Kaukoputken rakentaminen

Peilikaukoputken peilin valmistus

Omatekoiset kaukoputket ovat lähes aina Newton-tyyppisiä peilikaukoputkia, koska tämä kaukoputkityyppi on helpoin rakentaa. Asiaan vihkiytyneet ovat tosin rakentaneet muitakin konstruktioita, mukaan lukien linssikaukoputket.
Yleensä harrastaja aloittaa hiomalla esimerkiksi 20 cm:n läpimittaisen kaukoputken peilin. Sitä testataan yleensä Foucaultin testillä, jotta siihen saadaan tarvittava noin 1/10 valoaallon tarkkuus. Myös yksinkertaisempi Ronchi-testi, jossa peiliä valaistaan hilan läpi, on yleinen itse hiottujen peilien testaustapa.
Peilin valmistusta varten on hankittava kaksi samankokoista lasikiekkoa, joista toisesta tulee peili ja toista käytetään työkaluna. Lisäksi tarvitaan hioma-ainesarja, kiillotuspikeä ja ceriumoksidia. Hiominen tapahtuu tukevan pöydän päällä, jonka ympäri on voitava kävellä vapaasti.

Karkeahionta

Ennen työn aloitusta on sekä peilin että työkalukiekon reunoihin syytä hioa kovasimella vähintään yhden millimetrin viisteet käsivammojen ja lohkeilemisen välttämiseksi, ellei niissä sellaisia ole jo valmiiksi. Viistettä on työn edistyessä hiottava lisää mikäli huomataan sen kuluneen liian vähiin.
Ensimmäinen työvaihe on karkeahionta, jonka tarkoituksena on saada alun perin tasapintaiseen lasikiekkoon haluttu kaarevuus. Toinen lasikiekoista, jota sanotaan työkalukiekoksi, kiinnitetään tukevasti hiomapöytään ja sen päälle ripotellaan teelusikallinen hiomajauhetta, joka on tavallisesti piikarbidia. Hiomajauhe kostutetaan vedellä esimerkiksi sumutepullon avulla ja toinen lasikiekko, josta tulee peili, pannaan työkalun päälle. Hiominen aiheuttaa sen, että alempi lasikiekko kuluu reunoilta (muuttuen kuperaksi) ja ylempi keskeltä (muuttuen koveraksi). Pinnoista tulee pallopintoja.
Itse hiominen tapahtuu seuraavasti. Peiliä työnnetään edestakaisin työkalun päällä jonkin verran painaen. Aina muutaman edestakaisen työnnön jälkeen peiliä pyöritetään käsissä hitaasti ympäri aina saman verran sekä siirrytään hitaasti toiseen kohtaan hiomapöydän ympäri kiertäen (toiseen suuntaan kuin peilin pyörityssuunta).
Hiomisessa on luonnollisesti pyrittävä symmetrisyyteen keskipisteen suhteen, mutta liiallista säännöllisyyttä ja konemaisuutta hiomatavoissa on vältettävä. Käsityönä hiottu optiikka on yleensä korkealaatuista juuri siitä syystä, että esimerkiksi lasinhiomakoneen työliike on usein liiankin säännöllinen. Syy, miksi tämä yleensä on mahdollista, on siinä, että keskimäärin yhtä paljon joka suuntaan syntyvät muotovirheet ja epäsäännöllisyydet kumoavat toisensa keskipisteen suhteen, jolloin lopputulos on hyvin lähellä ideaalista pallopintaa.
Muutaman minuutin välein on aina lisättävä hioma-ainetta ja vettä. Samalla kannattaa pestä hiomajäte pois huuhtelemalla peiliä vesiämpärissä.
Välillä on syytä mitata, paljonko polttoväli on lyhentynyt. Polttovälin mittaus onnistuu kastelemalla peili ja valaisemalla sitä taskulampulla (polttoväli on puolet kaarevuussäteestä) tai auringonvalolla (jolloin polttoväli saadaan mitattua suoraan, muista varoa kirkasta heijastusta).
Karkeahiontaa jatketaan, kunnes haluttu polttoväli on saavutettu. Jos polttoväliä halutaan hioa takaisinpäin (pidemmäksi), on peili laitettava alimmaiseksi ja työkalu päällimmäiseksi.

Hienohionta

Hienohionta tapahtuu samalla tavoin kuin karkeahionta, mutta nyt tarkoituksena on silottaa pintaa asteittain niin sileäksi, että kiillottaminen on mahdollista. Nyt käytetään hienojakoisempaa hioma-ainetta. Työliike tuntuu myös tässä vaiheessa kevyemmältä. Eri hiomavaiheita on yleensä neljä tai viisi, ja jokaisessa vaiheessa käytetään hienojakoisempia rakeita kuin edellisessä.
Koska polttoväli voi periaatteessa yhä muuttua, on syytä vaihtaa välillä työkalu päällimmäiseksi ja peili alimmaiseksi. Näin polttoväli pysyy kutakuinkin vakiona ja joitakin muotovirheitä ehkä vältetään.
Vaihdettaessa raekokoa on aina puhdistettava peilistä kaikki hiomarakeet ja lasijäte pois. Myös työpiste ja kädet on huolellisesti pestävä. Jos jonnekin jää aiemmasta hiomavaiheesta jääneitä karkeampia hiomarakeita, ne aiheuttavat naarmuja joutuessaan peilin ja työkalun väliin. Puhdistusämpäriin sakkautuvaa hiomajätettä ei pidä kaataa viemäriin, sillä tämä moska tukkii nopeasti putkiston.

Kiillottaminen ja muotoilu

Kiillotus tehdään, kun hienohionta on saatu loppuun. Kiillotusta varten on sulatettava kiillotuspikeä ja valettava työkalukiekon päälle pikialusta, johon painellaan viivaimella ristikkäisiä uria. Urien väliin jäävät tasaiset pikineliöt sivellään ceriumoksidiliuoksella ja peiliä työnnetään epäsäännöllisin liikkein pikialustan päällä, mutta muuten periaatteessa samalla tavoin kuin hiomavaiheessa. Kiillotus vie aikaa vähintään lähemmäs kymmenen tuntia.
Kun peili on kokonaan kiiltävä, on vuorossa pinnan muotoilu paraboloidiksi. Tähänkin työvaiheeseen käytetään pikialustaa, mutta nyt peiliä liikutellaan eräänlaista siksak-liikettä käyttäen ja vain muutaman minuutin jaksoissa. Välillä tarkkaillaan peilin muotoa esimerkiksi Ronchi-testin avulla. Jos kaikki sujuu hyvin, tämä työvaihe ei kestä kovin kauan.
Kiillotettu kaukoputken peili, jopa aluminoimattomana, keskittää valtavan määrän auringonvaloa polttopisteeseen. Silmään osuessaan tällainen sädekimppu voi vaurioittaa verkkokalvoa. Silmän verkkokalvolla ei ole kipureseptoreja, joten ihminen ei ehkä edes huomaa silmävauriota ennen kuin on liian myöhäistä. Peili voi helposti sytyttää myös tulipalon. Ainoa turvallinen tapa välttyä edellä mainituilta vaaroilta on säilyttää keskentekoista kaukoputkipeiliä poissa suorasta auringonvalosta.

Aluminointi

Kun peili on täysin kiiltävä ja muotoiltu, se toimitetaan alan liikkeeseen aluminoitavaksi. Lopputuloksena peilin pintaan tulee hyvin ohut alumiinikalvo, jonka päällä on toinen kerros muuta ainetta alumiinikalvon suojana.

Kaukoputken muut osat

Pääpeilin lisäksi täytyy valmistaa putki ja jalusta. Apupeilin ja okulaarit harrastaja yleensä ostaa valmiina.

Putki

Putkelle on vaatimuksena, että se on riittävän tukeva optisten osien pitämiseksi toisiinsa nähden paikoillaan. Materiaalivaihtoehtoja on monia, ja yleensä putkeksi käy tukevasta vanerista rakennettu neliöputki kutakuinkin yhtä hyvin kuin paksu ja pyöreä ilmastointiputkikin.
Putkeen ei pitäisi päästä valoa sisään muuten kuin putken suusta. Sisäpinnoista heijastuvan hajavalon estämiseksi pinta maalataan mattamustaksi. Mahdolliset raot ja saumakohdat kannattaa tilkitä esimerkiksi puulistoilla.
Putkea ei edes tarvita, jos sen sijasta käytetään alumiiniputkista tehtyä, mustalla kankaalla verhottavaa ristikkorakennetta.

Muut varusteet

Viime vuosina jalustana on yleistynyt ns. Dobson-jalusta, sillä se on melko kevyt ja suhteellisen helppo valmistaa. Jalustalta vaaditaan hyvää tukevuutta, sillä omatekoiset kaukoputket eivät yleensä ole aivan kevyitä.
Putken kylkeen on suositeltavaa kiinnittää etsintäkaukoputki, joka yleensä ostetaan valmiina tai sen voi valmistaa esimerkiksi vanhasta kiikarista. Muussa tapauksessa kaukoputkella on hyvin vaikeaa löytää taivaalta kohteita.
Harrastajat voivat myös ostaa valmiin peilin ja keskittyä putken ja jalustan valmistamiseen. Harrastaja voi myös modifioida valmista kaukoputkea tai rakentaa sen ympärille tähtitornin.

Kustannukset ja työn laatu

Kaukoputken rakentamisen kustannukset tulevat lasikiekoista, hioma- ja kiillotustarvikkeista, pääpeilin pinnoituksesta sekä apupeilin ja okulaarien hankinnasta. Tästä huolimatta kuitenkin itse tehty kaukoputki yleensä tulee huomattavasti edullisemmaksi kuin samankokoinen kaupasta ostettu putki.
Optiikkaa lukuun ottamatta valmistukseen on mahdollista käyttää kierrätysmateriaaleja (esimerkiksi vaneri- tai lastulevyjäte) tai muuten saada raaka-aineet ilmaiseksi.
Toinen merkittävä etu on se, että käsin hiotun optiikan voi tehdä niin tarkaksi kuin osaa ja haluaa, kun taas kaupalliset valmistajat saattavat lopettaa työn "riittävän hyvän" tason saavutettuaan.
2000-luvulle tultaessa kaupalliset kaukoputket ovat jo niin halpoja ja hyviä, ettei kannata enää rakentaa itse, jollei ole kosolti ylimääräistä aikaa, kiinnostusta ja rahaa siihen.