Zwierciadło

Warstwa odbijająca naparowywana jest na specjalne szkło. Ale jakie ono powinno być i dlaczego jest to ważne?

Sir Isaac Newton w roku 1672 skonstruował nazwany jego imieniem teleskop Newtona, przekonany, że aberracji chromatycznej refraktorów nie da się w pełni skorygować. Używał polerowanych zwierciadeł metalowych, których chropowatość prowadziła do dużego obniżenia kontrastu obrazu. 100 lat później Sir William Herschel wciąż eksperymentował z szybko korodującymi zwierciadłami metalowymi klasy metrowej. Dopiero około roku 1880 opanowano produkcję precyzyjnie ukształtowanych podłoży na zwierciadła ze szkła i ich powlekanie srebrem. Rozdział podłoża zwierciadła i powierzchni odbijającej stało się krokiem w stornę sukcesu.

Obecnie, oprócz szkła okiennego, jako podłoża zwierciadeł reflektorów stosuje się nowoczene rodzaje szkła i ceramiki szklanej. Warstwą odbijającą jest naparowane aluminium. Ze względu na kształt rozróżnia się zwierciadła sferyczne i zwierciadła asferyczne, głównie paraboliczne. Zwierciadła sferyczne są łatwe w produkcji, ale przy światłosiłąch poniżej f/7 dają nieostre i mało kontrastowe obrazy z powodu aberracji sferycznej. Zwierciadło paraboliczne, którego wykonanie jest znacznie bardziej skomplikowane, jest wolne od aberracji; to konieczne w przypadku krótkich, światłosilnych reflektorów.

Niezależnie od kształtu podłoża zwierciadła, jego powierzchnia nie może odbiegać na więcej niż 0,05 mikrometra od kształtu idealnie sferycznego lub parabolicznego, aby jakość spełniała wymogi obserwacji astronomicznych. Mikrometr to tysięczna część millimetra, tolerancja to jedynie około 1/10 długości fali światła widzialnego!

Na podłoże zwierciadła wykorzystuje się różne materiały, które ze względów praktycznych różnią się przede wszystkim różną rozszerzalnością cieplną:

• szkło okienne,
• BK7,
• Pyrex, LK5,
• Zerodur.

Szkło okienne charakteryzuje się największą rozszerzalnością cieplną, Zerodur najmniejszą; odwrotnie jest z ceną. Pyrex, zastrzeżony znak towarowy amerykańskiej firmy Corning, jest hartowanym szkłem borokrzemianowym. LK5 jest rosyjskim wariantem, charakteryzującym się cieńszą budową. Zerodur, zastrzeżony znak towarowy firmy Schott, jest nieorganiczną, wolną od porowatości ceramiką szklaną z krzemionki litowo-aluminiowej.

W zasadzie jakość obrazu może być tak samo dobra przy podłożu z taniego szkła okiennego, jak i drogiego szkła Zerodur. W produkcji seryjnej stosuje się głównie BK7 lub Pyrex, ze czego Pyrex punktuje dzięki swojej o 50% niższej rozszerzalności cieplnej. W praktyce, zwierciadło główne z Pyreksu zapewnia lepsze obrazy w fazie schładzania i możesz szybciej korzystać z pełnej jakości  swojego teleskopu. Kolejną zaletą Pyreksu jest jego twardość, materiał może być szczególnie dokładnie wyszlifowany.

Czasy chłodzenia różnią się jedynie nieznacznie i zależą od grubości podłoża: im cieńsze jest podłoże, tym krótszy jest czas chłodzenia. Jeśli temperatura w nocy się zmienia, zwierciadło z Pyreksu daje Ci przewagę. Dotyczy to zwłaszcza większych teleskopów, w przypadku których konieczne jest zastosowanie materiału możliwie jak najmniej wrażliwego na temperaturę.

Gdy podłoże zwierciadła osiągnie pożądany kształt, naparowuje się odblaskową warstwę aluminium w warunkach wysokiej próżni. Ponieważ aluminium stopniowo koroduje na powietrzu, na powierzchnię odbijającą nakładana jest zwykle dodatkowa kwarcowa warstwa ochronna. Dzięki temu zwierciadło główne jest bardzoej wytrzymałe i odporne na starzenie.

Warstwa lustrzana przeciętnego reflektora ma współczynnik odbicia około 90%. Istniają jednak również drogie zwierciadła główne o współczynniku 96-98%. Ta różnica nie jest krytyczna: ponieważ stopień odbicia 91% dla zwierciadła głównego i wtórnego oznaczałby teoretyczną stratę około 0,2 klasy wielkości w porównaniu ze współczynnikiem 99%, ta "poprawa" jest praktycznie niezauważalna optycznie. Także często podawana dokładność powierzchni zwierciadła głównego może być porównywana jedynie w zakresie oferty danego producenta, zwłaszcza, że procedury testowe znacznie się różnią w zależności od producenta.