Espelho

O espelho é vaporizado num vidro especial. Mas qual deve ser e por que motivo isso é importante?

Sir Isaac Newton desenvolveu o telescópio newtoniano por volta de 1672, convencido de que a aberração cromática dos refratores não são completamente corrigíveis. Newton utilizou espelhos de metal polido cuja rugosidade conduziu a uma imagem de muito baixo contraste. 100 anos mais tarde, Sir William Herschel ainda fazia experiências com espelhos de metal de rápida corrosão da classe métrica. Apenas por volta de 1880 é que se dominou a produção de suportes de espelhos de formas precisas e o respetivo revestimento com prata. A separação do suporte do espelho e da superfície refletora tornou-se a medida de todas as coisas.

Atualmente, para além do vidro de janela, são utilizados tipos de vidro e de cerâmica de vidro modernos como suportes para os espelhos dos refletores. Estes são espelhados através de vaporização com alumínio. Em termos de forma, é feita uma distinção entre espelhos esféricos e espelhos parabólicos asféricos. Os espelhos esféricos são fáceis de fabricar, mas em razões focais inferiores a f/7 exibem imagens desfocadas e de baixo contraste devido à aberração esférica. Um espelho parabólico, que é muito mais complexo de fabricar, não mostra quaisquer aberrações óticas; é essencial para refletores curtos e de elevada intensidade luminosa.

Independentemente da forma do suporte do espelho, a superfície do espelho não deve desviar-se mais do que 0,05 micrómetros da forma esférica ou parabólica ideal, de modo que a qualidade cumpra os requisitos de observação astronómica. Um micrómetro é um milésimo de milímetro, a tolerância é de apenas aproximadamente 1/10 de comprimento de onda da luz visível!

São utilizados vários materiais como suportes de espelhos, que diferem para fins práticos, sobretudo na respetiva expansão térmica diferente:

• Vidro de janela
• BK7
• Pyrex, LK5
• Zerodur

O vidro de janela possui a maior expansão térmica e o Zerodur a mais baixa. Em termos de preço, acontece o inverso. O Pyrex, uma marca registada da empresa americana Corning, consiste num vidro de borossilicato recozido. O LK5 é a variante russa e é caracterizado por um design mais fino. O Zerodur, uma marca registada da empresa Schott, consiste numa vitrocerâmica de lítio-alumínio-silicato inorgânica, não porosa.

Em princípio, a qualidade da imagem pode ser tão boa com um suporte de espelho em vidro de janela barato como com um em Zerodur caro. Na produção em série, são, por norma, utilizados os tipos BK7 ou Pyrex, com Pyrex a ganhar pontos devido à sua expansão térmica 50% mais baixa. Na prática, um espelho primário em Pyrex proporciona uma imagem melhor na fase de arrefecimento e permite recuperar a potência do seu telescópio mais rapidamente. Outra vantagem do Pyrex é a sua robustez, o material pode ser polido de forma particularmente precisa.

Os tempos de arrefecimento diferem apenas ligeiramente e dependem da espessura do material de suporte: quanto mais fino for o suporte, mais curto será o tempo de arrefecimento. Se a temperatura sofrer alterações durante a noite, um espelho Pyrex será um elemento vantajoso. Isto é especialmente verdade para telescópios maiores, onde é obrigatório um material o menos sensível à temperatura possível.

Quando o suporte do espelho tiver a forma desejada, uma camada refletora é vaporizada sob vácuo de alumínio intenso. Uma vez que o alumínio corrói gradualmente ao ar, é, por norma, aplicada adicionalmente uma camada protetora de quartzo à superfície refletora. Isto torna o espelho primário mais robusto e resistente ao desgaste.

A camada refletora de um refletor médio tem uma reflexibilidade de aproximadamente 90%. Contudo, existem também espelhos primários caros com valores de 96–98%. Esta diferença não é crítica: uma reflexibilidade de 91% cada para espelhos primários e secundários significaria uma perda teórica de aproximadamente 0,2 classes de tamanho em comparação com uma reflexibilidade de 99% cada; esta “melhoria” dificilmente pode ser detetada de forma visível. A precisão da superfície frequentemente citada dos espelhos primários também pode ser comparada apenas dentro da gama de produtos de um fabricante, especialmente porque os procedimentos de teste variam muito de fabricante para fabricante.