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| Como construir un telescopio reflector |
Por Miguel Ascolese/Silvia Smith
Qué es un telescopio?
Es un instrumento que a los fines astronómicos, sirve para captar luz de objetos que se encuentran en el infinito, y de ésta forma la luz que recibe, la concentra gracias al objetivo en el plano focal del telescopio y, como la imagen que forma esa luz, es muy pequeña, necesitamos de un sistema de lentes (ocular), para que la misma se amplíe, y de esta forma, nos muestre detalles.
El Telescopio Reflector, cómo funciona
El telescopio reflector, fue inventado por Isaac Newton en 1671, utilizando un espejo para reflejar la luz, en lugar de una lente para refractarla, como ya existían.
Este instrumento, es en esencia, sencillo, su construcción está al alcance de cualquier aficionado con inquietud de observar los astros y que tenga cierta tendencia a la habilidad manual.
Consta de tres elementos ópticos principales: el objetivo primario: Es un espejo levemente cóncavo, de vidrio aluminizado, que se coloca en el fondo del tubo con el que se construirá el telescopio, montado sobre una "celda", que aparte de servirnos para colocar el espejo, cumple la función mediante tornillos, resortes y "mariposas", de ajuste o colimado, que es el centrado del espejo respecto del secundario, para que podamos ver y enfocar con precisión. El espejo secundario: Es un espejo plano en forma de elipse, también de vidrio aluminizado, que se coloca con una inclinación de 45°, montado sobre una "araña" o celda, a pocos centímetros de la boca del tubo del telescopio, desvía los rayos de luz que reflejados en el espejo principal, se reflejan a su vez en el secundario, el cual, los desviará hacia el ocular (plano focal donde se encuentra el ojo del observador). El tercer elemento óptico importante, es el ocular, que consta en su forma más elemental de dos elementos (lentes pequeñas que se encuentran a una cierta distancia entre sí), y, están montadas en un pequeño tubo. Otros sistemas más complejos, constan de varios elementos (tres, cuatro o más) ópticos.
Respecto del espesor de los vidrios, éstos deben ser de 1/8 de su diámetro, es decir, para el espejo primario de 180mm. de diámetro, aproximadamente debe ser de 23 mm., para el espejo secundario será de 10mm. Estos valores es conveniente que estén excedidos, porque esto ayuda a mantener la forma óptica de su superficie (es decir, la tolerancia).
Esquema de Corte Telescopio Reflector
En este esquema de corte del telescopio reflector newtoniano, podemos apreciar la disposición de los diferentes elementos necesarios para su ensamble
En el esquema superior, se puede apreciar como va colocada en el fondo del tubo, la celda que lleva sujeto al espejo primario. La celda del primario, está compuesta de dos discos de guillermina separados por los resortes que están colocados en los tornillos, los cuales a su vez tienen como terminales en su salida, sendas mariposas de bronce que nos servirán para colimar el espejo (centrarlo) aprisionando o soltando los resortes solidarios a los tornillos.
El espejo primario está sujeto a su celda por 3 pestañas o lengüetas de aluminio anodizado.
También podemos apreciar la disposición dentro del tubo de el espejo secundario montado sobre su araña o celda, en un ángulo de 45°, coincidiendo con la salida donde está insertado el ocular.
El recorrido de la luz que proviene de un objeto en el infinito, llega hasta el espejo primario ubicado en el fondo del tubo, luego se refleja en el espejo secundario, llegando al ojo del observador a través del orificio del porta ocular que a su vez contiene al ocular que nos permitirá observar el objeto ya resuelto.
Materiales para la Construcción de un Telescopio Newtoniano Parabólico de D 180 mm F 1200 mm
Para ensamble de la óptica Mecánica (Azimutal)
Elementos tubo principal*
Un tubo de PVC de 200 mm de diámetro, y 1.300mm. de largo aproximadamente
Celda de la óptica primaria
Celda o araña de la óptica secundaria
Porta ocular para el tubo principal
Ocular para tubo principal
* Tornillos, arandelas, tablas para la celda del primario, flejes para la construcción de la araña del secundario, etc. van descriptos más abajo.
Elementos armado buscador newtoniano**
Montura del buscador
Un tubo de PVC de 60 mm. de diámetro
Celda para el espejo primario del buscador
Araña para el secundario del buscador
Porta ocular del buscador
Ocular para el buscador
** La descripción de los elementos adicionales como tornillos etc., es la misma que para el tubo del telescopio en sí, solo que sus medidas son diferentes.
Una montura sencilla para nuestro telescopio
Imagen izquierda: Montura tipo dobsoniana construida por Juan Meneguín*. A la derecha: Montura altacimutal que consta de "cuna" y trípode, la cuna de madera y el trípode de metal totalmente desarmable, ésta, pertenece a Silvia Smith.
Imagen superior: Vista de frente de la cuna que sostiene el tubo del telescopio para sus movimientos en altitud y acimut. Notamos el caño que pasa hasta la placa metálica superior donde pivotea gracias a una punta en la terminación del tubo metálico del trípode, tanto así, como el freno en la parte frontal, para el acimut.
La montura azimutal, características
Este tipo de montura, es una de las más sencillas, ya que consta de dos movimientos básicos: vertical y horizontal (altitud y azimut respectivamente), y, moviendo los dos simultáneamente, cualquiera sea la posición de la base (poste o trípode), podemos ubicar cualquier objeto en el cielo y hacer su seguimiento.
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Imagen superior: Trípode totalmente desarmable para poder transportarlo. Es firme y seguro. Se quitan los ángulos mediante los tornillos que lo tienen fijado, la cuna que sostiene el tubo del telescopio, se desliza hacia arriba, permitiendo así el transporte en un coche estandar.
Es de mucha utilidad, el uso de frenos en ambos ejes y, un movimiento fino adosado a uno de ellos (movimiento Azimutal).
No es apta para Astrofotografía con seguimiento.
Es fácil de desmontar y de trasladar.
Componentes de la mecánica azimutal
Trípode
Guías u orejas de apoyo
Varilla de freno
Cuna
Esquemas y medidas
* Esquema: Basado en los gráficos del Ing. Serafín J. Chavasse adaptado por Silvia Smith.
Especificaciones de la figura superior proporcionados por el Ing. Chavasse:
3) Madera semidura*: 208 x 140 x 30 mm. Agujero centro de 63 mm de diámetro.
4) Idem en posición inferior.
5) Pieza lateral de horquilla (cantidad 2 madera semidura* con la veta como muestra el dibujo, o aglomerado "Guillermina" de 19 mm de espesor, plastificado o impermeabilizado (forrado en laminado decorativo, si se prefiere).
6) Placa de cierre: Hierro negro 80 x80 x 3,2 mm. 4 agujeros 6,25 fresados a 63,5 mm de distancia entre ellos.
7) (cantidad 4). Trozos de nylon, PVC o teflón 25 x 20 x4 mm, pegados o fijados con 2 pequeños tornillos de cabeza fresada totalmente embutida.
8) Tuercas ciegas (cantidad 8) 1/4"W con arandela, de bronce ambas, roscan en espárragos embutidos con resina epoxi en piezas 3 y 4. Largo espárragos 80 mm.
9) Arandelas gruesas: Diámetro externo 30 mm; diámetro interno 1/4" o roscado; espesor 7 mm. (cantidad 4).
* Opciones de maderas: Placa enchapado fenólico, madera de carpintero, o, micro-guillermina plastificada o impermeabilizada.
Cómo ensamblar el Telescopio
La montura del espejo secundario (araña)
Materiales:
1) Dos flejes de aluminio de 230 x 25 x 1 mm.
2) Tornillos de ajuste de la posición del espejo plano respecto de los ejes ópticos del espejo objetivo y del ocular.
3) Tuerca de bronce para ajustar el espejo plano alrededor del eje del tubo.
4) Cubo de aluminio o madera con agujero central para ajustar la cuna del espejo secundario y atornillar en los laterales las dos aletas que formarán la araña.
5) Tornillos para afirmar en los laterales del cubo las aletas que conformarán la araña.
6) Cuerpo cilíndrico de base recta y la otra cortada a 45º donde irá afirmado el espejo secundario. Este cuerpo, puede ser de madera o PVC (como se muestra en la foto inferior).
7) Papel felpilla para apoyar el espejo secundario sobre la cuna.
Una vez que conseguimos los materiales, procedemos a cortar el tubo a 45°, y pegarle la base circular en el otro extremo de éste al ras; previamente a ésta base se le hace un agujero central por donde le roscaremos un tornillo de 30mm. por 6mm. de espesor y lo fijamos con Poxipol hasta el fondo, debemos hacer que la cabeza del tornillo quede hacia adentro del tubo y su rosca hacia fuera. De ésta forma cuando peguemos esta base al tubo quede como si fuese una sola pieza, bien firme.
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Imagen izquierda:Corte para construir la celda del secundario a 45º. Derecha: Armado de la araña y celda secundario, se ve en la fotografía, el montaje del cubo el cual tiene adosadas por medio de tornillos en los laterales las dos aletas de aluminio hechas con flejes que formarán la araña, sobre este soporte, se fija la cuna del espejo secundario con un tornillo y tuerca ciega.
Con respecto al cubo, habrá que hacer un agujero central de 6mm. pasante, y dos laterales transversales pasantes y paralelos entre ellos, (en las caras laterales y opuestas) de 3,5mm. de diámetro cada uno y separados entre ellos por 13mm. aproximadamente.
Estos agujeros nos servirán para sujetar los flejes (dos) que formarán las patas de la araña o celda. Estas serán previamente dobladas con un ángulo de 90°, teniendo en cuenta que el apoyo sobre la cara del cubo tiene un ángulo distinto ( 45°), a su vez éste sector tiene dos agujeros pasantes de 3,5mm. de diámetro separados entre ellos 13mm. como el cubo, debemos hacer lo mismo con el otro fleje, que tendrá las mismas características.
Una vez hecho esto, unimos ambos flejes separados por el cubo, por medio de dos tornillos que pasarán a través de ellos y serán roscados en uno de sus laterales mediante arandela y tuerca, y los fijamos bien.
Ensamblado
Vista de la araña armada concluída, como podemos apreciar, en las puntas de las aletas donde irá sujeta al tubo del telescopio, tiene la posibilidad dada de deslizar los tornillos por las correderas que se le han practicado y no agujeros redondos.
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Imagen superior: Arandela, tornillo y tuerca para montaje central de celda. Derecha: Pestañas para sujetar el espejo secundario a la celda. |
De esta forma podríamos corregir posibles diferencias de ángulos que puedan llegar a tener los flejes, para dejarlos bien a 90°, esto lo hacemos manualmente, empujando una o otra pata. Terminado esto, insertamos la cuna propiamente dicha del secundario, mediante su tornillo externo a través del agujero central del cubo, fijándolo mediante arandela, tuerca, y tuerca ciega, y hacemos un pequeño ajuste. Luego podremos proceder con mucho cuidado a montar el espejo; tomándolo cuidadosamente ( con guantes de látex fino) de los costados, por ser la superficie muy delicada, introduciéndolo en la cavidad de la cuna hasta el fondo de tal manera que, las paredes de ésta queden al ras de la superficie, y poniéndole de ésta forma las pestañas (dos por lo menos en puntos opuestos) para sujetar esta superficie mediante tornillitos en las paredes laterales.
Esta sujeción del espejo no debe ser en demasía, ya que deformaría la figura que tiene su superficie, debe entrar holgado pero sin movimiento , no debemos pegarlo por los mismos problemas. Se puede decir que de esta forma tenemos la araña terminada, para ser ensamblada en el tubo.
En la imagen, observamos como queda la araña terminada para el espejo secundario |
La montura del espejo primario
Antes de comenzar a armar la celda del primario, recortar los dos discos de madera tipo micro-guillermina, controlar que los bordes sean perfectamente circulares, darle una lijada fina a toda la superficie, especialmente, que queden sin rugosidades los bordes. Luego darle unas manos de pintura negro pizarrón (debe ser negra y opaca para que no refleje), dejar secar bien, antes de comenzar el trabajo.
Tomamos el disco de 180 mm. de diámetro de madera guillermina, y le hacemos tres agujeros, a 120° cada uno de ellos y separados 10mm. del borde del mismo, y de 6mm. de ancho, los cuales son pasantes, pero tendrán un buen ajuste al diámetro del tornillo a pasar, o bien, estarán roscados. Deberán tener también un fresado sobre la cara que da hacia el espejo para que de esta forma la cabeza de éstos pueda entrar, hasta el fondo del fresado, siendo bloqueado mediante Poxipol y quedando al ras de la superficie los tres para que quede formada una sola pieza.
Al segundo disco de 190mm (el segundo disco necesario para el armado de la celda que tiene el diámetro interno del tubo), le hacemos también tres agujeros, que son coincidentes exactamente con los tres del disco anterior, pero de diámetro un poco mayor, 8mm., también pasantes, una vez hecho esto, y previo a haber puesto arandelas y resortes, hacemos coincidir, los tornillos en los agujeros del último disco, fijándolos nuevamente con arandelas y mariposas, que éstas últimas son las que nos posibilitarán el centrado.
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Imagen superior izq.: Discos para el armado de la celda del espejo primario, se deben lijar y pintar prolijamente. Derecha: Detalle de los resortes insertos en los tornillos para el ajuste de la celda durante el colimado de las ópticas. Vemos también, la forma en que se encuentra colocada una de las pestañas que sostendrán el espejo primario.
Con respecto a los resortes, deben ser de mayor diámetro, que el diámetro del tornillo, unos 3 o 4mm. más, y su resistencia, debe ser tal que se pueda comprimir con más o menos ½ kilo de fuerza, pudiéndolo hacer con la mano. Finalizado esto, procedemos a montar el espejo primario, con los mismos cuidados que efectuamos el montado del secundario, tomándolo siempre de los costados, y manipulándolo con mucha delicadeza con los guantes de látex descartables, lo apoyamos sobre el disco base, donde previamente hemos pegado un disco de goma o corcho de 1mm. de espesor, para aislarlo de cualquier mal apoyo, y sujetándolo mediante tres flejes que tienen el extremo superior doblado (3mm. de ala), por medio de 2 tornillos que dependerán de el material de la base (metal o madera), al canto de la misma.
Esta sujeción, debe ser tal que pueda girar sobre su propio eje (el espejo), pero no tener movimientos laterales, este es el secreto para obtener un buen montaje, y así ya estamos en condiciones de colocarlo en el tubo del telescopio.
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Imagen izq.: Celda casi terminada de armar, notamos el papel felpilla donde irá apoyado el espejo. Derecha: Colocando la última pestaña de sostén del espejo. |
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Foto superior izquierda: Araña del secundario y soporte del espejo diagonal. Foto derecha: Espejo primario ya colocado en su celda. |
Foto superior: Vista de la boca del tubo del telescopio con la araña del secundario ya colocada. Se puede apreciar también la boca de entrada de tubo porta-ocular.
Medida y corte del tubo del telescopio
Debemos conocer las siguientes medidas para obtener el largo del tubo que necesitamos; pudiéndolo de ésta forma cortar y agujerear correctamente, sin que sobre o falte material.
Estos datos son:
· Distancia focal
· Espesor de la celda primaria armada
· Espesor del espejo primario
· Diámetro externo del tubo e interno
· Alto del porta ocular
· Espesor del anillo del porta ocular
· Solapa o parasol (es aquello que debe sobrar de tubo a partir de donde se encuentra colocada la araña del secundario para evitar la luz parásita)
Daremos un ejemplo con los valores de los materiales estándar que nosotros usamos en el Laboratorio para el armado de un telescopio de 180 mm de diámetro y dist. focal 1200mm:
Distancia focal: 1200 mm.
Espesor de la celda armada: 90 mm.
Espesor del espejo primario: 25 mm.
Diámetro externo del tubo 200 mm.
Diámetro interno del tubo 190 mm.
Alto del porta ocular 60 mm.
Espesor anillo del porta ocular 10 mm.
Solapa o parasol 100 mm. (como mínimo)
Método práctico para determinar la distancia donde debemos colocar el secundario:
Esquema
Teniendo estos datos hacemos lo siguiente:
Por un lado sumamos espesor del anillo, más largo del porta ocular, más la mitad del diámetro externo del tubo: 10 + 60 + 100 = 170. A la distancia focal se le resta éste valor, o sea: 1200 – 170 = 1030. Este valor, es el tramo de tubo mínimo que necesitamos. A esto habrá que sumarle el espesor de la celda del primario, más el espesor del espejo, más la solapa: 90 + 25 + 100 + 1030 = 1245. Este valor, es el largo del tubo que necesitamos para nuestro telescopio.
Una vez medido el tubo, cortamos a esta distancia, y lo pintamos en su interior, de color negro mate pizarrón, para evitar que halla reflexiones de luz parásita, ej.: farolitos, autos, casas iluminadas, etc. Con la ayuda de un rodillo, con su mango enderezado, que quede recto, y añadiéndole una caña o palo largo, por lo menos 1 metro, en el agujero del mango del rodillo con movimientos giratorios ascendentes y descendentes, y el tubo inclinado, le damos dos manos de esta pintura, previo secado entre mano y mano, debiéndolo dejar apoyado sobre un soporte, de tal manera que su boca no toque el suelo y pueda correr aire a través de el, de lo contrario no se secará.
Por la parte externa, se puede pintar, en lo posible de un color claro (blanco, crema) esto no es por capricho, sino que obedece a una cuestión visual, siempre podremos ver el telescopio por más cerrada que sea la noche, y de esta forma evitar moverlo.
Se recomienda pintarlo después de haber hecho los agujeros y cortes que ahora explicaremos.
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Una vez marcada la distancia sobre el tubo, lo cortamos, y emparejamos sus bordes, mediante una lija media, pegada a una madera plana mayor que la boca del tubo, pasándolo en forma giratoria y midiendo con una escuadra, hasta que quede perpendicular a éste, o 90°, esto lo hacemos porque nos ayudará a poner correctamente la araña. Terminado esto agujereamos éste, a 100mm. de uno de sus bordes, con un diámetro de 45mm. con una sierra circular o de copa que se usa para madera y la ayuda de un taladro eléctrico. Este agujero nos servirá para ver el secundario, sobre él, y centrado, pondremos el porta ocular, sujetado por dos tornillos (tendremos que hacer sobre el tubo, dos agujeros que coincidan con los del porta ocular) a su pared.
Recién después de todo esto, podremos colocar la araña con su secundario montado, y mirando hacia delante, hasta que por el agujero del porta ocular veamos el espejo reflejando la boca opuesta del tubo y simultáneamente, veremos éste espejo de forma circular (por estar a 45° y ser de forma elíptica) y concéntrico a la pared interna del tubo.
Ahora tomamos la distancia por dentro, del borde del tubo hasta la zona media de los ojales que tienen las patas de la araña, para poder agujerear del lado externo, la pared del tubo, y haciéndolos coincidir a la misma altura y distancia con éstos del lado interno; estos agujeros serán cuatro.
Atravesando con un tornillo de cabeza ancha o con arandela, de adentro hacia fuera, el ojal de la pata y la pared roscamos del lado externo con arandela, tuerca y tuerca ciega, medianamente fuerte.
Después de esto, ponemos la celda del primario en la boca opuesta, o fondo, del tubo, de tal forma que quede el último disco (el de cierre) al ras de éste, sujetándolo con cuatro tornillos a la pared de éste.
Ya podemos mirar por el agujero del porta ocular, y ver que imágenes aparecen, seguramente estará nuestro ojo, el espejo secundario y el primario, aunque tal vez no en forma concéntrica, como debería tener (ver: Colimado).
Imagen superior: Componentes de porta ocular para pulgada y cuarto. Imagen derecha: Porta ocular armado listo para colocar en el tubo del telescopio, lleva dos tornillos con su respectiva rosca para ajustarlo al tubo, así como un tornillo de ajuste para el ocular. |
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Todas las fotos, ilustraciones y gráficos que contienen este artículo, pertenecen a Silvia I. D. Smith, salvo aquella que tiene llamada* (gentileza Juan Meneguín y Serafín J. Chavasse), agradeciendo al Ing. Serafín J. Chavasse su generosa contribución.
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