GuideEn himmel full av stjerner...

Astrofoto, del 1

Akam starter sin artikkelserie om astrofotografi med en titt på ulike teleskoptyper.

Hubble. Dyrt teleskop for avanserte entusiaster. NASA, f.eks.

Introduksjon

Sky-Watcher Skyhawk 114, et rimelig teleskop for nybegynnere

Når sommeren er over og høsten trenger seg på begynner nettene som kjent å bli lange (og kulda setter inn, etc), og stjernehimmelen titter atter frem. Det er mye vakkert og interessant å se på der oppe, og man trenger ikke blåse et statsbudsjett for å ta fine bilder av stjernehimmelen, selv om man kanskje skulle tro det. Det krever imidlertid litt basiskunnskap og innsats for å sette seg inn i astrofotografering, og vi begynner derfor allerede nå på vår serie om nettopp dette. Flere artikler vil komme med ujevne mellomrom utover høsten og vinteren.

I denne første artikkelen skal vi se på hvilke typer teleskoper som finnes og hva som kjennetegner de ulike typene. Senere skal vi se på blant annet ulike typer oppheng for teleskoper, hvilke teleskoptyper en nybegynner bør vurdere, hvordan man modifiserer et speilreflekskamera for IR- og UV-fotografering av stjernehimmelen, og ulike teknikker for opptak og etterbehandling av astrofoto, bare for å nevne noe. En livslang interesse for astronomi til tross er artikkelforfatteren fremdeles fersk i faget, og artikkelserien vil til en viss grad gjenspeile dette. Undertegnede har selv opplevd hvor vanskelig det kan være å finne relevant informasjon for noen som har interesse for å begynne med astrofotografi, og denne serien med artikler er et slags svar på dette.

Men først, som sagt, litt om ulike typer teleskoper, som det i all hovedsak finnes to hovedgrupper av: Refraktorer og reflektorer.

Side 2, teleskoptyper: Refraktor-teleskop
Side 3, teleskoptyper: Reflektor-teleskop, Newton-type
Side 4, teleskoptyper: Reflektor-teleskop, Cassegrain-type

Refraktor-teleskop

Refraktor

Refraktor-teleskop fungerer som de fleste vanlige kameraobjektiver i at de former bildet ved å bryte lyset ved hjelp av et antall linseelementer. Ovenfor ser du et eksempel på et refraktor-teleskop (400mm f5.0 for de spesielt interesserte), og ved å føre musen over bildet vil du få se omtrent hvordan lysbanen på dette er. Rødt er lys, blått er speil. Speilet helt bakerst er ikke nødvendig for at selve teleskopet skal fungere, og er der for å rettvende bildet og gjøre det lettere og mer komfortabelt å bruke teleskopet.

For vanlig hobbybruk er refraktor-teleskoper både forholdsvis rimelige og velegnede til det meste, men de har også en del mulige problemer og ulemper. For det første er det langt enklere å lage små linseelementer av god kvalitet enn store, og store og lyssterke refraktorer er derfor svært kostbare. Bare se på objektiver: Et 200mm-objektiv med blender 2.0 koster mange ganger som et med blender 2.8, som igjen er langt dyrere enn et med blender 4.0. Lysåpningens diameter på et 2.0-objektiv er imidlertid "bare" dobbelt så stor som på tilsvarende objektiv med blender 4.0.

Mange tror at et teleskop er bedre jo lenger brennvidde det har, men det er ikke tilfelle. Et teleskops hovedoppgave er å samle mest mulig lys, og stor blender blir dermed langt viktigere enn brennvidde, noe som gjør at prisen på et refraktorteleskop øker raskt jo større man må ha det.

Det største teleskopet av denne typen som noensinne er bygget ble laget til verdensutstillingen i Paris i 1900. Det var ikke laget for astronomisk bruk, og hadde en brennvidde på 57 meter og et frontelement med diameter på 125 cm. Selve teleskopet ble siden solgt som skrap, men den dag i dag ligger linseelementene på lager i Paris. Det nest største som noensinne er konstruert er refraktor-teleskopet i Yerkes Observatory som er tilknyttet universitetet i Chicago. Også dette stammer fra rundt århundreskiftet, og med sine 19400 mm brennvidde og frontelement-diameter på 102 cm er det det største refraktor-teleskopet som noensinne er brukt til vitenskaplige observasjoner. Nedenfor ser du et bilde av dette teleskopet.

Effektiv blender på Paris-teleskopet er rundt f/45, mens Yerkes faller ned på ca f/19, så i fotografisk målestokk er det ikke spesielt lyssterke saker vi snakker om her, til tross for at dette er de største som noensinne er bygget. Størrelsen på linseelementene er i denne størrelsesordenen et problem i seg selv, og vekten av selve glasset vil få dem til å sige litt og dermed endre form nok til at det går ut over bildekvaliteten. At verdens største eksemplarer ble bygget for godt over 100 år siden bør også være et hint om at man har funnet bedre løsninger, og det var det faktisk en ikke ukjent mann som gjorde:

Reflektor-teleskop, Newton-type

Reflektor (Newton-teleskop)

Du gjettet det. Isaac Newton konstrerte allerede i 1668 en type teleskop som har flere fordeler i forhold til refraktor-teleskopene. På grunn av at lys med ulike bølgelengder, i praksis farger, brytes forskjellig i linseelementer, var det med dentidens teknologi veldig begrenset hvor god optisk oppløsning det i prakssis var mulig å få til. I tillegg var det som nevnt svært kostbart og vanskelig å produsere virkelik store linser av god nok kvalitet, men Newton fant en løsning: Han brukte et krummet speil til å fokusere lyset med, i stedet for å bryte lyset gjennom glass.

Kopi av Newtons andre teleskop.

På denne måten unngikk han hele problemet med feilbrytning, og i tillegg kunne teleskopene være kortere rent fysisk, siden lyset går gjennom "røret" to ganger i stedet for bare en. Dermed, og fordi man ikke trengte tunge glasselementer, ble også vekten markant redusert.

På bildet nedenfor ser du et reflektor-teleskop av Newton-type, og fører du muspilen over bildet får du ser lysbanen i det. Som tidligere er rødt lysbanen, og blått markerer speil. Det krummede hovedspeilet som er bakerst fokuserer lyset og reflekterer det til et såkalt sekundærspeil midt i teleskopet. Dette er vinklet 45 grader og reflekterer lyset ut av selve "røret" og inn i et okular som sitter på siden av teleskopet nær lysåpningen. På grunn av at sekundærspeilet sperrer for litt lys midt i bildet vil teleskopet av denne typen miste litt lys i forhold til reflektorteleskoper med samme diameter, men de har flere fordeler som veier opp for dette.

Som nevnt er de lettere, i tillegg til at de er enklere og rimeligere å konstruere i større størrelser. På den måten er de velegnet til selvbygging og som et første teleskop for hobbyastronomer. De fleste teleskoper av denne typen festes til stativet med et såkalt ekvatorial-oppheng (EQ) som vist på bildet over, men dette skal vi komme tilbake til i en annen artikkel. En kar ved navn John Dobson gjorde imidlertid en annen variant av denne typen teleskop populært, og den har derfor fått navnet "Dobsonian". Rent optisk er dette en teleskoptype som er identisk med Newton-typen, men er bygget på en enda enklere og rimeligere måte. Også denne typen har sine svakheter, men de største selvbyggerteleskopene som finnes er av denne typen. I stedet for et EQ-oppheng står de i en slags hengslet boks som kan roteres på en plate. Ofte er de også konstruert med et sett stenger mellom øvre og nedre del, for å spare vekt, som på bildet nedenfor:

På toppen av teleskopet ser man på dette bildet også de fire festene for sekundærspeilet, populært kalt en "spider", forstørret på bildet nedenfor:

Teleskoper av denne typen har som nevnt ikke de samme optiske ulempene som refraktor-teleskop har, men de har imidlertid sitt eget sett med ulemper. Festene til sekundærspeilet vil føre til diffraksjon, som viser seg i form av lange stråler fra lyskilder som stjerner og lignende, som på dette bildet av Pleiadene:

Desverre egner ikke Newton-type teleskoper seg spesielt bra til vanlig landjordsfotografering, på grunn av sekundærspeilet som gjør at alt som ikke er i fokus får smultring-form, omtrent som med vanlige speilteler, som for øvrig ikke er av Newton-typen, men derimot en videreutvikling av den, nemlig:

Reflektor-teleskop, Cassegrain-type

Reflektor (Cassegrain-type)

Cassegrain-teleskop finnes det mange undertyper av, men av prishensyn er det stort sett Schmidt–Cassegrain og Maksutov-Cassegrain som er vanligst for amatører med budsjett noe under NASAs.

Begge typene har det til felles at lyset går tre ganger gjennom teleskopet før det når øyet (eller kameraet), og på grunn av dette er teleskoper av disse typene ofte forholdsvis korte i forhold til brennvidden. De har i likhet med Newton-teleskopene et sekundærspeil, og derfor også den samme blinde flekken i midten, men i Cassegrain-teleskop er ikke sekundærspeilet vinklet, men reflekterer i stedet lyset tilbake mot primærspeilet og gjennom et hull i midten av dette til et okular eller kamera. Bildet over viser et Schmidt-Cassegrain-teleskop, og ved å føre muspilen over bildet vil du få se lysbanen i det. Som vanlig er det rødt som markerer lysbanen, og blått som markerer speilene.

Meade ETX-125, et Maksutov-Cassegrain-teleskop

I Schmidt-Cassegrain-teleskop er imidlertid sekundærspeilet festet i glassplaten i fronten av teleskopet, og man unngår derfor diffraksjonsstrålene som man ofte ser i bilder fra Newton-teleskop. Denne glassplaten er en korreksjonsplate som ikke er helt flat, men korrigerer lysbanen. Det samme gjelder Maksutov-Cassegrain-teleskop, men her er konstruksjonen gjort enda enklere ved at man i stedet for a benytte en vanlig korreksjonsplate i fronten har kurvet den mye mer. Dermed kan man i stedet for å feste et separat (sekundær-)speil i glasset bare lage et felt pøå innsiden av glasset som er reflekterende og fungerer som sekundærspeil. Lysbanen er praktisk talt identisk, og fordeler og ulemper er også mye det samme, med få unntak: Teleskop av Maksutov-Cassegrain-type er vanskelige å produsere i store størrelser, og rimelig i små utgaver, i tillegg til at sekundærspeilet ikke stjeler like mye lys, så i teleskoper med relativt liten diameter er denne typen konstruksjon vanligst. Dette gjelder opp til ca 4-5 tommers diameter, mens det derfra og oppover er vanligst med Schmidt-Cassegrain-type.

Schmidt-Cassegrain-teleskoper kan tilby forholdsvis god lysstyrke i forhold til brennvidden, mens Maksutov-Cassegrain-teleskoper har en tendens til å ha større brennvidde i forhold til diameteren, noe som gir tilsvarende mindre blenderåpning. Meade ETX-125 på 5" diameter og Meade ETX-90 på 3,5" diameter er begge av Maksutov-typen, og har for eksempel brennvidder på henholdsvis 1900 mm og 1250 mm. Største (og eneste) blender er henholdsvis f/15 og f/13.8.

Til sammenligning kan Celestron NexStar 5SE, som også har 5" diameter men er av Schmidt-Cassegrain-typen, tilby en brennvidde på 1250 mm med blender f/10. Husk på at som vi påpekte tidligere er det et teleskops evne til å samle lys som er det viktigste, ikke hvor lang tele det kan tilby. "Aperture is king" er et utrykk mange utenlandske hobbyastronomer sverger til.

På grunn av alt glasset i dem, er Cassegrain-teleskoper relativt tunge i forhold til den korte lengden, men de er forholdsvis rimelige å konstruere med stor diameter sammenlignet med refraktor-teleskop. Ikke fullt så rimelige som Newton-typen, men så har de heller ikke alle ulempene man finner med den, og er dermed et godt kompromiss mellom størrelse, vekt og pris målt mot ytelse.

Hubble.

Flere kjente og kjære teleskoper er av Cassegrain-typen, blant annet Hubble, og de største teleskopene som noensinne er bygget er også spesialtilfeller av en slik konstruksjon. Det absolutt største er for tiden Gran Telescopio Canarias på Kanariøyene, med et hovedspeil satt sammen av mange sekskantede speil som er datastyrte til å fungere som ett enkelt speil med en diameter på til sammen 10,4 meter. Brennvidden er 16500 mm, noe som gir en blender på ca f/1.59 dersom man ikke tar hensyn til lystapet på grunn av sekundærspeilet. Hubble, på sin side, har et hovedspeil på 2,4 m og en brennvidde på 57600 mm, noe som gir en blender på f/24, også det uten å ta hensyn til sekundærspeilet. Det snakkes om å konstruere et teleskop med primærspeil på 100 meter, men det er fremdeles en del år og mange milliarder dollar unna å bli virkelighet. Hubbles etterfølger, James Webb Space Telescope skal imidlertid etter planen skytes opp i 2014, og får et primærspeil med en diameter på 6,5 meter og en brennvidde på 131400 mm.

Med dette håper vi på å ha lagt et grunnlag for den astrofotografiinteresserte leser når vi senere skal komme tilbake til hvilke teleskoper man bør vurdere å kjøpe når man skal ta opp denne hobbyen. Som hobbyer flest er det kostbare saker, og best å gjøre så få bomkjøp som mulig.

Les også
Fotograferte alt mellom himmel og jord
Les også
Det manglende mellomledd
Les også
Støtt og stødig
annonse