Как выбрать телескоп и не разочароваться?

Как выбрать телескоп и не разочароваться? Для дома, городской квартиры и дачи
Ясной ночью, когда небо темнее вороньего крыла, а звезды будто дымятся яркостью, кого из нас не посещала мысль: «Вот бы взглянуть на это в телескоп!» Человек издавна мечтал путешествовать по небу, стремился узнать, так ли безгранично сотканное из мириада звезд полотно. Результатом столетий самоотверженного исследовательского труда стал сегодняшний уровень развития астрономических дисциплин.

Благодаря техническому прогрессу, к середине XX века стало возможным массовое производство качественной и доступной оптики. Это привело к становлению любительской астрономии и лавинообразному росту вовлеченности населения. Сегодня, когда большинство телескопных брендов перенесло производство в КНР, купить недорогой оптический прибор уже не проблема.

Однако новичкам бывает сложно выбрать первый телескоп: зачастую они относятся к задаче... слишком ответственно!
Главная ошибка при выборе телескопа – пытаться сразу подобрать модель на всю жизнь, аргументируя тем, что «телескоп – удовольствие не дешевое, не будешь же каждый год покупать новый». Подход Всегда-Выбирай-Лучшее в случае с телескопом чреват лишними тратами и появлением в чулане еще одной коробки, которую и выбросить жалко, и хранить негде. Всё потому, что профессиональная астрономическая оптика узко специализирована (т.е. малопригодна для решения широкого круга задач) и требует навыков обращения, которых у новичка просто быть не может.

Как быть? Последовать примеру большинства из тех, кто сохранил интерес к астрономии на всю жизнь. Ответьте на три простых вопроса:

• Кто (только взрослые, с детьми) и с какой площадки будет наблюдать в телескоп
• Готовы ли вы к выездам в поисках чистого неба, есть ли подходящий транспорт
• Будет ли время на изучение основ астрономии

Исходя из результата купите добротный, не слишком габаритый телескоп, с которым попробуете планетарные и дип-скай наблюдения, рассмотрите поверхность Луны на разных увеличениях и сделаете несколько фото на камеру смартфона. Потом, когда будет ясно, что вам больше по душе, можно выбрать модель посерьезнее и потяжелее, а предыдущую – продать или оставить в качестве портативного телескопа. Не стоит переживать, что оптика упадет в цене: при условии аккуратного обращения и сохранности аксессуаров телескоп б/у стоит ненамного дешевле нового. Особенно, если вы согласитесь провести для будущего хозяина мастер-класс по сборке и использованию!

О характеристиках оптики и типах монтировки мы обстоятельно поговорим далее. По прочтении вы сможете воспринимать на слух астролюбительский сленг и даже узнаете, может ли быстрый ньютон быть добом ☺

Увеличение телескопа: так ли оно важно?

В отличие от биноклей, для которых увеличение – базовый параметр, телескопы вообще не имеют увеличения как такового. Точнее, оно подсчитывается для каждого используемого окуляра по формуле

То есть рефрактор с фокусом 1000 мм + окуляр 4 мм обеспечат рабочую кратность 250x: много это или мало для телескопа? Для аматорского рефрактора, да и вообще для оптики любительского уровня это, честно говоря, слишком много.

Вы сами увидите, что на увеличении до 100х картинка выглядит контрастнее, лучше видны детали и шире сектор обзора. К тому же на небольших кратностях удобнее вести наблюдения за счет того, что не нужно «вжиматься» глазом в окуляр. Как правило, чем больше фокус (и меньше увеличение) окуляра, тем больше вынос выходного зрачка – расстояние, на которое можно отодвинуться от глазной линзы окуляра.

Наибольшее из комфортных для работы увеличений определяется апертурой телескопа. Апертура (D) – это просто диаметр объектива телескопа в миллиметрах. Максимальное полезное увеличение приближенно равно 2D, т.е. для модели с апертурой 120 мм оно составит 240x. Есть ли смысл подбирать окуляр, реализующий такую кратность? Да, но только в расчете на исследования ближайших планет – Марса, Венеры, Юпитера. При этом обзорные наблюдения и изучение слабосветящихся протяженных объектов будут невозможными из-за малого поля зрения и низкой светосилы телескопа.

У эксклюзивного телескопа доктора Эрхарда Хэнссгена из Бранденбурга апертура превышает 1 м:
теоретически, максимальная полезная кратность такой оптики – 2000x! Больше фото на cruxis.com/scope/scope1070.htm

Минимальное полезное увеличение = D/6, для телескопа с апертурой 120 мм оно равно 20x. Такое увеличение еще называют равнозрачковым: смысл в том, что на меньших кратностях выходной зрачок телескопа будет больше, чем диаметр человеческого зрачка, и часть собранного объективом света будет потрачена зря. Применение телескопа на до-равнозрачковых кратностях нецелесообразно: лучше воспользоваться астрономическим биноклем или подзорной трубой. Интуитивно это понятно и без подсчетов, так что при выборе телескопа на данный параметр редко обращают внимание.

  Вообще говоря, от окуляра зависят не только сила увеличения и вынос зрачка, но и множество других характеристик. Оптическая схема окуляра (Гюйгенса, Рамсдена, Кельнера, Плёссла и т.п.) влияет на поле зрения телескопа, контрастность картинки, а при несоответствии параметрам прибора может добавить системе оптических аберраций.

Схемы из статьи Wikipedia

Но углубляться в эту науку новичку не обязательно: в комплект любого приличного телескопа входят 2-3 подходящих окуляра для начала исследований.

Светосила, Относительное отверстие

Понятия эти тесно связаны, и соответствующие величины отличаются лишь коэффициентом. Для простоты будем считать, что это одно и то же. Итак, диаметром Относительного Отверстия, или Светосилой, называют отношение апертуры к фокусному расстоянию.

К примеру, упомянутый рефрактор 120 мм/1000 мм имеет светосилу 1/8.3 единиц. Обобщенно, по диаметру относительного отверстия (ОО) телескопы подразделяют на:

• более 1/6 – «быстрые» (лучший выбор для астрофото);
• от 1/6 до 1/8 – светосильные, обзорные (для изучения протяженных объектов);
• 1/8 до 1/10 – универсалы (должны комплектоваться набором разнофокусных окуляров);
• менее 1/10 – длиннофокусные (для исследования удаленных/ компактных объектов).

Эпитет «быстрый» пришел в астрономический лексикон из астрофотографии: там он означает возможность снимать построенное оптикой изображение на коротких выдержках. Другими словами, чем больше света соберет объектив, тем меньше времени понадобится на экспонирование кадра. Да и при визуальных наблюдениях в светосильный телескоп вы разглядите больше деталей, чем на том же увеличении в длиннофокусный.

Закономерность такова: чем больше относительное отверстие прибора (меньше знаменатель дроби 1/**), тем более тусклые объекты он сможет разглядеть на темном фоне и увеличить без потери контраста. Пример: рефрактор с параметрами 120/1000 мм имеет более «зоркий глаз», чем аналогичная модель 90/900 мм (OO=1/10 < 1/8.3).

Вид на одно и то же созвездие через телескопы с апертурой 50 мм (слева) и 150 мм (справа):
в крупноапертурный видны двойные и тусклые звезды

Вы можете задуматься: «Насколько важным фактором выбора является качество оптики?» Ответ – одним из основных. От типа оптической системы, сорта стекла и кривизны оптических поверхностей зависит, будет ли формируемое изображение подвержено аберрациям – оптическим искажениям.

Углубляться в тему аберраций здесь нет резона: описания комы, дисторсии и пр. ничего не скажут человеку, который ни разу не смотрел в телескоп. Да и если вы осозна́ете, что радужная кайма вокруг построенной бюджетным рефрактором картинки – это хроматизм, изменится ли общее впечатление от просмотра? Но чтобы предупредить разочарования, в разделе о типах оптических систем будут указаны аберрации, которыми «болеют» различные конструкции, и способы их исправления.

Сферическая аберрация, кома и два вида астигматизма (в порядке следования)
Примеры искажений в астрофотографии можно посмотреть на eckop.com/aberrations

Катадиоптрик, рефлектор или рефрактор – что лучше?

Рефрактор

Самый привычный для новичка тип телескопа, напоминающий подзорную трубу. Объектив рефрактора представляет собой систему линз, собирающих и концентрирующих свет. Линзовые телескопы известны со времен Галилея: вот уже более 4-х столетий оптическая схема рефракторов совершенствуется конструкторами-изобретателями с целью избавить ее от видимых аберраций.

Благодаря применению в объективах 2-5-линзовых склеек с использованием ED-стекла действительно удается скорректировать хроматические и, в определенной степени, сферические аберрации. Рефракторы Ахроматы (двухлинзовые) и Апохроматы (улучшенные Ахроматы) стоят существенно дороже обычных, однако качество построенного изображения оправдывает вложение средств.

Среди общих преимуществ рефракторных телескопов отметим:

• надежность конструкции, простоту обслуживания и настройки;
• герметичность трубы, слабое влияние температуры и влажности на качество картинки;
• применимость для планетарных наблюдений;
• возможность использования для наземного просмотра (с доп. аксессуарами).

Линзовые телескопы отлично подходят для изучения поверхности Луны, наблюдений за планетами и двойными звездами. Из общих недостатков подвида стоит выделить следующие:

• бо́льшая масса и габариты в сравнении с рефлекторами и катадиоптриками;
• бо́льшая стоимость за 1 см² апертуры, если говорить о приборах класса Ахромат и выше;
• практическая сложность и дороговизна изготовления крупноапертурных моделей;
• не вполне подходят для просмотра неярких галактик и туманностей.

 При ограниченном бюджете покупки лучше выбирать длиннофокусный рефрактор (ОО <1/10). Увеличение фокусного расстояния системы снижает ее подверженность хроматизму даже при отсутствии дополнительной коррекции (в не-Ахроматах).

Рефлектор

Объектив такого телескопа состоит из пары зеркал – главного (сферического, параболического или гиперболического) и вторичного (плоского диагонального, эллиптического или гиперболического). Основное зеркало собирает звездный свет и направляет его на вторичное, которое отражает лучи в сторону окуляра, размещаемого обычно на боковой поверхности трубы. Расположением вторичного зеркала можно добиться того, что фокусное расстояние объектива будет больше, чем у одного только главного зеркала. А значит, при скромной длине трубы рефлектор будет работать на солидных кратностях.

Первая и наиболее распространенная на сегодняшний день модель зеркального телескопа – рефлектор Ньютона; также встречаются системы Кассегрена и Ричи-Кретьена.

В плане дизайна оптической трубы рефлекторы могут отличаться разительно: сравните обычный сплошной тубус и каркасную flex-систему. Но на оптических характеристиках эта особенность не сказывается.

Отдать предпочтение зеркальному телескопу стоит, если для вас важны следующие преимущества:

• небольшая длина, скромный вес (за счет полой конструкции);
• отсутствие хроматических искажений;
• самая доступная цена за единицу апертуры;
• возможность приобрести ультра-крупноапертурный экземпляр (до 500 мм в диаметре);
• удобство применения для фотографирования астрономических объектов;
• приспособленность для наблюдения рассеянных звездных скоплений, туманностей и др. слабых объектов глубокого космоса.

При этом следует учесть и недостатки рефлекторов:

• необходимость периодической чистки открытых оптических поверхностей;
• относительно долгое время термостабилизации;
• на краях поля заметна кома (можно докупить и установить корректор комы);
• неприменимость для наземных наблюдений.

Катадиоптрик

Телескопы с комбинированной, зеркально-линзовой оптической системой воплощают в себе главные достоинства линзовых и зеркальных телескопов. Попытки построить прибор с такими свойствами велись еще с начала 19-го века, а столетие спустя, в 1930 г., был создан первый получивший признание катадиоптрик – телескоп системы Шмидта-Кассегрена.

С тех пор схема неоднократно совершенствовалась, и сегодняшние шмидты-кассегрены свободны от сферической аберрации, астигматизма, комы и кривизны поля.

Еще одна распространенная катадиоптрическая схема – конфигурация Максутова-Кассегрена. По уровню коррекции искажений такие телескопы приближаются к телескопам Шмидта-Кассегрена, однако для избавления от сферических аберраций их приходится делать длиннофокусными, с относительным отверстием 1/12–1/15.

О катадиоптриках на основе схемы Кассегрена стоит сказать следующее:

• они компактны и портативны, при равном фокусном расстоянии могут быть вдвое короче рефракторов;
• имеют обширное поле зрения (особенно шмидты-кассегрены);
• отлично подходят для наблюдения дипскай-объектов, адаптированы для астрофото;
• в закрытой трубе оптические поверхности защищены от загрязнений, минимизировано влияние на качество картинки проточного воздуха.

Но вместе с достоинствами катадиоптрические телескопы унаследовали от «родителей» и некоторые недостатки:

• относительно большое фокусное расстояние, не вполне подходят для обзорных наблюдений на малой кратности;
• практически невозможно получить крупноапертурный прибор, тем более по разумной цене;
• требуют длительного времени на термостабилизацию.

К тому же стоят такие телескопы существенно дороже линзовых и зеркальных в отдельности. Да, они формируют изображение превосходного качества, но все же на краю поля зрения не исключены проявления хроматизма.

Монтировка для выбранного телескопа: какая подойдет?

Основные типы монтировок, используемых в любительской астрономии – альт-азимутальная (Alt-Az) и экваториальная (EQ). Каждая из них имеет свои подтипы и сферу применения, при этом любая может быть дополнена автоматизированной системой управления (к примеру, GoTo). Стоит ли покупать телескоп с автонаведением – каждый решает для себя. Кому-то интересно самому определять на небе расположение выбранного объекта, пользуясь атласами и оптическим искателем. Кому-то легче задать имя звезды, нажать кнопку на пульте и предоставить прибору свободу действий. Оборудованный монтировкой GoTo телескоп не только сфокусируется на объекте, но и будет удерживать его в поле зрения столько, сколько потребуется для наблюдений.

Однако электроника, ПО и пульты с кнопочками всегда стоят денег, и иногда немалых: цена «умной» монтировки может достигать 2000 $ (зависит от бренда). Возможно, эти средства рациональнее вложить в саму оптику, выбрав объектив более высокого класса. С другой стороны, при помощи GoTo даже младшее поколение астрономов сможет управляться с телескопом без помощи взрослых. Возраст пользователя в этом случае значения не имеет: если ребенок умеет пользоваться смартфоном, то и с системой самонаведения справится.

Азимутальная

Альт-азимутальная (Alt-Az), или просто азимутальная монтировка – самая легкая и недорогая опора телескопа. Устанавливается на трехногий штатив, реже на одну ногу-колонну; допускает управление по вертикальной и горизонтальной оси (по высоте и азимуту). Для более плавного наведения на нужную точку небосклона азимутальные монтировки оборудуют приводами тонких движений.

Простейшие «азимуталки» имеют вилочную конструкцию и ручку тонких движений по азимуту, но могут и вовсе не иметь механизма точного наведения. Те, что подороже, оснащены двумя ручками тонкой наводки или специальными фрикционными муфтами для передачи вращательного движения: за счет фрикционов наведение телескопа осуществляется легкими толчками оптической трубы.

В изображенных выше монтировках сложно увидеть родство: опора может поддерживать трубу снизу, сбоку (на «ласточкин хвост») или обхватывать кольцами. Как бы то ни было, основой классификации монтировок является не дизайн, а способ наведения трубы.

Предварительной настройки азимутальная монтировка не требует, управление ею интуитивно понятно: новички осваивают его без посторонней помощи. В плюсы данного вида монтировок стоит также зачесть их применимость для наземных наблюдений: на азимуталки устанавливают мощные подзорные трубы и телескопы с оборачивающей системой. Недостатки:

1. Крайне затруднительно изучение объектов, расположенных близко к зениту.
2. Компенсация собственного вращения Земли не предусмотрена: для этого пришлось бы поворачивать трубу сразу вокруг двух осей с разными (и постоянно меняющимися) скоростями.
3. Следствие п.2 – неприменимость для астрофотографии на больших выдержках и длительного просмотра: с течением времени объекты будут менять положение на небе.

Астролюбители считают азимутальные опоры лучшим выбором для наблюдений на небольших кратностях. Такие монтировки чаще предпочитают владельцы рефракторов-универсалов или среднефокусных катадиоптриков. Хотя стандартные альт-азимутальные монтировки накладывают ограничения на вес трубы, существуют и грузоподъемные их разновидности (к примеру, м. Добсона).

  Мощная вилочная монтировка может быть трансформирована в экваториальную с помощью экваториального клина (пример на рис.). В результате такого апгрейда ваш телескоп, если он достаточно светосилен, будет пригодным для съемки космических фото и видео. Правда, стоит фабричный EQ-клин около 200 у.е. Альтернативой ему может стать самодельное устойство: в сети найдется достаточно публикаций из серии Do It Yourself.

Монтировка Добсона

На деле это всего лишь разновидность альт-азимутальной монтировки, адаптированная к использованию с телескопами большой апертуры. Умельцы могут изготовить ее самостоятельно и нередко делают это, устанавливая крупноапертурные рефлекторы во дворе частного дома или на даче.

Так вот, «добами» по-свойски называют телескопы на монтировке Добсона, чаще всего рефлекторы Ньютона: окулярная трубка у них вмонтирована в верхнюю часть трубы, смотреть в такой телескоп на низкой монтировке удобно стоя.

Зато линзовые и катадиоптрические телескопы на фанерном основании размещать не стоит: им больше подойдет высокая тренога с любой механической или автоматизованной монтировкой.

Экваториальная

Наиболее практичная, но требующая настройки и навыков обращения монтировка. С ее помощью можно вручную или с посредством часового механизма отслеживать положение объекта на небе, вращая прибор вокруг одной лишь оси. Из-за сложности механической системы EQ-монтировки дороже, чем азимутальные того же класса; к тому же они обычно массивнее.

Экваториальная монтировка имеет две оси вращения ­– земную ось и прямую в плоскости экватора (отсюда и название). Ось монтировки, направленную вдоль оси мира, называют полярной, или осью прямого восхождения, а другую, перпендикулярную ей – осью склонения. Сложные двусоставные вращения понадобятся для первичного наведения телескопа на выбранную точку.

Как и азимутальные, экваториальные монтировки имеют много подвидов и внешне очень разнятся. В аматорской среде наиболее популярны монтировка немецкого типа и вилочная экваториальная, а для гигантских исследовательских телескопов чаще используют т.н. английскую.  Сравните несимметричную немецкую монтировку (слева) и облегченную вилочную (справа):

Из сказанного понятно, что монтировки EQ необходимы тем, кто увлекается фотографией или изучением глубин космоса на высоких кратностях.

Общие советы по выбору телескопа

Заключительный раздел не будет слишком длинным. Если вы прочли предыдущие, то уже знаете, каким будет ваш первый телескоп. Если нет – вот несколько предельно упрощенных советов.

1. Подумайте о транспортировке к месту наблюдения. Тем, кто не имеет авто, придется экономить на весе конструкции (имеется в виду телескоп с монтировкой, штативом, окулярами и пр.) Это означает, что ваша монтировка – любая азимутальная или экваториальная вилочная, труба – компактный зеркально-линзовый телескоп или рефрактор с фокусным расстоянием до 900 мм.
2. Жителям коттеджных поселков с придомовым участком можно рекомендовать крупноапертурный рефлектор на монтировке Добсона. В теплое время года при сухой погоде он будет спокойно стоять в садовой беседке или под навесом.
3. Обитатели верхних этажей городских высоток часто ищут телескоп для наблюдений с балкона. Им стоит предпочесть катадиоптрик или рефрактор с относительным отверстием не больше 1/10, можно на невысоком настольном штативе.

  Тем, кто планирует смотреть на небо из окна многоэтажки, следует быть готовым к тому, что городская засветка затруднит изучение объектов глубокого космоса. Но помеха эта не столь критична: выбрав окуляр большего увеличения (с меньшим фокусом), вы визуально «затемните» небо и повысите яркость слабых звездных скоплений. При этом протяженные объекты могут не уместиться в поле зрения телескопа: их придется рассматривать поэтапно.

4. Мечтающим делать памятные снимки галактик необходим светосильный рефлектор (подойдет ньютониан) или катадиоптрик (шмидт-кассегрен) со средним фокусным расстоянием. Монтировка – только экваториальная.
5. Определитесь, так ли необходима система самонаведения и сопровождения небесных объектов. Возможно, азарт первооткрывателя не позволит вам пользоваться автонавигацией. Если же решите брать, обратите внимание на высокие вилочные монтировки с мощными зубьями.
6. В подарок юным астролюбителям (если не планируете сопровождать наблюдения) лучше выбирать компьютеризованные или моторизованные телескопы. С другой стороны, для семейных просмотров подойдут и ручные монтировки с механизмами тонких движений.
7. Не слушайте советов, если они утверждают то, с чем вы не согласны! В конце концов, телескоп – это не просто коллекция технических характеристик. Покупка телескопа –первый шаг навстречу мечте, начало непростого, но захватывающего путешествия по просторам Вселенной.