리치-크레티엔 망원경

조지 윌리스 리치(George Willis Ritchey)의 원래 24인치(0.6m) 반사 망원경은 포물면 거울과 두 개의 초점을 가지고 있습니다. 뉴턴과 카세그레인. 스미스소니언 소장품의 일부로 2004년부터 샤봇 우주 과학 센터로 대여되고 있습니다.

리치-크레티엔 망원경(RCT 또는 간단히 RC)은 축외 광학 오차(코마)를 제거하기 위해 설계된 쌍곡 1차 미러와 쌍곡 2차 미러가 있는 카세그레인 망원경의 특수 변형입니다. RCT는 보다 전통적인 반사 망원경 구성에 비해 광학 오류가 없는 더 넓은 시야를 가지고 있습니다. 20세기 중반 이후, 대부분의 대형 전문 연구용 망원경은 리치-크레티엔(Richey-Chrétien) 구조였으며, 잘 알려진 예로는 허블 우주 망원경, 켁 망원경, ESO 초대형 망원경 등이 있습니다.

역사

리치-크레티엔 망원경은 1910년대 초 미국 천문학자 조지 윌리스 리치와 프랑스 천문학자 헨리 크레티엔에 의해 발명되었습니다. Ritchey는 1927년 (예: Ritchey 24인치 반사경) 60 cm (24인치)의 개구 직경을 가진 최초의 성공적인 RCT를 제작했습니다. 두 번째 RCT는 리치가 미국 해군 천문대를 위해 제작한 102cm(40인치) 크기의 장비로, 그 망원경은 지금도 해군 천문대 플래그스태프 기지에서 운용되고 있습니다.

설계.

다른 카세그레인 구성 반사기와 마찬가지로 RCT(Richey-Chrétien telescope)는 매우 짧은 광학관 어셈블리와 주어진 초점 거리에 대한 컴팩트한 디자인을 가지고 있습니다. RCT는 축외 광학 성능이 좋지만 거울을 제작하고 테스트하려면 정교한 기술이 필요합니다. 따라서 리치-크레티엔 구성은 고성능 전문 망원경에서 가장 흔히 볼 수 있습니다.

투미러 파운데이션

뉴턴 망원경과 같이 오직 하나의 만곡 거울을 가진 망원경은 항상 수차가 있을 것입니다. 거울이 구형이라면, 거울은 주로 구형 수차를 겪을 것입니다. 거울이 포물선으로 만들어졌더라도 구면 수차를 보정하기 위해 코마와 난시를 겪는데, 이를 제거하기 위해 변경할 수 있는 추가 설계 변수가 없기 때문입니다. 리치-크레티엔 망원경과 같은 두 개의 비구면 거울을 사용하면 두 거울의 전체 혼수상태에 대한 기여를 취소함으로써 혼수상태도 제거할 수 있습니다. 이를 통해 더 큰 유용한 시야를 확보할 수 있습니다. 그러나 그러한 디자인은 여전히 난시를 겪고 있습니다.

기본적인 Richey–Chrétien 2면 설계는 3차 코마 및 구면 수차가 없습니다.^[1] 그러나 2-표면 설계는 5차 코마, 심각한 큰 각도 난시 및 비교적 심각한 필드 곡률을 겪습니다.^[2]

세 번째 요소에 의한 추가 수정

시상 초점면과 접선 초점면 사이에 초점을 맞추면 별이 원 모양으로 나타나 리치-크레티엔은 넓은 시야와 사진 관측에 매우 적합합니다. 2요소 기본 설계의 나머지 수차는 초점면 근처에 더 작은 광학 요소를 추가하여 개선할 수 있습니다.^[3]^[4]

제3 곡면 광학 소자를 포함함으로써 난시를 제거할 수 있습니다. 이 요소가 거울일 때 결과는 3개의 거울 문합입니다. 또는 RCT는 SDSS 망원경 및 VISTA 망원경과 같이 초점면 앞에 있는 한 개 또는 여러 개의 저전력 렌즈를 필드 보정기로 사용하여 난시를 보정하고 초점면을 평탄화할 수 있습니다. 이를 통해 약 3° 직경까지 시야를 확보할 수 있습니다.

Schmidt 카메라는 약 7°까지 더 넓은 필드를 제공할 수 있습니다. 그러나 Schmidt는 1.2미터 이하의 구멍으로 제한되는 완전한 구멍 보정판이 필요한 반면 Richey-Chrétien은 훨씬 더 클 수 있습니다. 전면 보정 요소가 있는 다른 망원경 설계는 루리와 같이 다중 곡선 슈미트 보정판을 만드는 현실적인 문제에 의해 제한되지 않습니다.디자인에 대한 생각.

조리개 막힘

대부분의 카세그레인 시스템과 마찬가지로 리치-크레티엔 설계에서 보조 거울은 조리개의 중앙 부분을 막습니다. 이 링형 입구 개구는 낮은 공간 주파수 범위에서 굴절기와 같은 완전 개구 설계에 비해 변조 전달 함수(MTF)의 일부를 상당히 감소시킵니다.^[5] 이 MTF 노치는 광범위한 기능을 이미징할 때 이미지 대비를 낮추는 효과가 있습니다. 또한, 2차(거미) 지지부는 이미지에 회절 스파이크를 도입할 수 있습니다.

거울

2미러 카세그레인 구성에서 기본 미러와 보조 미러 각각의 곡률 반경은 다음과 같습니다.

R_{1}=-{\frac {2DF}{F-B}}=-{\frac {2F}{M}}

그리고.

2

DB}{F-B-D}}=-{\frac {2B}{M-1}}}

,

어디에

$F$ ${\displaystyle$ F $}$ 는 $F$ 시스템의 유효 초점 거리입니다.
$B$ ${\displaystyle$ B $}$ 는 $B$ 후방 초점 거리(보조 초점에서 초점까지의 거리)입니다.
$D$ $D$ 는 $D$ 두 미러 사이의 거리입니다.
$M=(F-B)/D$ = $M=(F-B)/D$ ( $M=(F-B)/D$ - B ) / D {\displaystyl $M=(F-B)/D$ M = (F-B)/D}는 보조 배율입니다.

$알려진$ 양이 B {\ $displaystyle$ $B$ }및 D {\ $displaystyle$ D $D$ 대신 기본 미러의 초점 거리인 $f_{1}$ 1 ${\$ 이고 기본 미러 뒤의 초점 $b$ 인b {\ $displaystyle$ b $}$ 입니다 $b$ $D=f_{1}(F-b)/(F+f_{1})$ 다음 D = $D=f_{1}(F-b)/(F+f_{1})$ $D=f_{1}(F-b)/(F+f_{1})$ (F - $B=D+b$ ) / (F + f 1 ) {\displaystyle D = f_{1} (F-b) / (F+f_{1})} 및 B = D + b {\displaystyle B = D+b}입니다.

리치-크레티엔 시스템의 경우 3차 구면 수차와 혼수 상태를 제거하기 위해 두 거울의 $K_{2}$ 원뿔 $K_{1}$ $K_{1}$ {\ $displaystyle K_{1}}$ $K_{2}$ $K_{2}$ {\ $displaystyle K_{2}}$ 가 선택됩니다. 해결 방법은 다음과 같습니다.

K_{1}=-1-{\frac {2}{M^{3}}}\cdot {\frac {B}{D}}

그리고.

K_{2}=-1-{\frac {2}{(M-1)^{3}}}\left[M(2M-1)+{\frac {B}{D}}\right]

K_{2}=-1-{\frac {2}{(M-1)^{3}}}\left[M(2M-1)+{\frac {B}{D}}\right]

=

K_{2}=-1-{\frac {2}{(M-1)^{3}}}\left[M(2M-1)+{\frac {B}{D}}\right]

-

1

- 2 (M - 1 ) 3 [ M ( 2 M - 1 ) + B D ] {\displaystyle K

K_{2}=-1-{\frac {2}{(M-1)^{3}}}\left[M(2M-1)+{\frac {B}{D}}\right]

{2} = -1-{\frac {2} {(M-1)^{3}}\left[M(2M-1)+{\frac {B}{D}\right]}.

$K_{1}$ $K_{1}$ ${\$ 및 $K_{1}$ K $K_{2}$ ${\$ 는 $K_{2}$ $-1$ $-1$ 보다 $M>1$ > 1 {\ $displaystyle$ M $>1}$ 이후) $-1$ 두 미러 모두 쌍곡선입니다. (그러나 기본 거울은 일반적으로 포물선에 가깝습니다.)

쌍곡 곡률은 특히 아마추어 망원경 제작자나 실험실 규모의 제작자가 일반적으로 사용할 수 있는 장비의 경우 테스트하기가 어렵습니다. 따라서 이러한 응용 분야에서는 오래된 망원경 레이아웃이 우세합니다. 그러나 전문 광학 제작자와 대규모 연구 그룹은 간섭계로 거울을 테스트합니다. 그런 다음 리치-크레티엔은 최소한의 추가 장비를 필요로 합니다. 일반적으로 간섭계 테스트를 위해 쌍곡 기본을 구형으로 보이게 하는 널 보정기라고 불리는 작은 광학 장치입니다. 허블 우주 망원경에서 이 장치는 잘못 제작되었습니다(의도하지 않은 표면에서 반사되어 렌즈 위치가 잘못 측정됨). 이로 인해 허블 기본 미러의 오류가 발생했습니다.^[7]

잘못된 Null 보정으로 인해 신기술 망원경과 같은 다른 미러 제작 오류도 발생했습니다.

엑스트라 플랫 미러

실제로, 이들 각각의 디자인은 광학 경로를 보다 편리한 구성으로 구부리는 데 사용되는 임의의 수의 플랫 폴드 미러를 포함할 수도 있습니다. 이 글에서는 이미지를 형성하는 데 필요한 거울에 대해서만 설명하고, 이미지를 편리한 위치에 배치하는 거울에 대해서는 설명하지 않습니다.

리치-크레티엔 대형 망원경의 예

리치는 100인치 Mount Wilson Hooker 망원경(1917)과 200인치(5m) Hale 망원경을 RCT로 하려고 했습니다. 그의 디자인은 실제로 사용된 포물선 디자인에 비해 더 넓은 사용 가능한 시야에서 더 선명한 이미지를 제공했을 것입니다. 그러나 리치와 헤일은 사이가 틀어졌습니다. 이미 100인치 프로젝트가 늦어지고 예산이 초과된 상황에서 헤일은 테스트하기 어려운 곡률을 가진 새로운 디자인을 채택하기를 거부했고 리치는 프로젝트를 떠났습니다. 그런 다음 두 프로젝트 모두 전통적인 광학 장치로 구축되었습니다. 그 이후로 광학 측정과^[8] 제작의^[9] 발전으로 RCT 디자인이 자리를 잡게 되었습니다. 1948년에 제작된 헤일 망원경은 포물선 모양의 기본 거울을 가진 세계 최고의 망원경으로 밝혀졌습니다.^[10]

PROPMENT 망원경 어레이의 일부인 41cm RC 광학 시스템 트러스 망원경입니다.

스페인 카나리아 제도 라 팔마에 있는 로케 데 로스 무차초스 천문대에 있는 10.4 m 그란 텔레스코피오 카나리아.
미국(Mauna Kea Observatory) 마우나케아(Mauna Kea) 천문대의 켁 천문대 10.0 m 망원경 2대.
초대형 망원경(칠레)으로 구성된 4개의 8.2m 망원경.
미국(Mauna Kea Observatory)의 8.2 m 스바루 망원경.
미국 마우나케아(Mauna Kea) 천문대와 칠레(Chile)에 있는 제미니 천문대로 구성된 2개의 8.0 m 망원경.
파라날 천문대의 4.1 m 가시광선 및 적외선 천문대, (칠레).
칠레 세로 파숑에 있는 4.1 m 남방 천체물리학 연구 망원경.
미국 키트 피크 국립 천문대의 4.0 m 메이올 망원경.
칠레 세로 톨롤로 미주 천문대의 4.0 m 블랑코 망원경.
튀르키예 에르주룸에 있는 이스턴 아나톨리아 천문대(DAG)의 3.94 m 망원경.
사이딩 스프링 천문대(호주)의 3.9 m 앵글로-오스트레일리아 망원경.
3.6 m 데바스탈 광학망원경, (인도) 나이니탈, 아리야바하타 관측과학연구소.
(스페인) 카나리아 제도 라 팔마에 있는 로케 데 로스 무차초스 천문대의 3.58 m 망원경 나치오날 갈릴레오.
유럽 남방 천문대의 3.58 m 신기술 망원경(칠레).
미국 뉴멕시코주 아파치 포인트 천문대의 3.5m ARC 망원경.
스페인 칼라알토 산에 있는 3.5 m 칼라알토 천문대 망원경.
3.50 m WIYN 천문대, Kitt Peak National Observatory, (미국).
이란 국립 천문대의 3.4 m INO340 망원경(이란).
ESO의 파라날 천문대(Chile)에 있는 2.65 m VLT 측량 망원경.
카나리아 제도(스페인) 라팔마에 있는 2.56 m 유효 f/11 노르딕 광학 망원경.
미국 뉴멕시코주 아파치 포인트 천문대에 있는 2.50m 슬론 디지털 스카이 서베이 망원경(수정된 디자인).
2.4 m 허블 우주 망원경은 현재 지구 주위의 궤도에 있습니다.
태국 도이 인타논(Doi Inthanon)에 있는 2.4 m 태국 국립 천문대 망원경.
스페인 칼라알토 산에 있는 2.2 m 칼라알토 천문대 망원경.
아르헨티나 산후안에 있는 2.15m의 레온치토 천문복합망원경.
멕시코 국립천문대 산페드로 마르티르에 있는 2.12m 망원경.
미국 키트 피크 국립 천문대의 2.1 m 망원경.
스페인 카나리아 제도 라팔마에 있는 2.0 m 리버풀 망원경(로봇 망원경).
불가리아 로젠 천문대의 2.0 m 망원경.
인도 한레, 인도 천문대의 히말라야 찬드라 망원경 2.0m.
하와이 마우이의 할레아칼라에 있는 1.8 m Pan-STARRS 망원경.
(리투아니아) 몰 ė타이 천문대의 1.65 m 망원경.
캐나다 퀘벡의 몽메간틱에 있는 1.6 m의 몽메간틱 천문대 망원경.
브라질 미나스 제라이스에 있는 피코 도스 디아스 천문대에 있는 1.6 m 퍼킨 엘머 망원경.
그리스 크레타 섬에 있는 스키나카스 천문대의 1.3m 망원경.
미국 해군 천문대 플래그스태프 기지의 1.0 m 리치 망원경(G. 리치가 사망하기 전에 만든 최종 망원경).
미국 플로리다주 데이토나 비치에 있는 엠브리-리들 천문대의 1.0 m DFM Engineering f/8.
칠레 파라날 천문대에 있는 4개의 1.0 m SPECULOUS 망원경은 지구 크기의 외계 행성을 찾는 데 전념했습니다.
0.85 m 스피처 우주망원경, 지구 궤도에 있는 적외선 우주망원경 (2020년 1월 30일 NASA 은퇴).
영국 런던 밀힐에 있는 유니버시티 칼리지 런던 천문대에 있는 0.8 m 크기의 아스텔코 시스템즈가 페렌 망원경을 설계하고 있습니다.
브리티시컬럼비아 빅토리아 대학교의 0.8 m DFM 엔지니어링 CCT-32 망원경
현재 명왕성 너머에 있는 뉴호라이즌스 우주선에 탑재된 0.208m LONG Range Reconnaissance Imager(LORRI) 카메라.

참고 항목

참고문헌

^ Sacek, Vladimir (14 July 2006). "Classical and aplanatic two-mirror systems". telescope-optics.net. Notes on amateur telescope optics. Retrieved 2010-04-24.
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^ Harmer, C.F.W.; Wynne, C.G. (October 1976). "A simple wide-field Cassegrain telescope". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 177: 25–30. Bibcode:1976MNRAS.177P..25H. doi:10.1093/mnras/177.1.25P. Retrieved 29 August 2017.
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[Sacek1-1] Sacek, Vladimir (14 July 2006). "Classical and aplanatic two-mirror systems". telescope-optics.net. Notes on amateur telescope optics. Retrieved 2010-04-24.

[Rutten67-2] Rutten, Harrie; van Venrooij, Martin (2002). Telescope Optics. Willmann-Bell. p. 67. ISBN 0-943396-18-2.

[3] Bowen, I.S.; Vaughan, A.H. (1973). "The optical design of the 40 in. telescope and of the Irenee DuPont telescope at Las Campanas Observatory, Chile". Applied Optics. 12 (77): 1430–1435. Bibcode:1973ApOpt..12.1430B. doi:10.1364/AO.12.001430. PMID 20125543.

[4] Harmer, C.F.W.; Wynne, C.G. (October 1976). "A simple wide-field Cassegrain telescope". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 177: 25–30. Bibcode:1976MNRAS.177P..25H. doi:10.1093/mnras/177.1.25P. Retrieved 29 August 2017.

[5] "Effects of the aperture obstruction".

[6] Smith, Warren J. (2008). Modern Optical Engineering (4th ed.). McGraw-Hill Professional. pp. 508–510. ISBN 978-0-07-147687-4.

[7] Allen, Lew; et al. (1990). The Hubble Space Telescope Optical Systems Failure Report (PDF) (Report). NASA. NASA-TM-103443.

[8] Burge, J.H. (1993). "Advanced Techniques for Measuring Primary Mirrors for Astronomical Telescopes" (PDF). Ph.D. Thesis, University of Arizona. {{cite journal}}: 저널 인용 요구사항 journal= (도와주세요)

[9] Wilson, R.N. (1996). Reflecting Telescope Optics I. Basic Design Theory and its Historical Development. Vol. 1. Springer-Verlag: Berlin, Heidelberg, New York. Bibcode:1996rtob.book.....W. P. 454

[10] Zirker, J.B. (2005). An acre of glass: a history and forecast of the telescope. Johns Hopkins Univ Press.Zirker, J.B. (2005). An acre of glass: a history and forecast of the telescope. Johns Hopkins Univ Press.317쪽

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