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Titolo: Specchio delle mie brame...

Leggo che Virgilio Marcon costrui' in passato uno specchio di 137 mm in
alluminio.
Prima domanda: non si e' sempre detto che gli specchi devono essere
costruiti con materiali aventi un basso coefficiente di dilatazione, e cio'
per ridurne le deformazioni dovute agli sbalzi termici? E allora come mai si
e' ricorsi ad un metallo il cui coefficiente di dilatazione e' molto alto?
Forse per facilitare la lavorazione dello specchio e limitarne il peso?
Seconda domanda: dato che la moderna tecnologia offre una  vasta gamma di
materiali non tradizionali, basti pensare per esempio ai compositi di fibre
di vetro o di carbonio oppure a certi prodotti sinterizzati, chiedo se
qualcuno di questi materiali sia stato impiegato recentemente, ed in caso
affermativo qual'e' il vantaggio ottenuto.
Ringrazio fin d'ora chi vorra' rendermi partecipe delle sue conoscenze
sull'argomento.
Antonio Zanardo
tzan...@tin.it

qualcuno di questi materiali sia stato impiegato recentemente per costruire
specchi, ed in caso


 affermativo qual'e' il vantaggio ottenuto.
Specchi di fibra di vetro o carbonio? Ma non sono materiali riflettenti,
anzi, credo proprio che assorbano la luce...
o sbaglio?
orsa

 writes:
AZ> Leggo che Virgilio Marcon costrui' in passato uno specchio di 137 mm in
AZ> alluminio.
Anche il figlio lo ha fatto, con il telescopio da 80 cm di Campocatino (o
e` Campo Imperatore ? Faccio sempre confusione tra i due... :-().
AZ> Prima domanda: non si e' sempre detto che gli specchi devono essere
AZ> costruiti con materiali aventi un basso coefficiente di dilatazione, e
AZ> cio' per ridurne le deformazioni dovute agli sbalzi termici? E allora
AZ> come mai si e' ricorsi ad un metallo il cui coefficiente di dilatazione
AZ> e' molto alto?
Il problema della dilatazione si  pone solo se vi sono escursioni sensibili
di temperatura,  cosa che  si puo` evitare  con accorgimenti  opportuni per
climatizzare la cupola, ecc.
Viceversa, il vantaggio dell'alluminio  sul vetro sta nella stabilizzazione
*molto* piu` rapida della temperatura dello specchio, sia in superficie che
all'interno, cosa che  il vetro non riesce a fare  (ecco perche' si cercano
vetri/ceramiche a  bassissimo coefficiente di dilatazione,  ed ecco perche'
il  6 metri  del  Caucaso, il  BTA, non  ha  mai dato  buoni risultati:  lo
specchio e`  stato realizzato in vetro  comune per motivi di  costo -- alla
fin fine, il  BTA serviva solo per stabilire un  record nei confronti degli
USA...).
C'era poi anche una questione di peso: uno specchio in alluminio, a parita`
di diametro e  di resistenza meccanica alle deformazioni,  pesa meno di uno
di vetro.
L'esperienza  ha mostrato  che i  vantaggi degli  specchi in  alluminio non
portano  comunque ad  immagini migliori  (anzi), e  nel frattempo  l'uso di
specchi sottili in  vetro/ceramica, abbinati a sistemi di  ottica attiva ha
di fatto annullato detti vantaggi.
AZ> Seconda domanda: dato che la moderna tecnologia offre una vasta gamma
AZ> di materiali non tradizionali, basti pensare per esempio ai compositi
AZ> di fibre di vetro o di carbonio oppure a certi prodotti sinterizzati,
AZ> chiedo se qualcuno di questi materiali sia stato impiegato
AZ> recentemente, ed in caso affermativo qual'e' il vantaggio ottenuto.
Si`, ci sono dei progetti di  specchi in fibra di carbonio o materiali com-
positi, sono anche gia` stati  realizzati alcuni prototipi e c'e` gia` pure
almeno una ditta che si e`  messa in affari proponendo specchi in materiale
composito (cfr. 
http://home.earthlink.net/~bromeo/
).
Alla NASA stanno studiando nuove tecniche per produrre specchi ultraleggeri
da usare, ad es., sul proposto  Telescopio Lunare (v.  il loro sito all'URL
http://snoopy.gsfc.nasa.gov/~lunartel/
,    in   particolare    la   sezione
"Ultralite  Mirrors" e "Advanced  Telescope Structures")  e sul  NGST (Next
Generation Space Telescope: 
http://ngst.gsfc.nasa.gov
).
Se poi  cerchi con Altavista &  Co. qualcosa del  tipo "ultralite telescope
mirror",  "composite mirror  telescope", ecc.,  troverai  probabilmente pa-
recchi altri riferimenti ad altri progetti.
Saluti,
Luca Polo.
-- 
  |~~~~~~~~~~~~~~~ 
Luca...@gest.unipd.it
  (
http://www.gest.unipd.it/~jake
)
  \_________________________________________________________________________
   Associazione Astrofili del Basso Vicentino "Edmund Halley" - Sossano (VI)
 
http://www.gest.unipd.it/~jake/aabv
 o 
http://astrolink.mclink.it/ass/aabv


Mi sai dire qualcos'altro al riguardo? Era parecchio che cercavo info di
questo tipo.
Se le hai le info mi interessano in particolare per specchi di misura
"amatoriale"
Per esempio so che dovrebbe essere relativamente semplice realizzare specchi
metallici praticamente privi di aberrazione sferica, a differenza di quelli
di vetro per i quali la correzione "definitiva" dell'aberrazione sferica e'
abbastanza costosa.
Quali sono gli svantaggi di uno specchio metallico? Forse la culla che
dovrebbe sorreggerlo, visto che dovrebbe "gestire" (senza generare
deformazioni) una dilatazione termica notevole?
Perche' le caratteristiche ottiche sono peggiori?
Ciao
Davide
d...@donedst.it
 togli >done< per rispondermi privatamente
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 writes:
D> Mi sai dire qualcos'altro al riguardo? Era parecchio che cercavo info di
D> questo tipo.
A  dire  il vero,  sono  "inciampato"  un po'  per  caso  nei  siti che  ho
riportato;  non  ricordo  esattamente   come,  ma  e`  cominciato  cercando
informazioni sull' autocostruzione -- e il primo che ho trovato e` stato il
sito di  Mel Bartels -- e  poi cercavo qualcosa sugli  specchi, i materiali
(avevo trovato anche un  paio di "paper" interessanti sulle caratteristiche
dei vari materiali  per fini "telescopici", ma non  me li sono segnati...),
le tecniche  costruttive e...  nella migliore tradizione  serendipitaria ho
trovato anche il materiale sugli specchi ultraleggeri.
D> Se le hai le info mi interessano in particolare per specchi di misura
D> "amatoriale"
Be',  finora hanno  realizzato prototipi  di dimensione  "amatoriale", come
dici tu (30,  40, 60 cm e giu`  di li`), ma temo che i  costi siano decisa-
mente "professionali"...  in fondo si  tratta di progetti  avanzati, magari
per usi spaziali (con quel che costa  mandar su un kg in piu` di materiale,
vale certamente la pena spendere ora per risparmiare molto di piu` poi...):
le ricadute  ci saranno,  ma credo che  passera` un  po' di tempo  prima di
vedere la Meade o la Celestron (tanto  per fare due nomi a caso... :-)) con
un telescopio interamente in fibra di carbonio nei loro listini.
A dire il vero, avevo la tentazione  di chiedere a quelli della NASA se non
gli avanzavano uno o due specchi usati per le prove... :-)
D> Per esempio so che dovrebbe essere relativamente semplice realizzare
D> specchi metallici praticamente privi di aberrazione sferica, a
D> differenza di quelli di vetro per i quali la correzione "definitiva"
D> dell'aberrazione sferica e' abbastanza costosa.
Uhm... mi sfugge il perche'... d'accordo: i metalli sono un po' piu` teneri
che il  vetro, ma  il tipo di  lavorazione dovrebbe essere  praticamente lo
stesso.
D> Quali sono gli svantaggi di uno specchio metallico? Forse la culla che
D> dovrebbe sorreggerlo, visto che dovrebbe "gestire" (senza generare
D> deformazioni) una dilatazione termica notevole?
Be', "notevole"... su uno specchio di un metro si parla pur sempre di pochi
decimi  di mm se  non esageriamo  con le  variazioni di  temperatura, anche
perche' in tal caso io comincerei a preoccuparmi di piu` per l' *astronomo*
:-).
D> Perche' le caratteristiche ottiche sono peggiori?
Proprio a causa delle dilatazioni:  vero che lo specchio si stabilizza piu`
in fretta, ma... durante la lavorazione, e` difficile (io direi "una rogna"
:-)) evitare  variazioni di  temperatura sia globali  che locali,  e queste
influiscono sulla precisione raggiungibile.  Poi, con lo specchio in opera,
quante volte  la temperatura  ambiente sara` la  stessa di quando  e` stato
lavorato ?   I pochi decimi  di mm di  cui sopra sono un'enormita`  se con-
frontati con le lunghezze d'onda  in gioco e la precisione necessaria (cen-
tesimi di micron --  il rapporto e` di circa 10.000 :  1, quindi): e` assai
probabile,  quindi, che  la  deformazione della  superficie dello  specchio
ecceda di gran  lunga il famoso "lambda/4" (o,  meglio, lambda/8, visto che
si tratta di specchi) che e`  il minimo necessario per avere immagini (teo-
ricamente) "perfette".


ricamente) "perfette".
Se non ci fossero le tensioni dovute al montaggio su cella "imperfetta"
l'unico risultato sarebbe una variazione (trascurabile) di lunghezza focale.
Sai darmi altre info?
Ciao
Davide
d...@donedst.it
 togli >done< per rispondermi privatamente
PS Partecipa alla protesta contro la Tariffa Urbana a Tempo. Perche' la Rete
sia un diritto di tutti. 
http://notut.ml.org


> gli avanzavano uno o due specchi usati per le prove... :-)
Aggiornamento della situazione: ho scritto a Peter Chen (quello della NASA,
progetto  Telescopio Lunare, appunto)  chiedendogli qualche  altra informa-
zione in merito ai loro specchi; ecco qualche piccolo estratto:
,--- >8 ----
| ...
| we are building a 0.9 m telescope which weighs less than 10 kg.  The
| primary mirror is 4 kg.  We are building the structures also out of
| graphite composite material.
| ...
`--- 8< ----
Un suo amico, poi, sta progettando  e costruendo un sistema di ottica adat-
tiva da applicare al suddetto... in  ogni caso, i molti specchi finora pro-
dotti non sono mai  stati usati "sul campo": il primo sara`  forse il 90 cm
di cui sopra.
Quanto ai  prezzi, uno  specchio in vetro  concavo da  ca. 1 m  costa circa
60.000 $ USA, mentre lo "stampo" convesso equivalente ne costa ben 400.000!
Anche se lo si puo` usare per  creare, diciamo, 10 o piu` specchi in fibra,
il costo iniziale e` troppo elevato  (sia per il loro budget che per quello
di un qualsiasi produttore, direi...)
Il futuro non e` tutto cosi` nero, pero`:
,--- >8 ----
| ...
| We have recently made a breakthrough which will be described in the next
| webpage update.  We have succeeded in performing double replication.   We
| first get a concave mirror, make a composite convex replica off it, then
| use the convex piece as mandrel for concave pieces.  Optical figures are
| being measured.  They appear good.  We'll post more details when they 
| become available.
| ...
`--- 8< ----
In definitiva, comunque, la tecnologia relativa e` ancora un po' troppo sul
"leading edge" (anzi, direi meglio sul "bleeding edge"...) per poter essere
alla portata di un semplice appassionato, anche se ben fornito di carte fi-
ligranate a corso legale...
D> Mi accontenterei anche degli scarti dell'osservatorio di Arcetri, di
D> Montecompatri o del Gran Sasso :-))
Oh, be'... nei giardini dell'osservatorio di Arcetri c'e` ancora il "blank"
di 3.5 metri del vecchio progetto  (mai realizzato) di Horn d'Arturo per il
Telescopio Nazionale... magari ti fanno un buon prezzo :-).
...
D> Dipende. I metalli potresti riuscire a fonderli ed a solidificarli in un
D> forno rotante (d'accordo, non e' il forno che hai in casa, ma hai mai
D> visto che po' po' di roba serve per fare l'antririflesso?).  Se lo fai
D> ottieni uno specchio perfettamente parabolico, che al limite necessita
D> solo della lucidatura finale (ed in certi casi nemmono di quella)
Viene usata la  stessa procedura (forni rotanti) anche  per i nuovi specchi
in vetro (ad  essere pignoli, io continuo a dire "vetro",  ma in realta` si
tratta ormai di ceramiche o vetro-ceramiche speciali), ma in ogni caso vie-
ne richiesta una lunga fase di lucidatura e test; anche i metalli avrebbero
lo stesso problema.
In fase  di raffreddamento, poi,  qualunque minima differenza locale,  e la
formazione dei  cristalli nel metallo, porta  inevitabilmente a distorsioni
della curvatura, per quanto perfetta questa potesse essere stata in teoria...
...
D> Be, certo. Pero' anche decimi di mm, se montati su supporti privi di
D> "gioco" creano forti tensioni (vedi analisi delle figure di diffrazione
D> di specchi "tensionati")
E' per questo che tutti  i manuali di autocostruzione (a partire dall'ormai
introvabile "Andrenelli") consigliano di  lasciare sempre qualche decimo di
mm di gioco tra supporti (laterali e superiori) e specchio; uno specchio da
1 metro, poi, avrebbe comunque bisogno di una cella un po' piu` sofisticata
di quelle  d'uso comune (e, quindi,  la si puo` progettare  tenendo gia` in
considerazione anche la *sua* dilatazione...).
...
D> Se non ci fossero le tensioni dovute al montaggio su cella "imperfetta"
D> l'unico risultato sarebbe una variazione (trascurabile) di lunghezza
D> focale.
Questo  se fossimo  in  un mondo  perfetto...  ma credo  proprio che  nella
realta` dovremmo  fare i  conti con le  strutture cristalline  presenti nel
metallo, le diverse linee di tensione che queste provocano e la conseguente
deformazione non  uniforme dell'intero specchio. Certo, si  puo` cercare di
ovviare il piu` possibile a  questi difetti cercando opportune tecniche (e`
quello che  ha tentato  Marcon con l'80  cm, in  fondo), ma alla  fine puo`
risultare non  conveniente economicamente e non dare  comunque il risultato
voluto. Ribadisco, comunque, che io non  sono un "metallaro" :-) :-) (se il
prof. di Materiali  Metallici mi sente definirlo "metallaro",  mi ritrovo a
gestire una rete di computer per pinguini nella Terra di Adelia...)
.....Non sara` mica forse che sono stato troppo cattedratico ? :-)
D> Sai darmi altre info?
Al momento no... perche', ti pareva che avessi scritto troppo poco ? :-)


Al momento no... perche', ti pareva che avessi scritto troppo poco ? :-)
Be, adesso mi hai detto molto altro :-))


> gestire una rete di computer per pinguini nella Terra di Adelia...)
D> Beh, il pinguino e' il logo di linux, mica male :-)))
Eh, ma t'immagini un branco  di "imperatori" incavolati per un blocco della
rete che t'inseguono "tobogando" ? son bestie  da piu` di un metro e con un
becco cosi`... spiegagli tu che e` colpa di Windows...
E poi dovrei filtrare tutti i siti  web di rosticcerie & Co., senno` i pul-
cini ci si collegano per vedere le galline nude...
