Логотип МООАГО

Межрегиональная общественная организация
«Астрономо-геодезическое объединение»

Постройка телескопа

фрагмент книги Александра Громова "Человек с телескопом"

Глава 1. Вы хорошо подумали?

Такое название этой главе дано мною неспроста: несравненно проще купить готовый телескоп, чем построить его самому. (Кстати, телескопы именно строят, а не собирают; собирают модели из детских конструкторов, гербарии и коллекции марок.) Не нужно также думать, что, занявшись постройкой вместо покупки, вы сильно выиграете в деньгах: скорее всего, ваш денежный выигрыш не превысит 20% от розничной цены «фирменного» телескопа с теми же характеристиками, а если еще учесть стоимость времени, которое вам придется потратить на постройку, то выигрыша и вовсе не будет.

Дилемма «строить или купить?» по сути решается вашим ответом на вопрос: «Хочется ли мне заняться строительством телескопа? Чувствую ли я зуд в руках? Готов ли идти к цели (наблюдению неба в собственный телескоп) через некое преодоление?»

Если нет, то вы смело можете пропустить эту часть книги. Если да – прочтите внимательно эту главу и вернитесь к тому же вопросу еще раз. Многолетний опыт показывает: начинающие телескопостроители сплошь и рядом плохо представляют себе, во что ввязались.

Я не пугаю. Я лишь пытаюсь избавить вас от разочарования, которое несомненно придет, если вы окажетесь недостаточно упорны. От вас потребуются следующие качества: терпение, аккуратность и умение не впадать в отчаяние при неудаче. Полезны также руки, растущие из нужного места, – хотя это дело наживное. Я и сам, между нами говоря, с детства относился к «криворуким» и вовсе не уверен, что уже вышел из данной категории.

«Просто решается только одна задача: создать телескоп на основе фотообъектива МТО-1000», – писал классик и корифей любительского телескопостроения М.С. Навашин и тут же добавлял: «Но вряд ли такой телескоп вас удовлетворит». Совершенно справедливо. Качество фотографической оптики почти всегда не дотягивает до требований, предъявляемых к инструменту, предназначенному для визуальных наблюдений, что удивляет несведущих людей. Но факт есть факт.

Чуть сложнее решается вопрос о постройке телескопа из готового комплекта оптики. В наше время можно купить готовые зеркала для «ньютона». Существуют фирмы и отдельные мастера, торгующие такой продукцией. Если вы пойдете этим путем, то вам останется лишь смастерить трубу с оправами для зеркал и монтировку – хотя бы добсоновскую «табуретку». Или купить готовую экваториальную монтировку. Но можно ли быть уверенным в качестве покупных зеркал? Увы, нет. Если с главными зеркалами дело обстоит еще сравнительно благополучно и явный брак попадается не столь часто, то вторичное плоское зеркало «Ньютона» лучше заказывать у проверенного мастера, а не покупать наобум. Как-то раз я купил в специализированном магазине 70-миллиметровое вторичное зеркало для «Ньютона» от одной известной зарубежной фирмы, немедленно проверил его на интерферометре Физо, убедился, что ошибки поверхности достигают нескольких длин волн, и в тот же день вернул зеркало в магазин. На те же «грабли» не раз наступали и мои коллеги. Обязательно поинтересуйтесь на астрономическом интернет-форуме, где на данный момент времени лучше заказать (или сразу купить, если повезет) качественную «вторичку». Да и главное зеркало лучше купить у мастера с хорошей репутацией.

Заметьте, я говорю только о системе Ньютона. Ни за какую другую оптическую систему начинающему телескопостроителю лучше не браться даже при наличии готовой оптики. Исключение тут может быть лишь одно: небольшой рефрактор с более-менее подходящим готовым объективом. Причин для столь суровой рекомендации множество, и все серьезные: тут и жесткие допуски при установке оптики в трубу, и сложности юстировки, и многое другое.

Построить «ньютон» на монтировке Добсона при наличии готового комплекта оптики – несложная задача. Но скучноватая. Гораздо интереснее самостоятельно «натереть» главное зеркало рефлектора Ньютона. Да, это кропотливая работа. Однако посильная для любителя в домашних условиях. А главное, при успехе дела вам обеспечена законная гордость творца, самостоятельно смастерившего хорошую вещь из какой-то, простите, ерунды.

Должен заметить еще раз: любитель, начавший осваивать теорию телескопостроения и ознакомившийся – пока лишь в теории – с достоинствами и недостатками различных оптических систем, часто впадает в желание построить что-нибудь посложнее рефлектора Ньютона. Боритесь с этим нескромным желанием, и да сопутствует вам успех в этой борьбе! Сложные оптические системы на кухне не получаются. Да, вас может увлечь кажущаяся простота максутовских телескопов, где почти все поверхности – сферические, но как вы будете контролировать выпуклую сторону мениска? С вогнутыми сферическими поверхностями особых проблем не будет, но для контроля выпуклых сфер применяются пробные стекла отличного качества. Изготавливать такое стекло имеет смысл лишь в одном случае: если вы задумали строить не один-единственный телескоп, а выпускать серию. А жесткие допуски на косину мениска? А на расстояние между оптическими компонентами? А на соосность? Все это в сумме – уж точно задача не для одиночки, корпящего над своей оптикой где-то в уголке квартиры, а для настоящего оптического производства с хорошей оптической лабораторией. То же касается и других сложных систем.

Словом, я настаиваю: на первый случай – только рефлектор Ньютона. Возможно, это не так «круто», но зато реально.

Что вам понадобится для начала?

Во-первых, надо обязательно прочитать книги М.С. Навашина «Телескоп астронома-любителя» и Л.Л. Сикорука «Телескопы для любителей астрономии» (хотя бы одну из них, но лучше обе, причем начать предпочтительнее с книги Навашина). Без этого условия чтение данного раздела лишено смысла. Эти тексты (имеющиеся в Интернете) – нечто вроде азбуки для начинающих телескопостроителей. Пытаться конкурировать с ними, вероятно, бессмысленно, повторять их – незачем и некрасиво, а вот дополнить и кое-где подправить – можно.

Да-да, никто не ангел, и даже великие гуру порой ошибаются – это раз. А вот два: время идет, и в обиход любителей телескопостроения постепенно входят новые методы, не отраженные в знаменитых книгах.

И все же эти книги надо прочитать, желательно раньше, чем дочитать эту главу. Во всяком случае, с этого момента и далее я буду считать, что хотя бы одна книга по любительскому телескопостроению вами прочитана, причем внимательно. Кто не любит читать и запоминать прочитанное, тот немногого достигнет.

Прочтя Навашина и/или Сикорука (несомненную пользу принесут также книги Чикина, Максутова и Наумова), попытайтесь ответить на четыре вопроса:

1. Действительно ли мне хочется построить (а не купить) телескоп?

2. Готов ли я к работе морально и материально?

3. Найдется ли у меня достаточно времени?

4. Могу ли я хотя бы на время получить в свое единоличное распоряжение достаточное для работы пространство, удовлетворяющее некоторым условиям?

Терпение и аккуратность не упоминаю, во-первых, из-за очевидности, а во-вторых, потому что эти качества столь же наживные, как и умелые руки. Работая над изделием, мастер одновременно работает и над собой, чаще всего замечая результаты этой работы уже постфактум, зато с некоторым приятным удивлением. Сказано давно и верно: дорогу осилит идущий. Это касается и самосовершенствования.

Допустим, вы ответили положительно на первые два вопроса. Перейдем сразу к третьему.

Вы должны понять: постройка телескопа требует времени. При отказе от постройки самодельной экваториальной монтировки львиная его доля уйдет на изготовление оптики. Возможно, изучив литературу, вы уже прикинули, сколько времени вам потребуется для изготовления главного зеркала, и надеетесь уложиться, скажем, в 30 часов, в каковую величину войдут «обдирка» стеклянной заготовки, все стадии шлифовки, полировка и фигуризация. От души желаю, чтобы так и вышло! Но, во-первых, начинающий любитель обычно тратит на «терку стекла» куда больше времени, а во-вторых, масса сопутствующих операций (отмучивание абразивов, изготовление шлифовальника и полировальника, формовка, оптический контроль и т д.) также занимают время, причем втрое-вчетверо большее, чем собственно работа со стеклом. Вам будет сложно завершить работу в приемлемый срок, если вы не сможете достаточно часто уделять постройке телескопа хотя бы два-три часа в день. А при слишком долгом сроке постройки первоначальный энтузиазм может ведь и испариться неведомо куда...

Собственно, третий и отчасти второй вопросы сводятся к одному: насколько вы флегматик по темпераменту? От этого зависит очень многое. Чем более вы флегматик, тем больше у вас шансов. Сангвиник не доведет дело до конца и увлечется чем-то другим, холерик разобьет заготовку задолго до превращения ее в зеркало телескопа, меланхолик скиснет при первой же неудаче. К счастью, в большинстве людей классические темпераменты смешаны в более или менее гармоничном сочетании, а кроме того, очень полезный для жизни в нашем мире флегматизм можно ведь и выработать в себе понемногу. Правда, лучше заняться этим задолго до постройки первого телескопа...

Упомянутое в четвертом вопросе пространство должно находиться в помещении с более-менее ровной температурой и быть достаточно большим для размещения в нем, во-первых, рабочего стола, во-вторых, какого-то подобия оптической скамьи, а в-третьих – деталей и материалов, необходимых в работе. А если вам захочется смастерить небольшой шлифовально-полировальный станочек (каковое желание можно только приветствовать) – то и для станочка.

Не слишком пугайтесь: речь идет всего-навсего о 4-5 квадратных метрах и притом на время. Чаще всего любитель работает над телескопом дома. Тут нужно обеспечить себе поддержку – или хотя бы доброжелательный нейтралитет – членов вашей семьи.

Это не так просто, как может показаться. От громкого хруста стекла, выкрашиваемого грубым шлифзерном во время «обдирки» вашего будущего зеркала, может осатанеть даже кроткий человек. Постарайтесь проделать эту операцию без слушателей. Вообще лучше работать, когда поблизости никого нет, ибо даже если вы не мешаете никому, то могут помешать вам. И не только люди. Когда в работе над первым моим зеркалом я «по-чикински» бродил по орбите вокруг «бочки» (точнее, кухонной тумбочки, перевернутой вверх ногами, чтобы портить ее там, где не видно), моя кошка сидела в засаде, следя за тем, как я ритмично – топ-топ – переступаю ногами, затем внезапно набрасывалась и повисала на ноге, заставляя меня чертыхаться и сбивая с ритма.

На этапе полировки и фигуризации зеркала очень важна стабильная температура в помещении. Желательно, чтобы она не менялась более чем на 2-3 градуса. Обязательно повесьте термометр возле рабочего места.

Крайне важно отсутствие пыли – я имею в виду минеральную пыль, способную поцарапать стекло. Авторы литературы по любительскому телескопостроению, особенно М.С. Навашин, придают этому фактору огромное значение. И они совершенно правы – но с несколькими оговорками.

Пыль бывает разная. Если ваши окна выходят на оживленную автомагистраль, или рядом находится промышленная зона, или вы живете в местности, где не редкость суховеи, поднимающие с земли тучи пыли, – тут все ясно: эта пыль может погубить вашу работу, боритесь с ней всеми способами. Далее – абразив. Мелкие абразивные порошки в сухом виде охотно «пылят», например, при пересыпании их из банки, где они хранятся, в расходную емкость. Начинается это безобразие примерно с порошка М20 (что соответствует размеру зерна 0,02 мм или 20 мкм). Поэтому слова о влажной уборке до перехода к следующему, более мелкому номеру абразива отнюдь не лишние.

«Абразив не летает», – тем не менее заявляют мастера-оптики. Данную фразу надо понимать следующим образом: он быстро опускается на пол и не мешает, если все манипуляции с сухим абразивом проделывать подальше от рабочего места. Это в общем случае верно. Скорость опускания твердой частицы в некоторой среде линейно зависит от плотности среды. Плотность воздуха при 15 градусах Цельсия и атмосферном давлении 760 мм рт. ст. составляет 1,225 кг/кубометр, что в 816 раз меньше плотности воды. И если зерно порошка М20 опустится в воде на 1 метр за 30 минут, то в воздухе ему понадобится для этого всего 2,2 секунды. Казалось бы, не о чем беспокоиться.

Это было бы так, если бы отсутствовала вероятность занести абразив на зеркало или шлифовальник на рукавах одежды, под ногтями и еще сотней разных способов. По этой причине недопустимы сквозняки в помещении во время работы и подготовки к ней. И, между прочим, на оптическом производстве грубую шлифовку, тонкую шлифовку и полировку производят в разных помещениях.

Твердая пылинка может упасть на ваше зеркало (или шлифовальник, или полировальник) и с потолка. В «тяжелых» случаях, когда опыт показал, что это действительно происходит, а как следует вымыть потолок невозможно, приходится устраивать над рабочим местом навес – хотя бы из полиэтиленовой пленки.

Существует, и в большом количестве, пыль иного, безвредного рода. В жилых помещениях она преобладает. Это чешуйки омертвевшей и отслоившейся человеческой кожи, крохотные шерстинки, пыльца растений и тому подобные мелкие, но мягкие объекты. Бояться, что они поцарапают зеркало, разумеется, не приходится.

Вывод из сказанного лишь один: с пылью надо бороться с умом. Включите здравый смысл и сами поймите, какая мера борьбы разумна, а какая нет. Доказано практикой: чаще всего царапины на поверхности зеркала возникают не из-за того, что ваше рабочее помещение не соответствует высоким стандартам чистоты воздуха, а из-за досадной небрежности мастера.

Между прочим, мелкие твердые частицы могут содержаться и в водопроводной воде, особенно если водопроводные трубы старые. На этапах тонкой шлифовки, полировки и фигуризации лучше дать воде отстояться или пропустить ее через фильтр, прежде чем разводить этой водой абразив или полирит. По той же причине нежелательно пользоваться горячей водой из-под крана, так как горячие водопроводные трубы сильнее корродируют с внутренней стороны. Царапины по причине некачественной водопроводной воды – редкость, но если простейшая мера предосторожности позволит вам хоть немного уменьшить опасность появления царапин, то почему бы не сделать именно так?

Для теневых испытаний зеркала помещение обязательно должно затеняться. Нужны плотные шторы или ставни. Не ждать же всякий раз наступления темного времени суток, чтобы проверить фигуру зеркала!

И наконец, крайне желательно отсутствие вибраций. Они обязательно возникнут, если ваше рабочее помещение расположено рядом с железной дорогой или автострадой, над линией метро и т. д. Лучшее средство уменьшить вибрации – соорудить простейшую оптическую скамью из доски, квадратной дощечки для крепления к ней зеркала и двух уголков для крепления дощечки, как советуют корифеи. Вибраций скамья не отменит, но вибрации испытуемого зеркала, установленного на скамье, и теневого прибора, установленного на ней же, будут происходить в фазе или почти в фазе. Это средство должно помочь, но если вибрации настолько сильны, что и оно не помогает, – поставьте скамью на надутые камеры от велосипеда или мотоцикла. Воздух в них уменьшит вибрации до приемлемого, а может быть, и до ненаблюдаемого уровня. Однако медленные покачивания оптической скамьи на надутых камерах могут привести к низкочастотному болтанию зеркала, если оно не закреплено жестко в каком-либо держателе, а, например, висит в ремне, и сильно затруднить поиск и разглядывание теневых картин. Если так и произошло, то, возможно, лучше применить не надутые камеры, а какие-нибудь иные гасящие вибрации предметы: мешки с песком, прокладки из нескольких слоев войлока и т. п.

Но хватит о рабочем месте. Вам понадобятся также некоторые материалы, которые нетрудно раздобыть, а также абразивы и полирит. В наше время незачем добывать абразивы из точильных кругов или наждачной бумаги и получать химическим путем крокус для полировки. И абразивы, и полирит нетрудно найти в продаже, поиск в Интернете наверняка принесет плоды. Правда, вас могут спросить, как спросили однажды меня: «Вам сколько вагонов надо?» – ну что ж, улыбнитесь, оставьте оптовиков в покое и продолжайте поиски. Если же вам не повезет и в ваших руках окажется лишь грубое шлифзерно вроде №50 – №25, следующие «номера» абразивов можно получить просеиванием и отмучиванием. Кстати, самые тонкие шлифпорошки из числа фабричных также неплохо бы отмучить перед употреблением – они могут быть загрязнены более грубым абразивом еще на стадии изготовления или транспортировки. Такое, увы, случается.

По части описания отмучивания абразивов прав Сикорук, а не Навашин: время отмучивания указано для емкости высотой в 1 метр. Если в вашем распоряжении только 3- или 5-литровая банка, надо измерить ее высоту и пропорционально уменьшить время отмучивания. Кстати, в этом случае лучше отмучить абразив дважды или даже трижды. Во всяком случае, мой личный опыт показал, что это так. Однократное отмучивание в 3-литровой банке еще не гарантирует отсутствия остаточного загрязнения абразива более крупными зернами.

Отработанный абразив на всех стадиях шлифовки, не нужный более для обработки данного зеркала, можно, конечно, выбросить, хотя это не по-хозяйски. Если разделить его на фракции отмучиванием, то он еще послужит для шлифовки следующего зеркала. Во всяком случае, на оптическом производстве использованный абразив не выбрасывают, а в видах экономии отмучивают и вновь пускают в дело.

Вам также понадобятся полировальная смола. Если есть возможность добыть заводскую смолу – не упустите ее, но обязательно выясните, на какой диапазон рабочих температур она рассчитана. Например, смола П9, состоящая из 50% канифоли, 49% древесного пека и 1% пчелиного воска, хорошо работает в диапазоне температур 20 – 25 градусов Цельсия. Скорее всего, это именно то, что вам надо. Если же вам в руки попадет, например, смола П8 (15% канифоли, 84% пека, 1% воска, диапазон температур 15 – 20 градусов), то нет ничего проще, чем расплавить ее, добавить канифоли и хорошенько перемешать. Точно так же, только добавив пека, можно получить смолу нужной кондиции, если у вас есть, например, твердая смола П10.

В реальности твердость заводской смолы может не соответствовать ее марке. Случается, например, что для диапазона температур 20 – 25 градусов лучше подходит смола П8, по идее более мягкая, чем нужно. Но «по идее» не значит «в действительности». Мог напортачить изготовитель, а могло случиться и так, что свойства смолы изменились от времени (при долгом хранении смола делается тверже). В конечном итоге вы поймете, хороша ли ваша смола, уже на этапе полировки.

Как справедливо указывают корифеи, вместо древесного пека в смоле можно использовать гудрон. Но если вам в руки попадет пек, то лучше иметь дело с ним. Правда, пек бывает загрязнен дегтем, отчего смолу приходится осторожно варить несколько часов, страдая от дурного запаха, пока наконец деготь не улетучится, а запах смолы не сменится на приятный. Варка смолы требует наблюдения за процессом и периодического помешивания деревянной палочкой. Ни в коем случае смола не должна закипеть! Между прочим, именно поэтому корифеи советуют пользоваться электроплиткой с регулятором, а не газовой плитой. Если же вы все-таки варите смолу на газовой плите, то отрегулируйте огонь до самого малого, воспользуйтесь рассекателем и будьте очень бдительны. Посуду при расплавлении смолы обязательно надо накрыть – хотя бы сложенной в несколько раз газетой. Так смола будет прогреваться более равномерно. И не форсируйте процесс, даже если вам будет казаться, что ингредиенты смолы плавятся чересчур медленно! Это именно то, что нужно. Сначала процесс плавления действительно идет медленно, а потом вы и оглянуться не успеете, как вдруг окажется, что смола уже жидкая и готова закипеть.

Чтобы гарантированно не перегреть смолу, некоторые любители варят ее на паровой бане, для чего мастерят соответствующую посуду, но это экзотика. Она вам точно не потребуется, если вы отнесетесь к процессу варки смолы с должным уважением.

А вот процеживать смолу не надо, если только она не загрязнена щепками, металлическими стружками, обрывками бумаги и прочим мусором. Для твердой песчинки, попавшей в смолу, сложенная вдвое (как советуют) марля – не преграда, зато есть очень хороший шанс, что при отливке и формовке полировальника эта песчинка утонет в смоле «с головой» и не наделает царапин на зеркале. Однако брать для варки смолы заведомо грязные ингредиенты, конечно, не следует.

Пчелиный воск нередко можно приобрести у торговцев медом, но в целом он не так уж обязателен.

Твердость смолы можно уменьшить также добавкой в нее небольшого количества скипидара или касторового масла. Существуют и рецепты смолы, сваренной исключительно из канифоли с касторовым маслом, но для первого опыта лучше все же использовать классический рецепт смолы из канифоли и пека (либо гудрона).

Гудрон вам может попасться разный, как мягкий, так и твердый. Если при комнатной температуре кусок гудрона остается твердым и колется при ударе, то можно смешивать его с канифолью примерно в равных долях; если же при комнатной температуре ваш палец при давлении оставит на куске гудрона ямку, значит, в вашей смоле должно быть больше канифоли и меньше гудрона. «Ногтевой» тест для определения твердости остывшей смолы в принципе работает, но дает большой разброс и применяется лишь за неимением лучшего. А ничего лучшего у любителя и не бывает. У профессионала, впрочем тоже, но профессионал имеет опыт. Иногда возникает необходимость снять смолу с полировальника и переварить ее в целях уменьшения или увеличения ее твердости. Как вариант, можно вместо этого изменить температуру воздуха в рабочем помещении, если имеется такая возможность.

Полирит в наше время не так уж трудно купить. Лучше все-таки иметь дело с полиритом, а не крокусом. Полирит быстрее работает благодаря несколько большей, чем у крокуса, твердости зерен окислов редкоземельных металлов. Это правда, что при полировке крокусом получится поверхность несколько лучшего качества, чем при работе с полиритом, но на практике эта разница не будет ощутима.

Полирит бывает разный и выпускается разными фирмами под разнообразными названиями: оптипол, реджипол, полимакс, тацепол, фторопол, церит, опалин, церимакс, церокс, тирокс и др. Эти порошки различаются размером зерен, который чаще всего варьирует в пределах 0,8 – 3 мкм, и массовой долей двуокиси церия, более твердой, чем окислы других редкоземельных металлов. Чем выше доля CeO2 в полирите, тем быстрее он полирует стекло, но тем ниже качество отполированной поверхности. То же самое с размером зерен полирита: чем они крупнее, тем эффективнее работает полирит, но хуже качество полировки. Если вам в руки попал неизвестный полирит, то размер его зерен оценить трудно (разве что с помощью сильного микроскопа), но о составе порошка можно кое-что сказать по его цвету: чем порошок светлее и желтее, тем больше в нем окиси церия. Встречается в продаже и чистая (ну почти) окись церия. Она имеет белый или розоватый цвет и стоит дороже. Полирит с невысоким содержанием двуокиси церия имеет коричневый цвет и работает медленнее. Разница в скорости сполировывания становится особенно заметной при асферизации (например, параболизации) зеркал из твердых сортов стекла.

В идеале следует начинать полировку крупнозернистым полиритом белого, розоватого или желтого цвета, а заканчивать фигуризацию зеркала при помощи более мягкого коричневого полирита с малым размером зерен, но любителю обычно приходится иметь дело с тем полиритом, который удалось раздобыть. Опасаться не следует: даже при полировке чистой двуокисью церия получаются зеркала с вполне приемлемой чистотой поверхности. Кроме того – если уж вам достался крупнозернистый полирит, – на последних стадиях работы его ведь можно и растереть между двух матовых стекол, как советовал М.С. Навашин, а затем отмучить, отобрав для работы мелкую фракцию.

Не надо только пугаться обывательских разговоров о якобы страшной радиоактивности полирита. Это байки. На самом деле полирит действительно чуть-чуть радиоактивен (главным образом из-за присутствия в нем малой примеси вездесущего тория-232), но «фонит» не сильнее обыкновенного гранита. Не боитесь же вы зданий и набережных, облицованных гранитом!

Следует сказать несколько слов о теневом приборе, который вам понадобится для оптического контроля. Сама тема теневого прибора и теневых испытаний подробно рассмотрена у классиков, и повторять вслед за ними весь материал нет смысла. Я остановлюсь лишь на двух моментах.

Источник света в теневом приборе должен быть компактным и, главное, ярким! Это очень важно. Не так уж много света отражает отполированное зеркало без металлического покрытия. Чем ярче будет теневая картина, тем больше подробностей вы сможете заметить на ней и тем лучше поймете, в каком направлении идет фигуризация зеркала и что надо изменить в данном процессе. В этом смысле щель в теневом приборе намного лучше искусственной звезды, и конденсор в виде короткофокусной линзы между ней и источником света устанавливают не зря. Пользуйтесь искусственной звездой без конденсора лишь в том случае, если можете затемнить помещение для теневых испытаний до состояния кромешной тьмы.

Даже при изготовлении сферического зеркала удобнее применять теневой прибор, перемещения ножа в котором (особенно вдоль оптической оси) – микрометрические. При изготовлении параболического зеркала такой теневой прибор просто необходим. Можно смастерить простую рычажную конструкцию, описанную М.С. Навашиным, а можно и выдумать свою. Не так уж это и трудно. Например, мой первый теневой прибор был собран из двух деревянных брусков, двух деревянных катушек от ниток, гибкой стальной линейки, лезвия для безопасной бритвы, струбцины и микрометра. Штырек микрометра гнул опирающуюся на катушки линейку, к которой в месте давления было приклеено лезвие безопасной бритвы. Таким образом, перемещения ножа вдоль оптической оси были микрометрическими, а поперек – ручными, с преодолением небольшого трения. Конструкция импровизированная и далеко не самая лучшая, но она работала, а это ли не главное?

Думаю, изучив классическую литературу по любительскому телескопостроению, вы уже поняли: чем ближе сдвинуты нож и светящаяся щель (либо звезда), тем лучше.

Читая различные материалы о теневых приборах, размещенные на астрономических форумах, вы можете наткнуться на такой вариант: размещение источника света, в качестве которого часто выступает мощный светодиод, перед ножом (если смотреть со стороны наблюдателя). В самом деле, почему бы не использовать нож как половинку щели, а без второй половинки и вовсе обойтись? Этот вариант, названный теневым прибором с полубесконечной щелью, был некогда исследован Д.Д. Максутовым. Было показано, что при использовании подобного прибора чувствительность теневого метода падает втрое, то есть снижается до λ/15 – λ/30. Достаточно ли такой точности?

Для простых (сферических длиннофокусных) зеркал – да. Но только для простых. Лучше все же не полениться смастерить совершенный теневой прибор, тем более что изготовить щель (и одновременно нож) из двух обломков лезвия безопасной бритвы, сдвинутых между собой на долю миллиметра, не такая уж сложная задача.

Что касается использования решетки Ронки и метода нити, то для начинающего любителя, думается, они излишни и могут применяться лишь из любопытства. Некоторые считают, что эти методы более наглядны, но я так не считаю. Грубо оценить фигуру зеркала можно и проще: ей соответствует граница света и тени при вдвигании ножа в предфокальном либо зафокальном положении. Подавляющее большинство любителей с успехом пользуется классическим методом Фуко.

Вам понадобится еще много разных мелочей, на которых я не стану останавливаться, во-первых, поскольку они многократно описаны в литературе, а во-вторых, потому что раздобыть их не составляет никакого труда.

Глава 2. Выбор заготовки, или чуть-чуть о скромности

Корифеи и гуру любительского телескопостроения в один голос советуют начинать со 150-миллиметрового сферического зеркала. Сферическая (а не параболическая или с какой-нибудь иной асферикой) форма его поверхности накладывает ограничение на максимальное относительное фокусное расстояние (не более 1:8,1 при отклонении поверхности от параболоида λ/8, что соответствует фокусному расстоянию 1215 мм). В итоге получится довольно скромное главное зеркало для довольно скромного любительского инструмента. В чем тут дело? Неужели корифеи и гуру, творя свои книги, попросту списывали друг у друга?

Никоим образом. Они просто мудры, потому и гуру.

Ваше первое зеркало должно быть небольшим. Во-первых, заготовку для него легче достать, а если это не удастся – вырезать ее из толстого витринного стекла или – если повезет – более крупной заготовки из качественного стекла, забракованной по причине, например, серьезных сколов на краю. Во-вторых, имеют значение размеры места, потребного для работы. В-третьих, со 150-мм стеклом вы уж точно не измучитесь физически, двигая его туда-сюда по шлифовальнику и полировальнику. В-четвертых, при фатальной неудаче (зеркало раскололось) ваши материальные потери будут невелики, что, возможно, отчасти поможет вам справиться с потерями моральными.

И эти доводы отнюдь не главные. Есть кое-что поважнее.

Зеркало большого диаметра поневоле должно иметь большую толщину. Практически в каждой книжке по любительскому телескопостроению вы найдете таблицу зависимости толщины заготовки для главного зеркала от ее диаметра1. При разгрузке 150-мм зеркала на 3 точки достаточно 20-мм толщины заготовки (для стекла К8 или витринного). Правда, если разгрузить зеркало на 6 или более точек, необходимая толщина заготовки уменьшается в разы. Вот тут-то и кроется ловушка. Наберите в YouTube поиск по теме «Телескоп своими руками», и вы увидите целый ряд роликов, где энтузиасты ничтоже сумняшеся вырезают из витринного стекла весьма крупные заготовки для зеркал. Неискушенный, но самонадеянный любитель легко может прийти к мысли: возьму здоровенную тонкую заготовку, разгружу ее (в том числе при работе над зеркалом; об этом ниже) на 9-18-27 точек и построю инструмент-гигант! Тем более что на интернет-форумах можно встретить даже такое чудо, как заверения одного самодеятельного телескопостроителя в том, что он изготовил зеркало хорошего качества диаметром свыше 500 мм при толщине менее 20 мм!

От души советую: отнеситесь к таким заверениям скептически. Более чем вероятно, что их автор пребывает в плену самообмана. Практически наверняка ничего хорошего из подобной попытки у вас не выйдет, так что боритесь с гигантоманией. Сложность разгрузки большого тонкого зеркала при его изготовлении, испытании и, наконец, в готовом телескопе перевесит все выгоды большой апертуры. Как вы думаете, почему мастера на оптическом производстве не любят браться за изготовление зеркал, если отношение их толщины к диаметру меньше 1:8, в крайнем случае 1:10? Ответ: с тонким зеркалом даже им, опытным мастерам, придется помучиться. Вероятность же того, что неопытный любитель изготовит тонкое зеркало приличного качества, и вовсе близка к нулю.

Кстати, в телескопе большое, но тонкое зеркало приходится разгружать не только с тыльной стороны, но и с боковой. К примеру, если 250-мм зеркало толщиной 30 мм еще может лежать боковиной на двух опорах, то уже 300-мм зеркало той же толщины при такой боковой разгрузке ведет себя отвратительно, то есть недопустимо деформируется под собственным весом. Приходится применять специальные меры боковой разгрузки, либо увеличивая количество опорных точек (например, с помощью качающихся коромысел), либо подвешивая зеркало в ремне или тросике, как при теневых испытаниях. Но 300-мм зеркало толщиной 30 мм деформируется, хотя уже и не фатально, даже при подвеске его в ремне. У зеркала, как говорят мастера-оптики, «растет пузо», то есть появляется асимметричный внеосевой бугор. Изображения окологоризонтных объектов, наблюдаемых в телескоп с таким зеркалом, будут подпорчены сферической аберрацией и астигматизмом. Помните, у вас не будет ни так называемой активной разгрузки, используемой для зеркал крупнейших современных телескопов, ни весьма сложной механической системы разгрузки главного зеркала, примененной для 42-тонного 6-метрового зеркала БТА!

И даже этот довод против гигантизма еще не самый главный. Основная причина совета начать со 150-мм зеркала – ненужность его параболизации. То есть параболизовать-то его можно, но категорической необходимости в этом нет. А вот 250-мм зеркало, как справедливо указал М.С. Навашин, уже придется параболизовать, иначе телескоп на его основе превратится в неподъемного и неудобного в работе монстра с длиной трубы порядка 2,5 м. И даже для параболического зеркала профессор Навашин посоветовал ограничиться относительным отверстием 1:7, не гонясь за более короткой трубой. Но почему?

В самом деле, почему бы не изготовить параболическое зеркало с А = 1:4 или даже больше и не построить на его основе «ньютон» с короткой трубой? В чем подвох?

В нескольких обстоятельствах. Необходимость применить в короткофокусном «ньютоне» более крупное вторичное зеркало – наверное, наименьшая проблема. Подбор окуляров, не портящих изображение при относительных отверстиях 1:5 и выше – тоже проблема худо-бедно решаемая. С трудностями юстировки короткофокусной оптической системы тоже можно справиться, помучившись сколько надо. Наконец, при наблюдениях в телескоп с А = 1:5 уже желательно применять корректор комы, а при А = 1:4 – желательно крайне. Корректор комы совершенно обязателен в том случае, если вы намереваетесь использовать короткофокусный «ньютон» как астрограф. Расчет показывает, что 250-мм «ньютон» с А = 1:7 будет иметь радиус поля зрения, условно свободного от комы, 3,66'. Не так уж много, но, как говорится, жить можно. Если же увеличить относительное отверстие до 1:4, то этот радиус уменьшится до 1,19'. При этом размер малой оси пятна комы на краю поля зрения увеличится более чем втрое.

Корректор комы избавит вас (ну почти) от этой беды, хотя это дополнительная деталь, дополнительные расходы и дополнительные потери света на линзах корректора. В целом перечисленные выше проблемы вполне решаемы. Не в них кроется главная загвоздка.

Сложность оптического контроля короткофокусного параболического зеркала – вот основная причина не гнаться за большим относительным отверстием. При испытаниях малосветосильного сферического зеркала вы спокойно пользуетесь теневым методом, изобретенным Леоном Фуко в позапрошлом веке и честно служащим по сей день. Этот метод хорош именно для сферических зеркал. Не нужно большой квалификации, чтобы заметить, глядя в теневой прибор: вот все зеркало разом осветилось, вот так же мгновенно погасло, а вот оно покрылось пепельной полутенью... Очень наглядно, да и просто красиво! Точность метода высока и более чем достаточна.

Теперь предположим, что мы работаем над относительно короткофокусным зеркалом, стремясь приблизить его к параболоиду и время от времени исследуя его методом Фуко. Мы даже предположим, что нам удалось достать или изготовить очень хороший теневой прибор, свободный от инструментального астигматизма, то есть такой прибор, в котором нож совмещен со светящейся щелью (об этом см. у Л.Л. Сикорука). Да-да, мы применяем специальные маски или наносим на зеркало метки фломастером, заполняем таблицы и высчитываем отклонение фигуры зеркала от идеальной параболы методом Миллье-Лакруа. Это несложно и даже порой увлекательно. Получим ли мы в итоге при должном старании близкое к идеалу зеркало? Совсем не факт. Метод Миллье-Лакруа применяется любителями только «от бедности» и работает не очень хорошо.

«В чем дело? Ведь математическое обоснование метода безупречно!» – вправе возразить вы. Соглашусь: обоснование безупречно. Небезупречны человеческий глаз и человеческая психология.

Довольно трудно без большого опыта точно определить, где находится середина полутеневой зоны, которая как раз и должна попасть на нанесенную на зеркало метку или в прорезь маски. Не зря рекомендуется повторять испытание не менее 10 раз, усредняя полученные данные. Но и этого средства мало! Ох, как хочется немного сжульничать и чуть-чуть – ну совсем чуть-чуть! – подогнать то, что мы видим, под то, что должно быть! В науке этот прискорбный эффект (или дефект) нашей психологии приводит к тому, что на политкорректном языке называется иммунизацией результатов, но будем грубо-прямолинейны: это самая настоящая подгонка. Нередко – неосознанная. Впасть в самообман бывает проще, чем постоянно подвергать свой труд – и себя, любимого! – жесткой критике. «Нельзя слепо верить в то, во что хочется», – утверждал Тирион Ланнистер. Истина банальная, но справедливая. И тем не менее каждому из нас ежедневно приходится сталкиваться с этой слепой и наивной верой – хоть в быту, хоть в телескопостроении. Чтобы вам не было обидно, признаюсь: мое первое 160-мм зеркало с фокусным расстоянием 800 мм (А = 1:5) было весьма далеким от параболоида, а ведь я считал, что оно с трудом, но все же входит в допуск. И основывался как раз на методе Миллье-Лакруа!

Хуже того: казусы такого рода случаются и с куда более заслуженными любителями, нежели ваш покорный слуга. Например, известный энтузиаст любительской астрономии А.А. Михеев из Ростова-на-Дону еще в 1955 году изготовил 325-мм зеркало с фокусным расстоянием 1380 мм для «ньютона», много лет проработавшего в общественной городской обсерватории. Зеркало испытывалось из центра кривизны, и строился график Миллье-Лакруа. Согласно графику, отклонения фигуры зеркала от параболоида не вышли – и далеко не вышли! – за допустимые пределы. В 2016 году это зеркало попало в Отдел любительского телескопостроения при МОО АГО2 на более дотошное исследование. Результат не слишком порадовал: несмотря на то, что при испытании из центра кривизны зеркало вполне ожидаемо показало хорошую с виду параболообразную теневую картину, наподобие изображенной на рис. 16, автоколлимационное исследование сразу выявило на нем ряд зональных ошибок и трехлучевой астигматизм.

Рис. 16. Так выглядит «параболическое» зеркало при теневом испытании из центра кривизны. Совсем не факт, что оно действительно параболическое!

Между прочим, такое зеркало считается очень неплохим – для любительского. Его отклонение от параболоида и впрямь не превышает λ/8. Беда в том, что для оценки качества зеркал следовало бы использовать совсем другой, значительно более наглядный параметр...

Это число Штреля, а в просторечии просто «штрель» – отношение между высотой реального центрального пика дифракционного изображения светящейся точки, даваемого вашей оптической системой (или одиночным зеркалом, если исследуется зеркало) к теоретически возможной высоте центрального пика (см. рис. 17). Исследования зеркала по искусственному звездному небу необходимы как раз для того, чтобы оценить, приемлем ли в первом приближении «штрель» или никуда не годится. При значительном опыте этот метод позволяет прогнозировать «штрель» довольно точно.

Понятно, что число Штреля всегда меньше единицы. Обычно мастера-оптики, «гонящие» серию и не относящиеся к разряду кое-какеров, считают зеркало годным, если его «штрель» не менее 0,8. Зеркало с числом Штреля выше 0,9 справедливо относится к хорошим, выше 0,95 – к превосходным. Зеркала с числом Штреля выше 0,98 встречаются исключительно редко. Один раз за 12-летнюю историю Отдела любительского телескопостроения при МОО АГО на исследование поступило уникальное зеркало со «штрелем», равным 0,992. Возможно, где-то существует оптика еще лучшего качества, но я о ней ничего не слышал.

Рис. 17. Распределение освещенности в дифракционном изображении светящейся точки при идеальной (пунктирная линия) и реальной оптике. Число Штреля равно h/H.

Если вы внимательно читали литературу, то, вероятно, запомнили, что помимо общей близости к идеальной форме зеркало еще должно быть по возможности плавным, без заметных зональных ошибок (валиков и канавок). Это пожелание может вызвать недоумение: какая разница, вызвано ли отклонение от идеальной формы общей кривизной – например, недопараболизацией – или зональными ошибками, если амплитуда отклонений одинакова? А разница именно в числе Штреля. Оно определяется не только амплитудой отклонений реальной фигуры зеркала от идеальной, но также площадью участков с отклонениями и зонами, на которых находятся эти участки.

К сожалению, зеркало А.А. Михеева показало число Штреля всего 0,757 в наилучшем из полученных результатов (см. очень наглядный рис. 18) и 0,700 в усреднении по нескольким измерениям.

Рис. 18. Результаты интерферометрического испытания сравнительно неплохого любительского параболического зеркала. При испытании зеркала методом Фуко из центра кривизны лучших параметров достичь, пожалуй, нельзя.

Помните: интерферометра у вас скорее всего не будет. Этот прибор – редкий зверь, водящийся, как правило, лишь в оптических лабораториях. То же относится и к плоскому эталонному зеркалу для испытаний в автоколлимации, и к сферическому эталонному зеркальному компенсатору для нуль-тестов. Значит, вам волей-неволей придется исследовать зеркало из центра кривизны, используя метод Фуко или его позднейшие модификации. Вот тут-то и встанут в полный рост проблемы качества оптического контроля вашего зеркала, если вы все-таки не послушаетесь доброго совета умерить на первое время желание сотворить крупный и притом светосильный «ньютон». Именно 150-мм сферическое зеркало является разумным компромиссом между трудом и результатом. Может быть, 150-мм зеркало покажется вам слишком маленьким, пусть так, но я настаиваю: 200 мм – это предел для новичка. Опять-таки крайне желательно на первый случай изготовить сферическое, а не параболическое зеркало. Да, инструмент получится длинноватым, но с этим придется смириться. Беритесь за параболическое зеркало лишь в том случае, если можете воспользоваться прямой помощью более опытного телескопостроителя. Но лучше оставьте параболизацию главного зеркала для вашего следующего, второго телескопа, когда вы уже приобретете некоторый опыт и будете готовы к решению более сложных задач. И даже в этом случае не гонитесь за большими значениями относительного отверстия. Зеркало с А = 1:4 или больше у вас гарантированно не получится качественным без значительно большего опыта и хорошей оснастки. А вот зеркало с А = 1:6 – почему бы и нет?

И будет лучше, если фигуризацией зеркала займетесь вы, а исследованием его методом Миллье-Лакруа – кто-то другой. Какая-никакая, а все же защита от невольной подгонки. Правда, начинающему любителю трудно найти человека, умеющего сносно читать теневые картины.

Вряд ли вам захочется после долгих трудов построить «кривоскоп», непригодный для наблюдений с большими увеличениями, как это некогда получилось у меня...

Для справки: идеально сферическое 150-миллиметровое зеркало с фокусным расстоянием 1215 мм и отклонением от параболоида, равным λ/8, будет иметь число Штреля около 0,8, что вполне приемлемо. А главное, контроль такого зеркала прост и нагляден. Если же фигура зеркала будет иметь небольшой плавный – именно небольшой и обязательно плавный – уклон в сторону параболоида, то это только к лучшему.

Итак, выбираем заготовку диаметром 150-200 мм толщиной не менее 20 мм, но желательно и не более 35 мм (для 200-мм зеркала). Какой взять сорт стекла?

Обычно приходится брать тот, который легче достать. Вот примерный ранжир по качеству (в порядке его убывания)3:

1. Ситалл СО-115М

2. Плавленый кварц

3. ЛК5, ЛК7 или «пирекс» (импортный вариант ЛК)

4. К8

5. Витринное или иллюминаторное стекло (отличия от К8 невелики)

6. Различные стекла типа «флинт», чья маркировка начинается с буквы Ф или ТФ (тяжелый флинт). Эти марки стекла предназначены для линз ахроматических объективов и мало пригодны для зеркал.

Что в данном случае означает качество стекла?

Это некий интегральный параметр (коэффициент Максутова), в который входят модуль упругости стекла, его теплопроводность, теплоемкость, плотность и коэффициент линейного расширения. Чем выше коэффициент Максутова, тем лучше материал. По этому параметру ситалл на голову выше всех в первую очередь из-за крайне малого (практически нулевого) коэффициента линейного расширения. По той же причине внутренние напряжения в ситалле не имеют серьезного значения, хотя и встречаются довольно часто. Ситалл труднее шлифуется из-за его твердости, зато полируется почти так же хорошо, как стекла серии ЛК, и, в отличие от К8, на нем труднее посадить царапину при тонкой шлифовке и полировке. С ситаллом приятно работать. К сожалению, ситалл дорог. И вспомните, что я говорил в первой части книги о влиянии тепловых токов в телескопе. Вы могли где-нибудь прочитать, что телескоп с ситалловым зеркалом не требует отстойки, – и это верно, но лишь в том смысле, что фигура зеркала не меняется при выносе телескопа из теплого помещения в ночную прохладу или даже на мороз. Но от тепловых токов все равно никуда не деться, и струение теплого воздуха перед остывающим зеркалом неизбежно будет иметь место. Так что отстойка телескопа все-таки необходима, хотя и меняет свой физический смысл. В целом ситалл, конечно, очень хорош, но сильно переоценен во мнении любителей. Помните: идеального материала не существует, есть лишь некие приближения к нему.

Почти такие же «потребительские характеристики» имеет плавленый кварц, но он тверже, поэтому работа с ним идет медленнее. Заготовка из этого материала – большая редкость, но все-таки может попасться любителю: чудеса ведь иногда случаются.

Стекла ЛК5, ЛК7 (в распоряжении любителя могут оказаться ЛК105 или ЛК107, это практически то же самое) и импортный «пирекс» являются компромиссом между великолепными характеристиками ситалла и кварца и низкой стоимостью К8. В толще этих стекол, особенно ЛК5, часто встречаются мелкие мутные пузырьки, которых не надо бояться. Даже если такой пузырек вскроется при шлифовке, не произойдет ничего страшного, особенно если вы расшлифуете его палочкой с абразивом. На зеркале всего лишь возникнет маленькая ямка, которая не ухудшит сколько-нибудь заметным образом его характеристик. Шлифовка и полировка ЛК происходят чуть труднее, чем шлифовка и полировка обыкновенного стекла, зато фигуризация приятнее, так как фигура зеркала из ЛК меняется менее прихотливо. Словом, ЛК и «пирекс» – очень хороший вариант, оптимальный по соотношению цены и качества.

Крон К8, в отличие от ЛК, не содержит пузырьков и включений, поскольку применяется в объективах рефракторов, менисках и т. д., где работает на просвет. Тем не менее стекло К8 часто применяется и для изготовления зеркал, особенно любительских. Цена этого сорта стекла невысока, шлифуется оно хорошо, полируется также хорошо, но из-за меньшей твердости увеличивается опасность появления царапин, а точная фигура зеркала достигается (впрочем, не всегда) несколько труднее, чем для ЛК. При сравнимых показателях теплопроводности и теплоемкости коэффициент линейного расширения К8 в 2-3 раза выше, чем тот же параметр «пирекса» или ЛК, поэтому будет, пожалуй, правильным не использовать стекло К8 для больших и толстых зеркал – телескоп с такой оптикой потребует слишком долгой отстойки или мощного принудительного охлаждения. Но для зеркал небольших любительских телескопов стекло К8 – вполне приемлемый и очень широко распространенный материал.

Витринные и иллюминаторные стекла отличаются от К8 по химическому составу, не сильно отличаясь по физическим свойствам. Для них в общем случае верно то, что здесь было сказано о К8. Мой личный опыт работы с иллюминаторным стеклом ограничивается двумя 210-мм параболическими зеркалами. Оба раза пришлось помучиться с их фигуризацией, что заставило меня задуматься: так ли уж верно утверждение классиков телескопостроения о том, что иллюминаторные и витринные стекла – практически то же самое, что К8? Возможно, мне просто не везло, но все же я неспроста поставил К8 на более высокую ступень в ранжире подходящих стекол.

Наихудший вариант – флинты. Эти стекла имеют желтоватый или коричневатый цвет, некоторые их сорта напоминают с виду ситалл, которым, увы, не являются. Они имеют большую плотность, малую твердость и большой коэффициент линейного расширения. Работать с ними неудобно из-за их мягкости, и нет никакой уверенности в том, что главное зеркало из флинта достойно поведет себя в готовом телескопе. Короче говоря, флинт – плохой выбор для изготовления зеркала.

Может попасться стекло, чья маркировка начинается с букв ТК. Это тяжелый крон. Данный материал для зеркала хуже, чем легкий крон (ЛК) и просто крон (К), но все же лучше флинтов.

Буквально в каждой книжке по любительскому телескопостроению указано: стекло не должно иметь внутренних напряжений. Это настолько важно, что и я считаю своим долгом высказаться на данную тему. Обязательно проверьте заготовку на внутренние напряжения! Можно сделать это при помощи двух фотографических поляризационных фильтров, как описано в традиционной литературе по телескопостроению, но в наше время, пожалуй, проще воспользоваться одним поляризационным фильтром и экраном планшета или ноутбука, свет от которых линейно поляризован. Сделайте экран белым (хотя бы войдя в текстовый редактор и не выведя на экран никакого текста), поместите перед экраном заготовку и рассматривайте ее сквозь поляризационный фильтр, медленно вращая его. Поляризационный фильтр держите поближе к глазу. Если при вращении фильтра заготовка равномерно затемняется и столь же равномерно освещается, то вам повезло: она лишена внутренних напряжений. Если же вместо равномерного затемнения вы видите «крест» (рис. 19), или нечто напоминающее логотип известной южнокорейской фирмы «Хёндэ», или какие-то узоры, то такая заготовка очень плохо отожжена, и я от души не рекомендую пытаться превратить ее в зеркало. Такое зеркало сохранит свою фигуру лишь при той температуре, при которой оно обрабатывалось. Оно обязательно покоробится прохладной ночью и еще не факт, что восстановит первоначальную форму при внесении в дом. Фигура плохо отожженного зеркала может навсегда испортиться и от других причин. Однажды я взялся «натереть параболу», опрометчиво не проверив стекло на внутренние напряжения. Когда работа близилась к концу, стеклянная баночка с полиритом, выскользнув из моих усталых пальцев, упала на зеркало, не разбив его и даже не оставив отметины. Но фигура зеркала была подпорчена, чего по идее не должно было случиться. Заинтересовавшись этим явлением, я наконец-то проверил стекло при помощи фильтра и ноутбука и увидел «крест». С тех пор, держа в руках плохо отожженное зеркало, я борюсь с искушением выйти на какой-нибудь замусоренный пустырь и, уподобившись дискоболу, метнуть такое изделие подальше. Не делаю этого только потому, что в оптическом хозяйстве пригодится и такое стекло – для «обдирки» более крупного зеркала, например.

Рис. 19. «Крест» при испытании заготовки для зеркала в поляризованном свете. Это стекло очень плохо отожжено.

Разумеется, испытывая заготовку на внутренние напряжения, надо пройтись фильтром по всей его поверхности. Если в центре заготовки напряжений нет, то еще не факт, что их не будет по краям.

Бывает и так, что испытание показывает наличие небольших напряжений. «Креста» или «логотипа» при этом нет, но зато там и сям наблюдается не совсем равномерное затемнение. Это небольшие местные напряжения. Таковым, например, оказалось упомянутое выше зеркало телескопа А.А. Михеева. В принципе и из такой заготовки можно изготовить зеркало, если другой заготовки не достать.

Лишь в одном случае годная заготовка может иметь значительные внутренние напряжения: если она ситалловая. При практически нулевом коэффициенте теплового расширения ситалла фигура зеркала не испортится от перепадов температуры и при наличии в нем напряжений. А от ударов, я надеюсь, вы его убережете.

Часто спрашивают: нельзя ли самостоятельно отжечь стекло с внутренними напряжениями в какой-нибудь печи? Не советую браться за это дело, если только вы не профессиональный стекловар с профессиональным оборудованием. Чтобы избавиться от внутренних напряжений, температуру сильно разогретого стекла нужно снижать чрезвычайно медленно – как минимум в течение нескольких суток, если не недель! – да еще по специальному графику. Для любителя это чересчур сложная задача.

По той же причине не следует пытаться спекать в печи два или несколько стеклянных дисков, добиваясь увеличения толщины заготовки. Результаты таких экспериментов, мягко говоря, сомнительны.

При современном изобилии всевозможных товаров и услуг будет просто странно, если, поискав немного в Интернете, вы не найдете подходящую вам по размерам и марке стекла заготовку для главного зеркала. Но голь на выдумки хитра: некоторые любители по-прежнему пользуются методом «верчения кастрюли», вырезая заготовки из витринного стекла и даже из кинескопов старых телевизоров. Можно также использовать конденсорные линзы подходящего (большого) диаметра. Придется только перед началом работы сошлифовать вершину выпуклой части конденсорной линзы до плоскости, поскольку должны же вы крепить за что-то зеркало в телескопе, а при необходимости параболизации зеркала – и при этой операции! В итоге получится облегченное зеркало с тонким краем, примерно такое, как показано в книге Д.А. Наумова «Изготовление оптики для любительских телескопов-рефлекторов и ее контроль».

В любом случае заготовка должна иметь строго круглую в плане форму и не иметь заметной косины, под которой подразумевается разница в толщине стеклянного диска на разных его краях. Косина – одна из причин появления астигматизма на зеркале при его обработке. Желательно истребить ее полностью еще в самом начале работы.

Также очень возможно, что доставшаяся вам заготовка будет иметь выколки на краю. Мелкие выколки не страшны, они уничтожатся при снятии фаски, а более крупные придется зашлифовать. При неглубоких выколках и толстой заготовке можно сошлифовать на стальной или чугунной плите всю поверхность заготовки до полного уничтожения выколок, периодически обновляя фаску для предотвращения новых выколок, но если выколка (от души надеюсь, что она всего одна на рабочей стороне вашей заготовки) глубока, то придется бороться конкретно с ней. Да, после сошлифовки выколки рабочая часть зеркала уже не будет строго круглой, поскольку из нее «выпадет» сошлифованный сегмент, однако сделать это нужно.

Может случиться и так, что вам попадется заготовка с центральным отверстием. Для начинающего любителя это плохой вариант, особенно если отверстие настолько велико, что ближайшая к отверстию зона зеркала не будет затенена вторичным зеркалом телескопа. Не получить завал поверхности вблизи отверстия при фигуризации зеркала будет весьма трудно. «Ослабление» центральной зоны полировальника помогает не всегда. Помните: главные неприятности почти всегда связаны с краем зеркала, а при наличии центрального отверстия вам придется иметь дело с двумя краями, внешним и внутренним. Это обстоятельство сильно осложняет жизнь самодеятельному телескопостроителю.

Эти строки я пишу под свежим впечатлением от фигуризации 380-мм зеркала с центральным отверстием диаметром 100 мм. Разглаживание подвернутого края зеркала приводило к появлению кольцевой ямы вокруг центрального отверстия, а при ликвидации ямы вновь возникал подвернутый край. Местная ретушь помогала делу, но приводила к появлению мелких зональных ошибок, а их сполировывание вновь портило края. Тришкин кафтан, честное слово. Успех в конце концов был достигнут, но скольких часов труда это стоило!

Хотя надо признать, что относительно тонкие зеркала как раз и можно крепить в телескопе (и при теневых испытаниях) за центральное отверстие при помощи входящей в него металлической трубки соответствующего диаметра. При этом крайне полезно облегчить края зеркала фрезеровкой с тыльной стороны, сняв до 30% массы стекла4,– или просто использовать в качестве зеркала крупную конденсорную линзу, высверлив отверстие в ее середине. Деформации зеркала при таком методе крепления обычно незначительны, если не гнаться за совсем уж тонкими зеркалами.

У тех, кто еще не «тёр стекло», часто возникают вроде бы логичные, а на деле смешные вопросы. Вспоминают, например, Роберта Вуда с его «ртутным телескопом»5 и, здраво рассудив, что, во-первых, вдыхание паров ртути пользы не приносит, а во-вторых, что хорошо бы наводить телескоп куда захочется, а не только в зенит, интересуются: почему бы точно так же не раскрутить в некоем низком и широком сосуде некоторую жидкость, которая при затвердении превратится в точную параболу? На роль жидкости часто предлагают эпоксидную смолу. Вынужден разочаровать: ничего хорошего не получится. Затвердение смолы или застывание жидкого металла будут сопровождаться таким короблением, что можно сразу забыть о какой-либо оптической точности поверхности зеркала. У той же эпоксидной смолы коэффициент объемной усадки при затвердении составляет 0,4%, и наивно мечтать о том, что затвердевшая поверхность сохранит точную параболическую форму. Все равно придется шлифовать, а затем полировать и фигуризовать эту поверхность. В итоге вы выиграете лишь во времени, необходимом для вышлифовывания в зеркале первоначального углубления, но фатально проиграете в качестве зеркала, которое у вас будет выполнено из негодного материала.

Не огорчайтесь: если вы сами подумывали о подобной «рационализации», то допустили примерно ту же ошибку, что и директор НАСА Дэниэл Голдин, публично заявивший в 1996 году, что стеклянное главное зеркало орбитального телескопа им. Хаббла, сильно облегченное, но все же имеющее массу свыше 800 кг, – дань устаревшим представлениям, а новый космический телескоп должен иметь легкое зеркало мембранного типа. Прошло много лет, а телескоп с главным зеркалом-мембраной так и не создан.

С появлением 3D-принтеров вопросы зазвучали иначе: почему бы просто-напросто не напечатать зеркало рефлектора на таком принтере? И вновь я должен огорчить любителей простых решений: ничего не выйдет. И материал категорически не тот, и добиться нужной точности поверхности никоим образом не удастся. Напечатать-то можно, но результат печати отправится прямиком на помойку.

В ряде источников рекомендуют брать в качестве заготовок «бутерброды» из двух тонких стеклянных дисков, склеенных «жидким стеклом» или эпоксидной смолой через стеклянные прокладки или даже напрямую. Увы, практика показала малую жизнеспособность подобных ухищрений. Ни мне, ни более опытным моим коллегам не известен ни один хороший любительский телескоп с зеркалом-склейкой.

Возможно, вам попадались на глаза описания изготовления астрономических зеркал из металла и уверения авторов в хорошем качестве таких зеркал и якобы сравнительно небольших усилиях для его достижения. Чаще всего в качестве пригодного металла рекомендуются твердый дюралюминий, нержавеющая сталь и, реже, бронза. Возможно, вы даже присмотрели для себя подходящий металлический диск. Дам добрый совет: отложите его в сторону. Во всяком случае, пока. До времени. Когда вы «набьете руку» на стекле, тогда и придет время экспериментировать с металлом, если вам по-прежнему будет этого хотеться. Но не раньше.

Причина проста: стекло, ситалл и плавленый кварц ведут себя довольно предсказуемо; металл – куда более прихотливо. «Физика» шлифовки состоит в выкрашивании материала заготовки острыми углами зерен абразива, катающихся между зеркалом и шлифовальником. Из этого следует, что материал зеркала должен быть хрупким, чтобы абразив именно выкрашивал его, а не царапал или размазывал. Недаром телескопостроители прошлых веков использовали специальную астрономическую бронзу – твердый и хрупкий сплав, содержащий порядка 40% олова. Но такой сплав в наше время трудно найти, а еще труднее получить самостоятельно: отлить заготовку без пузырей с первой попытки гарантированно не удастся. Ваше счастье, если получится с десятой. Уильям Гершель проделал сотни опытов с отливками заготовок для зеркал, прежде чем добился сносного результата!

Уточняю: сносного по меркам того, восемнадцатого столетия...

Оптики-профессионалы утверждают, и я советую прислушаться к их мнению: с металлическими зеркалами лучше не связываться. Правда, в музее Пулковской обсерватории выставлено довольно крупное зеркало, изготовленное из нержавеющей стали, но подумайте сами: разве оно попало бы в музей, если бы было пригодно к работе по прямому назначению?

Не усложняйте себе жизнь – вот к чему я призываю. Да, надо признать: производство оптики – довольно консервативная область техники, несмотря на современные технологические изыски вроде ионной полировки и асферизации зеркал напылением (о чем любитель может лишь мечтать). С одной стороны, что в хорошего в техническом консерватизме? С другой – и от него есть польза. Ведь за столетия «терки стекла» оптики наработали немало приемов, помогающих относительно легко добиться желаемого результата. В итоге любителю лучше всего иметь дело со стеклянным диском, причем цельным, а не склеенным. Не так уж трудно раздобыть 150-200-мм заготовку подходящей толщины и без внутренних напряжений. Возможно, это будет даже легче, чем вам кажется.



1В первом издании книги Л.Л. Сикорука «Телескопы для любителей астрономии» приводятся неверные (уменьшенные) толщины заготовок.

2Межрегиональная общественная организация «Астрономо-геодезическое объединение», преемник знаменитого ВАГО – Всесоюзного астрономо-геодезического общества.

3Зеркала из модного ныне в профессиональной среде карбида кремния не рассматриваю: мне чрезвычайно трудно предположить, что в распоряжении рядового любителя может оказаться диск из этого материала, не говоря уже о наборе алмазных порошков для его обработки.

4Очень терпеливый человек, располагающий большим количеством грубого абразива, может облегчить край зеркала и шлифовкой, но рекомендовать такой образ действий я не могу: затраты времени и усилий будут чрезвычайно велики и вряд ли оправданны. Начинающему любителю лучше направить свой энтузиазм в более полезное русло.

5В наше время телескоп с вращающимся 6-метровым ртутным зеркалом работает в Канаде и являет собой прекрасный пример исключения, подтверждающего правило. Речь идет о LZT (Large Zenith Telescope).

Глава 3. Начинаем работать

Итак, я предполагаю, что у вас есть заготовка для главного зеркала, «линейка» абразивов из 7 или 8 «номеров» и полирит (либо, на худой конец, крокус). Первый этап работы – оборудование рабочего места. Шлифовальник (или зеркало, когда это необходимо) должен лежать рабочей стороной вверх, опираясь тыльной стороной на 3 равноудаленные от центра «точки» (в качестве последних годятся кусочки линолеума, фетра, листовой резины, пробки и т. п.) и помещаться между тремя опять-таки равноудаленными боковыми упорами. В литературе об этом достаточно материала.

Мастерить ли поворотный столик – решайте сами. Я работал и с ним, и без него. Если вам нравится работать сидя – мастерите, конечно. Дело несложное. Правда, при «обдирке» и грубой шлифовке вам придется прилагать заметные вертикальные усилия, а делать это в сидячем положении не очень удобно. Но дело ваше.

Второй этап работы – фаска на заготовке. Можно сделать ее, как рекомендуют корифеи, при помощи металлической пластины с абразивом (вполне подойдет шлифпорошок № 6, или, что то же самое, М63) и водой, а можно и не слишком грубым наждачным бруском. Но будьте осторожны, чтобы не наделать выколок! Движения должны производиться преимущественно в плоскости зеркала по касательной к нему, а в начале работы – только по касательной. Лишь когда фаска уже явственна, для ее скорейшего увеличения можно иногда переходить на движения поперек или, лучше, наискось фаски. Но без чрезмерного нажима!

Фаску надо сделать на обеих поверхностях зеркала. Да-да, и на задней тоже. Ведь основное назначение фаски – предотвратить сколы края зеркала. Сколы на задней стороне вам тоже не нужны.

Фаску на лицевой стороне, возможно, придется возобновлять, так как по мере шлифовки она будет уменьшаться, и не надо, чтобы она исчезла совсем.

Внимание! Позднее, при переходе от шлифовки к полировке или, может быть, чуть раньше, фаску на лицевой стороне надо будет «облагородить» мелким абразивом. Зачем – скажу позднее.

О необходимости шлифовки и даже полировки задней стороны зеркала шли и идут споры. Одни спорщики в общем-то резонно утверждают, что грубо отшлифованная задняя поверхность зеркала будет лучше отдавать тепло благодаря увеличению эффективной поверхности рассеяния и таким образом время отстойки телескопа на холоде уменьшится. Другие столь же резонно указывают на то, что под грубо отшлифованной поверхностью стекла имеется трещиноватый слой, препятствующий теплопередаче, а потому тыльную сторону зеркала надо не только отшлифовать, но и отполировать. Натурных экспериментов с двумя одинаковыми зеркалами, одно из которых отполировано сзади, а другое лишь грубо отшлифовано, никто из любителей, кажется, не проводил, и вопрос остается неясным. Здравый смысл подсказывает, что выигрыш в одном из вариантов, если он вообще есть, будет совершенно ничтожным.

Высказываются и другие соображения: если зеркало не выпилено из стеклянного цилиндра (на что вам укажет характерная дугообразная штриховка от алмазного круга), а вырезано из листа, то оно может иметь поверхностные напряжения, каковые и следует убрать, сошлифовав с тыльной стороны зеркала слой толщиной 1 – 2 мм. (Рабочую сторону зеркала вы и без того будете шлифовать.) Но если испытание с поляризационным фильтром не выявило в вашей заготовке напряжений, то их нет нигде, ни в поверхностном слое, ни в глубине. Зачем же тогда тратить время на ненужную шлифовку, уменьшая к тому же толщину заготовки? Лично я шлифую тыльную сторону заготовки сравнительно редко и лишь в двух случаях: во-первых, когда хочу несколько уменьшить избыточную толщину стеклянного диска (бывает и такое!), а во-вторых, когда тыльная сторона выглядит неряшливо из-за дефектов в поверхностном слое стекла. Пусть зеркало не выходной костюм, однако и ему не мешает радовать глаз.

Следующий этап работы – «обдирка», то есть вышлифовывание в зеркале необходимого углубления. Во время этой операции зеркало, естественно, лежит рабочей стороной вверх на том самом месте, куда позднее ляжет шлифовальник. Если вы прислушались к моим советам относительно диаметра зеркала и его фокусного расстояния, то вряд ли глубина «ямы», она же стрелка кривизны, превысит 2 мм. Такое углубление при использовании самого грубого абразива (№25 – №50) вышлифовывается достаточно быстро.

Многие, буквально восприняв из литературы совет работать на «обдирке» металлическим кольцом вдвое меньшего, нежели зеркало, диаметра, усиленно ищут это самое кольцо. Напрасно. Ровно с тем же успехом можно работать сплошным диском – металлическим, стеклянным или, еще лучше, наждачным. Правда, под наждачный диск все равно придется сыпать абразив, поскольку иначе работа идет очень медленно.

Кольцо тут не проигрывает и не выигрывает. Конечно, кольцо обеспечит большее удельное давление на стекло, а скорость сошлифовывания материала прямо пропорциональна прилагаемому к нему давлению. Но в то же время в работе одновременно находится гораздо меньшая площадь, чем при шлифовке диском. «Плюс» и «минус» взаимно уничтожаются, выигрыша нет.

Если вам попадется диск или кольцо несколько меньшего, чем нужно, диаметра, можно работать и им, но, чтобы не натереть яму в центре и завал на краю, придется чаще переходить с прямого штриха по диаметру на штрих эллиптический. Не следует использовать диск (или кольцо) диаметром более, чем D/2 или менее, чем D/3.

Чрезвычайно интересно и поучительно работать «по-чикински», или, что то же самое, «по-навашински», шлифуя один стеклянный диск о другой, того же диаметра. Тут поначалу надо применять штрих по хорде. Над моим первым зеркалом я работал именно «по-навашински» и для начала решил проверить: правда ли при центральном штрихе стандартной длины стрелка кривизны растет медленно? Эксперимент как нельзя лучше подтвердил правоту корифеев. За три часа работы центральным штрихом на электрокорунде №40 я вышлифовал в зеркале углубление всего-навсего 0,3 мм глубиной, а затем, перейдя на штрих по хорде, менее чем за час закончил «обдирку», достигнув требуемой (2 мм) стрелки кривизны.

Сейчас метод шлифовки одного стеклянного диска о другой применяется редко. Он не дает выигрыша ни в скорости работы, ни в ее качестве, да и достать одну стеклянную заготовку проще и дешевле, чем две. Еще один минус данного метода: на этапе тонкой шлифовки два стеклянных диска могут намертво присосаться друг к другу. Об этом пишет М.С. Навашин, а я подтверждаю: еще как могут. Разделить их мне удавалось долгим вымачиванием в теплой воде с шампунем.

Но если вы не трете друг о друга два одинаковых стеклянных диска, вам необходимо изготовить шлифовальник. Я не могу посоветовать вам использовать шлифовальник с рабочим слоем из эпоксидной смолы, как рекомендует Л.Л. Сикорук. Во-первых, трудно приготовить смолу без пузырьков, которые могут вскрываться по ходу шлифовки и служить ловушками для крупных зерен абразива. Во-вторых, эпоксидная смола мягка. Гораздо лучше отлить на зеркале основание шлифовальника из цементного раствора (можно и с мелким гравием), обмазать затвердевший «блин» эпоксидной смолой, а затем наклеить на «блин» те или иные шлифующие элементы.

Для работы над 150-200-мм зеркалом вам понадобится цементный «блин» толщиной 20-30 мм. Он отливается на зеркале после «обдирки». Смажьте боковую поверхность зеркала любым жидким маслом, хотя бы и подсолнечным. Положите зеркало на подстеленную газету или пленку. Вырежьте длинную полосу ватмана шириной, равной сумме толщин зеркала (по краю) и вашего будущего «блина», оберните ее один раз вокруг зеркала и прихватите любым быстросохнущим клеем. Далее мажьте полосу ватмана эпоксидной смолой и продолжайте оборачивать ее вокруг получающегося бортика. Для небольшого зеркала хватит двух слоев ватмана, но если вы накрутите три – беды не будет. Дождитесь затвердения бортика.

Весь этот процесс описан в книге Л.Л. Сикорука, и я могу внести лишь небольшие поправки. Выньте бортик. Накройте зеркало тонкой полиэтиленовой пленкой или просто засуньте его в тонкий полиэтиленовый пакет. Положите зеркало на ровную горизонтальную поверхность рабочей стороной вверх. Разгладьте морщины на полиэтилене и наденьте бортик. Если вы склеили бортик аккуратно, то он должен надеться с некоторым, но не чрезмерным усилием, а полиэтиленовая пленка должна подняться над вогнутой поверхностью рабочей стороны зеркала и натянуться, как барабан. Теперь надо проткнуть пленку посередине тонкой иголкой и, осторожно надавливая, промять ее до самой поверхности зеркала, выдавливая воздух. Вот для чего нужен именно тонкий полиэтилен – он лучше «тянется»! Воздушных пузырей остаться не должно, выгоните их. Теперь, когда пленка плотно прилегла к зеркалу, осталось только смазать полиэтилен и бортики любым жидким маслом и приготовить цементный раствор (примерно 1 часть цемента на 2 – 2,5 части песка). Раствор должен иметь консистенцию сметаны, то есть быть не слишком жидким и не слишком густым.

Можно предварительно заделать пластилином фаски на зеркале, как советует Л.Л. Сикорук, но можно этого и не делать. Во втором случае после затвердения «блина» и освобождения его от бортика придется аккуратно пройти по его краю напильником или наждачным бруском, чтобы убрать узкий цементный валик, образовавшийся на месте фаски зеркала.

Залейте получившуюся «емкость» раствором до половины высоты бортика. Затем положите арматуру – стальную сетку, скрученные медной или стальной проволокой длинные гвозди и т. п. (Но не толстую алюминиевую проволоку – во-первых, механические свойства такой арматуры плохи, а во-вторых, алюминий и цемент реагируют между собой с выделением газообразного водорода.) После чего залейте «емкость» раствором доверху (см. рис. 20) и выровняйте поверхность цементного раствора при помощи какой-нибудь ровной планочки, положив ее на бортики, продольно двигая туда-сюда и постепенно перемещая поперек движения. Излишки раствора будут сгоняться к краю и выпадут за бортик. Эта операция называется у строителей стяжкой, а почему – не спрашивайте.

Рис. 20. Отливка цементного основания шлифовальника для зеркала 380 мм с центральным отверстием.

Когда цементный раствор немного схватится, его полезно накрыть мокрой тряпкой, особенно в помещении с сухим воздухом, и смачивать тряпку первые два-три дня. Так наше основание шлифовальника гарантированно не растрескается. После затвердения раствора (на что лучше отвести не менее недели) нужно аккуратно разломать бортики, отделить от зеркала цементный «блин» и обмазать его тонким слоем эпоксидной смолы: сначала одну сторону и боковину, затем, после затвердения смолы, подвергнуть той же операции другую сторону. При наличии серьезных дефектов (прежде всего крупных «ущелий» от морщин на полиэтилене, возникших из-за вашей неаккуратности) на рабочей стороне «блина» их следует предварительно зашпаклевать и зашкурить.

Желательно, чтобы рабочая сторона основания шлифовальника была обмазана действительно тонким, без излишней щедрости, слоем эпоксидной смолы. На нее мы будем клеить шлифующие элементы. А тонкий слой эпоксидной смолы под ними нужен на тот случай, если во время шлифовки тот или иной шлифующий элемент отвалится. Пусть у нас будет шанс, что на его месте не обнажится «голое» цементное основание шлифовальника.

В качестве материала для шлифующих элементов лучше всего выбрать стекло или металл. Стеклянные квадратики можно купить, например, в «Леруа Мерлен» (рис. 21) или нарезать стеклорезом самостоятельно, а если вы выберете металл, то годятся любые небольшие одинаковые пластинки стали, латуни, твердого дюралюминия и даже мелкие монетки. Чтобы шлифующие элементы, какими бы они ни были, не торчали после приклейки один выше, другой ниже, а с самого начала более или менее вошли в контакт с зеркалом, следует поступить так: положить шлифовальник рабочей стороной вверх, обмазать его рабочую сторону не слишком толстым слоем эпоксидной смолы и клеить шлифующие элементы не сразу, а выждав, когда смола вследствие начавшейся полимеризации станет несколько более вязкой. Разложив их по шлифовальнику (разумеется, асимметрично), надо смазать рабочую сторону зеркала любым жидким маслом (во избежание случайного приклеивания) и положить зеркало на шлифовальник. Обязательно нужно сейчас же подпереть чем-нибудь зеркало с боков, чтобы оно не съехало по маслу вбок и не разбилось. После чего остается лишь дождаться затвердения смолы.

Рис. 21. Цементный шлифовальник с покупными стеклянными шлифующими элементами для шлифовки 400-мм зеркала.

Слишком толстые шлифующие элементы не дадут вам выигрыша ни в чем, зато шлифовальник станет более «прожорливым», поскольку промежутки между шлифующими элементами – естественные ловушки для абразива. Далеко не весь абразив из этих ловушек вам удастся заставить работать, значительная его часть будет смыта и пропадет. Но плохи и даже опасны чрезмерно тонкие шлифующие элементы – они могут полностью сработаться еще до окончания грубой шлифовки зеркала. Оптимальная толщина стального шлифующего элемента лежит в пределах 1,5 – 2 мм (вот почему я упомянул монетки), дюралюминиевого или стеклянного – 2 – 3 мм.

Я бы не советовал использовать вместо стекла или металла более мягкие материалы, скажем, оргстекло или винипласт. Да, Л.Л. Сикорук пишет чистую правду: после шлифовки мягким шлифовальником остаточная матовость на зеркале получается более тонкой. Зато процесс шлифовки идет дольше и притом менее предсказуемо. Не зря профессионалы используют металлические шлифовальники, чаще всего чугунные для грубой шлифовки и латунные для шлифовки тонкой.

Мне доводилось шлифовать зеркала на оргстеклянных шлифовальниках, и процесс шлифовки всегда шел существенно дольше, чем на шлифовальниках металлических, а отшлифованная поверхность сильнее отличалась от сферической.

Если вы все же решите шлифовать зеркало оргстеклом, то, возможно, вам будет интересен еще один метод. Однажды, готовясь шлифовать 260-мм зеркало, я подумал: а зачем мне, собственно, резать оргстекло на квадратики? Не лучше ли вырезать по размеру зеркала оргстеклянный диск и моллировать (изменить форму под давлением при повышенной температуре) его в горячей воде? Ведь оргстекло в кипятке размягчается. Сказано – сделано. На дно большой кастрюли я положил три щепочки, на них – зеркало рабочей стороной вверх, на зеркало – выпиленный из оргстекла диск, на диск – цементное, защищенное затвердевшей эпоксидной смолой основание шлифовальника, добавил сверху 3-килограммовый груз и залил весь этот «бутерброд» чуть теплой водой. На огонь поставить не решился (вдруг зеркало лопнет?), а время от времени добавлял в кастрюлю кипяток и отчерпывал остывшую воду. Так понемногу довел воду в кастрюле до температуры в 90 градусов и оставил остывать на ночь. Получился замечательный оргстеклянный а-ля мениск. Его я приклеил к основанию шлифовальника описанным чуть выше способом и ножовкой по металлу пропилил в оргстекле асимметричные канавки глубиной около 2 мм. Кое-кто из моих собратьев по увлечению пробурчал не без иронии, что я-де исповедую принцип «лучше, конечно, помучиться», но в свою защиту скажу, что этот шлифовальник проявил себя неплохо – для оргстеклянного, конечно.

Перед началом собственно шлифовки шлифовальник любого типа надо притереть к зеркалу на самом грубом абразиве. Возможно, для этого хватит и часа работы, но не исключено, что потребуется больше времени. В идеале по окончании притирки вся поверхность шлифовальника должна покрыться равномерной шероховатостью. На практике будет достаточно, если «заработают» все шлифующие элементы, хотя некоторые, возможно, не полностью. Крупных «лысин» остаться не должно.

Шлифовка все более мелкими номерами абразива – процесс в общем несложный и хорошо описанный в литературе. Подчеркну важное: на тонкой шлифовке нужно внимательно следить за краями шлифовальника, не давая им подсыхать, и, конечно, очень тщательно мыть шлифовальник при переходе к следующему номеру абразива, вычищая щетинистой кистью остатки предыдущего абразива из канавок. Разночтения между рекомендациями М.С. Навашина и Л.Л. Сикорука по сути заключаются только в том, где начинать и где заканчивать штрих. При этом длина штриха одинакова у обоих авторов: D/4 – D/3. Именно она в первую очередь определяет успех или неуспех шлифовки, так что вы можете применять штрих с односторонним выносом (как предлагает Сикорук) или с двусторонним (как рекомендует Навашин) – существенной разницы нет. А несущественная разница заключается в том, что при штрихе с односторонним выносом сильнее уменьшается фокусное расстояние зеркала. Оно и понятно: при таком штрихе зеркало сильнее давит центром на край шлифовальника.

Некоторые полагают, что при штрихе с односторонним выносом уменьшается опасность возникновения завала края. Думаю, это ошибочное мнение. Мой опыт его не подтверждает.

Лично я предпочитаю «навашинский» штрих с двусторонним выносом. Между прочим, для устранения зональных ошибок зеркала достаточно перейти на штрих той же длины с односторонним выносом (по Сикоруку). Этот простейший метод хорошо убирает валики и канавки на средних зонах, но бесполезен против ямы в центре зеркала и завала края. Впрочем, это уже в большей степени относится к полировке.

Но прежде чем мастерить шлифовальник одного размера с зеркалом, подумайте: нет ли у вас возможности заказать токарю шлифовальник из стали или твердого дюралюминия несколько большего диаметра? Скажем, на 20-30% (больше 40%, пожалуй, не стоит). Этот шлифовальник может быть радиусным или, что гораздо дешевле, ступенчатым с шагом ступенек по высоте 0,05 – 0,1 мм. Ручаюсь чем угодно: попробовав работать с металлическим шлифовальником увеличенного размера, а затем и с полировальником на его основе, вы уже не захотите ничего другого.

Главная причина как раз в размерах. На большем, чем зеркало, шлифовальнике (и полировальнике) вам будет гораздо труднее натереть на зеркале яму в центре и, что еще хуже, завал края. Вам не придется внимательно следить за длиной штриха – нужно только, чтобы зеркало при движении через центр или по хорде в крайнем положении слегка выступало за край шлифовальника. И наконец, такой шлифовальник долговечен, на нем можно отшлифовать десятки зеркал. Если он больше не пригодится вам (хотя почему бы и нет?), то может пригодиться кому-нибудь другому.

Расчет ступенчатого шлифовальника легко найти в литературе по любительскому телескопостроению, поэтому здесь я его не привожу.

Иногда пишут, что «обдирку» можно сразу выполнить на металлическом шлифовальнике. Практика показывает, что лучше этого не делать, особенно если шлифовальник выточен из дюралюминия, самые твердые марки которого все равно довольно мягки. Вы рискуете «просадить» центр шлифовальника. В итоге по окончании тонкой шлифовки ваше зеркало будет дальше от сферы, чем вам хотелось бы, и сполировывание мата займет много времени. Не поленитесь «ободрать» зеркало до того, как оно попадет на шлифовальник. Поверьте, это окупится.

На каком номере абразива закончить шлифовку – М10 или М7? Может быть, даже М5? Тут мнения разные, но в целом можно сказать одно: если шлифовка на М10 прошла удачно, то можно уже остановиться. Да, шлифовка на абразиве М7 даст на зеркале более тонкую матовость, но возрастет и опасность появления царапин. А главное, полировка после М10 окажется лишь ненамного более долгой, чем после М7. На длительность полировки повлияют главным образом другие факторы, и в первую очередь то, насколько фигура вашего зеркала отличается от сферы. Л.Л. Сикорук справедливо указывает на то, что 20-30-часовая полировка не считается у начинающих любителей слишком длительной. За такой срок гарантированно сполируется мат от абразива М10 и даже М14. Так стоит ли чересчур гнаться за тонкостью мата? Что абсолютно необходимо, так это не пожалеть времени на шлифовку последними номерами абразива (обычно это М20 и М10). Часа по полтора-два на каждый номер – это уж непременно. Иначе при полировке вы заметите, что мат уже сошел, а светящиеся при косом освещении лампой накаливания6 точки, возникшие из-за выкрашивания стекла крупными номерами абразива, остались во множестве, и выведение их полировкой займет неоправданно много времени.

Перед последним номером абразива или сразу после него надо проделать еще одну операцию: отшлифовать тем же номером фаску зеркала. Казалось бы, зачем? А вот зачем: фаска у нас была отшлифована довольно грубо. Как следствие, при полировке смола может сорвать с нее мелкие стеклянные крошки. Они нанесут на поверхность зеркала не классические царапины с рваными краями, а так называемые ласины – менее глубокие царапины с более плоским дном, при большом увеличении напоминающие каньоны. В принципе мелкие ласины можно сполировать, но это обойдется вам в несколько часов упорного труда. Гораздо лучше «облагородить» фаску перед полировкой и тем самым свести к минимуму опасность появления ласин. Делать это придется с помощью металлической пластины и абразивной кашицы, поскольку вряд ли вам удастся найти для этой операции подходящий наждачный брусок.

Может случиться и так, что ласины начнут появляться уже при шлифовке абразивом М20, заставляя вас подозревать абразив в загрязненности, поскольку начинающему любителю трудно отличить ласину от царапины. В этом случае следует «облагородить» фаску тем же способом, продолжить шлифовку и посмотреть, появляются новые царапины или нет. Если нет, то абразив в порядке.

И еще одно напоследок. Если грубый абразив можно наносить на шлифовальник ложкой или даже рукой, то для тонких абразивных порошков применяется иной метод. Абразив лучше всего насыпать в баночку, залить водой, взболтать, дать отстояться и брать сверху кисточкой. При этом может возникнуть впечатление, что корифеи говорят о какой-то особенно тонкой, чуть ли не акварельной кисточке из беличьего меха. Ничего подобного. Много абразивной суспензии вы на акварельную кисточку не наберете. Все-таки вы шлифуете не такое уж маленькое главное зеркало, а не мелкую лупу. Можно даже использовать заурядную малярную кисточку, правда, самую мелкую. Но рекомендацию тщательно мыть кисточку при переходе к следующему номеру абразива, а еще лучше использовать новую кисточку я поддержу обеими руками.

Для каждого номера абразива нужна отдельная баночка. Если не забывать накрывать баночки с мелкими номерами абразива крышками на время перерывов в работе, то можно легко обойтись без пластмассовых бутылочек с трубочками, рекомендованных Л.Л. Сикоруком. При должной аккуратности можно даже обойтись пластмассовыми стаканчиками с бумажными «крышками». В Отделе телескопостроения при МОО АГО чаще всего так и делают. Разумеется, в стаканчиках находится только расходная часть мелких номеров абразива, которую предполагается истратить во время текущего сеанса шлифовки; основная же масса мелких абразивов хранится в надежно закрытой таре.



6Да-да, мелкие дефекты поверхности зеркала лучше всего видны в свете именно «устаревшей» лампы накаливания, а не какой-нибудь иной.

Глава 4. Полировка

«Как? Вы сами шлифуете астрономическую оптику?» – удивляются знакомые и малознакомые люди, ничуть не понимая, что шлифовка, в том числе тонкая, – дело относительно простое, хоть и кропотливое. Во всяком случае, этот процесс вполне понятен на логическом уровне и не содержит в себе никакой мистики. Однако оптически точную форму зеркало приобретает после полировки, точнее, после финальной и самой сложной ее части – фигуризации.

Тут «мистика» порой присутствует – в том смысле, что иногда трудно сразу понять, почему полировальная смола ведет себя так, а не иначе. Приходится думать, отсекая одну неверную гипотезу за другой. Четкие инструкции а-ля «вставьте деталь А в отверстие Б» тут не проходят: слишком уж много факторов влияют на процесс.

Почему для полировки употребляется смола, а не фетр, и полирит, а не паста ГОИ или порошкообразная окись хрома? Да просто потому, что мы с вами собираемся полировать не какую-нибудь очковую линзу, а зеркало настоящего, пусть и некрупного, телескопа. Требования к точности и чистоте поверхности тут совершенно другие.

Надо признать, что изготовление смоляного полировальника – не самая простая и не самая приятная операция для того, кто занимается этим впервые. Опять-таки вам будет проще, если у вас имеется металлический шлифовальник, который послужит основанием для полировальника (рис. 22). Металлическое основание для полировальника можно подогреть на электроплитке, чего не стоит делать с цементным основанием. Да и сбить смолу с металлического основания полировальника в случае, если придется возвращаться к тонкой шлифовке, очень легко. Чего опять-таки не скажешь о полировальнике на цементном основании, удалить смолу с которого можно лишь в нагретом до размягчения состоянии деревянной рейкой или лопаточкой.

Рис. 22. Аккуратно изготовленный полировальник на основе ступенчатого шлифовальника.

Но предположим для начала, что ваше основание полировальника – цементное. Кстати, совет Л.Л. Сикорука отлить сразу два цементных основания (если уж вы выбрали этот путь) – одно для шлифовальника, другое для полировальника – отнюдь не лишен смысла и может сэкономить вам немало времени и сил. При наличии отдельного основания для полировальника вам не придется при вынужденном возврате к тонкой шлифовке снимать с него смолу, а после исправления шлифовкой дефектов зеркала вновь изготавливать полировальник.

Может возникнуть законный вопрос: нельзя ли в качестве основания для полировальника взять не выпуклую, а плоскую поверхность? Нет, нельзя. Дело в том, что при сравнительно небольших давлениях на полировальник (а мы и не будем давить на него весом слона) скорость полировки зависит от толщины смолы примерно логарифмически, и слой смолы толщиной 5 мм будет полировать раза в полтора быстрее, чем слой смолы толщиной 3 мм. (При толщине смоляного слоя 8 мм и более график выходит на «плато», где скорость полировки уже практически не зависит от толщины. Но столь толстый слой смолы любителями и не применяется – такой полировальник трудно изготовить.)

Проиллюстрирую это примером из личной практики. Как-то раз я полировал 180-мм зеркало на полировальнике, отлитом на большой плоской план-шайбе. Дело уверенно шло к получению сферической поверхности, осталось «уговорить» только край зеркала. И вдруг ни с того ни с сего в середине зеркала образовалась ямка, быстро превратившаяся в новую сферическую поверхность, примерно на 20 мм меньшим радиусом, чем предыдущая. Устранить яму подрезкой полировальника мне не удалось. Поскольку зеркало предназначалось для «ньютона» и точно выверенного радиуса его кривизны от меня никто не требовал, я решил: раз уж полировальнику «хочется» натереть сферу немного меньшего радиуса – пусть трет. Новая сфера распространилась почти до края зеркала, и тут история повторилась: полировальник начал «копать» в центре зеркала новую сферу еще меньшего радиуса. Причина этого безобразного явления крылась именно в плоском основании полировальника. Слой смолы в его центре оказался толще, чем по краям, в результате чего полировальник все время пытался активнее срабатывать стекло в центре зеркала. Уяснив суть дела, я нашел металлический шлифовальник примерно с тем же радиусом кривизны, что у зеркала, отлил на нем полировальник и благополучно довел фигуризацию до конца.

Банальная мораль: если вы хотите не просто поэкспериментировать, а скорее получить результат в виде готового зеркала, слушайте советы опытных людей. Незачем набивать себе шишки там, где их уже набили другие.

Итак, как лучше действовать?

Готовую смолу необходимо расплавить до консистенции не слишком густой сметаны, то есть сначала расплавить до жидкого вида (не допуская закипания!), время от времени помешивая деревянной палочкой, а потом дать смоле несколько остыть. Цементное основание – напротив, подогреть в горячей воде, причем подержать его там подольше, чтобы оно прогрелось по всей толщине. Вынуть из воды, вытереть насухо, положить на ровную горизонтальную поверхность и осторожно лить смолу на центр. Смола, естественно, будет понемногу растекаться к краям. Дождавшись, когда она почти достигнет краев, надо окунуть зеркало в теплую воду и начать формовку полировальника, двигая зеркалом по смоле во всех направлениях, понемногу вращая зеркало и давя руками на него сверху. Надо периодически окунать зеркало в теплую воду, а еще лучше в слабый мыльный раствор. Если смола растекается слишком быстро, значит, вы ее недостаточно остудили. Если смола липнет к зеркалу – то же самое. Если при формовке на поверхности смолы образуются круглые ямки, значит, вы перегрели основание, хотя с цементным «блином» это сделать трудно, или, может быть, смола еще слишком горяча. Подождите немного. Но если после некоторого времени формовки вы видите, что уже и основание начало остывать, а слой смолы еще не покрыл полностью верхнюю часть полировальника, это значит, что полировальник надо вновь подогреть в горячей воде и продолжать процесс до тех пор, пока смола не покроет всю рабочую часть полировальника до самых его краев и даже немного свесится с них. Процесс долгий, кропотливый, но надо потерпеть. Со временем вы сможете точно сказать, при какой консистенции смолы и температуре основания полировальника лучше всего начинать отливку и формовку, но вряд ли это произойдет при работе над вашим первым зеркалом...

Полировальник с цементным основанием можно подогреть и иначе – достаточно мощным феном. При таком методе греется в основном смола, а не основание. Убедившись в достаточном разогреве смоляного слоя (палец при легком нажатии должен оставлять на нем ямку) надо облить полировальник горячей водой (или окунуть его в горячую воду) и поскорее, пока смола не остыла, приступить к формовке. Этот метод обычно применяется не при изготовлении полировальника, а при формовке его после значительных (более суток) перерывов в работе.

(Забегу вперед: хранить полировальник во время оных перерывов следует, разумеется, в положении рабочей стороной вверх и позаботиться о защите смоляного слоя от пыли. В простейшем случае – просто накрыть полировальник газетой, предварительно дав ему высохнуть. При равенстве диаметров зеркала и полировальника и сроке хранения не более нескольких суток будет разумно воспользоваться советом М.С. Навашина: положить мокрый полировальник в какую-либо емкость (кастрюлю, таз) с водой и накрыть его зеркалом. Тогда отпадет необходимость в формовке полировальника перед началом следующего сеанса работы.)

Дав отформованному полировальнику остыть до комнатной температуры, надо сколоть свисающие потеки смолы. При скалывании прикладывают к смоле лезвие ножа, держа его под некоторым углом, и аккуратно ударяют по ножу молотком. Словом, все как в книге Навашина, только вместо стеклянного основания у нас цементное с эпоксидной обмазкой. Или металлическое, если вы прислушались к моим советам.

Каким именно способом проделывать канавки (обязательно асимметричные при равенстве диаметров полировальника и зеркала) – решайте сами. Я пробовал и выдавливать их фасетником, и проплавлять паяльником со специальной насадкой, свернутой из кусочка жести. Затрудняюсь однозначно сказать, какой способ лучше. Кропотливая работа требуется в обоих случаях.

Зато могу откровенно признаться: способ изготовления полировальника путем наклеивания на него смоляных квадратиков у меня с первой попытки не получился, а вторую попытку я не стал и предпринимать. Мне даже не удалось получить достаточное число квадратиков примерно равной толщины. Мастера-оптики подтверждают: этот способ вполне годный, но для владения им требуется определенный навык.

Мелкие – но только мелкие! – дефекты смоляного слоя (вскрывшиеся пузырьки, неровности краев смоляных квадратиков и др.), как правило, не критичны, но очень плохо, если та или иная значительная по площади часть полировальника не входит в контакт с зеркалом. Не нужно утешать себя: мол, смола пластична, поэтому по мере полировки «низины» смоляного слоя постепенно заплывут. Да, рано или поздно это случится, но к тому времени вы настолько испортите фигуру зеркала, что исправить ее будет стоить большого труда. Может быть, вам даже придется возвращаться на тонкую шлифовку. В смысле траты времени и сил гораздо выгоднее проявить терпение при изготовлении полировальника и сделать его как надо. Накрепко запомните: качественный полировальник – залог успеха.

Допустим, ваш полировальник формуется так медленно, что хоть плачь. «Физика» процесса понятна: «горы» смоляного слоя должны стечь в «долины», а это процесс небыстрый. Канавки помогут делу. Их можно прорезать (в данном случае лучше прорезать паяльником с насадкой, чем выдавить фасетником) еще до того, как слой смолы вступит в полный контакт с зеркалом. При наличии канавок процесс формовки полировальника идет быстрее. Правда, некоторые канавки в ходе формовки заплывут и их придется возобновить. Но тут уж ничего не поделаешь.

Итак, будем считать, что полировальник у вас есть и можно начинать полировку. Тут новички часто делают сразу несколько ошибок.

Во-первых, потратьте немножко времени на то, чтобы покрыть боковину зеркала каким-нибудь водостойким лаком. Существует специальный оптический лак, но годится и лак «Цапон». Смысл лакового покрытия в том, что боковина зеркала, как правило, шероховатая, и если в ее неровности внедрился полирит (а так и произойдет, можете быть уверены), то удалить его оттуда нет никакой возможности, кроме осторожной шлифовки боковины тряпочкой с мелким абразивом. При этом существует риск поцарапать зеркало. А оставлять на его боковине полирит нельзя, если только вы не намерены серебрить зеркало кустарным способом. Но в наше время почти все любители так или иначе находят возможность отдать зеркало на напыление отражающего слоя в вакуумной камере, а при близком к нулю атмосферном давлении и повышенной температуре будет «газить» почти что угодно! Вам могут просто отказать в алюминировании на том основании, что въевшийся в боковину зеркала полирит загрязнит-де стенки вакуумной камеры.

Не забудьте только по окончании фигуризации снять лак ватным тампоном, смоченным ацетоном.

Во-вторых, торопливость может сыграть с вами дурную шутку. Несомненно, вы стремитесь начать и кончить работу как можно скорее, чтобы полюбоваться результатом, но я вряд ли ошибусь, если выскажу догадку: рабочее место у вас то же самое, что и при шлифовке. На производстве участки шлифовки и полировки обязательно разнесены по разным помещениям, но любитель редко имеет такую возможность. А коли так, то не пожалейте усилий на тщательнейшую влажную уборку вашего рабочего места и прилегающего пространства. Вообще протирать рабочее место от пыли надо всякий раз перед началом работы. Для полировки обязательно возьмите новую кисточку и вымойте ее хорошенько – мало ли что. Расходная баночка с полиритом, разумеется, должна закрываться на все время, пока не идет работа. Когда в баночке заканчивается полирит, не нужно скрести кистью по дну – там могут оказаться случайно попавшие в полирит крупные твердые частицы. Всыпьте в баночку очередную порцию полирита, добавьте воды, размешайте кисточкой или чистой палочкой и дайте взвеси отстояться, на что потребуется несколько минут. После этого аккуратно берите полирит кисточкой сверху.

В-третьих, не нужно много полирита. Лишь в самом начале работы, когда полировальник еще имеет равномерный черный цвет, имеет смысл как следует смазать его рабочую поверхность водно-полиритовой суспензией. В дальнейшем лишь добавляйте на полировальник воды, но, конечно, не лейте ее, а подмазывайте кисточкой. Для воды нужна еще одна баночка – или пластиковый стаканчик, если вам так проще. Полирит следует добавлять не чаще, чем каждые 20-30 минут работы.

Смысл тут вот в чем. Процесс полировки радикально отличается от процесса шлифовки как физически, так и химически. Строго говоря, полировка стекла – физико-химический процесс. Но для нас имеет значение только физическая его составляющая.

При шлифовке зерна абразива катаются между зеркалом и шлифовальником, выкрашивая своими острыми углами кусочки стекла. Полировка на смоле – иной процесс, и дело не только в том, что зерна полирита мельче и мягче. Суть процесса полировки состоит в том, что зерна полирита внедряются в смолу и, торча из нее, как айсберги из воды, по сути строгают стекло. Выдавливаются за границы полировальника только излишки полирита. Зачем же тратить его без толку?

Как правило, начинающие любители, привыкнув к режиму тонкой шлифовки, делают ошибку, продолжая работать так же и на полировке, то есть подмазывают слишком много полирита. Это ведет ведет к излишнему его расходу, загрязнению рабочего места и быстрому перенасыщению полиритом рабочей поверхности полировальника.

Небольшие зеркала – совершенно правы Навашин и Сикорук – гораздо удобнее полировать, как и шлифовать, в положении «зеркало сверху». При верхнем положении зеркала мастеру гораздо легче получить сферическую поверхность. Описанные Д.А. Наумовым в книге «Изготовление оптики для любительских телескопов-рефлекторов и ее контроль» некоторые приемы работы в положении «зеркало снизу», как и сам этот метод, подходят для больших и тяжелых зеркал, когда полировальник может быть меньше зеркала диаметром и, конечно, легче его. Пока вы работаете с небольшим зеркалом (как минимум до 300 – 350 мм), это не ваш метод.

Замечу в скобках: опыт работы в МОО АГО показывает, что шлифовать меньшим, чем зеркало, шлифовальником, в положении «зеркало снизу» вполне можно, если применять эллиптический штрих, а вот полировать меньшим полировальником при том же положении зеркала не стоит: завал края практически неизбежен, борьба с ним (особенно при твердых сортах стекла) потребует больших затрат времени, а получить приличную сферическую поверхность весьма проблематично. Для выравнивания рельефа приходится дополнительно использовать еще меньшие полировальники, и все равно времени и сил уходит уйма. Для вашего первого (да и второго) зеркала такого рода эксперименты – непозволительная роскошь. Полируйте так, как советуют корифеи: полировальник снизу, зеркало сверху.

Не давайте полировальнику высохнуть, но и не смачивайте его чересчур щедро. В литературе иногда можно встретить такое указание: процесс полировки должен сопровождаться характерным звуком (писком). Ни в коем случае! Писк – верный признак сухого полировальника. Немедленно добавьте воды и проверьте, нет ли уже на зеркале царапин. А они очень даже могут возникнуть, коль скоро вы довели дело до писка! Полировка может иногда сопровождаться писком7 независимо от количества воды на полировальнике лишь на начальной стадии снятия мата с крупных зеркал, с которыми начинающему любителю не приходится иметь дело, если это умный любитель.

Другая крайность – полировка «на болоте», как это называется на профессиональном сленге. Иными словами – полировка при большом количестве воды. Тут опасность царапин сведена практически к нулю, зато и полировка идет медленно. Держитесь «золотой середины» между «писком» и «болотом» и поглядывайте на краевые участки полировальника, готовые высохнуть раньше центра. По изменению их блеска вы поймете, не пора ли уже добавить водички.

Как правило, достаточно добавлять воду (или полиритовую суспензию, если пришло время) не чаще, чем раз в две-три минуты.

Зеркало должно ходить по полировальнику с некоторым усилием. Если оно ходит слишком легко, это может означать, например, что зеркало имеет плавный бугор в центре. Спокойно продолжайте полировку, это пройдет по мере сполировывания бугра. Но может случиться и так, что зеркало ходит рывками, а то и «с дребезгом», то есть с мелкими нерегулярными вибрациями. Правда, чаще всего это случается не на этапе снятия мата, а при фигуризации зеркала малым полировальником, если неверно выбрано давление на него. На поверхности зеркала в этом случае получается нерегулярная рябь (рис. 23), ухудшающая его характеристики и называемая в просторечии «полировкой половой тряпкой». Такой казус порой случается и с «фирменными» телескопами, предназначенными для любителей.

Рис. 23. Некачественное зеркало с «рябой» поверхностью, следствие ошибок в выборе режима полировки.

Думаю, вы легко избежите этой опасности, как и многих других, характерных для поточного производства. У вас ведь нет плана выпуска продукции, от которого зависит доходность предприятия! Вы можете остановить работу, чтобы спокойно осмыслить причину затруднений, и, полагаю, сделаете это.

Очень частый случай – заедание зеркала, что, вероятнее всего, указывает на яму в центре и заваленный край. Попробуйте на время перейти к полировке «на болоте». Если это не помогает, отформуйте полировальник смоченным в мыльной воде тюлем (или, лучше, сеткой от комаров), как завещали нам классики любительского телескопостроения. Я уверен, что у вас хватит сообразительности снять тюль с полировальника еще до полного остывания последнего, – иначе тюль, несмотря на мыло, может прилипнуть к полировальнику намертво и отдерется только вместе с доброй половиной микрофасеток, что заставит вас начать формовку заново.

Смысл формовки тюлем достаточно ясно изложен у классиков. При работе на отформованном таким образом полировальнике каждая микрофасетка работает самостоятельно, «не оглядываясь» на соседок, и каждая из них входит в контакт с зеркалом. В итоге фигура зеркала при полировке практически не меняется, но лишь до тех пор, пока микроканавки между микрофасетками не начнут заплывать. При завале края и яме в центре зеркала этот процесс начнется где-то на средней зоне полировальника. Микроканавки здесь довольно быстро заплывут, а значит, несколько увеличится площадь контакта зеркала со смолой. Соответственно, эта зона начнет полировать активнее, следствием чего явится уменьшение «валика» на средней зоне зеркала, а значит, и уменьшение относительной глубины центральной ямы и краевого завала.

Однако не увлекайтесь. Если мелкосетчатый рисунок на полировальнике уже заплыл почти на всей его площади, а зеркало все равно сильно заедает, можно отформовать полировальник тюлем еще раз, но не больше. Если не помогла и повторная формовка тюлем, это скорее всего означает, что вы умудрились нашлифовать огромную яму в центре зеркала и еще более заваленный край. В таком случае лучше вернуться на тонкую шлифовку.

Отдельный вопрос: стоит ли клеить на зеркало ручку? Отвечу так: ручка именно для удобства работы не нужна. Она полезна лишь для уменьшения передачи тепла рук на стекло и, соответственно, уменьшения его температурных деформаций на последних стадиях полировки и при фигуризации, и то если зеркало тонкое. Но в этом случае на него полезнее наклеить не ручку, а план-шайбу, примерно такую же, какая применяется при полировке зеркала на станке (см. книгу Л.Л. Сикорука). В простейшем случае это может быть нетонкий (5 – 10 мм толщиной) диск из стали, латуни или, еще лучше, дюралюминия. Его диаметр может равняться диаметру зеркала или быть немного меньше. Смысл план-шайбы состоит главным образом не в уменьшении вреда от тепла рук (хотя и в этом тоже), а в разгрузке зеркала на несколько (обычно 6 или 9) точек – такой же разгрузки, какая будет применена в вашем будущем телескопе. Даже если ваше зеркало достаточно толстое, чтобы разгрузить его в телескопе на 3 точки, не будет ничего плохого приклеить план-шайбу на 6 точек (рис. 24).

Рис. 24. Наклейка план-шайбы (несколько меньшего диаметра, чем хотелось бы) на 6 «точек» из оптического воска.

Делается это так. Зеркало кладется рабочей стороной вниз на чистую материю или газету. Задняя сторона зеркала обезжиривается любой подходящей для этой цели жидкостью: ацетоном, уайт-спиритом, растворителем и т. п. Карандашом намечаются места шести «точек», равноудаленные друг от друга и отстоящие примерно на 0,85r от центра зеркала, где r = D/2. Для приклейки служит особый наклеечный воск или специальная наклеечная смола, но если их нет, то можно использовать и обычную смолу, ту самую, которую вы варили для полировальника. Смолу расплавляют. Затем окунают в нее деревянную палочку и капают с нее на карандашные метки. Накапав на каждую несколько капель, разогревают план-шайбу на электроплитке и накладывают на смоляные «точки». Если план-шайба слишком горяча, под нее подкладывают 3 спички, которые удаляют после того как план-шайба несколько остынет (ладонь будет терпеть ее тепло в течение нескольких секунд) и нагружают небольшим грузом. Будет нормально, если после остывания план-шайбы ваши смоляные точки «расползутся» не более чем до 15 мм в поперечнике, а зазор между план-шайбой и зеркалом составит 1 – 2 мм. Все время надо следить, чтобы центр план-шайбы совпадал с центром зеркала, иначе при полировке легко получить на зеркале астигматизм. В случае полировки на станке точность совпадения центров зеркала и план-шайбы должна быть не хуже 1 мм; в случае ручной полировки она может быть несколько – но не сильно – хуже. Если план-шайба меньше зеркала, полезно перед началом наклейки точно приложить ее к зеркалу и обвести карандашом или фломастером. Щель между зеркалом и план-шайбой надо аккуратно замазать пластилином – наклеечный воск боится воды, но даже если вы используете смолу, все равно нечего воде там гулять. Вы ведь будете периодически мыть зеркало, и вода обязательно затечет куда не надо, если ей не помешать.

Чтобы приклеенная план-шайба не мешала читать теневые картины, полезно до ее наклейки зачернить тыльную сторону зеркала, скажем, черной матовой краской из баллончика – той самой краской, которой вы впоследствии будете чернить изнутри трубу телескопа.

По окончании работы над зеркалом план-шайбу удаляют. Делается это так: по возможности соскребите пластилин, поставьте зеркало ребром себе на колени, приставьте к боковине план-шайбы деревянный брусок и резко стукните по нему молотком. План-шайба отвалится. Удалите остатки пластилина и смолы (или воска). Смойте растворителем краску, если она есть.

Забавно, но вовсе не нужно сушить зеркало на ребре перед каждым сеансом теневых испытаний и уничтожать отдельные капли уголком промокательной бумаги. Достаточно одним решительным движением стереть воду с рабочей стороны зеркала кожей предплечья. Мастера так и поступают с небольшими зеркалами. Конечно, на зеркало попадет немножко жира с кожи, но теневым испытаниям он не сильно помешает. Воду с боковины и тыльной стороны зеркала можно стереть и чистой тряпочкой.

Трудно ожидать, что ваше первое зеркало окажется близким к сфере после тонкой шлифовки. Чаще всего оно имеет заваленный край и яму в центре, причем глубина завала края больше глубины центральной ямы. Этого может не быть лишь в двух случаях: а) если вы послушались советов корифеев и на тонкой шлифовке применяли укороченный штрих, не забывая следить за плавностью движений; б) если вы использовали качественно сделанный шлифовальник большего, чем зеркало, размера. Но если вы перестарались и вместо завала края получили подвернутый край, не печальтесь, а радуйтесь. И примите мои поздравления. Исправить подвернутый край на полировке очень легко, а вот завал края исправляется долго и мучительно.

Уже спустя полчаса полировки вы приблизительно поймете, какую фигуру зеркала вы нашлифовали. Если край зеркала заблестел раньше, чем другие зоны, это хорошо – значит, у вас подвернутый край. Но гораздо чаще мат сходит первым делом с некоторой средней зоны, что однозначно указывает на заваленный край и яму в центре.

По мере продолжения полировки блестящая зона понемногу расширяется и спустя несколько часов работы может уже дойти до центра, но матовое кольцо на краю зеркала держится очень упорно и сужается настолько медленно, что способно довести начинающего телескопостроителя до зубовного скрежета. Оно и понятно: чтобы устранить завал края, надо «понизить» всю поверхность зеркала.

Чего новички страшно не любят, так это возвращаться в таких случаях с полировки обратно на шлифовку. Я и сам не люблю, однако давно уже понял: если я не сделаю этого, то потеряю гораздо больше времени, занимаясь монотонной и малопродуктивной работой. Упорство и терпение – прекрасные качества, поэтому надо расходовать их экономно. Словом, если вы полируете уже 10 часов, а на краю зеркала у вас до сих пор держится матовая полоска шириной в сантиметр или более, примите это за однозначное указание вернуться на шлифовку. Один час работы коротким штрихом на абразиве М10 – и проблема заваленного края будет снята. Только если полоска мата совсем узенькая, попробуйте увеличить давление на зеркало, закрепив на нем какой-нибудь груз (чисто вымытые «блины» от гантелей очень подойдут). Но если эта мера не принесет видимых результатов спустя 3-5 часов полировки, то картина ясна: завал на краю узкий, но резкий, вероятно, связанный с грубыми ошибками при шлифовке. Вам может казаться, что в возврате на шлифовку нет резона, поскольку это означает необходимость сполировывать мат заново, на что вряд ли уйдет менее 10 часов, и вы надеетесь, что за то же или даже меньшее время сполируете полоску мата на краю зеркала, просто-напросто продолжая полировать в прежнем режиме. В подобную ошибку я впадал несколько раз, и всегда – повторяю: всегда! – тратил на устранение завала края полировкой в несколько раз больше времени, чем потратил бы при возврате на тонкую шлифовку.

Если полоска мата на краю вашего зеркала имеет ширину, скажем, 3 см, и за час работы вы уменьшили ее до 2 см, то, вероятно, думаете, что до полного удаления мата с края зеркала вам осталось 2 часа работы в том же режиме. Вынужден разочаровать: это не так. Совсем не так. Полоска мата на краю будет сужаться все медленнее и медленнее.

В чем тут дело? Во-первых, в том, что площадь тесного контакта зеркала с полировальником будет постепенно увеличиваться, а значит, удельное давление на полировальник будет падать, что скажется на эффективности полировки. Вторая – и более существенная – причина заключается в том, что завал становится все круче по мере приближения к краю, следовательно, для сполировывания каждого следующего миллиметра мата вам придется снимать с зеркала все более толстый слой стекла. Последние миллиметры мата держатся очень упорно.

Некоторые торопыги удлиняют штрих, стремясь поскорее избавиться от полосы мата на краю зеркала. Это ошибка, и серьезная. Что верно, то верно: при большой длине штриха сполировать мат на краю получится быстрее. Но при этом вы не избавитесь от завала края, а, скорее, наоборот, усугубите его. Тем самым вам будет обеспечена «веселая жизнь» на этапе фигуризации.

От души надеюсь, что убедил вас; если же нет, то вам остается только учиться на своих ошибках, коль скоро вы не пожелали учиться на чужих...

Не так уж редко случается такой казус: полировка выявляет мелкие царапинки, прятавшиеся под матом и по этой причине не выявленные. Если речь действительно идет о царапинах, оставшихся от шлифовки (а не полученных при полировке), то это достаточно мелкая неприятность, как мелки и сами царапины. Продолжайте полировать, они мало-помалу исчезнут.

В этой главе мне осталось рассказать лишь о чистке полировальника. Только что изготовленный полировальник имеет черный цвет и блестит, но по мере внедрения в смолу зерен полирита он светлеет, приобретая этакую благородную седину и теряя блеск. Не нужно ждать, что он сразу «поседеет» равномерно по всей поверхности, потому что это может случиться лишь в одном случае: если после тонкой шлифовки ваше зеркало окажется точной сферой, а таких чудес не бывает. Вполне естественно, что «седина» проявится в первую очередь там, где зеркало плотнее соприкасается с полировальником, то есть на месте бугров и валиков. Но все же мало-помалу бугры и валики будут сполированы, полировальник начнет работать всей поверхностью и покроется более или менее равномерной «сединой».

Если этого долго не происходит, значит, смола чересчур тверда. Твердая смола желательна для получения точной сферической поверхности, но не увлекайтесь: чересчур твердая смола – это тоже плохо. Осмотрите зеркало: нет ли уже на нем царапин? И отлейте полировальник заново, сварив несколько более мягкую смолу.

При смоле допустимой твердости спустя 15-20 часов полировки (а может быть, и раньше, если вы подмазывали слишком много полирита) на полировальнике появятся участки, отличающиеся по цвету от «благородной седины» и не работающие, о чем вам тотчас даст знать валик на соответствующей зоне зеркала. Это означает, что данный участок полировальника уже насыщен полиритом до предела, «сидящие» в нем зерна полирита сточены и больше не полируют, а новые зерна не могут внедриться в смолу, потому что им уже некуда внедряться – все занято. Такой полировальник нуждается в чистке.

Осуществить ее очень просто. Возьмите немного едкого натра, растворите его в небольшом количестве теплой воды, намочите в растворе чистую тряпочку и с некоторым усилием протрите ею поверхность полировальника. Вы удивитесь, как быстро он вновь станет черным и заблестит. Если у вас нет едкого натра, подойдут содержащие его жидкости, скажем, «Крот» – средство для прочистки сливных труб. Короче говоря, нужна достаточно сильная щелочная среда; слабощелочные среды, к примеру раствор питьевой соды, малоэффективны. При наличии царапин или ссадин на пальцах работайте в резиновых перчатках: незачем терпеть ненужную боль. Лучше проводить очистку полировальника в раковине, чтобы сразу смыть щелочь, поскольку она имеет нехорошую привычку разъедать смолу.

По окончании чистки хорошо вымытый полировальник надо снова отформовать.



7В общем случае писк при полировке означает, что стекло на буграх и валиках зеркала сполировывается очень активно. Поэтому мастера-оптики любят полировать «на писке», умудряясь при этом избегать царапин. Но на то они и мастера! Любителю, полирующему небольшое зеркало, не стоит соревноваться с ними.

Глава 5. Фигуризация до сферы и параболизация

Фигуризация зеркала, то есть доведение его поверхности до оптической точности, – самый сложный, но одновременно и самый интересный этап работы над зеркалом. Только здесь можно почувствовать себя настоящим творцом. Будет ли ваше зеркало оптически совершенным или нет – решится сейчас.

Начинающий «стеклотер», уже утомленный предыдущими этапами работы, обычно настроен на результат, ну хоть какой-нибудь. Но поскорее! Замечу, что торопизм – опасная болезнь в любом деле, кроме ловли блох, а уж в изготовлении оптики особенно. Не спешите! Перед началом фигуризации подумайте: а не сделать ли вам перерыв в несколько дней или даже недель, чтобы слегка соскучиться по работе над зеркалом? Успеха достигают не те, кто стремится закончить работу как можно скорее, а те, кому нравится работать.

Если вы готовы, тогда пойдем по порядку.

Итак, с вашего зеркала полностью удален мат и, возможно, заполированы мелкие царапины, но теневые испытания (которые, как я надеюсь, вы проводили регулярно) показывают, что фигура зеркала пока еще далека от сферы. Если это не так, то считайте, что произошло чудо. В литературе указано, что при твердой смоле и центральном штрихе небольшой длины правильная сферическая поверхность должна получаться автоматически. На самом деле я не знаю, кому и что она должна; знаю только, что при полировке на полировальнике одинакового с зеркалом размера завал края возникает всякий раз, стоит лишь чуть-чуть изменить не без труда нащупанный правильный режим работы. Небольшое удлинение штриха, рывки, да просто повышение температуры в рабочем помещении – и завал налицо. Совет с самого начала полировки ослабить подрезкой или формовкой край полировальника отнюдь не лишен смысла.

С завалом на краю, коль скоро он возник, надо бороться непреклонно, но терпеливо. Нельзя оставлять его, как бы мал он ни был. Во время борьбы с завалом края можно не обращать особого внимания на другие зоны зеркала – их нетрудно будет разгладить потом, после победы над завалом. При твердой смоле и правильном режиме работы заваленная краевая зона будет постепенно сужаться (с каждым сеансом работы все медленнее), затем превратится в так называемый сорванный край, то есть полосу резкого завала шириной всего лишь 1-2 мм, а затем – если еще потрудиться – исчезнет полностью.

Начинающий телескопостроитель, замученный этим процессом, вероятно, подумает на последнем этапе: «А стоит ли овчинка выделки? Может, оставить сорванный край в покое? Он ведь совсем узенький, неужели же он серьезно испортит изображение?..» Подумать так можно, а вот делать не следует. Телескоп с таким зеркалом не будет давать хороших изображений, его «штрель» сильно уменьшится. Если уж у вас нет никаких сил «добить» сорванный край, то придется задиафрагмировать зеркало в телескопе, исключив отражение от края. Или осторожно увеличить ширину фаски. Гораздо лучше иметь телескоп хорошего качества с немного меньшей апертурой, чем чуточку более «апертуристый», но плохой телескоп.

Может случиться (редко, но бывает), что вместо завала края ваше зеркало, напротив, приобретет подвернутый край. Избавиться от него проще простого, либо слегка увеличив длину штриха, либо ненадолго перейдя на штрих по хорде, сместив линию штриха на величину чуть меньше ширины подвернутой зоны от центра полировальника, то есть чаще всего на 5 – 15 мм для 150-мм зеркала.

Внимание! Фигуризация штрихом по хорде в общем случае приводит к уничтожению зональных (в том числе краевых) ошибок, но это сильнодействующее средство, пользуйтесь им очень аккуратно и чаще контролируйте зеркало.

Зональные ошибки на средних зонах – повторю – проще всего исправить, перейдя со штриха с двусторонним выносом на штрих с односторонним выносом, не меняя при этом длины штриха. Этим методом нельзя, однако, убрать завал края и яму в центре зеркала. Тут лучше заняться подрезкой или формовкой полировальника. Оба эти метода подробно описаны в литературе.

При работе на станке завал края можно убрать так же, как и подвернутый край, то есть при помощи небольшого выноса штриха на хорду. Величина выноса должна быть примерно равна ширине заваленной зоны. Дело пойдет быстрее, если увеличить давление на зеркало. Действенность этого метода при работе вручную сомнительна, поскольку чаще всего не удается добиться должной плавности движений, а при рывках край зеркала несколько «зарывается» в смолу. В итоге вместо уменьшения завала края легко можно усугубить его. Начинающему любителю лучше все же заняться подрезкой или формовкой краевой зоны полировальника.

Иногда в центре зеркала образуется бугор небольшого диаметра. Прежде всего подумайте и решите: а так ли уж он вам досаждает? Ведь центральная зона главного зеркала в «ньютоне» затенена вторичным зеркалом и попросту не работает. Предположим, что в вашем телескопе расстояние между главным и вторичным зеркалами равно одному метру, малая ось вторичного эллиптического зеркала имеет размер 50 мм, а поле зрения (2ω) телескопа составляет 1 градус. «Из геометрии» следует, что в центре главного зеркала такого телескопа образуется круглая зона диаметром 50 – 1000/57,3 = 32,55 мм, полностью затененная вторичным зеркалом. Рельеф зеркала внутри этой зоны может быть каким угодно.

Рекомендую все же попробовать убрать бугор. Проще всего это можно сделать местной ретушью – сверхмалым полировальником или даже пальцем, смоченным полиритовой суспензией. Вообще-то среди мастеров-оптиков пользоваться местной ретушью при изготовлении небольших зеркал считается дурным тоном, но ведь вы-то пока не мастер-оптик, верно? Вам нужно получить точную поверхность, а как – вопрос второй. Я лишь считаю своим долгом повторить вслед за классиками: местная ретушь – сильнодействующее средство. Бугорок в центре может исчезнуть уже спустя минуту, а спустя две – смениться ямой. Будьте бдительны и чаще проводите теневые испытания!

Местная ретушь уничтожит бугор, но не приведет к полному выравниванию поверхности. Вместо бугра у вас появятся рябая поверхность, то есть мелкие ямки и возвышенности. Их нужно заровнять при помощи вашего основного полировальника. Обычно на это хватает 10 минут.

Эффективность местной ретуши проиллюстрирую следующим примером. При параболизации на шлифовально-полировальном станке 380-мм зеркала мне удалось получить довольно плоский рельеф (в автоколлимации, с помощью которой параболическая поверхность выглядит такой же плоской, как и сферическая в теневом методе Фуко), за исключением краевой зоны, где возник резко подвернутый край. Для ускорения дела я решил убрать его просто пальцем. Отключив поводок станка, я произвел 7-минутный сеанс местной ретуши указательным пальцем с сильным нажимом. Будь это бугор в центре, я ограничился бы одной минутой, но площадь края зеркала намного больше площади центрального участка, и я решил, что 7 минут – то, что надо. В результате близ края зеркала образовалась идеально ровная узкая канавка, а на самом краю – все-таки узенький подвернутый край. Результат обескуражил настолько, что рельеф на краю зеркала был поначалу ошибочно принят за инструментальный артефакт. Само собой, я в конце концов разгладил край очень малым звездчатым полировальником (о «звездах» см. ниже) и получил хорошую параболическую поверхность, но не избежал шуточек друзей насчет «высокопроизводительного пальца».

Внимательно прочтите у классиков обо всем, что касается подрезки полировальника в случае необходимости. Мастера и опытные телескопостроители предпочитают именно подрезку, так как подрезка полировальника углом лезвия безопасной бритвы выполняется куда быстрее формовки. Я лишь хочу выделить два момента, которые, как мне кажется, «тонут» у классиков в большом объеме информации и плохо усваиваются начинающими телескопостроителями, но тем не менее важны.

Во-первых, переходите к подрезке (или формовке, если вам она больше нравится) полировальника лишь в том случае, если вы не можете убрать ошибки поверхности зеркала изменением длины и вида штриха. Исключение – заваленный край.

Во-вторых, помните, что после удаления неровностей поверхности зеркала подрезанным полировальником и новой его формовки полировальник еще какое-то время, иногда довольно значительное, будет работать по-прежнему, то есть «ослабленные» его зоны останутся на некоторое время «ослабленными». В результате вместо ямы или канавки, с которой вы боролись, может получиться в первом случае бугор, а во втором – валик. Будет разумно ликвидировать подрезку на том этапе, когда яму или канавку еще можно с трудом различить при теневом испытании.

Отдельно следует сказать об астигматизме. Получив на зеркале «сферу», начинающий любитель обычно преисполнен гордости в диапазоне от простого человеческого удовлетворения до павианьего самодовольства. Но прежде чем мысленно увенчать себя лавровым венком, обязательно проверьте, не натерли ли вы случайно на зеркале астигматизм. Небольшой и нестрашный астигматизм вы, вероятно, не заметите, а значительный обязательно проявит себя. Если, вдвигая нож теневого прибора в предфокальном (как и в зафокальном) положении, вы увидите, что граница света и тени не просто прямолинейна, а еще и строго параллельна ножу, значит, серьезного астигматизма нет. Если же она наклонена относительно ножа – это уже повод встревожиться. Проверьте, строго ли перпендикулярны нож и щель оптической оси зеркала. Если да и если граница света и тени по-прежнему наклонена – астигматизм есть. При наличии на изделии заметного астигматизма граница света и тени поворачивается при поперечном движении ножа.

В тяжелых случаях вместо равномерного покрытия зеркала полутенью при наблюдении строго из центра кривизны вы увидите картинку из двух «головастиков» или «запятых» наподобие «инь – ян». Но допустим, что никакого астигматизма вы не выявили. Может быть, зеркало действительно хорошее, а может быть, вы случайно закрепили зеркало так, что ось астигматизма приблизительно совпала с линией ножа. Поверните зеркало на 45 градусов (разумеется, в плоскости, перпендикулярной оптической оси) и повторите опыт. Только если и в этом случае астигматизм не выявлен, поздравьте себя: вы получили то, что требовалось.

Можно выявить астигматизм и при испытаниях по «искусственному небу». Проще всего сделать так: в качестве источника света использовать светодиод, обернутый одним слоем фольги, а отражение от зеркала ловить «микроскопом», в качестве которого годится очень короткофокусный окуляр, который – ради уменьшения инструментального астигматизма – следует расположить как можно ближе к источнику света. Неприемлемо сильный астигматизм зеркала приведет к тому, что вместо «звезд» (естественных микроотверстий в фольге), окруженных одним-двумя дифракционными кольцами, вы увидите крестики (рис. 25).

Рис. 25. Изображение, даваемое сильно астигматичным зеркалом при испытании по «искусственному небу».

Если фольга оказалась неожиданно хорошей и не содержащей микроотверстий, можно проделать их, положив кусочек фольги на стеклянную пластинку и осторожно потыкав острием очень тонкой иголки.

Для устранения астигматизма придется устранить его причины, как то: кратное отношение скорости поворота зеркала к оборотам полировальника (или к вашим собственным оборотам, если вы «ходите вокруг бочки»), приклеенная не строго не по центру зеркала ручка или план-шайба и т. д. Придется, разумеется, вернуться на фигуризацию. При правильном, описанном классиками режиме работы серьезного астигматизма возникнуть не должно. Конечно, во время устранения астигматизма вы можете подпортить сферическую поверхность зеркала различными зональными ошибками, но ведь устранять их вы уже умеете, не так ли? Не сочтите эти слова изощренным издевательством. Разве с самого начала вам не было ясно, что изготовление астрономической оптики – дело кропотливое? Вам придется проявить терпение – ничего иного я тут не могу порекомендовать.

Но я не зря советовал вам изготовить (заказать токарю) металлический шлифовальник большего размера, чем зеркало. Полировальник на его основе сильно облегчит вам задачу. Оптимальный диаметр полировальника на 20-30% больше диаметра зеркала. Даже если полировальник больше зеркала всего на 10% – все равно вы почувствуете значительную пользу. При работе на таком полировальнике штрих удлиняется на ту же величину, на какую полировальник больше зеркала, и мастеру проще перейти на короткий штрих, если это необходимо. Главное, чтобы в любом случае в конечных точках штриха зеркало хоть немного выступало за край полировальника.

У большего, чем зеркало, полировальника только один серьезный недостаток: во время перерывов в работе нельзя оставить зеркало на полировальнике, погрузив их в воду. Если сделать это, зеркало выдавит в смоле неглубокое и вряд ли заметное, но все же недопустимое круглое углубление, равное ему диаметром. Зеркало и полировальник придется хранить отдельно. А ведь вы знаете, что смола, хоть и твердая с виду, все равно медленно течет, и фигура полировальника мало-помалу перестает соответствовать фигуре зеркала. Поэтому после перерыва в работе, превышающего одни сутки, вам придется всякий раз формовать полировальник заново. Это если вы находитесь на этапе «сгона мата». При фигуризации необходимо формовать полировальник даже в том случае, если вы работали на нем только вчера. Без этой процедуры легко получить на зеркале сорванный край, отличающийся от заваленного края только узостью.

Формовка уже готового полировальника проста. Нужно нагреть полировальник в горячей, но не обжигающей воде, на что обычно хватает одной-двух минут, поместить полировальник на рабочее место и, добавляя теплой воды (лучше с небольшим количеством растворенного мыла), двигать по нему с нажимом зеркало до тех пор, пока основание полировальника не остынет. Внимание! Не следует сразу делать размашистых движений – они могут привести к сколам смолы с краев полировальника. Первые движения должны иметь малую амплитуду и выполняться без сильного нажима. Постепенно усиливайте нажим и увеличивайте длину штриха. Поначалу вы, вероятно, почувствуете, что зеркало ходит с заеданием то в одном, то в другом месте. По мере формовки заедание должно исчезнуть. Когда это произойдет, а ваши пальцы при прикосновении к основанию полировальника перестанут ощущать его тепло, формовку можно прекратить. Дождавшись остывания полировальника до комнатной температуры, следует поправить канавки, коль скоро в этом есть необходимость.

И пусть такая формовка выполняется значительно легче, чем формовка «с нуля» при изготовлении полировальника, – все равно на нее тратятся силы и уж никак не менее получаса времени. Зато преимуществ у большого полировальника на металлическом основании по сравнению с равноразмерным полировальником на цементном основании множество.

Во-первых, резко уменьшается вероятность завала края, а если он имеется, то быстрее выводится.

Во-вторых, полировальник может быть изготовлен менее тщательно. На смоле могут быть оставлены многочисленные мелкие дефекты – скажем, ямки, – которые не окажут существенного влияния. (Хотя лучше, конечно, обойтись без дефектов.) Поскольку строго центральный штрих в данном случае необязателен, канавки могут быть нанесены симметрично, как на рис. 22.

В-третьих, намного легче идет борьба с зональными ошибками, причем по всем зонам зеркала, от края до центра. Не нужно переходить на штрих с односторонним выносом – достаточно сместить штрих с диаметра на хорду, но так, чтобы посередине штриха зеркало находилось целиком в пределах полировальника.

В-четвертых, чаще всего можно обойтись без подрезки или специальной формовки полировальника. В «тяжелых» случаях, когда фигура зеркала являет собой отъявленную «грампластинку», но тем не менее скользит по полировальнику без заеданий, можно даже ненадолго перейти на штрих с большим выносом на хорду, при котором зеркало посередине штриха будет слегка выступать краем за пределы полировальника. Не думаю, чтобы в данном случае неопытность новичка привела к неприятным последствиям (однако контролировать фигуру зеркала надо все-таки почаще). Согласитесь, что изменить штрих куда легче, чем заниматься подрезкой или формовкой полировальника.

В-пятых, если размеры зеркала (и, соответственно, полировальника) не слишком велики, то на полировальнике не нужно даже формовать или проплавлять паяльником с насадкой глубокие – до основания – канавки. Достаточно процарапать их углом лезвия безопасной бритвы, держа лезвие поперек штриха и работая им на манер плуга. Любопытно, что для этой цели как нельзя лучше подходят (благодаря своей толщине и жесткости) бритвенные лезвия «Нева», о которых сказал немало слов всякий, кто имел несчастье бриться ими. Но для каждой работы существует свой оптимальный инструмент, и то, что мало пригодно для бритья, отлично служит телескопостроителям. Ширина канавок при этом находится в пределах 1 – 3 мм, а глубина составляет от 0,5 до 1 мм. Правда, процарапанные канавки придется чаще возобновлять и вдобавок прилагать к зеркалу при штрихе бОльшие усилия, чем при работе на полировальнике с глубокими и широкими канавками. Поэтому такой метод нанесения канавок можно рекомендовать лишь для работы с очень небольшими зеркалами, если только вы не полируете зеркало на станке. Иначе зеркало будет заедать и двигаться рывками. Приходится также чаще подмазывать полирит, поскольку мелкие и узкие канавки, в отличие от полноценных, плохо выполняют роль резервуаров для полиритовой суспензии.

Между прочим, известен случай, когда вручную было отполировано 800-мм зеркало (прикиньте хотя бы его массу, не говоря уже о силе присасывания к смоле!). Дело было в Германии. Четыре физически развитых немца двигали зеркало на «айн-цвай» по полировальнику, держась за приклеенные ручки. Но эти энтузиасты, насколько мне известно, использовали полировальник с глубокими канавками.

И наконец, в-шестых, при необходимости очистить металлическое основание полировальника от смолы вам не придется греть основание и стаскивать с него смолу. Можно поступить гораздо проще. Расстелив на полу старые газеты, надо поставить полировальник на ребро и сбить смолу молотком, попросту ударяя по ней, после чего счистить остатки смолы сапожным ножом, протереть основание полировальника скипидаром и собрать с газет смоляные осколки и крошку.

Скажу еще об одном – очень незначительном – недостатке большего, чем зеркало, полировальника: его не стоит формовать тюлем. Пришлось бы наложить на подогретый полировальник тюль и двигать по нему зеркало, что чревато появлением царапин. Однако частую сеточку мелких канавок можно нанести на полировальник и углом лезвия безопасной бритвы. Вряд ли эта процедура займет больше времени, чем формовка тюлем, учитывая, что при нарезке сеточки мелких канавок полировальник не нужно греть, а потом остужать.

Не знаю, во сколько раз работать на большем полировальнике с металлическим основанием проще, чем на равноразмерном полировальнике с цементным основанием, но минимум за два раза могу ручаться.

Повторяю: основание полировальника должно быть выпуклым (или хотя бы ступенчатым) и иметь примерно тот же радиус, что и зеркало. Пользоваться плоским основанием можно лишь при полировке плоского зеркала.

Самое время сделать еще одно «лирическое отступление» – и опять о царапинах. Нет ничего горше, чем довести поверхность зеркала до «сферы» или «почти сферы» и вдруг обнаружить, что на нем появилась царапина. Или даже несколько царапин. В чем тут дело – в вашей торопливости, коей всегда сопутствует неаккуратность, или вам просто не повезло – разбирайтесь сами. Важнее другое: что делать с царапинами, коль скоро они уже возникли?

М.С. Навашин и Л.Л. Сикорук авторитетно заявляют: царапины суммарной длиной не более двух диаметров зеркала не повлияют сколько-нибудь заметным образом на качество изображений, даваемых телескопом. Однако Д.А. Наумов указывает (и поди поспорь с ним!), что ни один уважающий свою работу мастер никогда не оставит на оптическом изделии сколько-нибудь заметных царапин. Сказанное надо понимать так: поцарапанное зеркало – не товар, поскольку лишено товарного вида. Вы скажете на это, что строите телескоп для себя, а не на продажу? Во-первых, не загадывайте. Кто знает, какая судьба ждет ваш телескоп спустя несколько лет после постройки. А во-вторых, вам, наверное, будет неловко демонстрировать кому бы то ни было свой телескоп с поцарапанной оптикой.

Итак, что предпринять? Вариантов ровно три.

Первый: смириться с царапинами и продолжать работу. Второй: перешлифовать зеркало и начать полировку и фигуризацию заново. Третий: попытаться вывести царапины полировкой.

С первым вариантом все ясно. Если он вас не устраивает, то выбор между вторым и третьим вариантами зависит от глубины царапин. Для ее оценки можно прибегнуть к помощи микроскопа (ибо ширина царапины хорошо коррелирует с ее глубиной). А можно поступить проще: подвигать ногтем поперек царапины. Если ноготь чувствует царапину, значит, сполировать ее вряд ли удастся. Если не чувствует – можно попробовать.

Но как сделать это, не испортив катастрофическим образом уже достигнутую фигуру зеркала? Внимательно читаем М.С. Навашина. Он пишет, что на полировальнике, отформованном тюлем, процесс полировки идет весьма быстро и притом достаточно равномерно по всем зонам зеркала. Это как раз то, что нам надо. Формуем полировальник тюлем (или наносим сеточку мелких канавок углом лезвия безопасной бритвы) и начинаем полировку. По мере заплывания мелких канавок вновь формуем полировальник тюлем и продолжаем полировку. Конечно, вывести царапину за какой-нибудь час работы таким образом не удастся, не удастся и за два, но тем не менее формовка тюлем позволит вам сэкономить время. Возможно, вам удастся сполировать царапину вдвое быстрее, чем без формовки тюлем, не сильно испортив при этом фигуру зеркала. И все равно нужно психологически настроиться по меньшей мере на 10 часов кропотливой и нудной работы. Лишь крохотные царапины, едва-едва заметные в косом свете, могут исчезнуть быстрее. Если у вас имеется более крупнозернистый и более твердый (со значительной массовой долей двуокиси церия) полирит, то самое время его применить. Постарайтесь только не наделать новых царапин, уничтожая старые!

Итак, будем считать, что вы получили хорошее сферическое зеркало, на котором следы теневого рельефа видны с большим трудом или не видны вовсе. Я предполагаю, что вы разумный человек и для своего первого самодельного телескопа выбрали именно сферическое зеркало с достаточно большим фокусным расстоянием. В противном случае вам предстоит «веселая жизнь», иными словами – параболизация сферического зеркала.

Как действовать в этом случае?

Строго говоря, иметь идеально точное сферическое зеркало для параболизации не обязательно. Будет достаточно, если зеркало окажется приблизительно сферическим, с небольшими плавными ошибками и, конечно, без завала края. Однако на первый случай я советую вам не пожалеть времени и все-таки получить по возможности более точную сферу. Тренировка никогда не бывает лишней. Да и «плясать» от сферы для начинающего мастера все-таки проще, нежели от более сложного рельефа.

Для получения параболической поверхности надо плавно «приподнять» зону 0,7. Поскольку это невозможно, вам придется плавно «опустить» все остальные зоны. При теневом испытании из центра кривизны параболоид выглядит «бубликом». Л.Л. Сикорук рекомендует следующие способы получения «бублика»:

1. Подрезка одного квадратика смолы на зоне 70% диаметра.

2. Более равномерная подрезка 70%-ной зоны по кругу.

3. Расширение канавок к краю.

4. Фигуризация зеркала звездой.

В книге есть указание: использовать способы 1 или 2 следует лишь при небольших относительных отверстиях, не более 1:6 – 1:7. Может быть, мне сильно не везло, но я не знаком с любителями телескопостроения, изготовившими хотя бы одно хорошее зеркало с А = 1:6 способами 1 или 2. Что до способа 3, то он неудобен тем, что трудно сделать на полировальнике аккуратные канавки меняющейся ширины. На практике почти всегда применяется способ 4. Звезды используются разные: 5, 6 или 8-конечные (чаще 6-конечные, см. рис. 26 и 27). Иногда и с бОльшим количеством лучей. Смысл фигуризации звездой прост: «выкопать» в центре зеркала плавную яму и распространить ее края до фаски.

Рис. 26. Этап изготовления 6-лучевого звездчатого полировальника.

Рис. 27. «Звезды» для параболизации зеркал на станке (поэтому с мелкими процарапанными канавками).

Одно только существенное «но»: фигуризация зеркала до параболы звездой одинакового с зеркалом размера, отформованной на вашем основном и единственном полировальнике, – дело отнюдь не простое. Вам может сопутствовать как успех, так и полная неудача. Могу дать совет, основанный на личном опыте: параболизуйте зеркало полноразмерной звездой лишь в том случае, когда серьезной асферизации не требуется и продольная аберрация, которую вы должны увидеть при испытании зеркала из центра кривизны, не особенно велика. Например, параболическое 200-мм зеркало с А = 1:7 будет иметь продольную аберрацию 1,79 мм (при испытании с таким теневым прибором, в котором источник света перемещается вдоль оптической оси зеркала вместе с ножом, и вдвое больше при неподвижном источнике света). Похожий на параболу рельеф, обеспечивающий столь небольшую продольную аберрацию, вы можете получить и с помощью полноразмерной звезды. Вряд ли поверхность зеркала получится строго параболоидной, однако есть хорошая вероятность того, что ошибки поверхности не выйдут за допуск.

К совету сгладить местные неровности, получившиеся от работы с полноразмерной звездой, местной ретушью и разгладить их остатки на основном полировальнике, предназначенном для получения сферической поверхности, отнеситесь с большой осторожностью. Во-первых, если у вас один полировальник, а не два, то вы потеряете звезду – полировальник придется расформовать заново. Но это еще не беда. Беда вот в чем: по всей вероятности, первое, что начнет делать основной полировальник, это превратит край зеркала из подобия параболы обратно в сферу, а затем начнет постепенно распространять эту сферу к центру зеркала. Если уж вы решили сгладить неровности на основном полировальнике, то по крайней мере сократите сеансы работы до 3 – 5 минут и сумейте вовремя остановиться.

Если все же ошибки поверхности зеркала резко выйдут за допуск, то ничего не поделаешь, придется вернуть поверхность зеркала обратно на сферу и повторить параболизацию. Отчаиваться не надо, это вполне штатный режим работы любителя телескопостроения. Мне тоже приходилось «возвращаться на сферу», причем неоднократно. Попытайтесь отнестись к такого рода неприятностям философски, это помогает.

Лучше параболизовать зеркала несколько иначе, а именно так, как описано в книге Д.А. Наумова «Изготовление оптики для любительских телескопов-рефлекторов и ее контроль». Нужно изготовить полировальник меньшего размера (примерно 0,7D) и на нем отформовать звезду. В отличие от основной полировки параболизация в этом случае осуществляется в положении «зеркало снизу». От себя добавлю: практика показала, что основание звездчатого полировальника может быть и плоским, то есть можно подобрать подходящий металлический диск, который для зеркала диаметром 150 – 200 мм должен иметь толщину не менее 5 мм. Удобнее всего обернуть вокруг этого диска полоску ватмана так, чтобы получился бортик высотой не менее 5 мм, чуть-чуть смочить бортик водой или просто слюной, вылить на диск смолу до краев бортика, остудить, снять бортик, вырезать паяльником с насадкой контуры звезды, сколоть при помощи стамески лишнюю смолу и отформовать звезду на зеркале. Для этого следует разогреть звезду в горячей воде и двигать ею с нажимом по смоченной поверхности зеркала без полирита. Если кривизна зеркала не особенно велика, можно поступить проще: густо смазать зеркало полиритом, положить на него нагретую в горячей воде звезду и, нагрузив ее сверху грузом в несколько килограммов, оставить остывать. Первыми начнут расформовываться лучи звезды, потом дело дойдет и до ее центра. По внедрению полирита в звездчатый полировальник и, следовательно, по изменению его цвета вы поймете, приняла ли вся звезда форму зеркала или надо повторить процедуру. После остывания на звезде нужно прорезать или хотя бы процарапать канавки.

Точно так же следует формовать звезду после значительных (сутки и более) перерывов в работе. По мере заплывания канавок их нужно возобновлять так же, как на основном полировальнике.

Конечно, слой смолы в центре полировальника, отлитого на плоском диске, будет толще, а значит, центр полировальника будет работать несколько эффективнее его краев, но в данном случае это не беда, поскольку лучи звезды при формовке слегка расплывутся, отчего периферия зеркала будет срабатываться чуточку активнее. Еще лучше применить звездчатый полировальник с более толстым (до 8 – 10 мм) слоем смолы.

При этом способе применяются центральные штрихи с большим выносом (от 0,5 до 0,7 радиуса зеркала в каждую сторону). Следует активнее вращать зеркало, а еще лучше работать на станке. Смола для звезды может применяться несколько более мягкая. Это даже желательно. Если не хочется переваривать смолу, можно поднять на несколько градусов температуру в рабочем помещении.

При таком методе параболизации довольно трудно получить чересчур заваленный край (и это хорошо!). Гораздо чаще получается подвернутый край. Выправить его можно короткими штрихами по хорде с большим смещением звезды относительно центра зеркала. Точно так же выправляются зональные ошибки. Другой способ выправить их – временно перейти на эллиптический штрих. Оба способа не являются панацеей, но все же работают.

Нередко возникает и такая ситуация: подвернутый край сопровождается валиком на зоне 0,7...0,9r. В этом случае целесообразно сначала устранить валик местной ретушью с помощью малого звездообразного полировальника. Его диаметр должен примерно соответствовать ширине валика. Попытка устранить основной звездой одновременно подвернутый край и валик скорее всего приведет к завалу края.

Отсюда мораль: не нужно жалеть времени на изготовление дополнительного инструмента – в данном случае малого звездчатого полировальника. Победа над огрехами поверхности зеркала достигается через победу над собственной ленью.

Чаще подвергайте зеркало контролю! Думаю, напоминание о высокой эффективности местной ретуши не будет лишним. Если все пошло как надо, валик очень скоро исчезнет, но на зеркале останется некая концентрическая рябь – узкие зональные ошибки малой амплитуды. Убрать их проще всего основной звездой, применив эллиптический штрих. Иногда для этого достаточно одной минуты работы.

Еще более радикальный способ параболизации, хорошо показавший себя в МОО АГО при изготовлении зеркал со значениями А вплоть до 1:4, состоит в изготовлении не одного, а двух меньших, чем зеркало, полировальников. Их диаметры: примерно 0,4D и 0,7D (можно чуть больше или чуть меньше). На обоих полировальниках формуются звезды. Основным является полировальник диаметром 0,4D. Вначале – 10 минут работы центральным штрихом. Затем – 7 минут работы с выносом на хорду на расстояние от центра 0,4r. И наконец, 4 минуты работы с выносом на хорду на расстояние от центра 0,7r (рис. 28). Выносы за край зеркала во всех случаях умеренные. При работе на станке надо следить, чтобы малый полировальник поворачивался медленно, а не вертелся, как заведенный. Часто приходится придерживать его пальцами или даже привязывать к поводку станка шнурком. По окончании сеанса фигуризации теневое испытание зеркала может показать, что до параболической формы еще далеко – чаще всего потому, что продольная аберрация недостаточна. Тогда следует повторить сеанс, возможно, несколько раз – вплоть до достижения продольной аберрации, близкой к расчетной. Теперь надо оценить плавность параболы и при необходимости углубить ту или иную зону опять-таки малой, основной звездой. Затем – затереть мелкие неровности рельефа звездой с диаметром 0,7D, на что обычно хватает трех-пяти минут работы.

Рис. 28. Схема одного из методов параболизации.

Хочу предупредить начинающего телескопостроителя: вам вряд ли стоит применять этот метод параболизации на вашем первом параболическом зеркале. Он требует некоторой квалификации. Лучше приберегите его для ваших следующих зеркал, а пока используйте метод, описанный Д.А. Наумовым. Он работает вполне удовлетворительно.

При параболизации в центре зеркала может возникнуть яма малого диаметра, но столь же часто возникает неширокий бугор. Поскольку вы собираетесь строить «ньютон», центр зеркала не имеет сколько-нибудь серьезного значения и неровность можно оставить, но лишь при условии, что она будет полностью затенена вторичным зеркалом.

Последняя рекомендация: при параболизации можно и даже полезно подмазывать больше полирита, чем при сполировывании мата и фигуризации зеркала до сферы.

На этом рассказ (точнее, мои дополнения к советам классиков) о фигуризации зеркала можно закончить. Однако – хотя бы для очистки совести – я должен еще раз попросить вас ответить на вопрос: так ли уж нужно ли вам параболическое зеркало на первый случай? И еще раз решительно отсоветовать вам с самого начала гнаться за большими апертурами и короткими трубами. Впоследствии – да, очень может быть. Но обязательно начните со 150-200-миллиметрового зеркала, лучше сферического. Прежде всего, в работе над ним вы поймете, привлекает ли вас самостоятельное изготовление астрономической оптики. Если да, то очень хорошо, но все равно оставьте более сложные зеркала на потом. Если же вам невтерпеж натереть параболу прямо на первом вашем зеркале, то не гонитесь по крайней мере за большими относительными отверстиями. Поверьте на слово: при ручной работе, без надежной оптической скамьи и совершенного теневого прибора, в котором светящаяся щель совмещена с ножом, а также отсутствии большого опыта приличное параболическое зеркало с А = 1:5 у вас не получится.

Об этом говорит весь опыт работы АГО, куда время от времени поступают на испытание зеркала, изготовленные любителями на дому. Среди этих зеркал практически нет хороших парабол, причем ошибки фигуры часто обнаруживаются уже при испытании методом Фуко из центра кривизны, еще до более строгих испытаний! Чаще всего основные ошибки связаны с краем – заваленным или подвернутым. Рельеф в виде «грампластинки» тоже отнюдь не редкость.

Ну что тут поделаешь – грамотное чтение теневых картин тоже требует опыта.

Параболизация зеркал – непростое дело. Скажу более: серьезное искусство. Будь это не так, разве появились бы в продаже короткие «ньютоны» со сферическими зеркалами и линзовыми корректорами?

Но допустим, что у вас есть и опыт, и оптическая скамья, и лучший на свете теневой прибор – получится ли хорошее параболическое зеркало с теми же параметрами в данном случае? Очень может быть, но с оговоркой: получится хорошее любительское зеркало. Будет ли оно пригодно для наблюдений с большими увеличениями? Да, конечно. Но вряд ли его «штрель» достигнет хотя бы значения 0,8. При испытаниях методом Фуко из центра кривизны вам просто не удастся заметить разницу между зеркалом со «штрелем» 0,7 и идеальным зеркалом. Никакой метод Миллье-Лакруа здесь не поможет. Помогут лишь нуль-тесты, позволяющие видеть на параболическом зеркале плоский теневой рельеф, а для этого нужны эталонные зеркала высокой точности8, причем желательно, чтобы хотя бы одно зеркало – либо испытуемое, либо эталонное – имело центральное отверстие, поскольку в противном случае придется включать в схему диагональные зеркала, также изготовленные с высокой точностью.

Кстати, в книге Л.Л. Сикорука, описавшего различные нуль-тесты, содержится удивительное заявление: используя один из нуль-тестов, автору удалось изготовить параболическое зеркало с точностью поверхности λ/100, а то и λ/200. Утверждение странное, учитывая, во-первых, что сама по себе точность теневого метода Фуко никак не превышает λ/100 (и в самом лучшем случае с этой точностью изготовлено эталонное зеркало, что само по себе маловероятно), а во-вторых, в схему входит еще и призма с неизвестной точностью. Между прочим, даже идеальная призма в сходящемся пучке лучей переисправляет сферическую аберрацию – иными словами, пользуясь такой схемой, мы будем считать испытуемое зеркало параболическим, в то время как оно несколько уклоняется в сторону эллипсоида. Уклонение будет небольшим, но заведомо превысит λ/100. При замене призмы на диагональное зеркало опять-таки встанет вопрос о точности его изготовления.

Самое интересное заключается в том, что точность главного зеркала телескопа порядка λ/100 не просто практически недостижима, но и никому не нужна на деле. Точности λ/8 при общей плавности фигуры зеркала вполне хватит. На практике же решающее значение имеет число Штреля.

Получить его численное значение без интерферометра и специальной компьютерной программы вам не удастся. Зато вы сможете оценить его грубо, то есть понять, «дает точку» зеркало или не дает. Для сферического (или немного уклоняющегося в сторону параболоида) зеркала используйте уже знакомый вам тест с искусственным звездным небом. Поставьте сильный окуляр, сфокусируйтесь и выберите среди микроотверстий алюминиевой фольги одно или несколько самых маленьких отверстий, лежащих недалеко от центра поля зрения. Они удивительно похожи на реальные звезды при наблюдении с большим увеличением. Вокруг каждой «звезды» вы должны четко увидеть первое (ближайшее к «звезде») дифракционное кольцо и – при достаточно ярком источнике света – значительно более тусклое второе. Третье кольцо при идеальной оптике обычно не видно. Но если вокруг каждой «звезды» вы отчетливо различаете множество колец, это говорит о заметной сферической аберрации, то есть о значительном отклонении фигуры зеркала от идеала. «Крестики» же вместо «звезд», как было сказано ранее, укажут на сильный астигматизм (рис. 29)

Рис. 29. Результаты интерферометрического испытания астигматичного зеркала.

(Еще раз уточняю: при испытании зеркала из центра кривизны сказанное относится только к сферическому или близкому к сфере зеркалу. При испытании таким же образом параболоида удастся оценить только астигматизм – все остальное утонет в густом «пухе».)

В самых «тяжелых» случаях нет ни «звезд», ни колец вокруг них, а есть неаккуратные размытые пятна. В таких случаях говорят, что зеркало «не дает точки», что означает его полную непригодность. Если установить такое главное зеркало в телескоп, то наблюдения с большими и даже, возможно, средними увеличениями потеряют всякий смысл. Вы не сможете ни разрешить тесную звездную пару, ни оценить форму мелкой планетарной туманности, ни разделить на звезды даже ярчайшие шаровые скопления. Вместо обещанной «алмазной пыли» – прекрасное зрелище, между прочим! – вы увидите лишь некий рябой туман, весьма неприглядный на вид.

Не думайте только, что лишь у любителей получаются такие зеркала. Как раз любители зачастую вытягивают пусть не самую лучшую, но все же «точку». А иногда даже и неплохую. На практике это означает возможность применения больших увеличений при наблюдении небесных объектов в телескоп с такой оптикой. Упомянутый выше А.А. Михеев в свой 325-мм «ньютон» со «штрелем» всего 0,7 в 1958 году первым среди астрономов-любителей сообщил о наблюдении им кратеров на поверхности Марса!9

Недавно мне пришлось фигуризовать 200-мм зеркало с А = 1:5,4, предназначенное для облегченного телескопа Ньютона – надо же иметь разборный инструмент для дальних поездок! Испытания зеркала при его параболизации велись поначалу из центра кривизны. Фигуризацией удалось достичь картины, визуально не отличимой от качественного параболоида. «Точку» зеркало давало, и с виду неплохую. Однако интерферометрическое исследование показало «штрель» всего лишь около 0,7, то есть примерно такой же, как у зеркала А.А. Михеева. Мораль проста и подтверждает сказанное мною выше: испытания из центра кривизны, даже в сочетании с методом Миллье-Лакруа, вообще не позволяют «ловить» малые отличия поверхности зеркала от параболоида. К счастью, в оптической мастерской АГО нашлось плоское эталонное зеркало диаметром 230 мм с центральным отверстием, с помощью которого удалось собрать схему автоколлимации с двойным отражением от испытуемого зеркала, т. е. весьма чувствительную. Тут сразу выявились ошибки поверхности, кстати, весьма типичные: подвернутый край, валик на средней зоне. После устранения этих ошибок число Штреля составило 0,952, иными словами, зеркало перешло из категории хороших по любительским меркам (а на самом деле всего лишь худо-бедно годным) в категорию превосходных (рис. 30). При этом теневая картина показывала малые остатки рельефа и теоретически фигура зеркала могла быть еще улучшена. Однако было решено прервать фигуризацию, поскольку при некотором приближении к идеалу вероятность испортить всю работу неверным выбором режима полировки становится слишком уж большой. Тут уместно вспомнить правило: «Лучшее – враг хорошего». Иногда нужно уметь вовремя остановиться.

Рис. 30. Результаты интерферометрического испытания качественного параболического зеркала.

Из сказанного отнюдь не следует, что изготовление любительской оптики на дому лишено смысла. Как раз наоборот! Просто не ставьте перед собой задач, на решение которых вы, может быть, и способны, но ваше простейшее измерительное оборудование – нет.

А теперь кину камень в огород «профессионалов»: мне дважды доводилось заново фигуризовать зеркала «ньютонов» промышленного изготовления с относительным отверстием 1:5. В обоих случаях параболической поверхности не было и в помине, а было нечто сфероподобное по краям и обширный бугор в центре. За телескопы с такими, с позволения сказать, зеркалами два любителя заплатили деньги дилерам...



8Либо специальные компенсационные линзы, добыть которые для любителя практически нереально.

9О том, действительно ли А.А. Михеев наблюдал кратеры Марса, шли и идут споры. Большинство склоняется к заключению: он мог их наблюдать в 325-мм инструмент при редком, почти идеальном состоянии атмосферы и, разумеется, во время противостояния Марса.

Глава 6. Вторичное зеркало

Я не стану подробно описывать процесс изготовления вторичного зеркала «ньютона» просто потому, что убежден: начинающему любителю не стоит тратить на это время. Но рассмотрим сперва вопрос о необходимой точности «вторички».

Не бывает ничего идеального – это мы понимаем. Но насколько поверхность вторичного зеркала может отличаться от идеальной плоскости без существенной потери качества изображения?

В этом вопросе мнения М.С. Навашина и Л.Л. Сикорука диаметрально расходятся. Если первый утверждает, что качество вторичного плоского зеркала «ньютона» должно быть выше качества главного зеркала, поскольку вторичное зеркало наклонено к оптической оси под углом 45 градусов, то второй столь же резонно указывает на то, что вторичное зеркало находится в 4-5 раз ближе к фокусу телескопа, чем главное зеркало, и считает достаточным намного более либеральное требование к точности «вторички»: не хуже λ/3. Возникает законный вопрос: кто из корифеев прав?

Правее Сикорук. Для начала надо заметить, что ошибки фигуры вторичного зеркала почти всегда связаны с радиусностью, иными словами, с тем, что поверхность зеркала не плоская, а сферическая (выпуклая или вогнутая), большого радиуса. Для этого – чрезвычайно распространенного – случая существует простая формула:

dL = 0,5*dl*(D/d)2

Здесь dL – максимально допустимое отступление поверхности вторичного зеркала от плоскости (в длинах волн); dl – допуск на деформацию волнового фронта (в длинах волн); D – размер малой оси вторичного зеркала; d = L*A, где L – расстояние от центра вторичного зеркала до фокальной плоскости; А – относительное отверстие телескопа.

В качестве длины волны здесь, как и в других случаях, берется значение 555 нм, что соответствует желто-зеленым лучам видимого спектра, чувствительность к которым у человеческого глаза максимальна. Впрочем, нас интересует только допуск на деформацию волнового фронта dl, выраженный в долях длины этой волны. Для главного зеркала он вдвое больше, чем допуск на точность поверхности (за счет хода туда и обратно) и составляет λ/4.

Произведем расчет. Например, для вторичного зеркала с малой осью 70 мм, предназначенного для относительно крупного телескопа Ньютона с А = 1:5, на расстоянии 250 мм от фокальной плоскости малая ось светового пучка d будет равна 250/5 = 50, что при допуске на ошибку волнового фронта в 1/4 длины волны, даст допуск на общее отступление от плоскости 0.5*(70/50)2/4 = 0,245, или примерно 1/4 длины волны. То есть требования к точности вторичного зеркала в данном примере вдвое «либеральнее», чем к точности главного зеркала. Значит, вы вы в принципе можете использовать вторичное зеркало с точностью λ/4, если у вас нет лучшего зеркала. Все-таки надо учесть, что ошибки волнового фронта от главного и вторичного зеркал складываются, а значит, итоговая ошибка волнового фронта может и выйти за допустимые пределы.

Рассмотрим теперь 150-мм телескоп с А = 1:8. Предположим, что внутренний диаметр трубы составляет 180 мм, толщина стенки трубы 5 мм, радиус поля зрения 30 угловых минут, а фокус вынесен за пределы трубы на 80 мм. Для удобства воспользуемся интернет-программой «Калькулятор для «ньютона». Малая ось диагонального зеркала получается равной 39,8 мм (округлим до 40 мм), а расстояние от него до фокальной плоскости равно 175 мм. Задав допуск на деформацию волнового фронта равным 1/4, получаем допуск на точность поверхности «вторички»: приблизительно 0,42 длины волны, или примерно λ/2,5. Но не хуже!

Вот, кстати, и еще одна причина, по которой корифеи советуют любителям начинать с постройки небольших длиннофокусных «ньютонов». Найти по разумной цене очень качественную «вторичку» для «ньютона», особенно крупного, не так-то просто. Во всяком случае, сразу отбросьте мысль разобрать ту конструкцию, что продается под названием «диагональное зеркало» и служит для излома оптической оси вблизи фокуса рефракторов и катадиоптриков, чтобы использовать находящееся там прямоугольное зеркало. Дело как раз в том, что это плоское зеркало размещено очень близко к фокусу, следовательно, допуск на точность его изготовления очень велик и может достигать нескольких длин волн.

Строго говоря, из радиусности вторичного зеркала «ньютона» можно извлечь и пользу. Поскольку световой поток падает на вторичное зеркало под большим углом, основная деформация волнового фронта после неидеального вторичного зеркала – астигматизм. И если главное зеркало телескопа также заметно астигматичное (что бывает, увы, довольно часто), то вращением главного зеркала вокруг оптической оси можно подобрать такое его положение, при котором астигматизм вторичного зеркала будет хотя бы отчасти скомпенсирован астигматизмом главного зеркала. Конечно, так происходит не всегда.

Может случиться, что ошибки поверхности вторичного зеркала будут связаны не с радиусностью. При исследовании такого зеркала с помощью интерферометра Физо или просто методом накладывания на плоское эталонное зеркало (только для испытуемых зеркал без отражающего покрытия) мы увидим не плавно искривленные линии, а линии с более или менее резким изломом. В таком случае формула, приведенная выше, не применима, а применимо ли в телескопе такое вторичное зеркало – вопрос, который каждому телескопостроителю придется решать самостоятельно.

Лучше всего заказать плоское эллиптическое зеркало у проверенного мастера или в фирме, чья продукция считается стабильно хорошей. Задайте вопрос на форуме сайта astronomy.ru – вам охотно объяснят, где на сегодняшний день можно приобрести хорошее вторичное зеркало, а с кем лучше не связываться. Я не даю здесь рекомендаций по той причине, что информация в нашем меняющемся мире быстро устаревает.

Изготовить ньютоновскую «вторичку» самому очень непросто. Не зря на оптическом производстве обычно выделяют специального мастера под «плоскости». Тут нужно «набить руку» и вообще иметь в виду, что изготовление оптических плоскостей более трудоемкий процесс, чем изготовление вогнутых зеркал. Достаточно указать на то, что эллиптическое в плане зеркало приклеивается вместе с подклейками к план-шайбе не смолой и даже не оптическим воском, а специальным оптическим сургучом, имеющим весьма мало общего с обыкновенным сургучом, применяемым на почте. Смола и даже воск обязательно будут «тянуть» стекло, и после отклеивания зеркала по завершении весьма кропотливых трудов вы с горечью обнаружите, что зеркало «повело» – его фигура исказилась. Оптический сургуч «тянет» стекло гораздо слабее, зато и «держит» хуже. Если при работе на шлифовально-полировальном станке ваше зеркало внезапно отклеится от план-шайбы, это может погубить всю работу. Есть в работе с плоскостями и другие хитрости, связанные с выбором сорта стекла, подмазыванием полирующей суспензии и др.; на них мы останавливаться не будем. Просто поверьте: изготовление действительно качественного плоского эллиптического зеркала по силам лишь опытному мастеру.

Косвенные признаки хорошей «вторички»: материал – ситалл или кварц (рис. 31), толщина – большая, ибо чем толще зеркало, тем меньше оно коробится после отклейки от план-шайбы. Это не значит, что все другие вторичные зеркала плохие, и не значит, что все толстые ситалловые «вторички» обязательно хорошие, но явные признаки качества (или его отсутствия), к сожалению, видны лишь с помощью эталонного плоского зеркала, а еще лучше – интерферометра Физо.

Рис. 31. Вторичное зеркало из ситалла для довольно крупного «ньютона».

Возможно, вам удастся изготовить приличное плоское зеркало круглой формы методом, подробно описанным М.С. Навашиным, но, во-первых, для этого требуется большое желание «тереть стекло», а я сомневаюсь, что после изготовления главного зеркала у вас остался солидный запас такого желания, а во-вторых, купить «вторичку» приемлемого качества все-таки проще. К тому же она будет эллиптической в плане, а не круглой.

Будем считать, что вы уже сделали это. Теперь встает вопрос о креплении диагонального зеркала в трубе телескопа.

Проще всего этот вопрос решается вытачиванием на токарном станке двух простых деталей: условно говоря, «стакана» и «гриба»10 (рис. 32). «Ножка гриба» срезается под углом 45 градусов. Она не должна быть очень тонкой, поскольку к месту среза будет приклеено вторичное зеркало и не стоит уменьшать площадь склейки. Если вы посмотрите на современные «ньютоны» промышленного изготовления, то увидите, что старый метод крепления «вторичек» при помощи лапок ушел в прошлое, – сейчас предпочитают клеить. К сожалению, герметиком, а он «тянет» стекло, частенько искажая плоскость вторичного зеркала до недопустимых значений.

Рис. 32. Наиболее часто применяемая конструкция узла крепления вторичного зеркала.

Правда, существуют специальные оптические герметики, теоретически лишенные этого недостатка. Из них наиболее известен герметик ВГО-1. Однако опыт применения этого герметика в МОО АГО показал неудовлетворительные результаты. Возможно, дело в том, что свойства герметика «гуляют» от партии к партии.

Если вы все же решите клеить вторичное зеркало на герметик, то имейте в виду: клеевой шов должен быть толстым. Лучше всего подложить под зеркало три спички и вынуть их, когда герметик слегка загустеет.

Многие любители поступают проще: приклеивают вторичное зеркало к «грибу» с помощью двустороннего вспененного скотча толщиной 1 – 2 мм. Его нетрудно найти в продаже, и он обычно не «тянет» стекло. Очень часто в приносимых в МОО АГО на проверку телескопах выявляется один и тот же дефект: изображение портит «вторичка», причем сама по себе она нередко не так уж плоха, но герметик исказил ее форму. После переклейки вторичного зеркала с герметика на вспененный двусторонний скотч качество изображений заметно улучшается.

Законный вопрос: так ли уж прочно держит скотч? Попробуйте оторвать. Вы удивитесь, насколько это непросто. Мне пока не известны случаи, чтобы вторичное зеркало, приклеенное на двусторонний вспененный скотч, отвалилось само по себе. «Вторички» моих телескопов приклеены именно так, я не раз возил телескопы в автомобиле с довольно жесткой подвеской по ужасным дорогам, тряска временами была немилосердная, но вторичные зеркала всегда оставались на своих местах.

Но если вы все равно не доверяете скотчу, подстрахуйтесь. Приклейте к задней стороне вторичного зеркала небольшую пластинку из меди, латуни или, еще лучше, фольгированного текстолита с припаянным к ней отрезком медной проволоки сечением порядка 0,5 – 1 мм2 (зависит от массы «вторички»), а другой конец отрезка закрепите на «грибе» при помощи винтика с шайбой. Перед этим свейте отрезок проволоки в спираль, обмотав его, например, вокруг карандаша. Трех витков вполне достаточно. Теперь если зеркало все-таки отвалится, оно повиснет на спирали из медной проволоки, которая демпфирует удар, то есть мягко растянется и сохранит зеркало в целости. Часто вместо проволочной спирали используют простой шнурок, но при этом вслед за падением зеркала и натяжением шнурка последует рывок, которого лучше избежать. Притом приклеивать шнурок к зеркалу приходится каплей герметика, тогда как пластинка с припаянной медной спиралью может быть приклеена тем же двусторонним вспененным скотчем. Ведь рывка в случае (повторяю: очень гипотетическом) отклеивания зеркала не будет, а значит, скотч удержит пластинку на месте.

Вторичное зеркало не должно быть приклеено центром строго по оптической оси. Нужно сместить его на небольшую величину. Точное ее значение вы можете получить, обратившись к интернет-программе расчета «ньютона», а геометрический смысл легко понять, если начертить на бумаге вытянутый равносторонний треугольник (вид конуса сбоку) и пересечь его отрезком под углом 45 градусов к высоте. При помощи линейки вы легко убедитесь в том, что середина отрезка, то есть точка пересечения осей вторичного зеркала эллиптической формы лежит несколько в стороне от оси конуса. На данное обстоятельство справедливо указывают М.С. Навашин и Л.Л. Сикорук, однако оно почему-то плохо укладывается в головах некоторых начинающих любителей.

Разумеется, никто не помешает вам использовать иную, чем на рис. 32, конструкцию узла крепления «вторички». Может быть, вы найдете нечто более подходящее в Интернете, а может быть, и придумаете свою конструкцию. Почему бы нет?

В качестве растяжек хорошо использовать тонкую (порядка 0,5 мм) сталь, лучше оцинкованную. Некоторые используют три растяжки, но большинство любителей (в том числе и я) отдают предпочтение четырем. Дифракционные лучи от них ярче, чем от трех растяжек, зато их всего 4, а не 6, что может быть полезно при разрешении тесных звездных пар.

Крепление «вторички» на стойке конструктивно самое простое, но невыгодное как раз с точки зрения яркости дифракционных лучей. Пусть их всего два, направленных перпендикулярно к стойке, но ведь они тем ярче, чем толще крепежный элемент, в данном случае – стойка. По чисто механическим соображениям она не может быть тонкой.

В телескопе, предназначенном для визуальных наблюдений, однозначно не стоит применять всевозможные опоры узла крепления вторичного зеркала в виде колец или дуг окружности. Да, дифракционные лучи при этом пропадут, однако – увы! – физику не обманешь: та часть световой энергии от звезды, которая в случае прямых растяжек идет на формирование дифракционных лучей, в данном случае «размажется» вокруг звезды, сделав невидимыми дифракционные кольца и как минимум сильно затруднив разрешение тесных звездных пар. Доля этой энергии при криволинейных опорах будет даже больше, чем при прямых растяжках, поскольку растяжки обычно тонкие (ибо работают только на растяжение), а опоры в виде колец или дуг – нет.

Пусть не введет вас в заблуждение тот факт, что опоры узла крепления «вторички» в некоторых моделях «фирменных» любительских телескопов как раз выполнены в виде дуг. Для визуального инструмента это не достоинство. Это ошибка.

Возможно, вместо вторичного зеркала вам попадется призма полного внутреннего отражения подходящего размера и годного качества. Призма хуже эллиптического зеркала по трем причинам:

1. Ее размеры больше ровно настолько, насколько квадрат больше вписанной в него окружности, а значит, немного уменьшатся проницающая способность телескопа и контрастность изображений.

2. Призму труднее крепить в трубе. Ее приходится вклеивать в специальную оправу боковыми (треугольными) гранями, которые лучше зачернить. Оправа призмы дополнительно увеличит экранирование главного зеркала.

3. Как уже было сказано, призма слегка переисправляет сферическую аберрацию. Если вы все же используете призму, будет полезно чуть-чуть недопараболизовать главное зеркало. Например, для моего первого 160-мм «ньютона» с А = 1:5 величина продольной сферической аберрации при испытании из центра кривизны и предполагаемом использовании призмы в качестве «вторички» должна была составлять примерно 0,9 от расчетной величины. Разница не так уж велика, но при испытании зеркала может оказаться, что вы уже вышли за допуск, тогда как вам кажется, что вы еще в допуске.

Но если у вас в качестве «вторички» есть только призма – используйте призму. Лучше построить телескоп с недостатками, чем вообще не построить никакого телескопа.

В этой главе мне осталось лишь сказать несколько слов о виньетировании, вызванном «вторичкой». Если вы читали книги Навашина и Сикорука, то вы знаете, что это такое. Для тех, кто не читал, скажу: речь идет о потере края светового пучка при недостаточном размере вторичного зеркала. Виньетирование приводит к тому, что на краю поля зрения небесные объекты выглядят менее яркими, чем должны быть. Разумеется, лучше всего избежать виньетирования, подобрав диагональное зеркало соответствующих размеров, каковые проще всего вычислить с помощью программы расчета телескопа Ньютона. Но это удается не всегда. Л.Л. Сикорук, однако, справедливо указывает на то, что небольшое виньетирование не слишком вредно. Да, оно приводит к некоторому уменьшению яркости небесных объектов на краю поля зрения. Но ведь любитель обычно старается навести телескоп на объект так, чтобы тот оказался в центре поля зрения!

Это верно. И все же могут возникнуть затруднения при визуальном определении яркости звезд, а также при поиске слабых, особенно туманных небесных объектов. Если вы способны более или менее уверенно разглядеть такой объект в центре поля зрения, то при наличии виньетирования можете и не заметить его, если он мелькнет на краю поля.

Разумеется, данная оговорка существенна лишь для любителей вылавливать на небе всякую тусклую «мелочь».

С виньетированием (небольшим, конечно) чаще всего приходится мириться. Связано это с тем, что качественную «вторичку» достаточно большого (с малой осью от 60 мм и выше) размера найти гораздо труднее, чем относительно небольшую (до 50 мм) «вторичку». Цена тоже играет роль. Между прочим, практически все «ньютоны» промышленного изготовления снабжены уменьшенными по сравнению с оптимальным размером «вторичками» и зачастую обеспечивают не 1 градус невиньетированного поля зрения при равнозрачковом увеличении, как полагалось бы приличному «ньютону», а лишь около половины этого значения. Связано это, как легко догадаться, с попытками изготовителя уменьшить себестоимость продукции. Тем не менее большинству наблюдателей такое виньетирование не доставляет серьезных проблем. Словом, не сильно огорчайтесь, если расчет покажет, что в вашем телескопе небольшое виньетирование все-таки будет.

Вовсе незачем искать вторичное зеркало с запасом по размерам. Да, с таким зеркалом вам удастся раздвинуть поле зрения телескопа до пределов, заданных диаметром трубы и диафрагмы фокусера, но, во-первых, изображения на краю поля зрения широкоугольного «ньютона» будут изуродованы всеми аберрациями, характерными для простых однозеркальных систем, а во-вторых, за счет большего экранирования главного зеркала вторичным снизится контрастность изображений, что отрицательно скажется при наблюдении, например, планет. Взвесив все «за» и «против», выскажу мое личное мнение: пожалуй, все же лучше использовать в телескопе чуть-чуть меньшее (по сравнению с расчетным) вторичное зеркало, нежели чуть-чуть большее.



10Вообще-то мастера-оптики называют грибом выпуклую оптическую поверхность. В данном случае я просто не подобрал более наглядного слова.

Глава 7. Дело – труба

Физические размеры оптической системы вашего телескопа и наиболее рациональный способ разгрузки главного зеркала вам легко даст опять-таки «Калькулятор для «ньютона». А вот какую трубу использовать для вашего телескопа – решать только вам. Я лишь могу помочь вам принять правильное решение.

Прежде всего: нужна ли вам экваториальная монтировка? Ее гораздо проще купить, чем смастерить самому. Если ваш ответ «да, нужна», то разумно выбрать для телескопа сплошную круглую трубу и докупить (либо изготовить) для нее подходящие по диаметру крепежные кольца. Для небольшого «ньютона» можно использовать пластмассовую канализационную или даже жестяную водосточную трубу. Вполне подойдет труба от стального дымохода с толщиной стенки 0,8 – 1 мм. Наиболее ходовые диаметры таких труб лежат в пределах 80 – 300 мм. Причем можно использовать дешевую оцинкованную сталь вместо рекомендуемой для дымоходов дорогой нержавеющей стали – ведь сквозь трубу телескопа пойдет только свет, а не химически агрессивный дым! Разумеется, нужна одностенная труба, а не «сэндвич». Плохо только то, что трудно найти трубу для дымохода длиной более 1 метра. Но при необходимости можно состыковать две трубы.

Некоторые ищут в продаже или заказывают на соответствующем производстве бумажно-бакелитовые, стеклопластиковые или даже карбоновые (углепластиковые) трубы. Наиболее бюджетным и притом вполне приемлемым по прочностным и весовым характеристикам является бумажно-бакелитовая труба. Стеклопластиковые трубы тяжеловаты, а карбоновые дороговаты, и вовсе не зря: их механические характеристики великолепны. Вряд ли, однако, следует искать для вашего первого самодельного телескопа именно карбоновую трубу. Не станете же вы, мастеря скворечник, непременно использовать дощечки из палисандрового дерева!

Проявив некоторую долю терпения, можно также намотать трубу из ватмана на эпоксидной смоле методом, описанным в книге Л.Л. Сикорука. От себя лишь добавлю, что для всех слоев намотки, кроме самого внутреннего, лучше использовать не ватман, а более рыхлую и легче впитывающую смолу бумагу. Вполне подходит газетная. Я с успехом использовал старые, еще советских времен, дешевые обои, несколько рулонов которых завалялись у меня на чердаке дачного домика. Их рыхлая бумага и отсутствие полимерного слоя, способного покоробиться при контакте с эпоксидной смолой, – именно то, что нужно. При этом незачем добавлять в смолу ацетон, чтобы сделать ее жиже. В пористую бумагу хорошо впитывается и густая смола.

Не сочтите за хохму, но вполне приемлемым материалом для намотки трубы является дешевая (но не растягивающаяся) однослойная туалетная бумага типа «54 метра» или продающиеся в рулонах бумажные полотенца. Мотать длинную трубу в этом случае надо по спирали. Однако наружный слой – чисто из соображений эстетики – лучше все же выполнить из ватмана. Либо перед покраской шпаклевать трубу, шкурить и грунтовать ее.

Если же – хотя бы для начала – вам хочется построить простую «гляделку» на азимутальной монтировке (что я вам и рекомендую), то ваш выбор – «ньютон» на монтировке Добсона. Труба при этом может быть какой угодно: круглой в сечении, квадратной, 6- или 8-угольной, ферменной конструкции, сплошной или разборной. Хотите поскорее увидеть в свой телескоп небо – стройте примитивную трубу квадратного сечения из 6-10-миллиметровой фанеры. Да, она будет выглядеть не слишком казистой, о чем дилетанты с наклонностями эстетов если и не сообщат вам, то уж во всяком случае подумают, – но какое вам дело до снобов? Толковые же любители заинтересуются прежде всего качеством изображений, даваемых вашим телескопом. Это ведь главное. А если мнение эстетов имеет для вас значение – что ж, позднее можно соорудить и более симпатичную трубу с той же оптикой.

Кстати, мой первый 160-мм «ньютон» на монтировке Добсона имел как раз фанерную трубу квадратного сечения. Для крепления покупных деталей (фокусер, искатель), имеющих посадочную площадку, рассчитанную под определенный радиус трубы, использовались опять-таки фанерные прокладки, одна сторона которых была оставлена плоской, а другой стороне при помощи грубой наждачной бумаги придавался соответствующий радиус. В целом получилась надежная, «кондовая» конструкция, жаль только, что не очень транспортабельная.

Для монтировки Добсона круглая труба как раз не очень удобна. Если не фрезеровать полуоси монтировки под радиус трубы, то придется городить вокруг трубы в районе центра ее тяжести квадратный короб или зажимные кольца с двумя площадками под полуоси (рис. 33). Пожалуй, при желании смастерить легкую и притом разборную трубу будет лучше поступить иначе: часть трубы оставить цилиндрической, другую часть выполнить коробчатой и соединить их фермой из дюралюминиевых трубок (рис. 34). По этой схеме я построил несколько телескопов.

Рис. 33. Вариант сопряжения круглой (в данном случае водосточной) трубы телескопа с добсоновской «табуреткой».

Рис. 34. 220-мм «добсон» с трубой-фермой на последних стадиях постройки.

Такая ферма – не что иное, как упрощенный вариант фермы Серрюрье (рис. 35) – без ее достоинств в виде одинакового прогиба под собственным весом передней и задней частей трубы, зато очень несложный в реализации. В качестве цилиндрической «корзины», служащей для крепления вторичного зеркала на растяжках, окулярного узла и искателя, можно взять подходящую алюминиевую кастрюлю, выпилив дно, а можно и намотать ее из бумаги на эпоксидной смоле. С намоткой столь короткой бумажно-эпоксидной трубы больших проблем не будет. Мне даже случалось наматывать «корзину», взяв в качестве болванки коническое пластиковое ведро, поставленное вверх ногами; намотку при этом следует вести постепенно, в течение нескольких дней, начиная с подклейки сравнительно узких полосок бумаги с краев «корзины» (рис. 36), а во время затвердения смолы периодически надевать «корзину» на болванку то одной, то другой стороной, пока изделие не станет достаточно прочным, чтобы можно было продолжить работу без болванки. Болванку надо смазать любым жидким маслом, чтобы «корзина» не приклеилась к ней.

Рис. 35. Телескоп с трубой в виде фермы Серрюрье.

Рис. 36. Начальная фаза намотки короткой бумажно-эпоскидной трубы на коническом ведре.

По окончании намотки бумажно-эпоксидной «корзины» следует сделать аккуратными ее торцы, для чего расстелить на полу кусок грубой наждачной бумаги, приложить к ней торец «корзины» и, надавливая сверху, повращать «корзину».

Нижняя (или задняя, если угодно) часть трубы – простой фанерный короб, полностью закрытый сзади. Вообще-то рекомендация не закрывать наглухо заднюю часть трубы не лишена оснований, но это больше относится к длинным сплошным трубам, а короб достаточно короток. Впрочем, ему все-таки следует иметь достаточную длину для того, чтобы прикрепить к нему полуоси монтировки Добсона, ось склонений которой, естественно, должна проходить через центр тяжести трубы. Иначе придется мастерить полноценную ферму Серрюрье или крепить полуоси непосредственно к элементам фермы, что менее удобно.

Кстати, поэтому, а также для уменьшения высоты добсоновской «табуретки», будет лучше не особенно гнаться за облегчением задней части трубы. Например, из толстой (и, соответственно, массивной) стеклянной заготовки лучше сделать главное зеркало именно для «добсона».

Ферму часто делают из дюралюминиевых труб. При этом приходится либо плющить концы труб для крепления их к коробу и «корзине», либо вбивать в концы труб специальные цилиндрические вставки с плоскими окончаниями, либо мастерить особые зажимы, с помощью которых концы труб крепятся к коробу и «корзине» (рис. 37). Однако гораздо проще использовать трубы (точнее, профили) квадратного или прямоугольного сечения. Для 150-мм «ньютона» подойдут квадратные профили 10*10 мм с толщиной стенки 1 мм. Ферма моего 260-мм достаточно длиннофокусного (1640 мм) телескопа собрана из прямоугольных профилей 10*20 мм с той же толщиной стенки и сохраняет достаточную жесткость – правда, уже на пределе. Однажды мне встретился 406-мм «добсон» с длиной трубы около 2 метров, труба-ферма которого была собрана из точно таких же профилей; эта труба могла сравнительно легко переноситься одним человеком, но ее жесткости уже не хватало и при попытке повернуть монтировку Добсона по азимуту труба гнулась самым забавным образом. Для нее следовало бы использовать профили большего сечения.

Рис. 37. Вариант крепления круглых труб фермы к «коробу».

Концы прямоугольных профилей просто и без затей крепятся к фанерному коробу болтами или винтами с гайками. Под их головки следует подложить широкие шайбы, чтобы при затягивании гаек не помять тонкие стенки профилей. Крепление профилей к «корзине» может быть каким угодно; проще всего выпилить из листового дюралюминия 4 детали трапецевидной формы (рис. 38).

Рис. 38. Простейший вариант крепления прямоугольных в сечении элементов фермы к цилиндрической «корзине» с помощью дюралевой пластины в форме трапеции.

Оправа главного зеркала должна удовлетворять всего трем основным условиям: а) зеркало не должно из нее вывалиться; б) зеркало должно быть разгружено на столько точек, на сколько полагается, включая боковую разгрузку, если она требуется; в) должна быть обеспечена возможность наклона зеркала в любую сторону для юстировки всей оптической системы. Для первого моего телескопа я заказал токарю оправу в виде широкой дюралюминиевой «чашки». Не берите с меня пример: можно поступить гораздо проще, ничего не потеряв в качестве оправы. Простейшая конструкция оправы для сравнительно небольшого (до 250 мм) и не слишком тонкого зеркала, не требующего специальной боковой разгрузки, изображена на рис. 39. В качестве коромысел для разгрузки зеркала на 6 точек использованы отрезки квадратного дюралюминиевого профиля 10*10 мм, с боков зеркало удерживается тремя болтами, на которые следует надеть ПВХ трубки, а сверху оно прижимается тремя гайками с обыкновенными металлическими шайбами, под которые следует подложить резиновые, кожаные или фетровые шайбы того же диаметра. Всю оправу, включая болты, гайки и шайбы, следует зачернить.

Рис. 39. Простой вариант оправы главного зеркала с разгрузкой на 6 точек. Видны отверстия для болтов, удерживающих зеркало в оправе и крепящих оправу к трубе.

Конструкция, как видим, весьма простая и при этом вполне работоспособная. Доказано практикой. В крайнем случае такая оправа может быть выполнена и из толстой фанеры, нужно только хорошенько пропитать ее лаком или каким-нибудь иным водоотталкивающим средством.

Важный момент, о котором писали корифеи и о котором ввиду его важности еще раз скажу я: зеркало ни в коем случае не должно быть туго зажато в оправе! Напротив, следует дать ему небольшую – в доли миллиметра – «степень свободы». Пусть чуть-чуть болтается. Это тем более актуально при астрономических наблюдениях зимой, когда вроде бы оптимально закрепленное главное зеркало окажется на морозе пережатым из-за большой разницы в коэффициентах линейного расширения зеркала и оправы. Лучше чуть-чуть, практически незаметно потерять в точности юстировки из-за «болтанки» главного зеркала, чем пережать зеркало в оправе. Пережатое зеркало приобретает трехлучевой (либо нерегулярный, произвольной формы) астигматизм поверхности, резко снижающий качество инструмента. Между прочим, с проверки на пережатие начинается работа почти с любым телескопом, поступившим на проверку в МОО АГО, поскольку это очень частая и наиболее легко устранимая причина плохих изображений...

Несмотря на то, что к задней стенке короба будет крепиться главное зеркало в оправе, нет никакой надобности делать заднюю стенку чрезмерно толстой. М.С. Навашин настаивал на стенке из фанерной склейки толщиной не менее 40 мм – и это явно чрезмерное требование для 150-мм телескопа. Даже для 200-250-мм телескопа совершенно достаточна задняя стенка из хорошей 20-мм фанеры. Естественно, она должна быть как следует защищена лаком от влаги.

Вам также понадобится фокусировочное устройство, в просторечии именуемое фокусером. Для небольших (до 150 – 200 мм) не очень короткофокусных «ньютонов» отлично подошли бы фокусеры с размером посадочного отверстия окуляра 1,25 дюйма (около 32 мм), которыми в прошлом оснащались телескопы «Мицар» и «Альтаир» Новосибирского приборостроительного завода. Жаль только, что сейчас их трудно найти в продаже. Правда, эти фокусеры не предназначены для 2-дюймовых (50,4 мм) окуляров, но это небольшая беда. Очень многие любители, а начинающие так почти все, пользуются окулярами 1,25 дюйма, которые компактнее, легче и гораздо дешевле 2-дюймовых.

Увы, сейчас в продаже наличествуют почти исключительно 2-дюймовые фокусеры, причем самые разные: для рефракторов, для небольших рефлекторов и рефлекторов побольше, высокие и низкие, односкоростные и двухскоростные (с редуктором, обычно 1:10). Эти фокусеры могут работать как с 2-дюймовыми, так и с 1,25-дюймовыми окулярами (через специальную вставку-адаптер). Хороши ли они? Безусловно да. Но, во-первых, цена, а во-вторых, лишняя масса в верхней (передней) части трубы совсем не нужна «ньютону» на монтировке Добсона. Тогда как 1,25-дюймовый фокусер от «Мицара» или «Альтаира» легок, дешев и совершенно достаточен для первого (а может, и второго) самодельного телескопа начинающего любителя. А между тем даже 150-мм «фирменные» телескопы Ньютона сейчас снабжаются 2-дюймовыми фокусерами, в которых им нет никакой нужды, поскольку трубка 1,25-дюймового фокусера имеет достаточный диаметр, чтобы не виньетировать изображение! Некоторые любители, отчаявшись найти дешевый и легкий фокусер, предпочитают заказать токарю выточить из дюралюминия резьбовой фокусер с посадочным отверстием под 1,25-дюймовые окуляры и сами чернят его при помощью анодирования с анилиновым красителем.

Почему бы и нет, если хочется? Главное, чтобы эта важная деталь телескопа не создавала вам проблем, а остальное – уже мелочи. Теоретически возможно и наипростейшее решение в виде картонной трубки, двигающейся с трением в другой трубке, но такой, с позволения сказать, фокусер – уже крайность. Все-таки на дворе стоит двадцать первый век, а не девятнадцатый...

Отдельный вопрос – куда вывести фокусер рефлектора Ньютона. Направо или налево – это вам решать, исходя из ваших вкусовых предпочтений. Я не об этом. Часто ось фокусера делают параллельной земной поверхности. Для телескопа, установленного на экваториальной монтировке немецкого типа, вопрос не принципиален, поскольку трубу телескопа всегда можно повернуть в удобное положение, ослабив зажимы крепежных колец, но для «добсона» имеет значение. Если фокусер установлен так, что его ось всегда горизонтальна, то подумайте: как вы будете наблюдать небесные объекты вблизи горизонта, когда труба сильно наклонена и фокусер находится очень низко? Можно, конечно, лечь на туристический коврик из «пенки», но можно и установить телескоп на невысокий прочный столик. Тогда будет достаточно просто нагнуться, чтобы заглянуть в окуляр. Однако при достаточно большой длине трубы телескопа столик, пожалуй, отпадает: ведь при наблюдении объектов вблизи зенита вы просто-напросто не дотянетесь до окуляра без какой-либо подставки. Нет ничего приятного в том, чтобы переставлять телескоп со столика на грунт всякий раз, когда вам захочется сменить объект с окологоризонтного на околозенитный, а потом водружать телескоп обратно на столик. В этом случае будет разумно обойтись без столика, но расположить ось фокусера не параллельно земле, а под углом 45 или даже 90 градусов к ней (при горизонтальном положении оси трубы).

Полуоси монтировки Добсона, в просторечии именуемые «ушами», – это просто диски, выточенные из металла, текстолита или даже фанеры. Их толщина 10 – 20 мм, а диаметр не должен быть слишком маленьким. При слишком малом диаметре «ушей» телескоп оказывается слишком чувствительным к разбалансировке и может «клюнуть носом» при установке в фокусер более тяжелого окуляра или линзы Барлоу. По той же причине, если вы используете скольжение «ушей» по фторопласту, не очень хороши полуоси из металла – его трение о фторопласт слишком мало. Металл более подходит, если в качестве полуосей вы используете не диски, а дуги большого диаметра (рис. 40 и 41). Либо если скольжение полуосей осуществляется не по фторопласту, а по металлу, как делал сам Джон Добсон, или фетру.

Рис. 40. 254-мм «добсон» автора.

Рис. 41. Облегченный «добсон».

Крепление полуосей – это последний штрих в изготовлении трубы, не считая ее чернения внутри и окраски снаружи. Для точного определения центра тяжести труба должна быть полностью собрана: с главным и вторичным зеркалами, искателем, фокусером и установленным в нем окуляром средней массы, а также корректором комы, если вы намерены постоянно использовать его в телескопе. Для начала, прислонив трубу телескопа к чему-нибудь (столу, стулу, забору и т. п.), испытайте оптическую систему по Луне или сильно удаленным земным объектам11 и убедитесь в том, что вы не ошиблись в размерах трубы, иначе говоря, в том, что изображения становятся резкими примерно в среднем положении регулировки фокусера. Если ошиблись – исправьте проблему хотя бы перемещением оправы главного зеркала или как-нибудь еще. Затем положите трубу горизонтально на две узкие рейки, перпендикулярные оси трубы, и понемногу сдвигайте их, пока не придвинете вплотную. Найдя таким образом центр тяжести трубы, определите места крепления полуосей. Только после этого имеет смысл мастерить добсоновскую «табуретку».

Ничего не поделаешь: для крепления «ушей» придется вновь разобрать трубу. Но кто обещал, что в телескопостроении можно обойтись без нудной работы? Зато вы будете точно знать, что «уши» будут прикручены к трубе именно там, где им надлежит быть. Вполне вероятно, что вам удастся обойтись без каких бы то ни было грузиков на концах трубы или пружинок, соединяющих «уши» с «табуреткой», применяемых некоторыми любителями при плохо уравновешенной трубе.

Станете ли вы красить трубу снаружи краской, покроете ли ее лаком или решите придать ей «благородный» цвет морилкой, промаслить и навощить по методу краснодеревщиков – решать вам. Вид трубы снаружи – это всего лишь эстетика. Но изнутри труба обязательно должна быть вычернена.

Проще всего эта задача решается при помощи баллончика с матовой (обязательно матовой!) черной краской. Часто этой меры оказывается достаточно.

Но не всегда! При косом падении лучей на вычерненную поверхность коэффициент отражения от нее не так уж мал. А ведь именно таких лучей вам надо бояться, поскольку именно они, отразившись несколько раз от стенок трубы и один раз от главного зеркала, имеют шанс попасть в окуляр. Как быть?

Весь вопрос упирается главным образом в то, где и когда вы будете проводить наблюдения и нет ли поблизости источников света. Уличный фонарь, свет в чужих окнах или проезжающий мимо автомобиль с включенными фарами заставят недостаточно зачерненную трубу бликовать. То же самое бывает от света Луны и даже Венеры. Некоторые любители борются с паразитным светом в трубе путем установки в трубу многочисленных (до 10-15) диафрагм, что, понятно, годится лишь для сплошной трубы. Другие уповают на то, что труба будет меньше бликовать, если сделать вычерненную поверхность не гладкой, а шероховатой. И это действительно так. Рекомендуют следующий способ: из баллончика или кистью выкрасить внутренние стенки трубы в матовый черный цвет и сразу же, пока краска не высохла, обсыпать выкрашенную поверхность обыкновенной пшеничной мукой. Излишки муки вытряхнуть, подсушить краску и нанести из баллончика еще один слой краски поверх приставшей к первому слою краски муки.

Вместо муки можно использовать мелкие древесные опилки, просеянные через сито с ячейками 0,5 мм или, например, мелко дробленую скорлупу грецких орехов. Я уверен, что вы понимаете, по какой причине все рекомендуемые для этой цели материалы мягки и почему нельзя использовать твердые материалы, скажем, мелкий песок.

Впрочем, сейчас эти методы не слишком актуальны, поскольку в продаже имеются отличные матовые краски.

С трубой-фермой поступают иначе. Если вам очень уж досаждают блики, придется сшить для фермы чехол из какой-нибудь легкой, но плотной материи, выкрашенной анилиновым красителем в матовый черный цвет. Идеален был бы черный бархат, но он, увы, тяжеловат и способен нарушить балансировку трубы, а кроме того, впитывает влагу. Лучше использовать для чехла легкую синтетическую ткань. К коробу и «корзине» чехол может крепиться, например, специальными петельками, надеваемыми на крючки, а застегиваться повдоль «молнией» или «липучкой».

Но, разумеется, лучше всего наблюдать небо в таких местах, где никакие блики не мешают наблюдениям за полным отсутствием поблизости сколько-нибудь ярких источников света. При таких условиях в чехле нет необходимости.

Основание монтировки Добсона – так называемая «табуретка» – совсем простая штука. Если вы можете сколотить скамейку, то вне всяких сомнений легко соорудите и «табуретку». Она изготавливается из толстой фанеры: 16 мм и более. (Можно использовать и древесно-стружечные плиты, но это хуже.) Если взять фанеру потоньше, монтировка получится недостаточно жесткой и станет вибрировать при каждом движении трубы, что весьма противно. Зато для облегчения веса можно сделать в толстой фанере достаточно обширные вырезы; на жесткость конструкции они практически не повлияют.

Если вам хочется, поищите в Интернете примеры оптимального (по утверждению авторов) раскроя фанеры для «табуретки», но, честное слово, задача эта настолько простая, что практически любой человек должен справиться с ней сам. От «табуретки» требуется лишь следующее:

1. Она должна легко поворачиваться по азимуту. Для этого служат центральный болт, являющийся осью, и 3 фторопластовые накладки, которые лучше всего прикрутить к основанию «табуретки» шурупами с потайной головкой, основательно утопив ее. Чем глаже будет поверхность, скользящая по фторопластовым накладкам, тем лучше. Для облегчения скольжения некоторые любители подклеивают к этой поверхности тонкий лист дюралюминия или старую виниловую грампластинку. Для небольших «добсонов» некоторые используют дискообразный тренажер «Здоровье» – правда, мне кажется, что в этом случае вращение по азимуту будет слишком уж легким.

2. Ничто не должно мешать качанию трубы от зенита до горизонта – и в первую очередь торчащий болт, служащий осью. По этой причине приступать к изготовлению «табуретки» следует лишь после завершения работы с трубой, когда все ее размеры совершенно ясны. Вместе с тем трубе незачем наклоняться чересчур сильно и смотреть в землю. Ничего интересного вы там в телескоп не увидите. Передняя стенка «табуретки» должна быть именно той высоты, чтобы не давать трубе слишком уж низко «кланяться». Кроме того, высота передней стенки – ваш главный козырь в борьбе с шаткостью конструкции.

3. И еще раз повторю: когда вы двигаете трубу телескопа, монтировка не должна дрожать и шататься. Используйте фанеру достаточной толщины, особенно если ваша «табуретка» высока (рис. 42), и хорошенько скрепите фанерные детали шурупами-саморезами. Можно дополнительно и клеем, если вы уверены, что в будущем вам не придется разбирать «табуретку», например, для дальней транспортировки. Некоторые начинающие, но тем не менее трудолюбивые любители, исповедуя принцип «кашу маслом не испортишь», даже соединяют детали «табуретки» в косой шип, но это, пожалуй, уже чересчур. «Ничего слишком», – сурово, но справедливо изрек в свое время Фалес Милетский. Саморезов и/или клея достаточно.

Рис. 42. «Табуретка» для 150-мм «добсона».

Остальное не имеет принципиального значения. Нужны лишь аккуратность и воплощение в жизнь принципа «семь раз отмерь – один раз отрежь». Для тех начинающих любителей, кто совершенно не знаком с азами столярного дела (мне это странно, но от современной молодежи всего можно ждать), сообщу: ножовка для резки фанеры должна иметь мелкие зубья. Чем они мельче, тем мельче и «задиры» на фанере возле линии распила. Работа пойдет быстрее, если воспользоваться электролобзиком, но обязательно с мелкозубой пилкой, предназначенной для металла.

Будет полезно указать еще на одно обстоятельство: крайне желательно, чтобы главное зеркало телескопа было защищено от воздействия пыли и влаги все то время, пока телескоп бездействует. В случае «ньютона» со сплошной трубой эта задача решается просто – крышкой на трубу. Если же у вас труба-ферма, то задача несколько усложняется. Короб вместе с главным зеркалом можно, например, закрыть откидной крышкой на петлях, но при этом придется крепить элементы фермы не к внутренней, а к внешней поверхности короба, что может усложнить задачу крепления полуосей. Можно поступить иначе: прорезать в верхней (при горизонтальном положении трубы) стороне короба щель, куда крышка, вырезанная, например, из тонкой фанеры, будет вдвигаться по специальным направляющим на манер крышки стародавнего школьного пенала. При такой конструкции можно крепить элементы фермы к внутренней поверхности короба, что часто удобнее.

Кто-то скажет: а почему бы во время хранения или перевозки телескопа не накрыть зеркало просто-напросто тряпкой? Поступал так и я – и всегда рано или поздно расплачивался мелкими, но зато множественными царапинами на зеркале. Защитное покрытие на алюминированном зеркале, разумеется, существовало, и тряпка была чистой по крайней мере с виду, но тот, кто забывает о том, что астрономическая оптика нуждается в бережном отношении к ней, получит урок. Я его получил и больше так не делаю.

Немного об эстетике. Фанерные элементы конструкции желательно покрыть лаком, краской или чем-нибудь подобным. Речь не идет о внутренней поверхности короба – она должна быть зачернена, о чем уже говорилось. Речь идет о тех деревянных поверхностях, которые никак не влияют на оптические характеристики телескопа. Это внешняя поверхность короба и вся «табуретка». В принципе можно оставить фанеру «как есть», но через несколько лет она потемнеет, а то и расслоится от выпадающей на нее росы. Ничем не защищенная фанера – не самый лучший материал как в смысле долговечности, так и эстетики. Проще всего нанести на фанеру слой краски из баллончика. Цвет – какой вам понравится. Столь же просто покрыть фанерные элементы каким угодно водостойким лаком.

Можно воспользоваться методом краснодеревщиков. Результат во всяком случае будет симпатичнее. Для этого надо проделать следующие операции:

1. Обработать поверхность фанеры наждачной бумагой строго вдоль волокон. Поперечные движения сразу приведут к заметным царапинам. Начать с наждачной бумаги средней зернистости и постепенно переходить ко все более тонким номерам. Этот этап можно пропустить, если вы приобрели шлифованную фанеру без изъянов.

2. Окрасить поверхность фанеры морилкой на водной основе, подобрав колер по своему вкусу. Высушить.

3. Пройтись по всей поверхности самой мелкой наждачной бумагой («нулевкой»), опять-таки совершая движения вдоль древесных волокон. Дело в том, что после сушки на дереве поднимется мелкий ворс, не заметный на глаз, но ощущаемый на ощупь. Его-то и надо убрать.

4. При помощи кисточки покрыть окрашенную морилкой поверхность жидким маслом. Лучше всего подойдет масло для банных полоков, которое иногда можно встретить в продаже. Если его нет, сгодится льняное или конопляное масло, в крайнем случае оливковое. Подсолнечное масло использовать не следует. Лучше нанести два слоя масла с сушкой между ними. Постепенно высыхая, масло одновременно впитывается в фанеру. Смысл процедуры прост: защитить дерево от намокания путем закупоривания мелких, но многочисленных пор в нем. С той же целью строители покрывают дерево олифой, но, поскольку вы строите телескоп, а не забор, нужно использовать более деликатные масла.

5. После высыхания масла натереть поверхность фанеры кусочком пчелиного воска, который нередко можно купить у торговцев медом. Поскольку воск лишен какой бы то ни было абразивности, двигать им можно как угодно. Но надо постараться не пропустить ни одного квадратного сантиметра поверхности.

6. Еще раз пройтись по всей поверхности «нулевкой». Смысл – в разравнивании воскового слоя. И наконец, навести окончательный глянец куском фланели или иной мягкой плотной ткани.

Внутренний голос подсказывает мне, что начинающий телескопостроитель вряд ли захочет терять время на довольно-таки нудную работу по превращению некой штуковины, при помощи которой наблюдают ночное небо, в произведение мебельного искусства. Скорее, скорее закончить работу и наблюдать! – вот чего в 9 случаях из 10 жаждет любитель. И разве можно его за это осуждать? Но если вы хотите, чтобы при виде вашего телескопа люди восклицали: «Ах, какая красота!», – то рецепт перед вами.

Дюралюминиевые элементы фермы можно, пожалуй, оставить без всякого покрытия, особенно если они прикручены к коробу и «корзине» снаружи и далеки от светового пучка. Чернить их вряд ли нужно, поскольку посторонний свет, скользнув по ним и отразившись от главного зеркала, пройдет мимо вторичного зеркала и не попадет в окуляр, а покрывать какой-либо краской или лаком – зачем? Они и без того достаточно эстетичны, как эстетична всякая грамотная механическая конструкция. Конечно, я не собираюсь навязывать вам мои вкусы, и если ваше чувство прекрасного побудит вас окрасить и дюралевую ферму – красьте. Однако помните, что металл, в отличие от дерева, хуже держит краску, поэтому весьма желательно покрыть его предварительно грунтовкой.

Многим хочется иметь «ньютон» достаточно большой апертуры и при этом мобильный, такой, например, чтобы его можно было возить в самолете, сдавая в багаж лишь самые грубые его детали, повредить которые трудно, и перевозя оптику в ручной клади. Это выполнимая задача, но, вероятно, придется мастерить сверхлегкую конструкцию (например, изображенную на рис. 41), лишенную как «корзины», так и короба. Правда, защитить зеркало от пыли в этом случае будет труднее. Роль «корзины» выполняет кольцо из дюралюминия, текстолита или фанеры, к которому на консолях крепятся фокусер и искатель. Крепление деталей на консолях – не самое лучшее техническое решение, но ради облегчения конструкции идут и на это. Короба как такового и вовсе нет – есть лишь некое основание (например, тоже кольцо), к которому крепятся оправа главного зеркала и трубы фермы. Для большего облегчения конструкции иногда используют не 8 труб в ферме, а только 6, размещая их равномерно по окружности. В качестве «ушей» применяют не выточенные круги, а дуги большого диаметра, что способствует резкому уменьшению высоты «табуретки» и общему снижению веса телескопа. Если постараться, то вполне реально построить 300-мм телескоп массой не более 15 кг. А может быть, и меньше!



11Речь, конечно, идет об испытании оптической системы с уже алюминированными зеркалами; об алюминировании см. следующую главу.

Глава 8. Последние шаги. Алюминирование. Юстировка

Итак, работы по постройке вашего самодельного телескопа близятся к завершению. Однако они еще не закончены. Прежде всего задумаемся: чего телескопу не хватает?

Искателя. Он необходим. Ведь поле зрения типичного «ньютона» даже при использовании минимального полезного (равнозрачкового) увеличения обычно не превышает одного градуса, что примерно равно двум лунным диаметрам. Кому-нибудь может показаться, что этого не так уж мало, но это ошибка. Поясню. Поймать в поле зрения телескопа даже яркую планету не так-то просто. Если же небесный объект невидим невооруженному глазу, то для его поиска обычно используются «опорные» звезды. Хорошо, если искомый объект находится неподалеку от достаточно яркой звезды! А если нет? Если до объекта придется двигаться по цепочке достаточно тусклых звезд, причем длина цепочки значительно превышает поле зрения телескопа? Чаще всего так и бывает. Без помощи искателя вам будет крайне трудно не сбиться и навести телескоп именно туда, куда следует.

Чаще всего искатель – это просто маленький, снабженный перекрестьем ахроматический рефрактор с объективом диаметром 30 – 50 мм, увеличением 6 – 8 крат и полем зрения 6 – 9 градусов. С таким полем зрения уже легко двигаться по цепочке «опорных» звезд, поскольку все или почти все они уже видны в искатель. А наиболее яркие дип-скай объекты, такие как Туманность Андромеды М31 или, скажем, ярчайшие шаровые скопления (М13, М3, М5) вы уверенно обнаружите уже в 30-мм искатель и поймаете их в перекрестье, после чего в дальнейших поисках объекта уже не будет нужды, останется лишь рассмотреть объект в телескоп. Некоторые типы искателей имеют «ломаную» конструкцию с поворотом оптической оси на 90 градусов. Они удобны для телескопов с диагональными зеркалами и, конечно, для «ньютонов». Нужно только учесть, что из-за нечетного числа отражений в таком искателе даваемое им изображение будет зеркальным. Кого-то это устраивает, другим же не нравится. Дело вкуса.

В наипростейшем случае роль искателя выполняет простой визир – нечто вроде ружейного прицела. Таким визиром, например, снабжен 65-мм телескоп «Алькор», некогда выпускавшийся в большом количестве Новосибирским приборостроительным заводом. Однако уже 80-мм «Алькор-М» был снабжен 5-кратным искателем. И правильно! Наблюдатель без нормального искателя обречен чертыхаться и впадать в отчаяние. Зачем такие крайности, если можно обойтись без них?

Искатель должен быть отъюстирован. Речь идет не о юстировке его оптической системы, а о том, что оптические оси телескопа и искателя должны быть в высокой степени параллельны. Проще всего отъюстировать искатель в дневное время по какому-нибудь удаленному на несколько сотен метров предмету (шпилю башни, верхушке антенны или высокого дерева и т. п.). В Отделе любительского телескопостроения при МОО АГО для этой цели чаще всего служит звезда на шпиле высотного здания на площади Восстания. Над «тестом по звезде» подшучивают, но пользуются им с успехом.

Можно отъюстировать искатель и по небесным объектам. Начните с Луны. Ее достаточно легко найти, глядя в телескоп при малом увеличении. Чем ближе Луна, тем фон неба светлее. Наведите телескоп так, чтобы Луна оказалась в центре поля зрения, и, не теряя времени (Земля-то ведь вертится, и небосвод движется), смотрите в искатель. Вполне вероятно, что Луна окажется в его поле зрения, но наверняка не строго по центру. Вращением юстировочных винтов оправы искателя «загоните» Луну в центр поля зрения, поближе к перекрестью. После этого наведите телескоп на Полярную звезду, удобную тем, что она практически не перемещается по небу, и уже без спешки уточните юстировку.

Внимание! После каждой юстировки телескопа юстировку искателя придется осуществлять заново. Впрочем, вы, вероятно, уже поняли, что это очень несложная процедура.

Существуют и искатели с увеличением, равным единице (то есть вообще без увеличения), зато снабженные лазером. Луч лазера наводится на интересующую наблюдателя область неба – примерно в то место, где согласно звездной карте находится искомый объект. Поскольку идеальной атмосферы, начисто лишенной рассеяния лучей, увы, не бывает, луч лазера хорошо виден в ночном небе. Некоторые любители с успехом используют подобные искатели. Впрочем, несмотря на то, что они появились лет двадцать назад, искатели в виде зрительной трубки по-прежнему доминируют и вряд ли будут вытеснены. Дело, конечно, не в необходимости иметь батарейки для питания лазера. Просто в путешествиях по «опорным» звездам есть своя прелесть.

Разумеется, еще до первого испытания оптической системы по реальным объектам и, конечно, до юстировки искателя зеркала «ньютона» должны быть алюминированы. Классическим методом серебрения зеркал, подробно описанным классиками любительского телескопостроения, в наши дни почти никто не пользуется. Правда, свежий серебряный слой отражает несколько больше света в области красно- желтых лучей, чем алюминиевый, но проигрывает в коэффициенте отражения сине-фиолетовых лучей, а главное, очень уж недолговечен. Всякому известно, что серебро на воздухе мало-помалу темнеет (поэтому столовое серебро приходится время от времени чистить), а уж если воздух загрязнен, скажем, сернистыми соединениями, выбрасываемыми вместе с дымом из труб заводов и угольных ТЭЦ, то можно биться об заклад: новое серебрение потребуется вашему зеркалу еще до конца наблюдательного сезона.

Как правило, любители находят возможность алюминировать зеркало. Для этого процесса нужна вакуумная камера и при ней человек, согласный возиться с любительскими зеркалами за умеренное вознаграждение. В наихудшем положении находятся жители небольших городов и сел, где просто-напросто нет производства, связанного с вакуумным напылением. В самом крайнем случае можно алюминировать зеркало в обычной зеркальной мастерской; нужно только втолковать мастеру, что вам нужно алюминировать лицевую поверхность зеркала, а не заднюю, как он привык. Конечно, защитное покрытие на алюминиевый слой вам в зеркальной мастерской не нанесут, да и не факт, что зеркальное покрытие будет равномерным по всей площади зеркала, – однако приходится пользоваться и зеркальной мастерской, если в пределах досягаемости нет ничего лучшего. После алюминирования в зеркальной мастерской полезно проверить зеркало теневым методом – вдруг алюминиевый слой лег настолько неровно, что исказил теневую картину? Такое, увы, бывает. И не особенно печальтесь, если через год-другой на алюминиевом слое появятся мутные пятна. Ничем не защищенным металлам свойственно корродировать. Вздохните, смойте алюминиевое покрытие и направьте стопы туда, где можно нанести его вновь...

Но будем считать, что вам повезло отдать зеркало на алюминирование нормальному специалисту с приличной вакуумной камерой. Если вас спросят, наносить ли защитное покрытие, – соглашайтесь сразу. Обычно на алюминиевый слой напыляют тончайший слой моноксида кремния, который на воздухе медленно окисляется до диоксида кремния, то есть до прозрачного кварца. Не теряя оптической силы, зеркало при этом становится чрезвычайно стойким к атмосферным воздействиям. При аккуратном обращении могут пройти десятилетия, прежде чем возникнет необходимость обновить покрытие.

Необходимо еще раз сказать: защитное покрытие оберегает зеркало только от химического воздействия агрессивных примесей в воздухе. Оно не способно защитить зеркало от механических повреждений, например, пылью при неправильной чистке: ведь толщина его слоя совершенно ничтожна. Будь иначе, алюминиевое (с защитой) покрытие не удавалось бы смыть отмоканием зеркала в посуде, заполненной раствором едкого натра. Эта химическая реакция (гидролизного типа) не в последнюю очередь идет как раз потому, что защитное покрытие столь малой толщины неминуемо имеет крошечные поры.

А теперь о грустном. Если уж вам придется когда-нибудь смывать алюминиевый слой едким натром (NaOH), помните: этот реактив слегка – но в оптическом смысле неприятно – разъедает (выщелачивает) и стекло. Особенно чувствительны к выщелачиванию стекла марок ЛК12. Поэтому перед нанесением нового отражающего слоя, каким бы он ни был, зеркало из ЛК полезно (а иной раз и необходимо) немножко пополировать. Если при этом вам удастся не испортить фигуру зеркала, значит, вам повезло. В лучшем положении, как обычно, находятся владельцы длиннофокусных зеркал. А вот испортить фигуру параболического зеркала с А = 1:4 всего лишь трехминутной полировкой ничего не стоит. Пожалуй, следует удивиться, если она не будет испорчена!

Выщелачивание стекла при смыве отражающего покрытия едким кали (KOH) практически отсутствует, но есть марки стекол, для которых оно все же существенно. Можно также смыть покрытие разбавленной аккумуляторной (серной) кислотой. Для тех, кто подзабыл школьную химию, напомню: при разбавлении концентрированной серной кислоты нужно лить кислоту в воду, а не наоборот. И уж конечно, следует пользоваться резиновыми перчатками, каким бы реактивом вы ни смывали алюминиевый слой.

Иногда защитный слой напыляется из другого материала – фторида магния. Такое зеркало, если напыление сделано качественно, можно целыми днями вымачивать в подогретом растворе едкого натра – результата не будет. Фторид магния менее тверд, чем стекло, зато устойчив как к щелочам, так и к кислотам. Попробуйте снять защитное покрытие раствором сульфата натрия (глауберовой соли).

В любом случае смывание алюминиевого слоя с зеркала – «пожарная» мера, без которой, пожалуй, лучше обойтись, если повреждения отражающего слоя незначительны. Лучшая же рекомендация – всячески беречь зеркало от повреждений, не доводя его покрытие до безобразного состояния. Банально? Да. Но бесспорно.

Однако вернемся к алюминированию. Ваше зеркало будет подвешено в вакуумной камере рабочей стороной вниз. Совсем не факт, что у мастера, который будет алюминировать ваше зеркало, найдется крепление для его подвески. Поэтому не исключено, что вам придется изготовить его самостоятельно. Чаще всего это обыкновенный металлический хомут с маленькими лапками, удерживающими зеркало за фаску (рис. 43).

Рис. 43. Зеркало в хомуте для подвески в вакуумной камере.

Лапки необходимы, поскольку для лучшей адгезии алюминия к стеклу зеркало в вакуумной камере обычно разогревают перед напылением. Само собой, до той же температуры нагревается и хомут. Как бы вы его ни затягивали, при отсутствии лапок существует вероятность того, что зеркало выпадет из-за большой (приблизительно на порядок) разницы между коэффициентами линейного расширения стекла и металла.

Хомут лучше всего изготовить из нержавеющей стали толщиной порядка 0,5 мм. Подойдет и «черный» металл, то есть обыкновенная низкосортная сталь. Не годится оцинкованная сталь, поскольку цинк при нагреве в вакууме «газит», а какому мастеру захочется, чтобы на стенках его вакуумной камеры оседала всякая дрянь? Нехороши также латунь и дюралюминий. Обязательно справьтесь у мастера, как он будет подвешивать зеркало в камере, и предусмотрите точки крепления (вероятнее всего, это будут небольшие отверстия) в конструкции хомута. Удобно, если ширина хомута немного больше толщины зеркала.

Очень хороши «хомуты под растяжки», продающиеся в фирменных магазинах печей и дымоходов. Они выполнены из нержавеющей стали («оцинковку» в фирменных магазинах держат редко) и требуют лишь лапок, которые можно сделать за три минуты с помощью кровельных ножниц и плоскогубцев. Жаль только, что эти хомуты имеют свою «линейку» размеров и не к каждому зеркалу подойдут.

Разумеется, перед алюминированием надо хорошенько очистить зеркало от следов пальцев и других загрязнений, аккуратно протерев его рыхлым комком ваты, смоченной ацетоном. Эту работу может проделать и мастер, но лучше не затруднять его подобными мелочами и не выглядеть в его глазах неряхой. При транспортировке лицевая сторона зеркала кладется на слой ваты, после чего зеркало можно обернуть чистой тряпкой. Очень хороши одноразовые пеленки, но дополнительный слой ваты все-таки желателен.

Если вы выполнили все эти не такие уж трудоемкие требования и мастер не оказался халтурщиком, то результат должен вас порадовать. Зеркало блестит свежим покрытием и производит самое приятное впечатление. Однако кое-что может и огорчить. Ошибаются те, кто думает, будто алюминирование способно заретушировать огрехи изготовления зеркала, скажем, мелкие царапины (не говоря уже о крупных). Наоборот, они станут заметнее. И выход здесь только один: аккуратнее работать при тонкой шлифовке и полировке, а уж если возникли царапины, не жалеть времени на их устранение.

Если хотите, можете еще раз проверить фигуру зеркала теневым методом. Теперь вам не придется затемнять комнату и напрягать зрение – теневые картины будут яркими, возможно даже чересчур. Предположим, что все в порядке. Теперь вам остается лишь поместить зеркало в оправу (еще раз напомню о недопустимости чрезмерного затягивания винтов!), а оправу в трубу телескопа, дождаться ясной ночи и...

И – стоп. Телескоп должен быть отъюстирован. Совсем плохо отъюстированный телескоп вполне сносно покажет вам земные объекты, но для наблюдения небесных объектов он пригоден примерно так же, как самолет братьев Райт для высшего пилотажа.

С особенной силой это относится к рефлекторам. Хорошо отъюстированный рефрактор, будет «держать» юстировку много лет, если не подвергать его ударам, зато юстировку рефлектора приходится возобновлять гораздо чаще, особенно после перевозки телескопа. И уж во всяком случае надо проводить юстировку всякий раз при разборной конструкции трубы после ее сборки!

Поскольку среди любительских рефлекторов резко преобладают «ньютоны», их юстировку мы и рассмотрим.

Простейшая юстировка «ньютона» достаточно подробно описана в книгах М.С. Навашина и Л.Л. Сикорука, и нет смысла подробно останавливаться здесь на ее простом воплощении. Изображения, наблюдаемые в окулярную трубку, должны быть строго концентричны – это ясно. Проблема лишь в том, чтобы добиться строгой концентричности. «На глазок» это сделать непросто. Неопытному любителю часто кажется, что телескоп хорошо отъюстирован, тогда как на самом деле его юстировка всего лишь превратилась из безобразной в плохую. Плохая юстировка чревата во-первых, возникновением длинных хвостов комы, во-вторых, дополнительным виньетированием, а в-третьих, более светлым фоном наблюдаемого неба, мешающим наблюдению туманных объектов.

Можно ли наблюдать в телескоп, отъюстированный «на глазок»? Можно. Я сам делал это много раз, причем довольно успешно. Но все же будет гораздо лучше добиться максимально точной юстировки телескопа. Без этого условия трудно ожидать, что ваш инструмент покажет максимум того, на что он способен.

Возможно, вам уже знаком термин «чеширский окуляр» (рис. 44). Это очень популярное приспособление, которое можно купить по не слишком обременительной цене, а некоторые любители изготавливают их самостоятельно. Конструктивно чеширский окуляр выполнен в виде трубки, в которой находятся перекрестье нитей, малое отверстие в торце, через которое нужно наблюдать за ходом юстировки и края которого окрашены для контраста в черный цвет, и зеркальце, наклоненное под углом 45 градусов. Зеркальце дает освещенный кружок во вторичном зеркале, в центре которого видна черная точка в перекрестье, представляющая собой отражение малого отверстия в торце трубки.

Рис. 44. Чеширский окуляр.

Для успешной юстировки чеширским окуляром (или коллиматором, о чем пойдет речь дальше) вам необходимо нанести метку – маленький кружок или колечко – точно на центр главного зеркала. Для этого зеркало придется вынуть из телескопа. Совершенно незачем искать центр прямо на зеркале, рискуя повредить отражающий слой. Делают так: вырезают из бумаги круг, равный зеркалу, геометрическим методом находят его центр и в нем вырезают маленькое, не более 1 см диаметром, отверстие. Наложив бумажный круг на зеркало, обводят фломастером отверстие в бумаге. Можно, конечно, и наклеить на зеркало бумажный кружочек либо колечко, воспользовавшись для центровки тем же отверстием. В «ньютоне» центр главного зеркала все равно не работает, так что нанесение метки никак не скажется на оптических характеристиках телескопа.

Теперь приступаем к юстировке. Установив в фокусировочный узел чеширский окуляр, вы поворачиваете его зеркальцем к свету так, чтобы во вторичном зеркале появилось светлое пятно. В окуляре вы увидите маленький кружок метки на главном зеркале, элементы крепления главного зеркала (лапки или что-то другое), темное отражение вторичного зеркала с растяжками и в нем светлый круг. В круге вы увидите черную точку чеширского окуляра с перекрестьем нитей в нем. Также вы увидите перекрестье чеширского окуляра, но оно будет не в фокусе, поскольку слишком близко расположено к глазу.

Для начала вам нужно добиться правильного наклона вторичного зеркала. Отпустив стопорный винт (при его наличии) вторичного зеркала, вращением его юстировочных винтов вы совмещаете перекрестье чеширского окуляра с меткой на главном зеркале. Тут нужен определенный навык, но контроль можно проводить по элементам крепления главного зеркала (допустим, лапкам), они должны выглядывать из-за краев окуляра на одинаковую величину. Добившись этого, затяните стопорный винт (при его наличии). Обращаться к вторичному зеркалу вам больше не придется.

Теперь пора приступить к юстировке главного зеркала. Нужно добиться совмещения метки на главном зеркале с черной точкой чеширского окуляра. Добейтесь этого, вращая юстировочные винты главного зеркала. После чего затяните стопорные винты, если они предусмотрены в конструкции вашего телескопа. (Лично я в моих самоделках всегда обходился без них, но подпружинивал юстировочные винты достаточно мощными пружинками.)

Вот и все. Юстировка чеширским окуляром окончена. Она намного лучше юстировки «на глазок». Можно проверить юстировку телескопа по реальным звездам, точнее, по их дифракционным кольцам при большом увеличении. Это даже желательно. Строго говоря, юстировка любым типом коллиматора все-таки не бывает идеально точной и требует доюстировки по реальной звезде.

Несколько удобнее пользоваться для юстировки лазерным коллиматором. Нужно установить его в фокусер и проверить, где на специальной шкале коллиматора отражается лазерная точка. Вращением юстировочных винтов надо загнать ее в центр шкалы, напоминающей мишень. Перед этим нужно, конечно, как можно точнее отъюстировать телескоп «на глазок», иначе светящаяся точка может вообще не попасть на шкалу.

Существуют и светодиодные GMK-коллиматоры. Считается, что юстировка телескопа с помощью такого коллиматора еще более точна. Поставив GMK-коллиматор на место окуляра, смотря в сквозное отверстие и работая юстировочными винтами оправ зеркал, нужно добиться симметричного расположения сетки светодиодов при переотражении от зеркал. GMK-коллиматор можно также использовать для юстировки рефрактора или зеркально-линзового инструмента. Правда, он требует отдельного источника питания (обычно от 5 до 14 вольт), но это не ахти какая проблема.

Проблема чеширского окуляра и всех типов коллиматоров (исключая GMK, в чем и состоит его основное преимущество) в другом: в их возможном люфте при установке в фокусер. Люфт, хотя бы и небольшой, приводит к перекосу коллиматора в фокусере, а перекос – к неточной юстировке. Строго говоря, окуляр (или коллиматор) в порядочном фокусере фиксируется зажимным кольцом, а не просто винтом, но одного зажимного кольца бывает недостаточно. Существуют и продаются коллиматоры с устранением люфта при помощи двух кольцевых зажимов, но они, конечно, дороже.



12Зеркала из ЛК5, ЛК7 и «пирекса» понемногу выщелачиваются даже на воздухе. Поэтому нет смысла долго – месяцами – хранить изготовленное зеркало без покрытия. Чем скорее вы алюминируете его, тем лучше.

Глава 9. О любительском телескопостроении вообще

Еще лет 40 назад любителю астрономии, живущему в СССР, чаще всего приходилось довольствоваться более чем скромным набором имеющихся в продаже инструментов: большим и малым школьными рефракторами, 70-мм школьным же телескопом Максутова, биноклями, зрительными трубами «Турист» и тому подобными малоапертурными изделиями. Несколько позже появились телескопы Новосибирского приборостроительного завода – 110-мм «Мицар» (ТАЛ-1), 150-мм «Альтаир» (ТАЛ-2) и их модификации. Это было уже кое-что, но любителям хотелось большего и притом много большего!

Отсюда и сравнительно широкое распространение любительского телескопостроения в СССР. В ход шли случайно добытые линзовые объективы, сплошь и рядом вообще не предназначенные для телескопов, иллюминаторные и витринные стекла, конденсоры фотоувеличителей и т. д. Сейчас можно сколько угодно иронизировать над словами благодарности в адрес Партии и Правительства, содержащимися, скажем, в книге М.С. Навашина, но парадоксальный факт: государственная поддержка любительской астрономии и телескопостроения в СССР все-таки существовала. Напрямую, правда, поддерживались не отдельные лица, а организации – скажем, ВАГО удавалось получать заготовки для зеркал и материалы для работы прямо с завода по необременительной цене, а то и в дар. Для отдельных граждан господдержка заключалась в первую очередь в том, что им не приходилось думать о хлебе насущном, поскольку работой, позволяющей прокормить семью, были обеспечены все. В таких условиях почему бы любознательному и целеустремленному человеку не потратить свободное время на занятие любимым и притом интересным и нетривиальным делом, получив «на выходе» настоящий телескоп?

С появлением в продаже большого ассортимента телескопов количество самодеятельных телескопостроителей закономерно снизилось. Кто-то, кого в первую очередь привлекало наблюдение неба, попросту купил себе телескоп, удовлетворяющий его запросам, и на том успокоился; кто-то, напротив, ушел в оптики-профессионалы, а кто-то и отказался от своей мечты. Остались либо те, кто хочет строить телескопы сам, потому что это ему интересно, либо латентные, так сказать любители наблюдательной астрономии, придавленные материальными проблемами или собственной инертностью.

Нелишне будет повторить: сколько-нибудь существенной материальной выгоды от постройки телескопа по сравнению с его покупкой вы не получите. Правда, материальные затраты при постройке собственного инструмента будут растянуты во времени и потому менее заметны. Но зато какую уйму труда придется вложить! «Зачем мне мучиться с постройкой телескопа, если я могу купить готовую вещь, да еще более красивую на вид?» – может спросить любитель астрономии. И он будет прав, но это правда лентяя. Ведь следующий, как мне кажется, логически неизбежный вопрос будет звучать так: «Зачем мне наблюдать небо в телескоп, если в Интернете можно без труда найти огромное количество превосходных фотографий небесных объектов?» – а это уже грозит превращением жителя Земли в обитателя дивана. Но пусть я здесь ошибаюсь. Пусть вам действительно хочется наблюдать звездное небо и не расхочется еще много лет. От души желаю вам этого! Однако, купив телескоп, вы не испытаете законной гордости его создателя и будете вынуждены ограничиться тем набором предлагаемых различными фирмами телескопов, какой есть. Он, правда, довольно велик, но вряд ли вы найдете в нем мало-мальски крупный разборный инструмент, пригодный для перевозки, скажем, в ручной клади в самолете. Некоторых оптических схем вы не найдете в продаже вообще. И не только чересчур сложной для малоопытного телескопостроителя схемы Гамильтона, не только рефлектора Грегори, о котором я уже упоминал, но и, к примеру, брахита Куттера, очень подходящего для наблюдений планет благодаря отсутствию центрального экранирования (подробности о нем см. в книге Л.Л. Сикорука «Телескопы для любителей астрономии»). Бинокулярных телескопов вы тоже не найдете, разве что бинокли. О качестве оптики покупных телескопов я уже писал: это лотерея. Можно купить вещь, а можно и барахло. Если начинающий любитель не станет гнаться за большими значениями апертуры и относительного отверстия, то ему вполне по силам изготовить главное зеркало ничуть не худшего качества, чем среднее «фирменное» зеркало. А может быть, и лучше!

Надо, однако, признать: любитель телескопостроения, в отличие от мастера на производстве, вынужден работать чаще всего на дому и притом по упрощенной технологии. Почти всегда он выбирает схему Ньютона как самую простую в изготовлении и настройке. Кроме того, ему сплошь и рядом приходится:

а) использовать для главного зеркала стекло не лучшего качества;

б) использовать не лучшие абразивы, не лучшие сорта полирита и, что гораздо важнее, не лучшую смолу;

в) работать вручную, а не на станке;

г) испытывать вогнутые асферические поверхности из центра кривизны,

д) ...используя при этом несовершенную теневую скамью и несовершенный теневой прибор

е) ...и плохо умея читать теневые картины;

ж) работать в мало приспособленном помещении.

И так далее. Злые языки уверяют, что на знамени любителей телескопостроения большими готическими буквами начертано: «И так сойдет!». Что отчасти и правда. Из множества мелких уступок, которые вынужден делать любитель, некоторые, возможно, и не повлияют на качество изделия, но другие повлияют обязательно. Из всего сказанного в этой части книги у особо чувствительных натур могло сложиться впечатление, что самостоятельная постройка телескопа с действительно хорошей оптикой сильно затруднена, если вообще возможна. Это, однако, совсем не так. Опровергается практикой. Самодельным любительским инструментам трудно тягаться с профессиональными по качеству оптики при сравнимых апертурах, это верно, но ведь и о любительских телескопах промышленного производства в бюджетном сегменте рынка можно сказать то же самое. Уж их-то среднего уровня любитель телескопостроения вполне может достигнуть, а то и превзойти его. Это задача отнюдь не запредельной сложности. Настойчивость, терпение, аккуратность – и все у вас получится, не сомневайтесь.

Главным стимулом любителя телескопостроения остается желание сделать хорошую вещь самому – на первый случай. В дальнейшем – просто желание заниматься интересным и нетривиальным делом. Постройка телескопа – это некая смесь ремесла с искусством (фигуризация зеркала – почти чистое искусство), а искусство как раз и создано для того, чтобы удовлетворять запросы творческих натур. Я не хочу обидеть тех, кому нравится рисовать, музицировать или вышивать гладью, – занимайтесь этим в свое удовольствие, и пусть вам сопутствует удача! Просто примите как факт: любительское телескопостроение примерно из той же серии.

Количество любительских телескопов, построенных энтузиастами по всему миру, трудно оценить даже приблизительно. Во всяком случае, речь идет не менее чем о сотнях тысяч. Может быть – о миллионах. Если учесть «очкоскопы» и рефракторы, в которых применены готовые объективы, то самодельных телескопов наверняка миллионы.

В ряде стран, особенно в США, увлекаются большими «добсонами». Самодельный телескоп с зеркалом 600 – 1000 мм, возимый в прицепе легкового автомобиля, там не редкость. Если найти в Интернете фотоснимки с тамошних стар-пати (так называются фестивали любителей наблюдательной астрономии, нередко собирающие большое число участников), то нетрудно убедиться: крупные и очень крупные «добсоны» там доминируют.

Об их качестве можно наговорить немало разных слов, не всегда приятных. Но качество – качеством, а проницающая сила – проницающей силой. Для визуального наблюдения слабых протяженных объектов эти инструменты вполне подходят.

Рекордсменом среди них на сегодняшний день является телескоп с зеркалом 1,78 м. Это чудовищный монстр с изломом оптической оси на дополнительном плоском зеркале (иначе при наблюдении объектов вблизи зенита наблюдателю пришлось бы карабкаться на непомерно высокую стремянку) и трубой-фермой сложной конструкции. Главное зеркало для него было куплено готовое, «фирменное» – увы, бракованное, но для любительских целей, по-видимому, пригодное.

Вспомните, однако, что было сказано о влиянии атмосферы. В нашей стране не так уж много мест, где телескоп таких размеров мог бы показать все, на что он способен. В США, особенно в южных штатах, таких мест куда больше. Подумайте также о том, что при наблюдении объектов вблизи зенита уже в сравнительно скромный по заокеанским меркам 500-мм «ньютон» вам придется пользоваться стремянкой, а также о том, что собрать и отъюстировать такой телескоп на месте – непростая задача, требующая времени и сил, а транспортировать его в автомобильном прицепе в собранном виде... гм, вы хорошо представляете себе состояние наших второстепенных, а особенно проселочных дорог, по которым придется возить телескоп в места с хорошим астроклиматом, где такой телескоп как раз мог бы реализовать свои апертурные преимущества? Подумайте об этом и, возможно, вы согласитесь с моим мнением: гнаться за американцами в этом вопросе нам совершенно незачем.

Обидно другое: по количеству любителей астрономии вообще и телескопостроителей в частности Запад обгоняет нас даже не в разы – на порядки. Иной раз найдешь в Интернете фото, на котором сразу с десяток начинающих телескопостроителей – и не детей, а людей взрослых – увлеченно «ходит вокруг бочки», учась вручную шлифовать зеркала в каком-нибудь сарае, и поразишься: вот ведь... А московское отделение АГО, где, казалось бы, есть все условия, отнюдь не задыхается под наплывом неофитов... Да-да, я знаю все аргументы против, чаще всего сводящиеся к сентенции «какая тут астрономия и какое телескопостроение, когда денег нет?». Открою секрет Полишинеля: ни у кого нет денег в таком количестве, в каком хотелось бы. И свободного времени тоже. Все решает желание заниматься странным для обывателя делом, самое обыкновенное желание. При его наличии найдется и все остальное.

Неужели россияне как нация больше способны к мечтаниям, чем к спокойному и планомерному достижению цели?

Не стану углубляться в этот вопрос. Лучше скажу, что и по моему личному опыту, и со слов коллег, построивших что-нибудь этакое, поначалу всегда кажется: не сдвинуть глыбу. Сил не хватит, энтузиазм иссякнет. А потом – если удалось не уподобиться гоголевскому Манилову – вспоминаешь былые страхи и только удивляешься: чего боялся? Почему не начал раньше, зачем потерял столько времени?

И еще скажу, что всякий раз радуюсь, увидев на астрономическом форуме просьбу телескопостроителя-новичка помочь советом и поняв по его словам, что по крайней мере часть теории он усвоил, а значит, поставил перед собой цель и начал движение к ней. В добрый час! На сто процентов не уверен, но подозреваю: народ не обречен ровно до тех пор, пока в нем останутся люди, желающие чего-то более интересного, чем просто «жить как все».