Телескопы и ПЗС

Телескопы и ПЗСТелескопы история развития

ОкулярыРасчет и измерения поля зрения телескопов

Дефекты изготовления и изображенияМонтировки

Приемники излученияЦифровая эра в астрономии

Любительская астрономия с телескопом и ПЗС

Кузнецов М.В. Отдел изучения Галактики и переменных звезд ГАИШ МГУ

Галилео Галилей(15.02.1564-8.01.1642)

• 1604 году новой звезды, - сверхновая Кеплера.

• 1609 году конструирует собственноручно первый телескоп

и направляет его в небо

Рефракторы• Телескоп Галилея

• Телескоп Кеплера

• Ахромат (2-х линзовый объектив)• Апохромат (3-х линзовый объектив)

Обсерватория Местонахождения Диаметр, дюйм/см Дата Примечания

Йеркская обсерватория

Уильямс Бэй, Висконсин 40/102 1897 Рефрактор Кларка

Обсерватория Лика

гора Гамильтон, Калифорния 36/91 1888

Парижская Обсерватория Медон, Франция 33/83 1893 визуальный - 83 см,

фотографический — 62 см.

Астрофизическая Обсерватория

Потсдам, Германия 32/81 1899 Двойной, визуальный 50 см,

фотографический 80 см.

Обсерватория Ниццы Франция 30/76 1880

Пулковская обсерватория Санкт-Петербург 30/76 1885—

1941

Аллегенская обсерватория

Питтсбург, Пенсильвания 30/76 1917 Рефрактор Thaw

Гринвичская обсерватория

Гринвич, Великобритания 28/71 1897 Двойной, визуальный 71 см,

фотографический 66

Обсерватория Архенхольда Берлин, Германия 27/70 1896 Самый длинный

современный рефрактор

Йеркская обсерватория

Рефрактор Кларка

Исаак Ньютон(04.01.1643-31.03.1727)• Первая конструкция

Ньютона (1668)

Рефлектор

10-метровые Телескопы им. Кека

Уильям Гершель(15.11.1738-25.08.1822)

• Брат Каролины Гершель, отец Джона Гершеля. • Планета Уран — произошло 13 марта 1781

года. • Спутники Сатурна Мимас и Энцелад (1789).• Спутники Урана Титанию и Оберон.• Ввел термин «астероид»• Движение Солнечной системы в

сторону созвездия Геркулеса.• Инфракрасного излучения. • Менее известен двадцатью четырьмя

симфониями, автором которых он является.

NGC2683 открыта 05.02.1788

Зеркально-Линзовые телескопыСистема Шмидта(1930) Система Максутова

(1941)

Обсерватория МестонахожденияДиаметр

коррекционной пластины — зеркала, м

Год сооружения

Обсерватория Карла

Шварцшильда Таутенбург,

Германия 1,3-2,0 1960

Паломарская обсерватория

гора Паломар, Калифорния 1,2-1,8 1948

Англо-австралийская обсерватория

Сайдинг-Спринг, Австралия 1,2-1,8 1973

Токийская астрономическая

обсерваторияТокио, Япония 1,1-1,5 1975

Европейская южная

обсерваторияЛа-Силья, Чили 1,1-1,5 1971

Название Местонахождения Диаметр, м Дата

Гигантский южно-африканский телескоп, SALT Сазерлэнд, ЮАР 11 2005

Gran Telescopio Canarias Ла-Пальма, Канары 10,4 2002

Телескопы Кек Мауна-Кеа, Гавайи 9,82 × 2 1993

Большой бинокулярный телескоп, LBT гора Грэхем, Аризона 8,4 × 2 2004

Very Large Telescope, ESO VLT Серро Параналь, Чили 8,2 × 4 1998

Subaru Telescope Мауна-Кеа, Гавайи 8,2 1999

Gemini North Telescope, GNT Мауна-Кеа, Гавайи 8,1 2000

Gemini South Telescope, GST Серро Пашон, Чили 8,1 2001

Мультизеркальный телескоп MMT гора Хопкинс, Аризона 6,5 2000

Magellan Telescope Лас Кампанас, Чили 6,5 × 2 2002

Большой телескоп азимутальный, БТА гора Пастухова, Россия 6,0 1975

Large Zenith Telescope, LZT Мейпл Ридж, Канада 6,0 2001

G.E.Hale 200-inch Telescope, MMT гора Паломар, Калифорния 5,08 1948

Параметры телескопа• Разрешающая способность

• Увеличение

• Равнозрачковое увеличение

DммммDD

"7 1381000

105.520626522.122.1

dD

fF

Г

DммFмм

ммDммF

fммDмм

Г 66/6

• Относительное отверстие и светосила телескопа

• Предельная звездная величина для наблюдения глазом в телескоп

Параметры телескопа

DF

AFD

A

11

ГDm lg5.2lg5.25.5

Окуляры

Окуляры НПЗ

Специальные окуляры

Аберрации и их проявления

• Сферическая аберрация• Кома• Астегматизм• Кривизна поля (Фокальной

плоскости)• Дисторсия

Сферическая аберрация

• Разные кольцевые зоны зеркала или линзы имеют собственный фокус

Кома

• Сферическая аберрация лучей идущих под углом к главной оптической оси

Кома

Хроматизм

• Разное значение фокуса для различных длин волн

Астегматизм

Кривизна поля

Изображение плоского объекта, перпендикулярного к оптической оси объектива, лежит на поверхности, вогнутой либо выпуклой к объективу. Эта аберрация вызывает неравномерную резкость по полю изображения.

Дисторсия

• Линейное увеличение изменяется по полю зрения. При этом нарушается подобие между объектом и его изображением.

Юстировка любительских телескопов (Ньютон)

Немецкая монтировка• Две оси

(Часовой угол и склонение)

• Выставление на полюс мира

• Балансировка• Возможно

часовое и автонаведение

• Неизменное положение поля зрения

Вилочная монтировка

• Две оси (Часовой угол и склонение)

• Выставление на полюс мира

• Возможно часовое и автонаведение

• Неизменное положение поля зрения

• Две оси• Полностью ручное

наведение• Поворот поля

зрения в процессе ведения

• Простота конструкции

Альт-азимутальная монтировка Добсона

Альт-азимутальная монтировка• Две оси• При правильной

настройке автоматическое наведение

• Часовое ведение

• Поворот поля зрения в процессе ведения

Глаз

• Два зрения (ночное и дневное)

• Большой диапазон яркостей

• Нелинейность• Слепое пятно• Маленькая

экспозиция• Не имеет

возможность накапливать сигнал

• Чувствительность 7%

Фотопластинка и фотопленка

• Особый спектральный диапазон

• Небольшой диапазон яркостей

• Недодержка и передержка

• Накопление сигнала• Квантовый выход

11%

Фотоумножитель• Высоковольтная техника• По сути один

чувствительный пиксель с неравномерной чувствительностью

• Считает фотоны• Линейный приемник• Крайне малое время

реакции – нс• Квантовый выход до 25%• Особенные диапазоны

чувствительности

Устройство ПЗС камеры на примере SBIG ST7-D

• Квантовый выход от 50% до 90%

• Широкий спектральный диапазон

• Линейный приемник• Небольшой или

средний динамический диапазон

• Накопление сигнала

Параметры ПЗС камеры на примере SBIG ST7-D

ПЗС Kodak KAF-0402ME + TI TC-237

Массив пикселей 765 x 510 pixels

Линейны размер 6.9 x 4.6 mm

Всего 390,000

Размеры 9 x 9 мкм квадратные

Full Well Capacity ~100,000 e-

Темновой ток 1e-/пиксель/с на 0 градусов C.

Устройство ПЗС камеры на примере SBIG ST7-D

Затвор Электромеханический

Экспозиция 0.12 до 3600 секунд

АЦП 16 бит (65535 ADU)

АЦП Gain 1.5e-/ADU

Шум считывания 15e RMS�

Бинирование 1 x 1, 2 x 2, 3 x 3

Скорость АЦП До 420.000 пикселей в секунду

Время считывания

полного кадра ~1 секунды

Принципы работы

Калибровки• DARK – темновой ток• BIAS – шум считывания• FLAT FIELD – плоское поле

Основы фотометрии на примере ПЗС изображений

Сложение кадров

BO MonПараметр ЗначениеRA 07 59 50.1Dec -03 28 37Type EA/SDMax 10.0Min 12.1E0 2443507.5970 Period 2.2252193Spectrum A2M-m 15

Цифровая эра в астрономии0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7

9.5

10

10.5

11

11.5

12

12.5

13

13.5

BVRcIcРешение BРешение VРешение RcРешение Ic

Любительская астрономия с телескопом и ПЗС