Κατοπτρικό τηλεσκόπιο

Ιστορία

Η ιδέα ότι τα καμπύλα κάτοπτρα μπορεί να αντικαταστήσουν φακούς χρονολογείται όχι αργότερα από την πραγματεία οπτικής του Αλχαζέν (11ος αιώνας). Λίγο μετά την επινόηση του διοπτρικού τηλεσκοπίου ο Γαλιλαίος, ο Τζοβάννι Φραντσέσκο Σαγκρέντο και άλλοι, παρακινημένοι από τις γνώσεις τους των αρχών των καμπύλων κατόπτρων, συζήτησαν την ιδέα της κατασκευής ενός τηλεσκοπίου που θα σχημάτιζε το είδωλο με τη χρήση ενός κατόπτρου. Αναφέρεται ότι ο Τσεζάρε Caravaggi από τη Μπολόνια είχε κατασκευάσει ένα περί το 1626, ενώ ο Ιταλός καθηγητής Νικκολό Τσούκκι, σε μεταγενέστερο έργο, έγραψε ότι είχε πειραματισθεί με ένα κοίλο μπρούτζινο κάτοπτρο το 1616, αλλά δεν παρήγαγε ικανοποιητικό είδωλο. Τα δυνητικά πλεονεκτήματα της χρήσεως παραβολικών κατόπτρων, κυρίως η μείωση του σφαιρικού σφάλματος χωρίς να υπάρχει χρωματικό σφάλμα, οδήγησε σε πολλές προτάσεις σχεδίων κατοπτρικών τηλεσκοπίων, όπως αυτά των Μποναβεντούρα Καβαλιέρι, Μαρίν Μερσέν και Τζέιμς Γκρέγκορυ (1663) μεταξύ άλλων. Το 1673 ο Ρόμπερτ Χουκ κατόρθωσε να κατασκευάσει το σχέδιο του Γκρέγκορυ, που έγινε γνωστό ως «Gregorian telescope».
Ο Ισαάκ Νεύτων πιστώνεται γενικά με την κατασκευή του πρώτου λειτουργικού κατοπτρικού τηλεσκοπίου, το 1668. Αυτό είχε ένα σφαιρικό μεταλλικό κύριο κάτοπτρο και ένα μικρό διαγώνιο, ακολουθώντας τον σχεδιασμό που έμεινε γνωστός ως νευτώνειο τηλεσκόπιο.
Παρά τα θεωρητικά πλεονεκτήματα των κατοπτρικών τηλεσκόπίων, η δυσκολία της κατασκευής και η κακή ανάκλαση των μεταλλικών κατόπτρων (τα κυρτά κάτοπτρα δεν υπήρχε τρόπος να επικαλυφθούν όπως οι επίπεδοι καθρέφτες με ανακλαστική επίστρωση, π.χ. αργύρου) καθυστέρησαν την ευρεία χρήση τους για περισσότερο από έναν αιώνα. Πρόοδοι στην κατασκευή παραβολικών κατόπτρων σημειώθηκαν τον 18ο αιώνα, ενώ επαργυρωμένα γυάλινα κάτοπτρα εμφανίσθηκαν τον 19ο αιώνα και τα επαλουμινωμένα (μακροβιότερα) γυάλινα κάτοπτρα μόλις τον 20ό αιώνα. Τον 20ό αιώνα εμφανίσθηκαν επίσης κύρια κάτοπτρα αποτελούμενα από αρκετά εξαγωνικά τμήματα, που επέτρεπαν την επίτευξη μεγαλύτερων διαμέτρων, όπως και τα συστήματα ενεργών οπτικών, που αντιρροπούν τις παραμορφώσεις του κατόπτρου από το ίδιο το βάρος του. Μία άλλη καινοτομία των μέσων του 20ού αιώνα ήταν τα καταδιοπτρικά τηλεσκόπια, όπως τα τύπου Schmidt.
Στα τέλη του 20ού αιώνα αναπτύχθηκαν τα  optics για την υπέρβαση της ατμοσφαιρικής τύρβης, ενώ τα κατοπτρικά τηλεσκόπια κυριαρχούν στα διαστημικά ace telescopes και σε κάμερες πάνω σε διαστημόπλοια.

Τεχνικά θέματα

Το βασικό οπτικό στοιχείο ενός κατοπτρικού τηλεσκοπίου είναι ένα κύριο κάτοπτρο, που συλλέγει το φως από τον στόχο και το συγκεντρώνει στο εστιακό του επίπεδο. Η απόσταση από το κάτοπτρο μέχρι το εστιακό επίπεδο ονομάζεται εστιακή απόσταση του κατόπτρου. Σε αυτή την κύρια εστία μπορεί να γίνει η καταγραφή του ειδώλου, ή να προστεθεί ένα δευτερεύον κάτοπτρο ώστε να ανακατευθύνει το φως σε πιο κατάλληλη θέση για την παρατήρηση με το μάτι (με προσοφθάλμιο σύστημα φακών) ή την καταγραφή με φωτογραφικό φιλμ ή ψηφιακούς αισθητήρες.
Στα περισσότερα σύγχρονα τηλεσκόπια το κύριο κάτοπτρο αποτελείται από έναν συμπαγή γυάλινο κύλινδρο, του οποίου η εμπρόσθια επιφάνεια έχει λειανθεί με υψηλή ακρίβεια σε σφαιρικό ή παραβολοειδές σχήμα. Μία λεπτή επίστρωση αλουμινίου εναποτίθεται πάνω σε αυτή την επιφάνεια με ψεκασμό ατόμων του μετάλλου σε κενό αέρος.