кесе көлденең ені D = 2,5 см, 15 айналы, фокус аралығы 16,5 см (сондай ақ А = 1 : 6,6) және үлкейтуі 41x ге тең, қоладан рефлектор жасады. Мұнда окуляр негізінде дөңес бетінің қисығы 2 мм, f = 4 мм ге тең жазық-дөңес линза қолданылды. Ньютон үлкейтуді 25x ке дейін азайтқанда, зерттелетін нысандар жарқындау болатынына көз жеткізді. Зерттеуші басымен жарықты жасырмауы үшін, ол диагональды айна немесе толық ішкі шағылатын призма қолданды[9]. XVII ғ бірінші және екінші жартысындағы оптиканың жағдайымен Мерсен, Грегори немесе Кассегрен сызбаларына қарағанда Ньютонның сызбасын көзге елестету айтарлықтай оңай болды.
1671 ж И. Ньютонның алты дюймді толық қанағаттанарлық (2 - сурет) D= 3,4 см, F= 15,9 см, А = 1 : 4,7 және үлкейтуі 38x қа тең болған екінші телескопы жасалды. Оның айнасы сфералық болып, Ньютон оған айналмалы параболоид бейнесін беруге әрекет жасады. Технологияның дамымауы себепті айнаның шеті ортасына қарағанда кіші қисыққа ие болды. Ньютон бұл жетіспеушіліктерді көзбен окуляр линза арасындағы аралықта диафрагманың онша үлкен емес саңылауын енгізу арқылы жоюға әрекет жасады.
2 - сурет. И. Ньютонның алты дюймды телескопы
Есептеулер көрсеткендей, егер оның саңылауының диаметрі 10,100,1000 және 10000 мм болса, ал осыған байланысты саңылаулар аз немесе мыныған сәйкес
А=DF=11.523D(mm)=13,3:17,0:115,2:13 2,7. (1.1)
болса ғана бірінші сортты рефлекторда толығымен сфералық айналарды қолдануға болады.
Бұл жағдайда айнадан шағылған толқындық фронттың деформациясы (оның қисаюы) жарық толқыны ұзындығынан төрттен бір есе кіші болады, және көздің сфералық қисаю қателігін параболоидтан ажыратуға қабілетті болмайды.
Ньютон телескопы мұндай шартты қанағаттандыруы үшін А = 1 : 4,9 ға ие болуы қажет еді. Ал шындығында ол А = 1 : 4,7 тең. Оның айнасы параболоидтық айнадан айтарлықтай өзгеше болмағандықтан, оның елеусіз айырмашылығы тәжірибелік мәнге ие болған жоқ. Сонымен Юпитердің серігін, Венераның фазасын және басқа да аспан жыныстары мен құбылыстарын көруге мүмкіндік берген Ньютонның шағын рефлекторының жақсы мүмкіндіктері осылайша түсіндіріледі. 1671 ж Ньютон тарапынан жасалған рефлектор бүгінгі күнде Англияның патшалық астрономиялық қоғамында сақталады.
1.3.1 Ньютон жүйесі.
Соңғы хроматикалық абберацияны жөндеу мүмкіндігіне сенім танытқан Ньютон, линзалық жүйелерден бас тартып, рефлекторларға өтуге ұсыныс жасады. Ол бүгінгі күнге дейін кең пайдаланып келе жатқан, әсіресе ең үлкен телескоптарда қолданылатын ең қарапайым айналық жүйені жасады. Барлық сәулелерді бір нүктеге - фокусқа жинау қасиетіне ие паралель сәулелердің шоғы параболалық айнаға түседі. Бірінші үлкен айнадан шағылған сәулелер оське 45° бұрышпен иілген және окулярға қарап бағытталған шоқтар екінші кіші айнада жиналады.
Параболалық айналар дұрыс дайындалған жағдайда оптикалық құралдармен жетуге болатын осьте идеалды және абберациядан толығымен ажыратылған суреттің жоғары сапасын береді. Бірақ бұл сапа егер окуляр оны компенсацияламайтын болса, осьтен бөлек жағдайда жылдам бұзылады. Егер кіріс қарашығы айнаның өзімен сәйкес келсе, параболалық айна және сондай ақ сфералық айна да үлкен қолбаға ие. Бұл Ньютондық жүйеде де пайда болады (3- сурет). Сфералық және параболалық айналардың үшінші қатарының барлық абберацияларын анықтауға мүмкіндік беретін формулалар мынадай көрініске ие:
сфералық айна үшін :
2δg'r=-ω'2+Ohm'28ω'+3ω'2+Ohm'24w1-ω 'w12 (1.2)
2δg'r=-ω'2+Ohm'28+ω'Ohm'w12(1.3)
параболалық айна үшін :
2δg'r=-3ω'2+Ohm'24w1-ω'w12 (1.4)
2δG'r=ω'Ohm'w12 (1.5)
3 - сурет. Ньютон жүйесіндегі рефлектордың сәулелер жинағы.
1) параболалық айна
2) сфералық айна
Бұл формулада r - параболаның параметрі (оның биіктігінің қисықтық радиусы немесе сфералық айнаның қисықтық радиусы); ω' жәнеOhm'- сурет кеңістігіндегі апертуралық бұрыштар; w1- зат кеңістігіндегі қисайған шоқтың негізгі сәулесінің осінің бұрышы. Формулаларды салыстыру көрсеткеніндей, параболалық және сфералық айналардың абберация арасының ерекшелігі, біріншісі сфералық абберацияға ие емес екендігі болып табылады [6,7].
1.3.2 Максутов жүйесі
1941 Д. Д. Максутов сфералық айнаның сфералық абберациясын қисықтығы үлкен менискпен компенсациялауға болатынын тапты. Менискпен айна арасындағы тиімді арақашықтықты табу арқылы Максутов кома және астигматизмнен арылуға қол жеткізді. Шмидт камерасындағы сияқты өріс қисықтығын, фокаль жазықтыққа жақын жерде жазық - дөңес Пиацци-Смита деп аталатын линзаны орнату арқылы бұл мәселеден арылуға болады.
Максутов менисктің орталық бөлігін алюминдеу арқылы Кассегрен және Грегори телескопотарының менискті аналогтарын анықтады. Сонымен бірге заманауи әуесқой астрономияда Максутов -- Ньютон және Максутов -- Грегори телескоптары жиі қолданылады.
Айта кететін болсақ, айырмашылығы екінші ретті айна типінен тұратын Мак - сутова-Кассегрена телескоптарының негізгі екі түрі бар. Бірінші жағдайда жоғарыда айтылып кеткен екінші ретті айна менисктің ішкі бетіне айнала алюминделген. Бұл құрылғыны айтарлықтай қарапайым түрге келтіріп, оның бағасын арзандатады. Дегенмен, менисктің ішкі және сыртқы қисықтық радиустары бірдей болғандықтан, сфералық абберацияны қажетті өлшемдерге дейін жоғалту үшін жүйенің фокаль жазықтығын үлкейтуге тура келеді. Максутова жүйесінде сәулелер минск арқылы өтіп, (екі сфералық жазықтығы бар болатын, дөңес бойымен бір жаққа қарап бағытталған линза) мениск бағыты бойымен шағылатын сфералық ойыс айнаға келіп түседі ( 4 - сурет).
4 - сурет. Максутов жүйесінің сызбасы.
1) сфералық айна
2) мениск
Бұл типтегі телескоптар (ағылшын тілді әдебиеттерде) Gregory- Maksutov және Spot- Maksutov деп аталады. Себебі мұндай жүйені ( және екінші реттік айналар типі) америкалық оптика және инженер Джон Гре - гори патенттігіне алған болатын(John F. Gregory, 1927 -- 2009). Бұндай әуесқой телескоп түрлерінің бірі 1954 жылда шығарылған Questar болып табылады.
Айтарлықтай көбірек жарық күшіне ие жүйелер мен телескоптардың жоғары класын құру үшін менискке орнатылған бөлек екінші ретті айналар қолданылады[11]. Бөлек айнаның болуы мениск құрылғысын өзгертпей телескопқа геометриялық пішін береді. Ағылшын тіліндегі әдебиеттерде Максутов телескопының бұл түрі Maksutov -- Sigler немесе Maksutov -- Rutten деп айтылады.
1.3.3 Кассегрен жүйесі
Кассерген жүйесі телеобьектифті жүйе болып табылады. Бұл жүйені 1672 жылы Лорен Кассегрен ұсынған. Бұл телескоптың екі айналы объективінің нұсқасы болып табылады. Екінші айна бірінші айнаға сәйкестендіріліп орналастырылады. Оське паралель шексіздіктен түсетін жарық жүрісі бар. Кассегрен жүйесінде айналар арасындағы арақашықтық тең және үлкен фокустық арақашықтығы бар, сондықтанда айналдыруға ыңғайлы. Бұл жүйедеде окуляр рефрактордағы сияқты орналастырылған және бақылаушының көзі қарастырылып отырған объектіге қарай бағытталған. Сонымен бірге Ньютон телескобындағы сияқты бақылаушы объектіге 900 бұрыш жасайтын бағытпен қарайды. Сфералық аберрацияны жою үшін Кассегрен соңғы фокуста суретті аберрациясыз алу үшін Ньютон жүйесіндегі сияқты бірінші айнаны параболалық, ал екінші айнаны гиперболалық қылып орналастыруды ұсынды. Ньютон жүйесіндегі кіші айнаның орнын басқан гиперболалық айна бақылаушығы екі фокустық арақашықтықтықты: бірінші үлкен жарық күшіне сәйкес келетін қысқа фокустық арақашықтықты және кіші саңылаудан суреттің масштабын үлкейтіп түсүріп алатын екінші ұзын фокустық арақашықтықты қолдануға мүмкіндік береді. Өкінішке орай команың болуы бұрыштық өлшемі үлкен объектілерді фотоға түсіргенде Кассегрен жүйесін өзгерессіз қолдануға мүмкіндік бермейді. Төменде Кассегрен жүйесінің элементтері келтірілген. (5- сурет)
5 - сурет. Кассерген жүйесінің сызбасы.
F - эквивалентті фокустық арақашықтық:
(1.1)
Мұндағы F1 F2 - негізгі фокустық арақашықтығы,ал F20 - гиперболлалық айнаның яғни екінші айнаның фокустық арақашықтығы.
Негізгі және көмекші айналардың арақашықтығы (1.2) формуламен өрнектеледі:
(1.2)
Мұндағы p шамасы-жүйе фокусының негізгі айнаның артына шығарлуы әдетте, мәні алдын - ала беріледі. Көмекші гиперболалық айнаның диаметрі мынаған тең ;
(1.3)
Мұндағы D обьективтктивтің аумағының диаметрі, ол да есеп шартында беріледі.негізгі айнадағы саңылау мынадай болады：
(1.4)
Егер бірден эквиваленті фокустық арақашықтық F берілсе, онда негізгі айнаның фокустық арақашықтығында және фокустың шығарлуында алдымен (1.5) формуланы анықтауға болады:
(1.5)
Кассерген жүйелердегі көру аймағы мен жарық күші үлкен фокустық арақашықтықтың болуына байланысты көп емес,сондықтан бұндай жүйелердегі комада аз болады.өрістің аз-астигаматизімі мен қисықтығы бейнелердің симериясын бұзбайды. Кассерген жүйесі аспанда кішкентай бұрыштық арақашықтықтарды үлкен дәлдікпен анықтауда пайдаланылады. Ол кіші және орташа рефлоктарларда телескоп ретінде ,яғни Кассергендік фокустан соң окулярды қолдану арқылы визуалды бақылауларда кеңінен пайдаланылады. Алайда,ірі құралдарда бұл жүйеде өстік шоқтарды пайдалануда, яғни Кассергендік фокусқа спектрографтың саңылауын,немесе электрофотометрдің диограммасын, не болмаса өзгеде сәулелену қабылдағыштарын орналастырғанда іске жарамды.
1.3.4 Шмидт камерасы
Айналы - линзалы жүйелердің пайда болуы XVIII ғасырға жатады. Ньютонның бірінші телескобы екі айна және линзадан құралған окулярға ие болғандықтан, ол Айналы - линзалы жүйе болып саналатын еді.
Шмидтің жүйесі айналы - линзалы жүйелердің пайда болуына үлкен әсерін тигізді (1931 ж). Ол өзінің бүгінгі таңда атақты болып отырған жүйесін ұсынды. Бұл негізгі екі ой өз кезегінде жаңа кең көлемді мүмкіндіктерге жол ашты:
1) үлкен айнаға сфералық пішін беріледі ;
2) сфералық айна қисықтығының ортасынан өтетін кіріс қарашығының жазықтығында пластинка көрінісіндегі афокальды компенсатор орналасқан. Оның бір жағы жалпақ, ал бір жағы - сфералық болып, үлкен айнаның сфералық абберациясын дұрыстау үшін шамаланған.
Шмидт компенсаторының ірі артықшылығының бірі жылжыту және бұрылу кезінде өте аз сезімталдық болып табылады. Ал бұл айналарды бәсең бір текті ортада қолдануға мүмкіндік береді.
Оның маңызды жетіспеушілігі жазықтық бетінде жоғары шегінумен сфералық қолдану кезінде қиындық туғызады. Жүйенің тиімді жақтары қарашық айнаның қисықтық центрімен сәйкес келетіні болып табылады. Бұл кома және астигматизмді автоматты түрде алып тастауға және айтарлықтай айқын суреттерді алуға мүмкіндік береді. Сонымен бірге саңылау және көру өрісінің бұрышы салыстырмалы түрде дөрекілікке алып келуі мүмкін (салыстырмалы саңылау үшін 1:1 және оданда көп, остің екі жағында есептегендегі көру жазықтығының бұрышы 40° және оданда көп). Радиусы жүйенің фокус аралығына тең болатын сфералық жазықтықта сурет пайда болады.
Шмидт жүйесінің қасиеттерін қарапайым әдіспен түсіндіруге болады (6 - сурет). Иілген шоқтардың негізгі сәулесі (орталық) сфералық айнаның орталығынан өтеді, сондықтанда шағылуға дейінгі және алдыңғы барлық шоқтар кәдімгі айна осьіне симметриялы болады. Бұл симметрия автоматты түрде кома және астигматизмді жояды. Сфералық абберация компенсатор көмегімен жойылады, ал хроматикалық абберация іс жүзінде жоғалып кетеді. Параллель шоқтардағы жазық параллель пластина хроматикалық абберацияны жасамайды, ал жазық бетінен онша үлкен болмайтын шегінуге байланысты пайда болатын призмалық элементтер айтарлықтай аз хроматикалық абберацияны жүзеге асыру қасиетіне ие.
Ең соңғы қалған қисықтық абберациясы - дегенмен астрономиялық суреттерді алу үшін айтарлықтай қиындық туғызады. Сфералық пішіндерді арнайы пластинкалармен суретке түсіру оларды өңдеу қиындықтарына байланысты болады, ал сфералық пластиналарды біртекті жарық сезгіш қабаттар арқылы дайындау - технологиялық қиын мәселе болып табылады[10]. Әдетте қажетті қисықтық алуға болатын жалпақ, өте жұқа пластиналарды қолданады. Бірақ бұл процесс кейде олардың бұзылуына алып келеді.
6 - сурет. Шмидт камерасының оптикалық схемасы.
1 - негізгі сфералық айна;
2 - фокальды жазықтық;
3 - коррекциялық пластина;
1.4 Телескоптың монтировкасы
Астрономиялық бақылаулар үшін, әдеттегі болып бақылау нысанының аспан күмбезі айналымымен бірге үздіксіз орналасуы болып табылады.Сол себептіде астрономиялық бақылаулар кезінде телескопты монтировкалау маңыздылардың біріне кіреді. Телескоптың монтировкасы, телескоптың бір бөлігі, мұнда оның оптикалық дүрбісі орнатылады. Телескопты монтировкалау телескопты бақыланатын аспан аумағына бағыттауға, жұмыс барысында оның құрылғысының тұрақтылығын қамтамасыз ете отырып, әр түрлі көріністерді бақылауға мүмкіндіктер туғызады. Телескопты монтировкалаудың негізгі бөліктері: іргетас (немесе колонна), телескоп дүрбісін бұру үшін екі бір - біріне қараған перпендикуляр осьтер, жетектер мен бұру бұрышын есептеу жүйесі. Телескоптарды монтировкалаудың екі негізгі түрлері бар: экваториальды монтировка (параллактикалық) және азимуталды монтировка (көлденең). Телескопты экваториалды құрастыруда 1-ші ось әлемнің полюсына бағытталған болады және поляр осьі немесе сағаттық ось деп аталады. Екінші ось экватор жазықтығында жатады және ол иілу осьі деп аталады, онымен бірге телескоп дүрбісі бекітілген. 1-ші ось маңында телескоптың бұрылуы кезінде оның сағаттық бұрышы тұрақты еңкею нәтижесінде өзгеріп отырады. 2-ші ось айналасында бұрылу кезінде еңкею тұрақты сағаттық бұрышпен өзгеріп отырады. Экваториалды монтировка орналастырылған телескоппен бақылау кезінде аспанның тәуліктік қозғалуы бойымен аспан жыныстарын бақылау бір полярлық ось айналасында тұрақты жылдамдықпен телескопты бұру арқылы жүзеге асырылады. Телескоптарды экваториалды монтировкалаудың типтері: Ағылшындық монтировка, Немісше монтировка, Американдық монтировка. Азимуталды монтировкада 1-ші ось тік, ал екіншісі дүрбіге салмақ түсіретін көкжиек жазықтығында орналасқан. 1-ші ось телескопты азимут бойынша, ал 2-шісі - биіктігі бойынша (аспан биігінің арақашықтығы) бұруға арналған. Телескоптың азимуталды монтировкасы бойынша телескоппен жұлдыздарды бақылау кезінде күрделі заңдылықтармен жылдамдықтарын өзгертетін екі ось бойынша біруақытта, бірқалыпты, үздіксіз және жоғары дәлдікпен бұру керек болады.
Монтировканың негізгі түрлерінің толық сипаттамасы:
1) Азимуталды монтировка - телескопты азимут биіктігі бойынша бұруға және аспан сферасының қажетті нүктесіне бағыттауға арналған тік және көлденең айналу осьіне ие телескоптың құрастырылуы. Жердің айналуына сәйкес аспан сферасында қолданылатын, ғарыш объектілерін бақылау үшін телескопты айнымалы жылдамдықпен екі ось айналасында бір қалыпты бұру қажет. Сондай - ақ азимуталды монтировканы басқару принципінің жетіспеушіліктері астротүсірілімдерді алуда қиындық туғызады.
Заманауи компьютерлік басқару жүйесі бар телескоптар сондай - ақ әуесқой телескоптар пайда болғанға дейінгі тұрақты жылдамдықпен айналдыру кезінде тек қана 1 осьті қажет ететін экваториалды монтировка бойынша құрастырылған ескі зерттеу телескоптар тиімдірек болатын. Дегенмен азимуталдыға қарағанда экваториалды монтировка астрономияға қызығушыларға арналған телескоптар үшін салмағы, өлшемі, құны үлкен болып табылады және күрделі қондырғы болып табылады. Азимуталды монтировка астрономияға қызығушыларға арналған телескоптар үшін, астротүсірілімдер үшін онша жарамсыз болып табылады, жердегі объектілерді бақылауға көбірек сай келеді [12].
Басқа жағынан азимуталды монтировка заманауи телескоптарда кеңінен қолданылады, себебі осьтердің бірінің тік орналасуы ауырлық күші кезінде деформация жағдайын азайтуға және оңайлатуға мүмкіндік береді.
Кәсіби оптикалық телескоптарда мұндай монтировка Кеңес одағы кезінде БТА үшін алғаш рет қолданылған болатын. Әлемдегі ең ірі телескоптардың Ірі Канар телескобы үшін де монтировканың осы түрін қолданған. (2009 жыл) . Үлкен салмақты параболалық антенналарының бар болуы азимуталды телескоптарды радиотелескоптарда қолдануға мүмкіндік береді.
2) Экваториалды монтировка - айналу жазықтығының бірі жер осьіне перпендикуляр болатын (немесе басқа астрономиялық құрал) телескоп құрылғысы (және сәйкесінше аспан экваторына параллель орналасқан).
Уақыт өтуі бойынша Жердің айналуына сәйкес жерден тыс бақылау кезінде объектілер араласып, көру қашықтығынан қашып, бақылауға қиындық туғызады, ал астротүсірілімге алу кезінде кесінді ұзындығына критикалық кедергі жасайды. Экваториалды монтировка аспан экваторы жазықтығында жер шарының айналуын телескоптың айналуымен теңгеру үшін арналған. Осы оське 24 сағаттық бағытталу кезінде біздің планетамызға қарама - қарсы бағытта телескопты бір айналымға бұру механизмін орнату жеткілікті болады. Мұндай телескоппен бақылау барысында бақыланатын объектілер көру жазықтығынан қашпайды , ал бұл астротүсірілімдерді алу мүмкіндігін айтарлықтай жоғарылатады.
Экваториалды монтировкада телескоптың бір айналу осьі Жердің айналу осіне (сәйкесінше әлем осіне) параллель болады, бұл тікелей шығу немесе R. A.(ағыл. Right Ascension), сағаттық ось немесе полярлық ось деп аталады. Дәл осы ось жер шарының айналуын теңеруге мүмкіндік береді. Еңкею осьі деп аталатын перпендикуляр ось телескопты аспан экваторының жазықтығынан бақылау объектісіне дейін бағыттауға мүмкіндік береді[12].
Тік шығыс осьінің еңкею бұрышы Жер бетіне сәйкес телескоп орналасқан жерден аумақтың географиялық ұзындығына тең. Ол географиялық полюсте жер бетіне перпендикуляр бағытталуы, ал экваторда - параллель бағытталуы керек.
Экваториалды монтировканың төмендегідей бірнеше түрлері кездеседі:
1) Немісше монтировка. Бұл құрастыру симметриялық емес болғандықтан, қарама - қарсы ауырлықты талап етеді. Бұл монтировканың кемшіліктерінің бірі телескоптың дүрбісі бұл жағдайда негізге бекітілгендіктен меридианнан жарық өткен кезде бақылауды тоқтату қажет болады (колоннаны). Мұндай жағдайлардан арылу үшін колоннаны жергілікті жердің ұзындығына тең бұрыштан арылтады. Сонымен қатар монтировканың бұл түрін полярлы аумақтарда пайдалану еңкею бұрышының өте үлкен болғандығынан қосымша қолайсыздықтар туғызады.
2) Ағылшынша монтировка. Мұнда полярлы ось екі шекара бойынша тіректерге ие болады, оның ортасында еңкею осьінің мойынтірегі орналасқан. Ағылшынша құрастыру симметриялы емес. Ағылшынша монтировка сәулелерді тек қана екі қосымша айналар көмегімен бағыттауға мүмкіндік береді.
3) Американдық монтировка. Полярлық осьтің бір шеті иілу осін тартатын айырмен аяқталатын экваториалды монтировканың бір түрі.
Айыр монтировка телескопты аспанның кез келген нүктесіне бағыттауға мүмкіндік береді. Айыр монтировка алғаш рет АҚШ та (1908 жыл) Маунт -Вилсоновсий обсерваториясында 1,5-метрлік рефлек - тор үшін қолданылған болатын, ірі рефлекторларды орналастыру үшін кеңінен қолданылады. Мысалы, Қырым астрофизикалық обсерваториясында 2,6 метрлік рефлекторда Ағылшынша монтировка орналастырылған.
2.ТЕЛЕСКОПТЫ БАСҚАРАТЫН АППАРАТТЫҚ-БАҒДАРЛАМАЛЫҚ
КЕШЕН
2.1 Телескоптың электр жетегін жаңарту.
Заманауи телескоп құрылысының дамуы нәтижесінде, жоғары сезімтал өрнекті жарық қабылдағыштарды жасау, байланыс және телебайланыс құралдарының жылдам өрлеуі, сондай ақ астрономия ғылымындағы жалпы мәліметтер жинағы қарқынды дамуда. Бұл автоматты базада бөлінген бақылау желісін құруды, телескоптарды қашықтықтан басқару және оларды бүгінде бар болатын кешендермен біріктіруді талап етеді.
Информациялық технологиялар құрамы тек қана программалық емес, аппараттық компоненттерді де құрайды. Аппараттық компоненттер әр қашан типтік шешімге келе бермейді. Сондықтан да жұмыстың 1- кезеңінде Тянь -Шань астрономиялық обсерваториясы Carl Zeiss Jena фирмасының 1метрлік телескопын жаңартуды шешу қабылданған. ВО аппараттық құралының иерархиясында, ол ең төменгі физикалық деңгейде тұрады және мынадай төмендегідей негізгі түйіндерден тұрады:
- механикалық платформа (құрастыру);
- оптикалықжүйе;
- электромеханикалық жетек;
- басқарудың электронды жүйесі;
- фотометриялықжүйе.
Бүгінде бар телескоптарды құрастыруда әр түрлі электр қозғалтқыштар қолданылады. Ескі жүйелерде телескоптың сағаттық басқаруын қамтамасыз ету үшін синхронды электр қозғалтқыштар және жиілік генераторлар орнатылған болатын. Қозғалтқыш бәсеңдеткіш арқылы телескоптың сағаттық басқаруын жүзеге асырады. Бұл жүйе тек қана нақты сағаттық басқаруға негізделген болып, басқару жылдамдығының өзгеруін болжамайды[1-4]. 60-80 жылда шығарылған телескоптардың автоматтандырылған құрастыруына негізінде коллекторлы тұрақты токтың электр қозғалтқыштары қолданылған. Электр қозғалтқыштардың мұндай түрі кең аралықта айналу жылдамдығын өзгертуге мүмкіндік береді және автоматтандырылған басқаруға сәйкес келеді.
Коллекторлы электр қозғалтқыштардың кемшілігі кіші жиілік кезінде білікте аз қуат пайда болады және осылайша кіші ауысуда телескоптың дәлдігінің төмендеуіне алып келеді. Коллекторлы мәліметтерді қолдану осындай электр жетегінің құнын төмендеткенімен, бір жағынан сенімділікті де азайтып, периодты күтімді талап етеді. Осындай электр қозғалтқыштармен басқару үшін күрделі реверсивті төсемелі кернеудің транзисторлы реттеуіші пайдаланылады. Дәл осындай қозғалтқыш түрі және басқару жүйесі Carl Zeiss Jena 1 телескобына қолданылған болатын.
Бірақ сондай - ақ нақты сандық басқаруға арналған жоғары сенімділікпен дәл жайғастыру мүмкіндігіне ие электр қозғалтқыштардың басқа түрі де бар. Бұлар коллекторлы қылшағы және сондай ақ ұшқын кедергілері болмайтын адымдық қозғалтқыштар деп аталады.
АҚ төмендегідей жағымды сапаға ие:
1) Ротордың айналу бұрышы қозғалтқышқа түсетін импульстар санымен анықталады;
2) Қозғалтқыш тоқтау режимінде толық моментті қамтамасыз етеді;
3) Прецизионды жайғастыру және қайталануда дәлдік адым шамасына байланысты 3-5% - ға жетеді және қателік адымнан адымға өткенде жинала бермейді;
4) Бастау, тоқтау, реверстің жылдам болу мүмкіндігі;
5) Жоғары сенімділік қылшақтардың жоқтығымен байланысты, АҚ жұмыс істеу мерзімі мойынтірек сипаттамасымен анықталады;
6) Шығушы импульстардың бір мәнді тәуелділігін - жайғастырудың қайтымды байланысы қамтамасыз етеді, ал жүктеме үшін айналудың өте төмен жылдамдығына қол жеткізу мүмкіндігі редукторға ие болу қажеттілігін жояды;
7) Жылдамдық шығушы импульстардың жиілігіне пропорционалды, сондықтанда жылдамдықтың үлкен диапазоны жабық болуы мүмкін.
АҚ кемшіліктеріне келесідей жағдайлар алып келеді:
1) АҚ - дағы резонанстың пайда болуы;
2) Кері байланыс жұмысы кезінде орын жоғалту мүмкіндігі;
3) Энергияның тұтынылуы тіпті жүктеме жоқ кезіндеде азаймайды;
4) Үлкен жылдамдықтарда жұмыс қиындатылған;
5) АҚ басқарылуының схемасы қиын;
АҚ қозғалтқыштардың негізгі үш түріне ие:
- айналмалы магниттік қарсылық қозғалтқыштар;
- тұрақты магниттік қозғалтқыштар;
- гибридтықозғалтқыштар.
Гибридты АҚ тұрақты магнитті қозғалтқыштарға қарағанда қымбаттау,
бірақ олар адымның кіші шамасын қамтамасыз етеді, ал олардың жылдамдығы және моменті көбірек. Айналым адымының типтік саны 100 ден 400 ге дейін аралықты қамтиды (яғни адым бұрышы 3,6 дан 0,9 градусқа дейін).
Мұндай АҚ лардың роторы цилиндрлік тұрақты магнит аралығында орналасқан екі бөлікке бөлінген. Осылайша ротордың жоғары жартысының тістері солтүстік полюс, ал төменгі жартысының тістері - оңтүстік болып табылады.
Гибридті қозғалтқыш тұрақты магнитті қозғалтқыш болып табылады, бірақ заманауи АҚ полюстерінің көп саны гибридті болып саналады. АҚ фазаларын әр түрлі тәсілмен қолдануға болады. Біз микроадымды режимді таңдадық. Бұл тәсілде фазадағы тоқты аз порцияда өзгертуге болады. Бұған екі фазаны бірдей қосып, олардың токтарын теңестірмеу арқылы жетуге болады. Бірақ мұнда ротордың тепе - теңдігі адымның ортасында емес, ол басқа, токтардың фазасының арақатынасымен анықталады. Бұларды ауыстыра отырып микроадымдардың бір адым ішіндегі біршама санын қамтамасыз етуге болады. Микроадымды режим біршама тегіс айналым, азырақ діріл және іс жүзіндегі шусыз жұмысты қамтамасыз етеді. АҚ үшін арнайы фазаның коммутаторы болуы қажетті. Бүгінгі уақытта олар ереже бойынша микро басқармаларда жүзеге асырылады. АҚ басқарудың барлық сигналдарын программалық түрде жүзеге асыруға болады, бірақ мұнда микробасқарма күшпен жүктеледі. Сондықтан процессордан димамикалық сигналдарды қажет ететін мөлшерін азайтатын АҚ драйверлерінің арнайы микросхемалары жиі қолданылады. Ереже бойынша мұндай микросхемалар бағыт беретін тактілі жиілік және статикалық сигналдарды қажет етеді. Микроадымды режимде жұмыс істейтін микросхема драйверлері үшін жарты адымды режимге қарағанда сигналдардың көбірек мөлшері қажет болады.
АҚ контроллерының сызбасы 3 міндетті атқаруы керек:
1) Орамда токты қосу және өшіруге мүмкіндіктің болуы, сондай - ақ оның бағытын өзгерте алуы;
2) Токтың берілген мәнін ұстап тұруы;
3) Жылдамдық мәнін жақсарту үшін токтың барынша жылдам өсуін және бәсеңдеуін қамсыздандыру.
Контроллердің құрамдас бөліктері ток жиілігінің генераторы, уақытша дәйектілікті қалыптастырғыш, АҚ фазасының коммутаторы, жиілік бөлгіш, айналу бағытының триггері, тоқтату пускінің сызбасы, АҚ тогының орамын қалыптастыратын қуатты кілттер болып табылады. Микроадымды режим үшін тағы да әдетте санды - аналогты түрлендіргіш ретінде жүзеге асырылатын кең импульсті реттегіштер (КИР) қажет. АҚ орамында қамтамасыз ете алатын максимал қуат пен момент қозғалтқыштың өлшеміне және суыту шарттары, жұмыс режимі, қозғалтқыш параметрлері қолданылатын драйвердің түріне де тәуелді болады. Адымды электр жетегі технологиясының дамуы орамда минимал габариттер болған кезде айтарлықтай моментті алу, ұзын жылдамдық мәнін, жоғары КПД және жоғары дәлдікке қол жеткізуге бағытталған. Автоматтандырылған шағын және өте шағын телескоптарда нақ гибридтті токтың адымды қозғалтқыштары қолданатынын атап айтқан жөн. Теориялық тұрғыдан мұндай адымды электр жетегі қозғалтқыш орамының жылдамдығын қуаттың минимал жоғалтуында 0 ден 800 айнмин дейін реттеуге мүмкіндік береді. Бұл жүйе жоғары дәлдігімен ерекшеленіп, қайтымды байланыс тізбегінсіз жұмыс істеуі мүмкін. Әдетте АҚ олар бір айналымда 200 адым жасай алатындай етіп дайындалады (адым-1,8°), бірақ адымды бөлшектеуде электронды әдісті қолдануға байланысты (микро адымды басқару принципы бойынша) жайғастыру дәлдігін айналымына 3000 адым жасауға жоғарылатуға болады (=0,12º). Сондықтан Carl Zeiss Jena 1метрлік телескобындағы электр жетегін жаңартудың бағытының гибридті адымды электр қозғалтқыштарына негізделген адымды электр жетегін қолданудың тиімді жағы анықталды. Жаңартылғаннан кейінгі 1метрлік телескоптың блок - сызбасы 7 - суретте көрсетілген.
АҚ драйвері
Орынның Энкодер-датчигі
Трансивер ZigBee
МКУ Atmega 128
ИВП
Трансивер
Дербес компьютер Pentium IV
Трансивер ZigBee
Трансивер ZigBee
МКУ Atmega 128
АҚ драйвері
моторы
Телескоп механикасыыы
моторы
Фотометрлік түйін
серверге
Орынның Энкодер-датчигі
Трансивер ZigBee
Трансивер ZigBee
7 - сурет. Жаңартылғаннан кейінгі 1-м телескоптың блок - сызбасы
● Кері байланыстың түйіндерін жаңарту . Телескоптың электр жетегінің адымды қозғалтқышы кері байланыстың негізін талап етпесе де, олардың ағымдағы қалпын берілетін импульстерінің мөлшерімен нақты есептеуге болады. Телескопта α және δ осьтері бойынша ағымдағы координатасын нақты анықтау үшін абсолютті көп айналымды энкодерлер қолданылады. Олар жылдамдықтың минимал аймағын және телескопқа ендіру кезіндегі тыйым салынған аймақтарды қосымша бақылауға мүмкіндік береді. Абсолютті эндокер айналу кезіндегідей тынығу режимінде де дыбысты қалыптастырады. Абсолютті эндокер қуат көзі жоғалған кезде өзінің мәнін жоғалтпайды және өзінің бастапқы позициясына өтуді талап етпейді. Абсолютті эндокердің дыбысы кедергілерге бейімделмеген және ол үшін орамның нақты орналасуы қажет емес. Мұндай эндокерлерде Грей және Баркер коды(немесе V - коды) сияқты арнайы кодтар қолданылады. Алынған кодтың мәндері соңынан арнайы электрондық сызба негізінде компьютер жұмыс жасай алатын екілік стандарт кодқа келтіріледі. Дегенмен, микро басқармаға ие болған жағдайда бұл өзгерістерді программалық әдіспен жасауға ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
КІРІСПЕ
1. ТЕЛЕСКОП ЖӘНЕ ОНЫҢ ТҮРЛЕРІ МЕН ҚҰРЫЛЫСЫ
1.1. Телескоп туралы жалпы мәлімет.
1.2. Линзалы телескоптар.
1.3. Айналы телескоптар.
1.3.1 Ньютон жүйесі.
1.3.2. Максутов жүйесі
1.3.3. Кассегрен жүйесі.
1.3.4. Шмидт камерасы.
1.4 Телескоптың монтировкасы
2.ТЕЛЕСКОПТЫ БАСҚАРАТЫН АППАРАТТЫҚ - БАҒДАРЛАМАЛЫҚ КЕШЕН.
2.1 Телескоптың электр жетегін жаңарту.
2.2 Электр жетегімен микроконтролерді басқару құрылғысы.
2.3 Телескопты басқару бойынша программалық кешеннің сипаттамасы
3. 1-М ТЕЛЕСКОПТЫ АВТОМАТТАНДЫРУ.
3.1.Тұрақты тоқтың қазiргi электр қозғағыштары. Вентилдiк электр қозғағыштары. Моментті электр жетегі.
3.2. Есептеп шығарушы тетiктердiң телескоптарда қолданылуы
3.3.Телескоптардың басқаруы үшiн цифрлық есептеуiш машиналардың қолдану
3.4. Басқару пульті.
4.АВТОМАТТАНДЫРЫЛҒАН 1 МЕТРЛІК ТЕЛЕСКОППЕН КУПОЛДЫҢ ҚОЗҒАЛЫСЫН СИНХРОНИЗАЦИЯЛАУ
4.1. Купол мен телескоптың басқарылу базасын құру.
4.2. Телескоппен куполдың координаталарын анықтайтын командаларды беру.
4.3. Куполмен телескоптың қозғалысының синхронизациясын анықтауда астрономиялық координаталарды қолдану.
4.4. Сихронизацияланған куполдың қозғалысын басқару.
4.5. ТШАО, аспан объектілерін бақылауда ультракүлгін диапозондағы сезімтал фотоқабылдағыштарды қолдану
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМ
Кіріспе
Тянь Шань астрономиялық обсерваториясында ФААФИ ЖШС Carl Zeiss Jena Фирмасы жасаған 1-м телескоптың және куполдың автоматтандыру жүйесі жасалды. Жүйенің барлық түйіндерінің басқарылу жүйесі IBM компьютерімен басқарылады. Телескоп экваториалды координаталар жүйесі бойынша қозғалады. Ал телескоптың трубасы центрге қатысты екі координата бойынша (альфа және дельта) жылжиды. Күмбез азимутальды бағыт бойынша жүреді. Осыдан телескоппен күмбездің қозғалысын синхронизациалау туралы есеп пайда болады, телескоптың трубасы дәлме дәл куполдың тесігіне қараған болу керек.
Келесі күрделі инженерлік жұмыс телескоп пен басқа құрылғыларын сыртқы әсерлерден қорғау жұмысы болды. XX ғ. 70 жылдарында құрылымында астрономиялық құралды сыртқы әсерлерден қорғайтын дәстүрлі күмбезді мұнарасы жоқ көптеген телескоптар шыға бастады. Алайда бұндай шешімде пайдалану кезінде үлкен қиындықтар тууы мүмкін - атмосфералық жауын-шашын, жел, шаң-тозаң телескоптың өзін және оның ішінде орнатылған астрофизикалық құралын қатты зақымдауы мүмкін. Құрылғыларды күннің тікелей жарығындағы ыстықтан және жердің көлеңкесіндегі суық салдарынан тұрақты түрде температураның құбылуынан қорғау және телескопты ерекше дәл бағыттау негізгі талаптарды құрайды. Сол себепті қазіргі уақытта телескоптар зерттеулер кезінде ғана ашылатын ойығы бар жабық сфералық күмбезді павильондарда орналастырылады. Сонымен қатар зерттеулер кезінде күмбездік құрылымға телескоп дүрбісі әрқашан ойықтың бағытында болуы үшін, телескоп пен күмбез синхронды қозғалуы тиіс. Күмбез бен телескоптың орнын синхрондау әртүрлі тәсілдермен, кейде қолмен атқарылады. Бірнеше жылдар бойы астромұнара күмбезінің орнын басқаруы телескопты басқару жүйесінің маңызды кемшілігі болып келді. Күмбезді автоматты басқару астрофизикалық зерттеулерді қашықтықтан орындауда, сонымен бірге зерттеу кезінде уақыт шығынын азайту үшін өте маңызды. Мысалы, жиі бағытты бір денеден екіншіге ауыстырғында, сонымен қоса денелер, фон нүктелері, фотометрлік стандарттар араларында күмбезді қолмен жылжыту көп уақыт алады. Сол себепті күмбезді автоматты синхрондау жүйесін әзірлеу күмбез телескопының астрофизикалық кешенді автоматтандыруда маңызды бөлім болып саналады.
Тянь Шань астрономиялық обсерваториясында күмбез жеңіл алюминий металынан жасалған, бұл металл тұрақты температураны қамтасыз ететіндей көп қабатты термоизоляциямен қапталған.
1. ТЕЛЕСКОП ЖӘНЕ ОНЫҢ ТҮРЛЕРІ МЕН ҚҰРЫЛЫСЫ.
1.1. Телескоп туралы жалпы мәлімет.
Астрономиялық құралдар - астрономиялық бақылауларға және оларды өңдеуге арналған жабдықтар. Астрономиялық құралдарды астрономиялық құбылыстарды бақылау аспаптарына, бақылауға арналған көмекші құралдарға, жарық қабылдайтын және оны талдайтын аппаратураларға, уақыт құралдарына, лабораториялық құралдарға, көмекші есептеуіш машиналарға және демонстрациялық құралдарға топтап бөлуге болады.
Соның ішінде телескоптарға тоқталар болсақ, телескоп (теле және грекше skopeo - қараймын) - аспан шырақтарын электр-магниттік сәуле арқылы бақылауға арналған астрономиялық құрал. Телескоптар алыстағы денелердің кескінін үлкейту үшін қолданылады. Оның көмегімен ғарыштық кеңістіктегі шырақтар туралы аса көп мәліметтер алынады. Телескоптың басты және негізгі бөліктері - объектив пен окуляр. Объектив - бақыланатын объектіге, ал окуляр бақылаушының көзіне немесе фотопленкаға бағытталған. Телескоптар пайдалану ретіне қарай: астрофизикалық (жұлдыздарды, планеталарды, тұмандықтарды зерттейтін) телескоп, Күн телескопы, астрометрикалық телескоп, гаммалық телескоп, рентген, ультракүлгін, оптикалық инфрақызыл және радиотелескоптар, серіктік фотокамералар (Жердің жасанды серіктерін бақылайтын), сондай-ақ метеорларды бақылайтын метеор патрульдері мен кометаларды бақылайтын телескоп, т.б. болып бөлінеді. Оптикалық телескоптар зерттелетін аспан шырақтарының жарығын жинауға және олардың кескіндерін түсіруге арналған. Олар оптикалық схемалары бойынша: айналық жүйе (рефлекторлар), линзалық жүйе (рефракторлар) және аралас айналы- линзалы жүйе (Шмидт телескопы, Максутов телескопы т.б.) болып ажыратылады. 20 ғасырдың орта кезінде жасалған дүние жүзіндегі ең үлкен оптикалық телескоп -- Маунт-Паломар обсерваториясындағы (АҚШ) айнасының диаметрі 5 м-лік рефлектор болып табылады.Сонымен қатар 1970 жылдары КСРО-да Солтүстік Кавказда диаметрі 6м-лік рефлектор құрастырылды. Аспан объектілерінің координаттарын анықтау және уақыт қызметін жүргізу үшін меридиан дөңгелегі, пассаждық аспаптар, вертикаль дөңгелектер, зенит-телескоптар, зениттік көру түтіктері, призмалық астролябия т.б. аспаптар қолданылады. Астрономиялық-геодезиялық экспедицияларда пассаждық типтес аспаптар, зенит - телескоптар, теодолиттер пайдаланылады. Күнді бақылайтын ірі күн телескоптары мұнаралық және горизонтальдық телескоптарға бөлінеді. Олардағы жарық бір немесе екі жылжымалы жазық айналармен бағытталып жіберіледі. Күн тәжі мен хромосфераны бақылау үшін коронограф, атмосфералық және фотосфералық телескоптар қолданылады. Телескоптардың көмегімен фотографиялық, теледидарлық, электронды -оптикалық, т.б. сәуле қабылдағыштарды пайдалану арқылы фотографиялық, спектрлік, т.б. бақылаулар жүргізіледі.
1.2. Линзалы телескоптар.
Біздің заманымызға дейін көп елдердің астрономдары күндізгі және түнгі аспанды құралсыз көзбен бақылай отырып, бірнеше қатар маңызды жаңалықтар ашты. Дегенмен күнді, содан соң жұлдыздар жүйесін жан-жақты зерттеулер осыдан 400 жыл бұрын басталған. XVII ғасырдағы голландиялық шеберлердің линзалық көру түтігін, немесе рефрактор сияқты құралдарды ойлап тапқанын 1609 ж. естіген итальян ғалымы Галилео Галилей 1610 ж. 7 қаңтарында дәл осындай құралды жасап, әр түрлі аспан жыныстарын жүйелік түрде бақылай бастады. Бұл мерзім ғылымда телескоптық бақылаудың бастау дәуірі болып саналады. Галилей немесе басқа бақылаушылар тарапынан қолданылған көру түтігі телескоп деп аталды.
Галилейдің бірінші қолдан жасалған телескопының көлденең обьективі
D = 4 см, фокус аралығы F ≈ 50 см, үшөлшемді үлкейту деңгейі у болды, кіші және оптикалық немесе механикалық қасиеттер үшін жетілмеген болды. Сондай - ақ екінші телескоп та немесе көру түтігі және оның барлық үлгілері де осындай болды, D = 4,5 см, F = 125 см,γ = 34x . Дегенмен телескоптардың жетілмеген болуына қарамастан, Галилей екі жылдық бақылауы кезінде көптеген зерттеулерді жүзеге асыруға қол жеткізді. Ол Юпитердің төрт серігін, Венераның фазасын, таулардың, далалардың тегіс еместігін, Ай бетіндегі кратерлерді (және олардың биіктігін өлшеді), Сатурн дискісіндегі екі диаметрлік қарама - қарсы нүктелерді (бұл құбылыстың шын табиғатын біле алмаған), Күндегі дақтарды т.б анықтады. Галилей Күн жүйесінің бірінші барлаушысы болған. Ол ғаламшарларда да тегіс еместік және дақтар бар, олар Күн айналасында айналып, Біздің Жер сияқты суыған ғарыштық дене болып табылады деп ойлады. Сондай - ақ Галилей жұлдыздар астрономиясында көптеген жаңалықтар ашты. Ол астрономдар айтатындай бөлек жұлдыздарда көрінетін ақ дақтарға Құс жолына жол ашты, яғни соңғы жарық нүктелерінің орнына жұлдыздар немесе жұлдызды үймелерді көрді[7]. Біз оларды бүгінде жұлдыздық галактикалық жиналу деп атаймыз, бұлар жеке Яслями деп аталатын Рак шоқжұлдызы т.б.
Галилей Юпитер серігін бақылай отырып, маңызды тәжірибелік мәселені шешуге ұмтылды: ғаламшардан өсу аралығы бойынша реттелген I, II, III, IV - Ио, Европа, Ганимед және Каллисто деп аталатын, Юпитердің серіктерінің қозғалысынан алдын ала шығарылған есебімен жер беті нүктелерінің ұзақтығын анықтау мүмкіндігін табуға ұмтылды. XVII -- XVIII ғғ. Юпитер серігінің оларды ғаламшар дискі қаптаған кезде, алдын ала есептелінген тұтылуы кезінде, және осы жүйедегі басқа да құбылыстарды кемелердің теңіздегі орнын анықтау үшін қолданған. 1- суретте Галилейдің бірінші телескопының оптикалық жүйесі көрсетілген [6].
1 сурет - Галилейдің бірінші телескопының оптикалық жүйесі.
Голландиялық көру дүрбісін И. Кеплер окулярда теріс емес(екі жағы да ойыңқы) ал дұрыс (екі жағыы да шығыңқы) линзаны қою арқылы жақсартты. Бұл Дж. Рам - сдена, X. Гюйгенса т.б сияқты заманауи окуляр түрлерін жасаудың басы болып келді. Дұрыс окулярлар 6 крест тізбегін және бұрама окуляр өлшеу өндірісіндегі микрометрді қолдануға мүмкіндік берді. Бұл жаңалық В. Гаскойнге (1640 г.) тиісті. Ол осылайша Марс және Юпитердің диаметлерін өлшеді. Оның жұмыстары біршама уақыт аралығында белгісіз болып қала берді. Сондықтан да одан тәуелсіз 1667 ж. Пикар, ал 1670 ж. - А. Озу тарапынан микрометр ойлап табылған және жетілдірілген болатын. Дәл осындай құрал 1658 ж. X. Гюйгенс тарапынан құрастырылған және сипатталған, бірақ Г. Кирхтің (1691 ж) микрометрі сияқты оныңда сапасы жаманырақ болы[8].
Телескоптарда микроскоп және крест тізбегін пайдалану өлшеу техникасының дамуында маңызды кезең болып саналған. Телескоп тек қана аспан жыныстарын және оның нысандарын сапалы бақылау үшін ғана емес, сондай - ақ өлшеуіш құрал ретінде де қолданыла бастады. Бұрында шырақтардың координатасын белгілейтін көру жиегінің оптикалық орталығы көзбен жеткіліксіз дұрыс анықталатын сондықтан да көпшілік астрономдар, мысалы данциялық Я. Гевелий, объективсіз дүрбі диноптриясымен өлшеудің ескі тәсілі көбірек дәл болады деп санаған. Телескопты ойлап тапқанға дейінгі дүрбілерде онша үлкен емес домалақ саңылауға ие - көздік және крест тізбегі бар үлкен домалақ саңылауға ие - заттық болып екі түрге бөлінетін диоптриялар қолданылған. Астрономдар бақылау кезінде шырақтарды крест тізбегіндегі затты көздік диоптр арқылы нысанға алған.
XVII ғасырдың астрономдары аспанды зерттеуде, линзалы телескоптарды - рефракторларды жетілдірді. Айна өңдеу техникасы да жоғарылады. Хроматикалық абберацияны, сондай ақ оптикалық ақауды - суретті бояу және оның жағылуын бәсеңдету үшін объективтің фокус аралығын үлкейтті немесе басқаша айтқанда олардың қатынас саңылауы А=DF кішірейтті. Фокус аралығы 5 -- 20 см, 37, 45 және 65 м болатын саңылаулар құрылды немесе жобаланды (Гюйгенс, Гевел және Брадел бойынша). Ағаш құрылымдардың жетілмегендігі себепті ұзын фокусты телескоптарда зерттеу жүргізу қиынға соқты, дегенмен олардың барлығы қала бойымен көп таралған болатын[1].
1.3. Айналы телескоптар.
Бір линзалы телескоптарды (рефракторларды) қолданудағы қиындық - зерттеушілерді жаңа жол іздеуге мәжбүр қылды. Айналық телескоптар немесе рефлекторларға зер салынды. Бұл телескоптарды ғылымға енгізу дәуірінде ұлы Ньютон өмір сүрді. Ол айна (рефлектор) көмегімен ақ түсті спектрге ажыратуды жүзеге асырды (оған дейін мұны Ян Марек Марци жасаған болатын). Ньютон жарық сәулесінің сынуы және түсті гамманың шығуы - тығыз байланысты құбылыс деп санады. Бұл қате қорытындыға алып келді, яғни нәтижесінде диспер - сия коэффициенті v=n-1∆n барлық мөлдір орта үшін тұрақты болып саналды, сондықтанда ахрома - тикалық, объективтің түсті оптикалық қателігінен арылуы мүмкін емес еді. XVII ғ астрономдары бір линзалы ұзын фокусты объективтердің татымды ақауын жоғалту жолын іздеуден бас тартты және барлық назарын рефлекторларды жетілдіру үшін жинақтады. Олардың оптикалық сызбасы Н. Цукки 1616 ж., М. Мерсенном 1638 ж., Дж. Грегори 1663 ж. және Г. Кассегрен 1672 ж. ғалымдарға тиісті еді. Цукки ойыс және окулярлы айна сызбасын; Мерсенн -- екі үлкен ойыс және кіші дөңес параболалық фокусы және окуляры біріктірілген айнаны (афокальді сызба); Грегори -- басты фокус және окулярда орналастырылған кіші эллипсттік екі ойыс айнаны; Кассегрен -- басты айнасы ойыс және кіші гиперболалық дөңес, басты фокус және окуляр алдында орналасқан айна сызбасын ұсынды[1,8]. Бұл сызбалардың тәжірибелік мәні болған жоқ, өйткені сол уақыттың технологиясы екінші ретті беттерді дайындауға сәйкес бақылауды қамтамаыз ете алмады. Тек қана 1764 ж Р. Гук тарапынан Грегори сызбасы бойынша телескоп құрылды, бірақ оның сапасы төмен болды.
1668 ж Ньютон өз қолымен ойыс айналы кесе көлденең ені D = 2,5 см, 15 айналы, фокус аралығы 16,5 см (сондай ақ А = 1 : 6,6) және үлкейтуі 41x ге тең, қоладан рефлектор жасады. Мұнда окуляр негізінде дөңес бетінің қисығы 2 мм, f = 4 мм ге тең жазық-дөңес линза қолданылды. Ньютон үлкейтуді 25x ке дейін азайтқанда, зерттелетін нысандар жарқындау болатынына көз жеткізді. Зерттеуші басымен жарықты жасырмауы үшін, ол диагональды айна немесе толық ішкі шағылатын призма қолданды[9]. XVII ғ бірінші және екінші жартысындағы оптиканың жағдайымен Мерсен, Грегори немесе Кассегрен сызбаларына қарағанда Ньютонның сызбасын көзге елестету айтарлықтай оңай болды.
1671 ж И. Ньютонның алты дюймді толық қанағаттанарлық (2 - сурет) D= 3,4 см, F= 15,9 см, А = 1 : 4,7 және үлкейтуі 38x қа тең болған екінші телескопы жасалды. Оның айнасы сфералық болып, Ньютон оған айналмалы параболоид бейнесін беруге әрекет жасады. Технологияның дамымауы себепті айнаның шеті ортасына қарағанда кіші қисыққа ие болды. Ньютон бұл жетіспеушіліктерді көзбен окуляр линза арасындағы аралықта диафрагманың онша үлкен емес саңылауын енгізу арқылы жоюға әрекет жасады.
2 - сурет. И. Ньютонның алты дюймды телескопы
Есептеулер көрсеткендей, егер оның саңылауының диаметрі 10,100,1000 және 10000 мм болса, ал осыған байланысты саңылаулар аз немесе мыныған сәйкес
А=DF=11.523D(mm)=13,3:17,0:115,2:13 2,7. (1.1)
болса ғана бірінші сортты рефлекторда толығымен сфералық айналарды қолдануға болады.
Бұл жағдайда айнадан шағылған толқындық фронттың деформациясы (оның қисаюы) жарық толқыны ұзындығынан төрттен бір есе кіші болады, және көздің сфералық қисаю қателігін параболоидтан ажыратуға қабілетті болмайды.
Ньютон телескопы мұндай шартты қанағаттандыруы үшін А = 1 : 4,9 ға ие болуы қажет еді. Ал шындығында ол А = 1 : 4,7 тең. Оның айнасы параболоидтық айнадан айтарлықтай өзгеше болмағандықтан, оның елеусіз айырмашылығы тәжірибелік мәнге ие болған жоқ. Сонымен Юпитердің серігін, Венераның фазасын және басқа да аспан жыныстары мен құбылыстарын көруге мүмкіндік берген Ньютонның шағын рефлекторының жақсы мүмкіндіктері осылайша түсіндіріледі. 1671 ж Ньютон тарапынан жасалған рефлектор бүгінгі күнде Англияның патшалық астрономиялық қоғамында сақталады.
1.3.1 Ньютон жүйесі.
Соңғы хроматикалық абберацияны жөндеу мүмкіндігіне сенім танытқан Ньютон, линзалық жүйелерден бас тартып, рефлекторларға өтуге ұсыныс жасады. Ол бүгінгі күнге дейін кең пайдаланып келе жатқан, әсіресе ең үлкен телескоптарда қолданылатын ең қарапайым айналық жүйені жасады. Барлық сәулелерді бір нүктеге - фокусқа жинау қасиетіне ие паралель сәулелердің шоғы параболалық айнаға түседі. Бірінші үлкен айнадан шағылған сәулелер оське 45° бұрышпен иілген және окулярға қарап бағытталған шоқтар екінші кіші айнада жиналады.
Параболалық айналар дұрыс дайындалған жағдайда оптикалық құралдармен жетуге болатын осьте идеалды және абберациядан толығымен ажыратылған суреттің жоғары сапасын береді. Бірақ бұл сапа егер окуляр оны компенсацияламайтын болса, осьтен бөлек жағдайда жылдам бұзылады. Егер кіріс қарашығы айнаның өзімен сәйкес келсе, параболалық айна және сондай ақ сфералық айна да үлкен қолбаға ие. Бұл Ньютондық жүйеде де пайда болады (3- сурет). Сфералық және параболалық айналардың үшінші қатарының барлық абберацияларын анықтауға мүмкіндік беретін формулалар мынадай көрініске ие:
сфералық айна үшін :
2δg'r=-ω'2+Ohm'28ω'+3ω'2+Ohm'24w1-ω 'w12 (1.2)
2δg'r=-ω'2+Ohm'28+ω'Ohm'w12(1.3)
параболалық айна үшін :
2δg'r=-3ω'2+Ohm'24w1-ω'w12 (1.4)
2δG'r=ω'Ohm'w12 (1.5)
3 - сурет. Ньютон жүйесіндегі рефлектордың сәулелер жинағы.
1) параболалық айна
2) сфералық айна
Бұл формулада r - параболаның параметрі (оның биіктігінің қисықтық радиусы немесе сфералық айнаның қисықтық радиусы); ω' жәнеOhm'- сурет кеңістігіндегі апертуралық бұрыштар; w1- зат кеңістігіндегі қисайған шоқтың негізгі сәулесінің осінің бұрышы. Формулаларды салыстыру көрсеткеніндей, параболалық және сфералық айналардың абберация арасының ерекшелігі, біріншісі сфералық абберацияға ие емес екендігі болып табылады [6,7].
1.3.2 Максутов жүйесі
1941 Д. Д. Максутов сфералық айнаның сфералық абберациясын қисықтығы үлкен менискпен компенсациялауға болатынын тапты. Менискпен айна арасындағы тиімді арақашықтықты табу арқылы Максутов кома және астигматизмнен арылуға қол жеткізді. Шмидт камерасындағы сияқты өріс қисықтығын, фокаль жазықтыққа жақын жерде жазық - дөңес Пиацци-Смита деп аталатын линзаны орнату арқылы бұл мәселеден арылуға болады.
Максутов менисктің орталық бөлігін алюминдеу арқылы Кассегрен және Грегори телескопотарының менискті аналогтарын анықтады. Сонымен бірге заманауи әуесқой астрономияда Максутов -- Ньютон және Максутов -- Грегори телескоптары жиі қолданылады.
Айта кететін болсақ, айырмашылығы екінші ретті айна типінен тұратын Мак - сутова-Кассегрена телескоптарының негізгі екі түрі бар. Бірінші жағдайда жоғарыда айтылып кеткен екінші ретті айна менисктің ішкі бетіне айнала алюминделген. Бұл құрылғыны айтарлықтай қарапайым түрге келтіріп, оның бағасын арзандатады. Дегенмен, менисктің ішкі және сыртқы қисықтық радиустары бірдей болғандықтан, сфералық абберацияны қажетті өлшемдерге дейін жоғалту үшін жүйенің фокаль жазықтығын үлкейтуге тура келеді. Максутова жүйесінде сәулелер минск арқылы өтіп, (екі сфералық жазықтығы бар болатын, дөңес бойымен бір жаққа қарап бағытталған линза) мениск бағыты бойымен шағылатын сфералық ойыс айнаға келіп түседі ( 4 - сурет).
4 - сурет. Максутов жүйесінің сызбасы.
1) сфералық айна
2) мениск
Бұл типтегі телескоптар (ағылшын тілді әдебиеттерде) Gregory- Maksutov және Spot- Maksutov деп аталады. Себебі мұндай жүйені ( және екінші реттік айналар типі) америкалық оптика және инженер Джон Гре - гори патенттігіне алған болатын(John F. Gregory, 1927 -- 2009). Бұндай әуесқой телескоп түрлерінің бірі 1954 жылда шығарылған Questar болып табылады.
Айтарлықтай көбірек жарық күшіне ие жүйелер мен телескоптардың жоғары класын құру үшін менискке орнатылған бөлек екінші ретті айналар қолданылады[11]. Бөлек айнаның болуы мениск құрылғысын өзгертпей телескопқа геометриялық пішін береді. Ағылшын тіліндегі әдебиеттерде Максутов телескопының бұл түрі Maksutov -- Sigler немесе Maksutov -- Rutten деп айтылады.
1.3.3 Кассегрен жүйесі
Кассерген жүйесі телеобьектифті жүйе болып табылады. Бұл жүйені 1672 жылы Лорен Кассегрен ұсынған. Бұл телескоптың екі айналы объективінің нұсқасы болып табылады. Екінші айна бірінші айнаға сәйкестендіріліп орналастырылады. Оське паралель шексіздіктен түсетін жарық жүрісі бар. Кассегрен жүйесінде айналар арасындағы арақашықтық тең және үлкен фокустық арақашықтығы бар, сондықтанда айналдыруға ыңғайлы. Бұл жүйедеде окуляр рефрактордағы сияқты орналастырылған және бақылаушының көзі қарастырылып отырған объектіге қарай бағытталған. Сонымен бірге Ньютон телескобындағы сияқты бақылаушы объектіге 900 бұрыш жасайтын бағытпен қарайды. Сфералық аберрацияны жою үшін Кассегрен соңғы фокуста суретті аберрациясыз алу үшін Ньютон жүйесіндегі сияқты бірінші айнаны параболалық, ал екінші айнаны гиперболалық қылып орналастыруды ұсынды. Ньютон жүйесіндегі кіші айнаның орнын басқан гиперболалық айна бақылаушығы екі фокустық арақашықтықтықты: бірінші үлкен жарық күшіне сәйкес келетін қысқа фокустық арақашықтықты және кіші саңылаудан суреттің масштабын үлкейтіп түсүріп алатын екінші ұзын фокустық арақашықтықты қолдануға мүмкіндік береді. Өкінішке орай команың болуы бұрыштық өлшемі үлкен объектілерді фотоға түсіргенде Кассегрен жүйесін өзгерессіз қолдануға мүмкіндік бермейді. Төменде Кассегрен жүйесінің элементтері келтірілген. (5- сурет)
5 - сурет. Кассерген жүйесінің сызбасы.
F - эквивалентті фокустық арақашықтық:
(1.1)
Мұндағы F1 F2 - негізгі фокустық арақашықтығы,ал F20 - гиперболлалық айнаның яғни екінші айнаның фокустық арақашықтығы.
Негізгі және көмекші айналардың арақашықтығы (1.2) формуламен өрнектеледі:
(1.2)
Мұндағы p шамасы-жүйе фокусының негізгі айнаның артына шығарлуы әдетте, мәні алдын - ала беріледі. Көмекші гиперболалық айнаның диаметрі мынаған тең ;
(1.3)
Мұндағы D обьективтктивтің аумағының диаметрі, ол да есеп шартында беріледі.негізгі айнадағы саңылау мынадай болады：
(1.4)
Егер бірден эквиваленті фокустық арақашықтық F берілсе, онда негізгі айнаның фокустық арақашықтығында және фокустың шығарлуында алдымен (1.5) формуланы анықтауға болады:
(1.5)
Кассерген жүйелердегі көру аймағы мен жарық күші үлкен фокустық арақашықтықтың болуына байланысты көп емес,сондықтан бұндай жүйелердегі комада аз болады.өрістің аз-астигаматизімі мен қисықтығы бейнелердің симериясын бұзбайды. Кассерген жүйесі аспанда кішкентай бұрыштық арақашықтықтарды үлкен дәлдікпен анықтауда пайдаланылады. Ол кіші және орташа рефлоктарларда телескоп ретінде ,яғни Кассергендік фокустан соң окулярды қолдану арқылы визуалды бақылауларда кеңінен пайдаланылады. Алайда,ірі құралдарда бұл жүйеде өстік шоқтарды пайдалануда, яғни Кассергендік фокусқа спектрографтың саңылауын,немесе электрофотометрдің диограммасын, не болмаса өзгеде сәулелену қабылдағыштарын орналастырғанда іске жарамды.
1.3.4 Шмидт камерасы
Айналы - линзалы жүйелердің пайда болуы XVIII ғасырға жатады. Ньютонның бірінші телескобы екі айна және линзадан құралған окулярға ие болғандықтан, ол Айналы - линзалы жүйе болып саналатын еді.
Шмидтің жүйесі айналы - линзалы жүйелердің пайда болуына үлкен әсерін тигізді (1931 ж). Ол өзінің бүгінгі таңда атақты болып отырған жүйесін ұсынды. Бұл негізгі екі ой өз кезегінде жаңа кең көлемді мүмкіндіктерге жол ашты:
1) үлкен айнаға сфералық пішін беріледі ;
2) сфералық айна қисықтығының ортасынан өтетін кіріс қарашығының жазықтығында пластинка көрінісіндегі афокальды компенсатор орналасқан. Оның бір жағы жалпақ, ал бір жағы - сфералық болып, үлкен айнаның сфералық абберациясын дұрыстау үшін шамаланған.
Шмидт компенсаторының ірі артықшылығының бірі жылжыту және бұрылу кезінде өте аз сезімталдық болып табылады. Ал бұл айналарды бәсең бір текті ортада қолдануға мүмкіндік береді.
Оның маңызды жетіспеушілігі жазықтық бетінде жоғары шегінумен сфералық қолдану кезінде қиындық туғызады. Жүйенің тиімді жақтары қарашық айнаның қисықтық центрімен сәйкес келетіні болып табылады. Бұл кома және астигматизмді автоматты түрде алып тастауға және айтарлықтай айқын суреттерді алуға мүмкіндік береді. Сонымен бірге саңылау және көру өрісінің бұрышы салыстырмалы түрде дөрекілікке алып келуі мүмкін (салыстырмалы саңылау үшін 1:1 және оданда көп, остің екі жағында есептегендегі көру жазықтығының бұрышы 40° және оданда көп). Радиусы жүйенің фокус аралығына тең болатын сфералық жазықтықта сурет пайда болады.
Шмидт жүйесінің қасиеттерін қарапайым әдіспен түсіндіруге болады (6 - сурет). Иілген шоқтардың негізгі сәулесі (орталық) сфералық айнаның орталығынан өтеді, сондықтанда шағылуға дейінгі және алдыңғы барлық шоқтар кәдімгі айна осьіне симметриялы болады. Бұл симметрия автоматты түрде кома және астигматизмді жояды. Сфералық абберация компенсатор көмегімен жойылады, ал хроматикалық абберация іс жүзінде жоғалып кетеді. Параллель шоқтардағы жазық параллель пластина хроматикалық абберацияны жасамайды, ал жазық бетінен онша үлкен болмайтын шегінуге байланысты пайда болатын призмалық элементтер айтарлықтай аз хроматикалық абберацияны жүзеге асыру қасиетіне ие.
Ең соңғы қалған қисықтық абберациясы - дегенмен астрономиялық суреттерді алу үшін айтарлықтай қиындық туғызады. Сфералық пішіндерді арнайы пластинкалармен суретке түсіру оларды өңдеу қиындықтарына байланысты болады, ал сфералық пластиналарды біртекті жарық сезгіш қабаттар арқылы дайындау - технологиялық қиын мәселе болып табылады[10]. Әдетте қажетті қисықтық алуға болатын жалпақ, өте жұқа пластиналарды қолданады. Бірақ бұл процесс кейде олардың бұзылуына алып келеді.
6 - сурет. Шмидт камерасының оптикалық схемасы.
1 - негізгі сфералық айна;
2 - фокальды жазықтық;
3 - коррекциялық пластина;
1.4 Телескоптың монтировкасы
Астрономиялық бақылаулар үшін, әдеттегі болып бақылау нысанының аспан күмбезі айналымымен бірге үздіксіз орналасуы болып табылады.Сол себептіде астрономиялық бақылаулар кезінде телескопты монтировкалау маңыздылардың біріне кіреді. Телескоптың монтировкасы, телескоптың бір бөлігі, мұнда оның оптикалық дүрбісі орнатылады. Телескопты монтировкалау телескопты бақыланатын аспан аумағына бағыттауға, жұмыс барысында оның құрылғысының тұрақтылығын қамтамасыз ете отырып, әр түрлі көріністерді бақылауға мүмкіндіктер туғызады. Телескопты монтировкалаудың негізгі бөліктері: іргетас (немесе колонна), телескоп дүрбісін бұру үшін екі бір - біріне қараған перпендикуляр осьтер, жетектер мен бұру бұрышын есептеу жүйесі. Телескоптарды монтировкалаудың екі негізгі түрлері бар: экваториальды монтировка (параллактикалық) және азимуталды монтировка (көлденең). Телескопты экваториалды құрастыруда 1-ші ось әлемнің полюсына бағытталған болады және поляр осьі немесе сағаттық ось деп аталады. Екінші ось экватор жазықтығында жатады және ол иілу осьі деп аталады, онымен бірге телескоп дүрбісі бекітілген. 1-ші ось маңында телескоптың бұрылуы кезінде оның сағаттық бұрышы тұрақты еңкею нәтижесінде өзгеріп отырады. 2-ші ось айналасында бұрылу кезінде еңкею тұрақты сағаттық бұрышпен өзгеріп отырады. Экваториалды монтировка орналастырылған телескоппен бақылау кезінде аспанның тәуліктік қозғалуы бойымен аспан жыныстарын бақылау бір полярлық ось айналасында тұрақты жылдамдықпен телескопты бұру арқылы жүзеге асырылады. Телескоптарды экваториалды монтировкалаудың типтері: Ағылшындық монтировка, Немісше монтировка, Американдық монтировка. Азимуталды монтировкада 1-ші ось тік, ал екіншісі дүрбіге салмақ түсіретін көкжиек жазықтығында орналасқан. 1-ші ось телескопты азимут бойынша, ал 2-шісі - биіктігі бойынша (аспан биігінің арақашықтығы) бұруға арналған. Телескоптың азимуталды монтировкасы бойынша телескоппен жұлдыздарды бақылау кезінде күрделі заңдылықтармен жылдамдықтарын өзгертетін екі ось бойынша біруақытта, бірқалыпты, үздіксіз және жоғары дәлдікпен бұру керек болады.
Монтировканың негізгі түрлерінің толық сипаттамасы:
1) Азимуталды монтировка - телескопты азимут биіктігі бойынша бұруға және аспан сферасының қажетті нүктесіне бағыттауға арналған тік және көлденең айналу осьіне ие телескоптың құрастырылуы. Жердің айналуына сәйкес аспан сферасында қолданылатын, ғарыш объектілерін бақылау үшін телескопты айнымалы жылдамдықпен екі ось айналасында бір қалыпты бұру қажет. Сондай - ақ азимуталды монтировканы басқару принципінің жетіспеушіліктері астротүсірілімдерді алуда қиындық туғызады.
Заманауи компьютерлік басқару жүйесі бар телескоптар сондай - ақ әуесқой телескоптар пайда болғанға дейінгі тұрақты жылдамдықпен айналдыру кезінде тек қана 1 осьті қажет ететін экваториалды монтировка бойынша құрастырылған ескі зерттеу телескоптар тиімдірек болатын. Дегенмен азимуталдыға қарағанда экваториалды монтировка астрономияға қызығушыларға арналған телескоптар үшін салмағы, өлшемі, құны үлкен болып табылады және күрделі қондырғы болып табылады. Азимуталды монтировка астрономияға қызығушыларға арналған телескоптар үшін, астротүсірілімдер үшін онша жарамсыз болып табылады, жердегі объектілерді бақылауға көбірек сай келеді [12].
Басқа жағынан азимуталды монтировка заманауи телескоптарда кеңінен қолданылады, себебі осьтердің бірінің тік орналасуы ауырлық күші кезінде деформация жағдайын азайтуға және оңайлатуға мүмкіндік береді.
Кәсіби оптикалық телескоптарда мұндай монтировка Кеңес одағы кезінде БТА үшін алғаш рет қолданылған болатын. Әлемдегі ең ірі телескоптардың Ірі Канар телескобы үшін де монтировканың осы түрін қолданған. (2009 жыл) . Үлкен салмақты параболалық антенналарының бар болуы азимуталды телескоптарды радиотелескоптарда қолдануға мүмкіндік береді.
2) Экваториалды монтировка - айналу жазықтығының бірі жер осьіне перпендикуляр болатын (немесе басқа астрономиялық құрал) телескоп құрылғысы (және сәйкесінше аспан экваторына параллель орналасқан).
Уақыт өтуі бойынша Жердің айналуына сәйкес жерден тыс бақылау кезінде объектілер араласып, көру қашықтығынан қашып, бақылауға қиындық туғызады, ал астротүсірілімге алу кезінде кесінді ұзындығына критикалық кедергі жасайды. Экваториалды монтировка аспан экваторы жазықтығында жер шарының айналуын телескоптың айналуымен теңгеру үшін арналған. Осы оське 24 сағаттық бағытталу кезінде біздің планетамызға қарама - қарсы бағытта телескопты бір айналымға бұру механизмін орнату жеткілікті болады. Мұндай телескоппен бақылау барысында бақыланатын объектілер көру жазықтығынан қашпайды , ал бұл астротүсірілімдерді алу мүмкіндігін айтарлықтай жоғарылатады.
Экваториалды монтировкада телескоптың бір айналу осьі Жердің айналу осіне (сәйкесінше әлем осіне) параллель болады, бұл тікелей шығу немесе R. A.(ағыл. Right Ascension), сағаттық ось немесе полярлық ось деп аталады. Дәл осы ось жер шарының айналуын теңеруге мүмкіндік береді. Еңкею осьі деп аталатын перпендикуляр ось телескопты аспан экваторының жазықтығынан бақылау объектісіне дейін бағыттауға мүмкіндік береді[12].
Тік шығыс осьінің еңкею бұрышы Жер бетіне сәйкес телескоп орналасқан жерден аумақтың географиялық ұзындығына тең. Ол географиялық полюсте жер бетіне перпендикуляр бағытталуы, ал экваторда - параллель бағытталуы керек.
Экваториалды монтировканың төмендегідей бірнеше түрлері кездеседі:
1) Немісше монтировка. Бұл құрастыру симметриялық емес болғандықтан, қарама - қарсы ауырлықты талап етеді. Бұл монтировканың кемшіліктерінің бірі телескоптың дүрбісі бұл жағдайда негізге бекітілгендіктен меридианнан жарық өткен кезде бақылауды тоқтату қажет болады (колоннаны). Мұндай жағдайлардан арылу үшін колоннаны жергілікті жердің ұзындығына тең бұрыштан арылтады. Сонымен қатар монтировканың бұл түрін полярлы аумақтарда пайдалану еңкею бұрышының өте үлкен болғандығынан қосымша қолайсыздықтар туғызады.
2) Ағылшынша монтировка. Мұнда полярлы ось екі шекара бойынша тіректерге ие болады, оның ортасында еңкею осьінің мойынтірегі орналасқан. Ағылшынша құрастыру симметриялы емес. Ағылшынша монтировка сәулелерді тек қана екі қосымша айналар көмегімен бағыттауға мүмкіндік береді.
3) Американдық монтировка. Полярлық осьтің бір шеті иілу осін тартатын айырмен аяқталатын экваториалды монтировканың бір түрі.
Айыр монтировка телескопты аспанның кез келген нүктесіне бағыттауға мүмкіндік береді. Айыр монтировка алғаш рет АҚШ та (1908 жыл) Маунт -Вилсоновсий обсерваториясында 1,5-метрлік рефлек - тор үшін қолданылған болатын, ірі рефлекторларды орналастыру үшін кеңінен қолданылады. Мысалы, Қырым астрофизикалық обсерваториясында 2,6 метрлік рефлекторда Ағылшынша монтировка орналастырылған.
2.ТЕЛЕСКОПТЫ БАСҚАРАТЫН АППАРАТТЫҚ-БАҒДАРЛАМАЛЫҚ
КЕШЕН
2.1 Телескоптың электр жетегін жаңарту.
Заманауи телескоп құрылысының дамуы нәтижесінде, жоғары сезімтал өрнекті жарық қабылдағыштарды жасау, байланыс және телебайланыс құралдарының жылдам өрлеуі, сондай ақ астрономия ғылымындағы жалпы мәліметтер жинағы қарқынды дамуда. Бұл автоматты базада бөлінген бақылау желісін құруды, телескоптарды қашықтықтан басқару және оларды бүгінде бар болатын кешендермен біріктіруді талап етеді.
Информациялық технологиялар құрамы тек қана программалық емес, аппараттық компоненттерді де құрайды. Аппараттық компоненттер әр қашан типтік шешімге келе бермейді. Сондықтан да жұмыстың 1- кезеңінде Тянь -Шань астрономиялық обсерваториясы Carl Zeiss Jena фирмасының 1метрлік телескопын жаңартуды шешу қабылданған. ВО аппараттық құралының иерархиясында, ол ең төменгі физикалық деңгейде тұрады және мынадай төмендегідей негізгі түйіндерден тұрады:
- механикалық платформа (құрастыру);
- оптикалықжүйе;
- электромеханикалық жетек;
- басқарудың электронды жүйесі;
- фотометриялықжүйе.
Бүгінде бар телескоптарды құрастыруда әр түрлі электр қозғалтқыштар қолданылады. Ескі жүйелерде телескоптың сағаттық басқаруын қамтамасыз ету үшін синхронды электр қозғалтқыштар және жиілік генераторлар орнатылған болатын. Қозғалтқыш бәсеңдеткіш арқылы телескоптың сағаттық басқаруын жүзеге асырады. Бұл жүйе тек қана нақты сағаттық басқаруға негізделген болып, басқару жылдамдығының өзгеруін болжамайды[1-4]. 60-80 жылда шығарылған телескоптардың автоматтандырылған құрастыруына негізінде коллекторлы тұрақты токтың электр қозғалтқыштары қолданылған. Электр қозғалтқыштардың мұндай түрі кең аралықта айналу жылдамдығын өзгертуге мүмкіндік береді және автоматтандырылған басқаруға сәйкес келеді.
Коллекторлы электр қозғалтқыштардың кемшілігі кіші жиілік кезінде білікте аз қуат пайда болады және осылайша кіші ауысуда телескоптың дәлдігінің төмендеуіне алып келеді. Коллекторлы мәліметтерді қолдану осындай электр жетегінің құнын төмендеткенімен, бір жағынан сенімділікті де азайтып, периодты күтімді талап етеді. Осындай электр қозғалтқыштармен басқару үшін күрделі реверсивті төсемелі кернеудің транзисторлы реттеуіші пайдаланылады. Дәл осындай қозғалтқыш түрі және басқару жүйесі Carl Zeiss Jena 1 телескобына қолданылған болатын.
Бірақ сондай - ақ нақты сандық басқаруға арналған жоғары сенімділікпен дәл жайғастыру мүмкіндігіне ие электр қозғалтқыштардың басқа түрі де бар. Бұлар коллекторлы қылшағы және сондай ақ ұшқын кедергілері болмайтын адымдық қозғалтқыштар деп аталады.
АҚ төмендегідей жағымды сапаға ие:
1) Ротордың айналу бұрышы қозғалтқышқа түсетін импульстар санымен анықталады;
2) Қозғалтқыш тоқтау режимінде толық моментті қамтамасыз етеді;
3) Прецизионды жайғастыру және қайталануда дәлдік адым шамасына байланысты 3-5% - ға жетеді және қателік адымнан адымға өткенде жинала бермейді;
4) Бастау, тоқтау, реверстің жылдам болу мүмкіндігі;
5) Жоғары сенімділік қылшақтардың жоқтығымен байланысты, АҚ жұмыс істеу мерзімі мойынтірек сипаттамасымен анықталады;
6) Шығушы импульстардың бір мәнді тәуелділігін - жайғастырудың қайтымды байланысы қамтамасыз етеді, ал жүктеме үшін айналудың өте төмен жылдамдығына қол жеткізу мүмкіндігі редукторға ие болу қажеттілігін жояды;
7) Жылдамдық шығушы импульстардың жиілігіне пропорционалды, сондықтанда жылдамдықтың үлкен диапазоны жабық болуы мүмкін.
АҚ кемшіліктеріне келесідей жағдайлар алып келеді:
1) АҚ - дағы резонанстың пайда болуы;
2) Кері байланыс жұмысы кезінде орын жоғалту мүмкіндігі;
3) Энергияның тұтынылуы тіпті жүктеме жоқ кезіндеде азаймайды;
4) Үлкен жылдамдықтарда жұмыс қиындатылған;
5) АҚ басқарылуының схемасы қиын;
АҚ қозғалтқыштардың негізгі үш түріне ие:
- айналмалы магниттік қарсылық қозғалтқыштар;
- тұрақты магниттік қозғалтқыштар;
- гибридтықозғалтқыштар.
Гибридты АҚ тұрақты магнитті қозғалтқыштарға қарағанда қымбаттау,
бірақ олар адымның кіші шамасын қамтамасыз етеді, ал олардың жылдамдығы және моменті көбірек. Айналым адымының типтік саны 100 ден 400 ге дейін аралықты қамтиды (яғни адым бұрышы 3,6 дан 0,9 градусқа дейін).
Мұндай АҚ лардың роторы цилиндрлік тұрақты магнит аралығында орналасқан екі бөлікке бөлінген. Осылайша ротордың жоғары жартысының тістері солтүстік полюс, ал төменгі жартысының тістері - оңтүстік болып табылады.
Гибридті қозғалтқыш тұрақты магнитті қозғалтқыш болып табылады, бірақ заманауи АҚ полюстерінің көп саны гибридті болып саналады. АҚ фазаларын әр түрлі тәсілмен қолдануға болады. Біз микроадымды режимді таңдадық. Бұл тәсілде фазадағы тоқты аз порцияда өзгертуге болады. Бұған екі фазаны бірдей қосып, олардың токтарын теңестірмеу арқылы жетуге болады. Бірақ мұнда ротордың тепе - теңдігі адымның ортасында емес, ол басқа, токтардың фазасының арақатынасымен анықталады. Бұларды ауыстыра отырып микроадымдардың бір адым ішіндегі біршама санын қамтамасыз етуге болады. Микроадымды режим біршама тегіс айналым, азырақ діріл және іс жүзіндегі шусыз жұмысты қамтамасыз етеді. АҚ үшін арнайы фазаның коммутаторы болуы қажетті. Бүгінгі уақытта олар ереже бойынша микро басқармаларда жүзеге асырылады. АҚ басқарудың барлық сигналдарын программалық түрде жүзеге асыруға болады, бірақ мұнда микробасқарма күшпен жүктеледі. Сондықтан процессордан димамикалық сигналдарды қажет ететін мөлшерін азайтатын АҚ драйверлерінің арнайы микросхемалары жиі қолданылады. Ереже бойынша мұндай микросхемалар бағыт беретін тактілі жиілік және статикалық сигналдарды қажет етеді. Микроадымды режимде жұмыс істейтін микросхема драйверлері үшін жарты адымды режимге қарағанда сигналдардың көбірек мөлшері қажет болады.
АҚ контроллерының сызбасы 3 міндетті атқаруы керек:
1) Орамда токты қосу және өшіруге мүмкіндіктің болуы, сондай - ақ оның бағытын өзгерте алуы;
2) Токтың берілген мәнін ұстап тұруы;
3) Жылдамдық мәнін жақсарту үшін токтың барынша жылдам өсуін және бәсеңдеуін қамсыздандыру.
Контроллердің құрамдас бөліктері ток жиілігінің генераторы, уақытша дәйектілікті қалыптастырғыш, АҚ фазасының коммутаторы, жиілік бөлгіш, айналу бағытының триггері, тоқтату пускінің сызбасы, АҚ тогының орамын қалыптастыратын қуатты кілттер болып табылады. Микроадымды режим үшін тағы да әдетте санды - аналогты түрлендіргіш ретінде жүзеге асырылатын кең импульсті реттегіштер (КИР) қажет. АҚ орамында қамтамасыз ете алатын максимал қуат пен момент қозғалтқыштың өлшеміне және суыту шарттары, жұмыс режимі, қозғалтқыш параметрлері қолданылатын драйвердің түріне де тәуелді болады. Адымды электр жетегі технологиясының дамуы орамда минимал габариттер болған кезде айтарлықтай моментті алу, ұзын жылдамдық мәнін, жоғары КПД және жоғары дәлдікке қол жеткізуге бағытталған. Автоматтандырылған шағын және өте шағын телескоптарда нақ гибридтті токтың адымды қозғалтқыштары қолданатынын атап айтқан жөн. Теориялық тұрғыдан мұндай адымды электр жетегі қозғалтқыш орамының жылдамдығын қуаттың минимал жоғалтуында 0 ден 800 айнмин дейін реттеуге мүмкіндік береді. Бұл жүйе жоғары дәлдігімен ерекшеленіп, қайтымды байланыс тізбегінсіз жұмыс істеуі мүмкін. Әдетте АҚ олар бір айналымда 200 адым жасай алатындай етіп дайындалады (адым-1,8°), бірақ адымды бөлшектеуде электронды әдісті қолдануға байланысты (микро адымды басқару принципы бойынша) жайғастыру дәлдігін айналымына 3000 адым жасауға жоғарылатуға болады (=0,12º). Сондықтан Carl Zeiss Jena 1метрлік телескобындағы электр жетегін жаңартудың бағытының гибридті адымды электр қозғалтқыштарына негізделген адымды электр жетегін қолданудың тиімді жағы анықталды. Жаңартылғаннан кейінгі 1метрлік телескоптың блок - сызбасы 7 - суретте көрсетілген.
АҚ драйвері
Орынның Энкодер-датчигі
Трансивер ZigBee
МКУ Atmega 128
ИВП
Трансивер
Дербес компьютер Pentium IV
Трансивер ZigBee
Трансивер ZigBee
МКУ Atmega 128
АҚ драйвері
моторы
Телескоп механикасыыы
моторы
Фотометрлік түйін
серверге
Орынның Энкодер-датчигі
Трансивер ZigBee
Трансивер ZigBee
7 - сурет. Жаңартылғаннан кейінгі 1-м телескоптың блок - сызбасы
● Кері байланыстың түйіндерін жаңарту . Телескоптың электр жетегінің адымды қозғалтқышы кері байланыстың негізін талап етпесе де, олардың ағымдағы қалпын берілетін импульстерінің мөлшерімен нақты есептеуге болады. Телескопта α және δ осьтері бойынша ағымдағы координатасын нақты анықтау үшін абсолютті көп айналымды энкодерлер қолданылады. Олар жылдамдықтың минимал аймағын және телескопқа ендіру кезіндегі тыйым салынған аймақтарды қосымша бақылауға мүмкіндік береді. Абсолютті эндокер айналу кезіндегідей тынығу режимінде де дыбысты қалыптастырады. Абсолютті эндокер қуат көзі жоғалған кезде өзінің мәнін жоғалтпайды және өзінің бастапқы позициясына өтуді талап етпейді. Абсолютті эндокердің дыбысы кедергілерге бейімделмеген және ол үшін орамның нақты орналасуы қажет емес. Мұндай эндокерлерде Грей және Баркер коды(немесе V - коды) сияқты арнайы кодтар қолданылады. Алынған кодтың мәндері соңынан арнайы электрондық сызба негізінде компьютер жұмыс жасай алатын екілік стандарт кодқа келтіріледі. Дегенмен, микро басқармаға ие болған жағдайда бұл өзгерістерді программалық әдіспен жасауға ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz