Il telescopio è uno strumento che raccoglie la luce proveniente da un oggetto lontano, la concentra in un punto (detto fuoco) e ne produce un’immagine ingrandita.
L’atmosfera assorbe buona parte delle radiazioni elettromagnetiche provenienti dallo spazio, con l’importante eccezione della luce visibile e delle onde radio. Per questa ragione, l’osservazione da terra è limitata all’uso dei telescopi ottici e dei radiotelescopi. I primi sono collocati preferibilmente in luoghi alti o isolati, in modo da ridurre l’influenza della turbolenza atmosferica e dell’inquinamento luminoso.
I telescopi ottici si dividono principalmente in due classi in base al tipo di elementi ottici utilizzati: i rifrattori e i riflettori.
• Il telescopio rifrattore, grazie ad un insieme di lenti, sfrutta il fenomeno della rifrazione per focalizzare l’immagine.
• Il telescopio riflettore, grazie ad un insieme di specchi, sfrutta il fenomeno della riflessione per focalizzare l’immagine.
Esistono tuttavia molti schemi ottici misti che, pur utilizzando come elemento principale uno specchio primario sono dotati di elementi correttivi a lenti.
Le grandi aperture oltre i due metri sono di dominio incontrastato dei telescopi riflettori. Oltre una certa dimensione, infatti, le lenti diventano talmente costose e pesanti da rendere tecnicamente ed economicamente impraticabile il loro utilizzo.
TELESCOPI RIFRATTORI
Un telescopio rifrattore è un telescopio ottico che, mediante l’utilizzo di lenti, sfrutta il fenomeno della rifrazione per costruire un’immagine ingrandita.
La componente ottica di un telescopio rifrattore è costituita da un tubo lungo sulla cui estremità frontale è disposto un doppietto (due vetri ottici, o lenti, opportunamente lavorati e spaziati in aria) chiamato obiettivo, che ha la funzione di raccogliere e di focalizzare la luce.
L’obiettivo svolge sostanzialmente la funzione di prisma: scompone e ricompone la radiazione luminosa in un determinato punto dato dalla lunghezza focale strumentale.
Il tubo ottico, oltre ad assolvere alla funzione di sostegno dell’obiettivo e dell’oculare (o del dispositivo che esamina la radiazione luminosa) evita, dal momento che è chiuso ai due lati, che si verifichi il degrado dell’immagine dovuto ai moti interni dell’aria.
L’oculare è un altro insieme di lenti che serve a rendere accessibile all’occhio tutti i particolari contenuti nell’immagine formata dall’obiettivo.
I rifrattori possono essere di tipo acromatico, semi-apocromatico o apocromatico in funzione della capacità di focalizzare nello stesso punto la luce di diversi colori.
I rifrattori dal costo maggiore sono senza dubbio i cosiddetti apocromatici, strumenti studiati in modo da ridurre praticamente in modo completo l’aberrazione cromatica tipica degli strumenti a lenti. Per raggiungere questa eccellenza nelle immagini si utilizzano sistemi ottici a bassa dispersione come lenti alla fluorite minerale o sintetica. Questo tipo di aberrazione si manifesta con la comparsa di aloni colorati sui bordi dei soggetti osservati, ed è più evidente nei rifrattori dal basso costo o non perfettamente corretti.
I rifrattori che presentano una buona qualità delle ottiche forniscono immagini luminose e molto contrastate. Però questi strumenti presentano generalmente piccole aperture rispetto al costo di costruzione e questo li limita “pesantemente” nell’osservazione di tutti quelli che sono gli oggetti deboli, come nebulose o galassie.
Nell’uso amatoriale, il telescopio a lenti trova le migliori applicazioni nell’osservazione dei pianeti. Nei rifrattori le immagini astronomiche posseggono una grandissima nitidezza: per questa ragione essi sono generalmente preferiti dagli astrofili che osservano gli sfuggenti particolari dei pianeti, spesso poco contrastati.
TELESCOPIO RIFLETTORE
Il telescopio riflettore è un tipo di telescopio che raccoglie la luce per mezzo di uno specchio parabolico, concentrandola sul fuoco della parabola, dal quale può essere osservata, fotografata o analizzata mediante strumenti.
Più semplici da costruire e più efficaci rispetto ai telescopi a rifrazione, sono oggi i telescopi più utilizzati per l’osservazione ottica.
Il vetro ottico
Negli obiettivi a riflessione si utilizza un tipo di vetro speciale, definito ottico perché esso risponde a questi requisiti fondamentali: facilità di lavorazione, bassissimo coefficiente di dilatazione termica, omogeneità e purezza dell’impasto.
Sulla superficie del vetro, una volta lavorato secondo una figura geometrica approssimativa alla parabola o all’iperbole a seconda delle esigenze, viene poi depositato, tramite un particolare procedimento denominato alluminatura praticato in camere a vuoto spinto, un sottilissimo strato di alluminio che lo rende riflettente ed idoneo a raccogliere la radiazione luminosa.
Fino agli anni quaranta del Novecento il vetro pyrex era tra i materiali più usati: con questo tipo di vetro è stato costruito il telescopio Hale di Monte Palomar.
Nei successivi anni Sessanta e Settanta si iniziarono a produrre vetri di qualità ancora più pregiata, in cui la componente vetrosa era accompagnata da altri materiali come la ceramica. Inoltre, è stata modificata la fisica costruttiva del vetro, scegliendo sempre più al posto di un monoblocco vetri con struttura interna a nido d’ape al fine di alleggerire e irrobustire il pezzo e rendere minimo il tempo di attesa per la stabilizzazione termica.
CONFIGURAZIONI OTTICHE DEI TELESCOPI RIFLETTORI
Per configurazione ottica o schema ottico si intende il particolare tipo di percorso che la radiazione luminosa compie in funzione delle superfici riflettenti (sferiche o piane che siano) e rifrangenti che incontra nel suo percorso.
La questione delle configurazioni ottiche riguarda sia i telescopi a rifrazione che i telescopi a riflessione. Nei telescopi a riflessione sono usate svariate configurazioni ottiche, a seconda delle esigenze di osservazione.
CONFIGURAZIONE NEWTONIANA
I riflettori Newton, o newtoniani, prendono il nome dal loro inventore Isaac Newton. Nel telescopio di tipo newtoniano prima del fuoco è posto uno specchio secondario piano, a sezione ellittica, inclinato a 45°, che rimanda di lato l’immagine, consentendo l’osservazione in una posizione laterale rispetto al tubo e che non interferisce con il cammino della luce. La presenza dello specchio secondario, che si trova lungo il cammino ottico, comporta una perdita di luminosità. Tuttavia inizia a diventare penalizzante se questo ha dimensioni relativamente grandi rispetto allo specchio primario, maggiori di un decimo del diametro del primario, non tanto per la perdita di luce, ma per le conseguenze su risoluzione e contrasto.
CONFIGURAZIONE CASSEGRAIN
Il telescopio Cassegrain è costituito da due specchi: il primario sferico e parabolizzato ed il secondario ellittico iperbolizzato. Lo specchio primario è forato e l’osservazione della sorgente luminosa avviene dietro a questo. Il percorso luminoso segue in questo caso un doppio tragitto all’interno del tubo ottico, il che consente di avere focali lunghe in uno strumento abbastanza compatto.
CONFIGURAZIONE SCHMIDT-CASSEGRAIN
Molto diffusa tra i telescopi amatoriali di fascia media è lo schema ottico Schmidt-Cassegrain. Si tratta di uno schema Cassegrain in cui lo specchio principale ha profilo sferico; per contenere le aberrazioni introdotte si utilizza una lastra correttrice di Schmidt che funge anche da supporto per lo specchio secondario. Questa soluzione, rispetto al Cassegrain, consente di ridurre i costi di lavorazione.
TELESCOPIO DOBSONIANO
Il telescopio dobsoniano (talvolta detto semplicemente Dobson) è un tipo di particolare costruzione meccanica per telescopio, reso popolare da John Dobson. E’ caratterizzato da un’estrema semplicità costruttiva ed elevate tolleranze nella lavorazione, che permettono di realizzare strumenti di grande apertura ad un costo ridotto. Questi telescopi hanno una montatura altazimutale, realizzata con una semplice forcella su una base girevole, sulla quale viene installato un tubo ottico Newtoniano.
Il Dobson, grazie alla sua semplicità, è molto in voga fra gli autocostruttori ed è anche molto facile da usare, rendendolo adatto ai principianti. A causa del notevole diametro dell’obiettivo è particolarmente adatto per l’osservazione di oggetti celesti poco luminosi. Tuttavia per la mancanza della montatura di tipo equatoriale rende difficile la possibilità di effettuare astrofotografia.
I due principali tipi di telescopio dobsoniano sono: a tubo o a traliccio. Nel primo si ha un tubo ottico con schema Newton e la possibilità, a volte, di installare la forcella al quale è solidale, in una montatura equatoriale. Nel secondo, invece, i vari componenti ottici sono tenuti insieme da alcuni tralicci, eventualmente smontabili per facilitare il trasporto. Ciò rende però impossibile l’eventuale posizionamento dell’ottica su una montatura di tipo equatoriale.
CONFIGURAZIONE RITCHEY-CHRETIEN
Il Ritchey-Chrétien è un telescopio di tipo aplanatico, esente cioè da aberrazioni sferiche e di coma.
È composto da due specchi con superfici particolari e otticamente non usuali. Ha un campo normale utile tra 0,8 e 1,5 gradi. Richiede una lente detta spianatrice di campo. La tecnica, sofisticata, del Ritchey-Chrétien è oggi assai usata soprattutto in strumenti professionali. Con questa combinazione ottica sono stati costruiti grandi telescopi come il 150 cm di Loiano (Italia), il 4 metri di Siding Spring (Australia), il Kitt Peak di Cerro Tololo (Cile), i due telescopi gemelli Keck da 10 metri (Hawaii).
Il vantaggio di questa architettura ottica è la grande compattezza, il tubo può infatti essere lungo fino alla metà della lunghezza focale. Per andare oltre occorre la configurazione Maksutov.
CONFIGURAZIONE MAKSUTOV-CASSEGRAIN
Variante del telescopio Schmidt-Cassegrain in cui la lastra correttrice è realizzata da un menisco a doppio profilo sferico; lo specchio secondario è solitamente realizzato alluminando la porzione centrale di tale menisco.
CONFIGURAZIONE NASMYTH
Una variante del Cassegrain è la configurazione Nasmyth. In questo caso alla classica configurazione Cassegrain si aggiunge un terzo specchio (piano), situato lungo l’asse di declinazione strumentale che estrae il fuoco all’interno dell’asse. L’osservazione della sorgente avviene così all’estremità dell’asse di declinazione ove sono collocati gli strumenti di osservazione. In questo caso lo specchio primario non è forato.