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COME SCEGLIERE UN TELESCOPIO

La scelta di un telescopio non é cosa facile, e molte sono le cose che bisogna prendere in considerazione al momento di fare un acquisto. Vediamo quali.

Il telescopio é formato da due parti essenziali: la parte meccanica, e la parte ottica.

La parte meccanica é di primaria importanza. A nulla serve avere una buona ottica, se la meccanica é scadente, e viceversa.

La caratteristica piú importante della parte meccanica é l’assenza di vibrazioni.

Per montature amatoriali autocostruite, anche il legno puó essere un ottimo materiale.

Le parti meccaniche dei telescopi (montature) possono essere di due tipi:
altazimutale o equatoriale.

Quella altazimutale é formata da un asse verticale, che si muove in azimut, e da uno orizzontale che si muove in altezza.

In quella equatoriale, invece, un asse viene orientato in maniera da essere parallelo all’asse terrestre, e si muove in ascensione retta (la coordinata celeste equivalente alla longitudine terrestre), mentre l’altro, perpendicolare al primo, si muove "in declinazione" (equivalente alla latitudine terrestre).

Con la montatura equatoriale é possibile seguire l’apparente rotazione del cielo con un solo movimento, facendo girare l’asse in senso contrario a quello del movimento della Terra, che viene cosí neutralizzato.

Con la montatura altazimutale, il seguimento di una stella é possibile solo facendo due movimenti: uno in azimut, e uno in altezza.

Ma in questo modo si riesce a seguire bene solo la stella che sta al centro del campo visivo.

E non é possibile fare una fotografia a lunga posa, perché si assiste a una rotazione del campo. Nei telescopi controllati da computer, la rotazione del campo puó essere anch’essa compensata con uno strumento speciale, detto in inglese "field derotator".

Nei grandi telescopi moderni la tendenza é a costruire strumenti altazimutali, dato che risentono meno dei problemi dovuti alla flessione, e vengono controllati totalmente da un computer.

Sia delle montature altazimutali che di quelle equatoriali esistono diversi tipi: quelle a forcella e quelle cosidette tedesche, con il telescopio da una parte e un contrappeso dall’altra. Ognuna ha i suoi vantaggi e svantaggi.

Quella tedesca, per esempio, é meno sensibile alla flessione, e non presenta problemi nell’uso di accessori pesanti e ingombranti.

Quella a forcella, in generale, é piú soggetta alla flessione, e puó presentare problemi nel puntamento al polo (scomoditá, difficoltá con gli accessori).

Sia dell’una che dell’altra esistono, infine, molte variazioni.

Le montature dei telescopi moderni sono sempre dotate di due motori, uno per ogni asse di rotazione. I migliori sono i cosidetti step-motors, che vengono facilmente controllati via computer. I motori sono necessari perché gli astri si muovono e, se non venissero seguiti, scomparirebbero rapidamente dal campo visivo. E ovviamente sono indispensabili nella fotografia a lunga posa.

Oltre a ció, nei telescopi moderni controllati da computer, anche amatoriali, servono per trovare rapidamente qualsiasi oggetto celeste a qualsiasi ora del giorno. A tal uopo i telescopi sono spesso dotati di memorie con la posizione degli oggetti e centinaia di istruzioni di ogni genere.

Per quanto riguarda la parte ottica dei telescopi, ci sono vari tipi di strumenti:

- I "rifrattori", il cui obiettivo é formato da un sistema di lenti;

- I "riflettori", il cui obiettivo é formato da uno specchio;

- I "catadiottrici", che sono dei sistemi misti di lenti e specchi.

Nei rifrattori, l’obiettivo piú semplice é formato da una sola lente, che avendo molte aberrazioni é assolutamente sconsigliabile. Si usa solo nei telescopi giocattolo.

Combinando due lenti si puó costruire il cosí detto obiettivo "acromatico", che elimina una delle piú fastidiose aberrazioni (l’aberrazione cromatica).

L’aberrazione cromatica é dovuta al fatto che ogni colore della luce viene deviato dalle lenti in maniera diversa, e l’obiettivo ha una distanza focale diversa per ogni colore. Con la combinazione di due lenti, due di questi colori (rosso e violetto) si fanno coincidere, e gli altri risultano solo leggermente sfocati (nei "limiti di tolleranza").

Negli obiettivi acromatici, di solito, assieme all’aberrazione cromatica viene corretta anche quella di sfericitá, e negli obiettivi migliori anche tutte le altre aberrazioni.

É comunque difficile correggere bene l’aberrazione cromatica se la relazione focale é troppo bassa. Perché un obiettivo acromatico sia ben corretto, la sua relazione dovrebbe essere di 1:15. Se é di 1:10, si nota ancora un residuo di aberrazione, e se é ancora piú aperto (esempio: 1:5) l’aberrazione é piuttosto grave.

Questo problema viene invece brillantemente risolto nell’obiettivo apocromatico, che é corretto per tre colori, e la correzione é cosí buona che tutti i colori coincidono praticamente nello stesso fuoco.

Cosí l’obiettivo apocromatico puó essere di alta qualitá anche con rapporti focali di 1:5 e anche meno, col vantaggio ulteriore di avere - pur conservando un alto potere risolvente - anche un grande campo, che lo rende piú versatile in campo fotografico. Lo svantaggio degli obiettivi apocromatici é solamente uno: che sono molto cari!

Uno dei vantaggi degli obiettivi a lenti é che, a paritá di diametro rispetto agli specchi, hanno una migliore risoluzione, un migliore contrasto, sono generalmente meno sensibili al decentramento, e anche alla turbolenza dell’aria, sia per la loro natura di rifrattori, sia perché sono sempre dei tubi chiusi.

Nei riflettori, l’obiettivo, anziché da una o piú lenti, é formato da uno specchio.

I vantaggi degli specchi rispetto alle lenti sono i seguenti:

1) non presentano aberrazione cromatica;

2) contrariamente agli obiettivi a lenti, che presentano sempre varie facce, gli specchi hanno una sola faccia da levigare, e sono pertanto piú facili da costruire e piú economici. Oltre a ció, mentre le lenti devono essere fatte con vetri ottici speciali, con un determinato indice di rifrazione e di dispersione, gli specchi si possono fare anche con un vetro comune, dato che la luce non li deve attraversare. L’unica caratteristica importante che detti vetri devono avere é un basso coefficiente di dilatazione, e inoltre essere liberi da tensioni. Le tensioni devono essere assenti perché, se ci fossero, col tempo si libererebbero da sole, deformando l’obiettivo.

La conseguenza é che, a paritá di diametro, il costo é molto minore.

E a paritá di costo, si puó comprare uno specchio molto piú grande.

Gli specchi, infine, possono essere costruiti in casa con molta facilitá, avendo, come giá detto, una sola faccia da lavorare.

La corsa alle grandi aperture (specchi di maggior diametro) non é peró scevra da inconvenienti:

L’instabilitá delle immagini dovuta alla turbolenza dell’aria cresce infatti in maniera proporzionale alla superficie dell’obiettivo.

Gli specchi sono piú sensibili delle lenti alla turbolenza, primo perché in generale i tubi su cui sono montati sono aperti, e si formano correnti d’aria (turbolenza di origine strumentale); secondo, perché lo specchio, per la sua stessa natura, é piú sensibile della lente alla turbolenza dell’aria quando non é perfetto. E gli specchi di cattiva qualitá sono piú sensibili alla turbolenza di quelli di buona qualitá. Questa é una cosa molto importante, e sarebbe pertanto buona norma, sia che si tratti di specchi fatti in casa, sia che si tratti di specchi di produzione industriale, controllare il grado di precisione che possiedono.

Questo si puó fare facilmente con il metodo di Foucault, descritto in questa pagina, e con il programma indicato in questo articolo.

Al raddoppiare il diametro, il volume dello strumento cresce proporzionalmente al cubo ( 8 volte maggiore), e non é facile costruire una buona montatura. E quelle buone sono piuttosto costose. E se la montatura non é buona, diventa difficile o impossibile sfruttare le capacitá dell’ottica. Conclusione: molto spesso é meglio uno strumento piccolo e perfetto che uno grande ed imperfetto.

Un inconveniente dei riflettori é infine dovuto al fatto che essi presentano quasi sempre, per costruzione, una ostruzione centrale, che riduce di poco la luminositá, ma soprattutto il contrasto e la qualitá dell’immagine.

Oltre alla ostruzione centrale, vi é inoltre spesso il supporto dello specchio secondario (la "crociera") che causa anch’essa una riduzione del contrasto.

Un altro svantaggio degli specchi é che si decentrano molto facilmente, e quando non sono ben centrati appaiono aberrazioni di ogni tipo, soprattutto coma. Inoltre soffrono spesso di "curvatura del campo". Tutto sommato, gli obiettivi a specchio hanno sempre un campo corretto piuttosto ridotto, e danno buone immagini solo quando il rapporto focale é 1:8 o 1:10.

Uno strumento aperto a f/5, infatti, sebbene sia piú luminoso ed abbia apparentemente un maggior campo, ha in realtá un campo esente da aberrazioni estremamente ridotto.

Questo si puó correggere con un "coma corrector", che in generale é piú caro dello specchio stesso.

Gli obiettivi a specchio devono essere generalmente parabolici.

Solamente se la relazione focale é alta (esempio f/10 per uno specchio di 10 cm) si puó usare uno specchio sferico senza necessitá di parabolizzarlo.

Lo strato di argento é assolutamente sconsigliabile, perché si ossida rapidamente e riflette poco e male. Lo strato di alluminio é molto migliore, ma anch’esso é abbastanza sensibile, e se si rovina non é facile sostituirlo.

Anche lo strato riflettente é una causa di diminuzione di contrasto negli strumenti a specchio, dato che detto strato é sempre molto meno perfetto della superficie del vetro. Visto con un microscopio elettronico, si vede come un campo arato.

Vantaggi e svantaggi sono quelli propri degli specchi.

Ce ne sono di vari tipi, e mi limito a menzionare qui solamente i due principali, che sono gli unici abbastanza diffusi:

- quelli del tipo Schmidt-Cassegrain

- e quelli del tipo Maksutov.

Entrambi questi telescopi hanno come obiettivo uno specchio sferico.

Mentre nei comuni riflettori, l’aberrazione (fortissima) di sfericitá viene corretta dando allo specchio una forma parabolica, nei catadiottrici la correzione viene ottenuta deformando, all’entrata, il fascio di luce, in maniera tale che lo stesso sembri provenire non dall’infinito ma dal centro di curvatura dello specchio stesso.

Lo specchio sferico dá infatti immagini perfette di oggetti situati nel suo centro di curvatura, e immagini pessime per oggetti situati all’infinito.

Nel telescopio del tipo Schmidt-Cassegrain, l’aberrazione di sfericitá viene corretta con l’uso di una lente asferica di una forma molto particolare, convergente al centro e divergente i bordi, e senza effetto nella zona mediana.

Nei telescopi tipo Maksutov, la correzione viene invece ottenuta per mezzo di un menisco molto spesso e molto curvo.

Il vantaggio di questi strumenti é che sono molto compatti, potendo avere una distanza focale, per esempio, di due metri con una lunghezza di soli 40 cm. E sono anche piuttosto economici, dato che hanno avuto molto successo e vengono prodotti industrialmente su larga scala.

Anch’essi soffrono della ostruzione centrale, ma non hanno la crociera dei comuni riflettori, dato che lo specchio secondario é sostenuto dalla lente frontale o fa parte di essa.

Essi non soffrono di aberrazione cromatica, e le aberrazioni tipo coma, astigmatismo, e curvatura del campo sono abbastanza ridotte. Oggi ci sono in commercio anche strumenti dove anche tali aberrazioni sono totalmente corrette. Si fabbricano anche con aperture abbastanza grandi (fino a 40 cm), a un costo ragionevole. Spesso peró le montature (specialmente quelle a forcella), non sono all’altezza delle ottiche che sopportano.

Gli Schmidt-Cassegrain vengono fabbricati con relazioni focali da f/6,3 a f/10.

Quelli f/6,3 hanno un maggiore campo, ma anche una maggiore ostruzione centrale, un minore contrasto e una minore risoluzione. Personalmente preferisco un f/10.

I Maksutov, invece, si fabbricano generalmente con relazioni focali intorno a f/13.

Hanno per conseguenza un campo piuttosto ridotto, ma in compenso, nonostante l’ostruzione centrale, che viene ridotta al minimo, sono di una qualitá veramente eccezionale, che nulla ha a che invidiare a quella degli apocromatici. E a un costo molto minore.

Sono ideali per Luna, pianeti e stelle doppie, e ( con adeguati filtri) anche per dettagli sulla superficie del Sole.

In particolare, quelli da 90 mm (3,5") sono straordinari per l’altissima qualitá, l’ottima risoluzione, l’ottimo contrasto, l’ottima trasportabilitá, la quasi totale insensibilitá alla turbolenza (perché sono chiusi e di piccolo diametro).

Possono risolvere praticamente un secondo d’arco (che é il diametro di una pallina di un centimetro collocata a due km. di distanza).

Sono ideali per principianti, come primo telescopio, anche perché, quando si vuole passare ad un diametro maggiore, non sará necessario svenderli, ma possono continuare ad essere usati come telescopio di guida, come cercatore (col minimo ingrandimento) e come telescopio da viaggio.

Per sfruttare al massimo un Maksutov da 90 mm é conveniente, in ogni caso, procurarsi una buona montatura equatoriale abbastanza robusta e precisa, preferibilmente del tipo tedesco.

Questi strumenti, inoltre, sono quanto di meglio ci sia anche per osservazioni terrestri, come per esempio "bird watch".

Possono essere usati sia in visione diretta che in fotografia.

Io nel mio ci ho aggiunto un visore binoculare, con risultati incredibili!

I vantaggi dei telescopi di piccolo diametro sono:
minore costo, minore ingombro, maggiore trasportabilitá, guida piú facile, possibilitá di sfruttare integralmente il potere separatore, insensibilitá quasi totale alla turbolenza dell’aria, assenza di turbolenza di origine strumentale.

Gli svantaggi:
minore luminositá a paritá di ingrandimento, minore magnitudine limite visibile, minore potere separatore, tempi di posa piú lunghi a paritá di ingrandimento.

I vantaggi dei telescopi di lunga distanza focale sono:
Maggiore facilitá per ottenere forti ingrandimenti (Luna, pianeti, stelle doppie, macchie solari), minori aberrazioni (curvatura campo, coma, astigmatismo), minore necessitá di duplicatori di focale, minore necessitá di oculari di corto fuoco (scomodi), maggiore facilitá di centraggio e di mantenere la centratura.

Gli svantaggi:
Poca luminositá relativa soprattutto in fotografia, minore campo visivo, maggiore ingombro e maggiori difficoltá nel trasporto.

Gli svantaggi:
Difficoltá di ottenere forti ingrandimenti, difficoltá nel correggere le aberrazioni, maggiore costo se ben corrette.

Gli svantaggi:
Maggiore costo e maggiore ingombro a paritá di diametro, minor diametro a paritá di costo, possibili residui di aberrazione cromatica.

I vantaggi dei catadiottrici (rispetto ai riflettori ) sono:
Minor ingombro a paritá di diametro e di distanza focale, maggiore comoditá d’uso,

Gli svantaggi:
Minore versatilitá, ostruzioni centrali generalmente piú grandi.

Nota sui Maksutov

I mak sono in generale strumenti di altissima qualitá dal punto di vista della risoluzione, del contrasto e dell’assenza di qualsiasi aberrazione.

Sono cellellenti sia per osservazione visuale che per fotografia.

Ma sono troppo specializzati, a causa del loro rapporto focale (intorno a f/13), per cui hanno poco campo e poca luminositá in fotografia.

Sono eccellenti per Luna, pianeti, stelle doppie, e per oggetti piccoli in genere (come ammassi globulari o galassie). Ma nella fotografia richiedono pose lunghe e anche la guida é piú difficile.

Quello piú piccolo (90 mm = 3,5 pollici), é eccellente sotto ogni punto di vista ed é forse la miglior scelta per il principiante, che li puó conservare in seguito come secondo telescopio, come telescopio da viaggio, o come strumento di guida per uno piú grande.

Sono il non plus ultra della qualitá, perché hanno alta risoluzione, permettono forti ingrandimenti, e allo stesso tempo possono avere grande campo, alta luminositá fotografica, tempi brevi di posa, eccellente contrasto, assenza di qualsiasi aberrazione, molta versatilitá sia nella osservazione visuale che fotografica, non hanno problemi di manutenzione o di centratura, sono facilmente trasportabili, etc.
Unico inconveniente: l’alto costo.

Per il principiante, in conclusione, la cosa migliore sarebbe un mak da 3,5" con una buona montatura, o, se puó, un apocromatico da 80-100 mm, f/5 o f/6, con i relativi accessori per visione diretta e fotografia.

Ma se ha paura di non saperli usare e di combinare qualche guaio, meglio iniziare con uno piccolo ed economico, di seconda mano, magari un rifrattore da 60 mm., tanto per imparare.

Anche questo, in seguito, potrá essere conservato come accessorio per un telescopio piú grande.