Rifrattore apocromatico autocostruito con ottica Zen 145

Rifrattore apocromatico autocostruito con ottica Zen 145/1500
Durante tutto il periodo dedicato alla costruzione della nuova montatura equatoriale, il mio
impegno era condiviso con il progetto di retrofit del rifrattore apocromatico che prevedeva la
sostituzione del tubo ottico e l’ inserimento di una nuova flangia basculante sul fuocheggiatore
della Feather Touch, acquistato sei anni fa per sostituire il Vixen mod. 102M.
L’ obiettivo, inserito su una doppia cella in alluminio Anticorodal nero anodizzata, e’ un tripletto
ED (di vecchia data) a contatto in olio che presenta una apertura utile di 145 mm e una
lunghezza focale di 1500 mm, pari ad un rapporto di f 10. L’ elemento anteriore prevede un
vetro tipo Ohara S-FPL 51 associato a due vetri Flint a dispersione anomala di cui uno asferico.
La scelta della focale di 1500 mm permette una correzione dello sferocromatismo al limite di
diffrazione per le righe “C” (656nm - rosso), “e” (5,46nm – verde), “F” (480nm – blu), “g”
(436nm - violetto). Le due superfici aria–vetro sono trattate antiriflesso con un monostrato al
fluoruro di magnesio (MgF2) di colore azzurro. La spaziatura in olio forma un monoblocco
omogeneo e trasparente, a dimostrazione che questo metodo di protezione contro le
riflessioni, col passare del tempo, non pone alcuna problematica sulle superfici vetrose.
L’ obiettivo inserito nella doppia cella
Il tubo ottico in alluminio ha un diametro esterno di 210 mm ed e’ spesso 5 mm ( per parte).
Tutte le flangie di interfacciamento con la cella dell’ obbiettivo, con il supporto del
fuocheggiatore e i sei diaframmi sono stati realizzati dal pieno. Il tubo e’ stato lavorato e
portato a misura al tornio, in modo da eliminare l’ ovalizzazione interna e poter quindi inserire
alle due estremita’ la controcella e la flangia basculante con il minimo gioco possibile. I
diaframmi sono stati dimensionati per avere sul piano focale un cerchio di luce di 20 mm e sono
fissati al tubo ottico tramite grani a 120°. Sulla superficie interna delle flangie di
interfacciamento e sul paraluce, sono presenti numerosi microsolchi che, assieme al velluto
nero posizionato su ogni parte del tubo ottico, consentono di minimizzare i riflessi interni.
Il paraluce inserito sul tubo ottico. Si notino i microsolchi sulla superficie interna
Il fuocheggiatore e’ un Feather Touch della serie 3545 con messa a fuoco a pignone e
cremagliera coniche, completamente rotante e dotato di demoltiplica 09:01. Il progetto
costruttivo, molto impegnativo dal punto di vista meccanico, elimina parte dei giochi e non
obbliga serrare eccessivamente il sistema, che risulta essere fluido e regolare. Gli accessori da
due pollici vengono bloccati sul piano focale tramite un meccanismo autocentrante, ma per
avere una presa sicura, e’ opportuno utilizzare barilotti con profilo privo di scanalatura. Il draw
tube ha una escursione di 114 mm ed e’ provvisto di una scala graduata millimetrica che
permette di raggiungere grossolanamente il fuoco nelle varie configurazioni. Con un collimatore
il fuocheggiatore ha evidenziato un punto dolente: il draw tube non e’ esattamente ortogonale
al fascio ottico e durante l’ escursione si sposta dal suo centro ideale. Per correggere il
disallineamento e’ stata inserita tra il fuocheggiatore e il tubo ottico una pesante flangia
basculante che mi permette inoltre di controbilanciare il peso dell’ ottica.
Il telescopio e’ montato all’ interno di due anelli di supporto “RING NortheK” molto resistenti. Il
lato esterno di questi anelli, e la relativa struttura, permette il collegamento di qualsiasi piastra
tipo Losmandy o Vixen. Per facilitare il bilanciamento del telescopio in declinazione, e’ stato
inserito tra la slitta Losmandy e il morsetto, un congegno meccanico a traslazione con lettura
della posizione, utile per spostare il telescopio anche di pochi millimetri e per evitare improvvisi
scivolamenti della slitta. Il cercatore e’ un Meade 8X50 con messa a fuoco elicoidale. Il
telescopio ha un peso di 30,2 chilogrammi (comprensivo di anelli, barra tipo Losmandy,
cercatore e paraluce) e raggiunge la lunghezza di 165 centimetri con fuocheggiatore retratto e
paraluce (320 mm) inserito a pressione.
Il congegno meccanico a traslazione con lettura della posizione utile per spostare il telescopio
anche di pochi millimetri e per evitare improvvisi scivolamenti della slitta.
la montatura equatoriale autocostruita puo’ sostenere un tubo ottico fino a 500-600 mm di
diametro. Per osservare in alta risoluzione e per l’ imaging degli oggetti del sistema solare non
serve una montatura “sofisticata”, e’ indispensabile una montatura solida e realizzata secondo i
canoni della meccanica di precisione. Sono questi i due pilastri fondamentali per questo tipo di
osservazione, tutto il resto e’ superfluo. La motorizzazione prevede il sistema di puntamento
elettronico FS2 a 30 V. Ho eseguito alcune verifiche meccaniche caricando gli assi della
montatura con ben 200 chilogrammi e azionando la motorizzazione nelle varie velocita’.
Nonostante la “zavorra” sul groppone, la montatura e la motorizzazione non hanno evidenziato
nessun cedimento durante il movimento.
I materiali impiegati sono l’acciaio C40, l’acciaio inox e l’alluminio Anticorodal. Le basi, spesse
rispettivamente 14 e 17 mm, hanno un diametro di 240 mm e consentono una regolazione in
azimut di circa 10°. L’asse orario e’ sostenuto da una forcella spessa 20 mm che permette la
regolazione della latitudine. Il movimento e’ affidato a due cuscinetti per asse a rulli conici della
SKF tipo “Explorer”, con esecuzione CL7C: quelli posizionati in AR hanno dimensioni di 60mm X
125mm X 37mm, mentre quelli in DEC misurano 45mm X 95mm X 29mm.
Le ruote dentate in bronzo B14 hanno un diametro di 180 mm con 240 denti e durante il moto
vengono bloccate dall’ alto. Non sono protette da un carter, ma questa scelta insolita, rende
possibile in qualsiasi momento di sostituirle con altre di diametro maggiore, anche fino a 250
mm. Le viti senza fine hanno un diametro di 30 mm in AR, di 26 mm in DEC e sono movimentate
su cuscinetti obliqui a sfera contrapposti. Il peso della testa equatoriale e’ di 82 Kg.
Per bilanciare il telescopio in ascensione retta vengono usati due contrappesi da 9 Kg cadauno
con foro centrale di 60 mm, bloccati da una ghiera filettata a una distanza di 400 mm dal centro
di rotazione dell’ asse orario. A questi viene aggiunto un contrappeso mobile di 14 Kg con foro
centrale di 30 mm che scorre su un’ asta lunga 300 mm, utile per bilanciare il Dall kirkham,
mentre per il rifrattore e’ necessario un contrappeso mobile di 5 Kg.
L’ interferenza delle inerzie termiche sulle prestazioni del proprio telescopio e’ poco
considerata tra gli appassionati. Tuttavia non esiste telescopio che non sia esente dal dilemma
delle correnti d’ aria dentro il tubo e dei differenziali termici tra il vetro e l’ ambiente esterno.
Il problema e’ molto complesso e sarebbe opportuno porre rimedio dapprima, in fase di
progettazione iniziale. Il generoso diametro del tubo ottico protegge la corona piu’ esterna del
fascio ottico dall’ azione di disturbo dei moti turbolenti. Per minimizzare la turbolenza
strumentale e locale, il telescopio, a riposo, e’ collocato in un capanno di legno, per osservare
invece, viene posizionato nel prato erboso lontano dall’ abitazione.
La collimazione preliminare dello strumento e’ stata eseguita in due fasi utilizzando un
collimatore autocostruito. Nella prima fase, si posiziona il collimatore sulla flangia di
interfacciamento del fuocheggiatore: regolando le tre coppie di viti della cella, si fa coincidere il
centro dell’ obiettivo con quello del tubo ottico (e dei diaframmi).
Il collimatore posizionato sulla flangia di interfacciamento del fuocheggiatore
Nella fase successiva, il collimatore viene inserito sul fuocheggiatore: regolando le tre coppie di
viti della flangia basculante, (in questo caso e’ possibile osservare e correggere
contemporaneamente) si fa coincidere il centro dell’obiettivo e del tubo ottico
precedentemente collimati, con quello del draw tube. La collimazione preliminare e’ terminata
quando, i riflessi portati a coincidenza con il centro dell’ obiettivo, rimangono tali passando
dalla posizione intra-focale a quella extra-focale e viceversa.
Il collimatore posizionato sul draw tube del fuocheggiatore
Prove seguite con il collimatore, hanno evidenziato un disallineamento (con conseguente
scollimazione del treno ottico) del draw tube ad ogni rotazione del fuocheggiatore. Date le
circostanze ho ritenuto opportuno bloccare definitivamente la rotazione a 360°. Per
perfezionare la collimazione (osservando una stella ad alti ingrandimenti) si deve agire sulle tre
coppie di viti della cella.
Lo strumento finalmente e’ pronto e l’ anticiclone ha nel frattempo conquistato la Pianura
Padana. Ho provvisoriamente inserito il telescopio sulla vecchia montatura e la notte del 16
Giugno ho verificato la collimazione osservando Arturo in visione diretta, con un oculare NLV da
2,5 mm a 600 ingrandimenti: l’ ottica e’ risultata collimata. Con un oculare ortoscopico da 4 mm
di focale e barilotto da 24,5 mm a 370 ingrandimenti, ho osservato le immagini di diffrazione in
intra ed extra focale, vicino al fuoco, evidenziando (come da sempre) anelli ben definiti con una
buona distribuzione della luce in modo uniforme, in assenza di colori spuri e virtualmente
identiche.
Malgrado sia considerato uno dei migliori fuocheggiatori, il Feather Touch 3545 presenta
alcuni difetti meccanici rilevanti.
Non si percepiscono tensionamenti e astigmatismo. Osservando la stella a fuoco si vede il disco
di Airy circondato da un sottile e debole anello di diffrazione. Anche le precedenti osservazioni
del pianeta Venere avevano confermato una correzione cromatica nel visuale molto spinta,
indice che l’ ottica e’ stata progettata con un buon compromesso tra la correzione del colore,
dell’ aberrazione sferica e del controllo dello sferocromatismo.
A prescindere dalle attitudini individuali per un osservatore visuale planetario sono necessarie
molte ore all’ oculare prima di percepire i particolari prossimi al limite di risoluzione e sebbene
per molti appassionati questa pratica sembra abbia fatto il suo tempo, ci sono ancora coloro
che consapevolmente perseguitano questa antica tradizione che ci ha insegnato a osservare il
cielo e le sue meraviglie. Si puo’ rimanere esterrefatti di fronte a certe foto planetarie ricche di
dettagli, ma la sensazione che si prova all’ oculare di quello che si guarda e’ impagabile.
La luna e’ uno degli oggetti del sistema solare che piu’ amo osservare. Sul suolo lunare cerco di
scovare quei dettagli ostici che in certe condizioni di illuminazione e librazione favorevoli si
possono osservare, anche per pochi attimi.
La perseveranza in questo caso assume un ruolo importante. L’ osservatore che si applica con
costanza acquista una maggiore esperienza di quello saltuario, o coloro che in una notte (e ne
conosco parecchi) “saltellano” con il loro strumento da un oggetto celeste all’ altro.
La sera successiva ho puntato il telescopio su Saturno osservando con il binoculare Mark V e
una coppia di oculari Ortho Genuine 12,5 mm a 120 ingrandimenti. Per percepire meglio i colori
e i dettagli superficiali, ho iniziato le osservazioni al crepuscolo, con il cielo ancora abbastanza
chiaro. Il pianeta degli anelli esibisce tutto il suo fascino, esaltato anche dall’ illusione di
tridimensionalita’ che viene fornita dal visore binoculare.
A fronte di un buon seeing ho forzato gli ingrandimenti a 205X, con la stessa coppia di oculari e
un correttore ottico 1.7X. Il buon potere risolutivo dello strumento ha permesso di ammirare l’
anello B, il tenue anello a velo C, il minimo di Encke e alcune bande sul globo. Successive
osservazioni di Saturno eseguite ad intervalli sino alla fine del mese hanno evidenziato
immagini di grande tranquillita’ e una buona resa dei dettagli anche ad alti ingrandimenti, fino a
315X, con la stessa coppia di oculari e un correttore 2.6X.
Il telescopio sulla montatura equatoriale autocostruita
Chi oggi ha barba e capelli bianchi ricorda certamente il mitico rifrattore acromatico da 120 –
150 mm di diametro, a fuoco f 15, montato adiacente al grosso riflettore negli osservatori
astronomici di tutto il mondo e usato principalmente per osservazioni planetarie, lunari e di
stelle doppie. Con l’ evoluzione degli schemi ottici, che ha reso possibile la costruzione di
rifrattori apocromatici con rapporti di apertura sempre piu’ spinti, questi gloriosi strumenti
sono stati ritenuti superati e perfino declassati dalla maggior parte degli appassionati.
Nel corso degli anni ho avuto occasione di osservare all’ oculare di rinomati TMB e AstroPhysisc
a fuoco f6 – f7 (fra i migliori dell’ ottica apocromatica) riscontrando con sorpresa che il
contrasto e la correzione ottica erano alla pari del mio strumento, che ciononostante presenta
un obiettivo costruito con metodi di lavorazione di trenta anni fa. Questi apo-corti inoltre
hanno il problema dello sferocromatismo residuo di progetto che si manifesta come una
maggiore sensibilità alla turbolenza e fa perdere il fuoco molto facilmente. Osservare all’
oculare di uno strumento dove spesso e volentieri sei tentato di rifuocheggiare non e’
certamente il massimo, soprattutto per un visualista puro dell’ alta risoluzione.
La qualita’ ottica dei questo tripletto da 145 mm di diametro aperto a f 10 a contatto in olio e’
molto buona e sebbene sia stato costruito con vetri ritenuti superati, lo strumento, quanto a
immagini planetarie, e’ in grado di rivaleggiare con un lussuoso apocromatico di ultima
generazione.
Il tubo ottico e’ stato realizzato con la massima cura e attenzione alle tolleranze di lavorazione.
Il fuocheggiatore purtroppo presenta alcuni difetti meccanici mi hanno lasciato perplesso. E
pensare che in tutte le recensioni pubblicate sul web e sulle riviste astronomiche, viene
reputato come una vera e propria opera d’arte. Non penso comunque che sia un caso isolato.
Saluto e ringrazio Massimo e Mauro Boetto per la collaborazione offerta, grazie del Vostro
aiuto.
Caratteristiche ottiche
Specifiche tecniche
Schema ottico
Tripletto superacromatico a contatto in olio
Apertura ottica effettiva
145 mm
Lunghezza focale
1500 mm
Rapporto focale
f. 10
Vetri obiettivo
Flint asferico* – Flint* – S-FPL 51
Trattamento antiriflesso
Fluoruro di Magnesio (MgF2)
Diametro del campo di piena luce
20 mm
Back Focus
160 mm
Caratteristiche meccaniche
Specifiche tecniche
Cella obiettivo
Registrabile per collimazione
Diametro massimo del tubo ottico
210 mm
Diaframmi interni al tubo ottico
Nr. 6
Diametro del paraluce a innesto cella
220 mm
Diametro del paraluce all’ obiettivo
180 mm
Lunghezza del paraluce
320 mm
Lunghezza massima del tubo esclusi accessori
1650 mm
Messa a fuoco (registrabile per collimazione)
Feather Touch FTF 3545 (senza rotazione a 360°)
Cercatore standard
8X50
Peso del tubo ottico senza accessori
30,2 Kg.
* Il costruttore si riserva di specificare le caratteristiche ottiche
Roberto Milan