From :ATM Türk: Amatör Teleskop Yapımı

“ kötü demet sınırlama, dünyadaki teleskopların bir numaralı katilidir...” Walter Scott Houston

Nils Olof Carlin (Ekim 2000’de güncellenmiş)

Evet, beki de buradaki soruların bu kadar sık sorulmaması gerekiyordur. Herşeyden önce, çoğu amatör astronom Newtonian teleskoplara ya sahiptirler ya da bir şekilde kullanmaktadırlar. Eğer siz de bizlerden biri iseniz buradaki soruları sormuş ve bunların yanıtlarının da kullanmakta olduğunu aletlerin performansı için ne kadar önemi olduğunu görmüş olmalısınız.

Demet sınırlama ne demektir öncelikle?
Bir telesopta ‘demet sınırlama’ optik bileşenlerinin (mercekler, aynalar, prizmalar, göz mercekleri) olması gereken uygun konumlarına getirilmesi demektir. Bu olabildiğince hassas şekilde yapılmalıdır yoksa görüntü kalitesi bundan zarar görecektir. Farklı tasarıma sahip, Newtonian, Schmidt-Cassegrain ya da diğer mercekli teleskopların tümünde de iyi yapılmış demet sınırlaması işlemi gerekir. Bununla birlikte ben burada sadece Newtonian teleskoplardan söz edeceğim çünkü bunların ayna sistemleri içlerinde en basit olanlarıdır.

Newtonian? Teleskobumun bir Dobsonian olduğunu sanıyordum!
Endişe etmeyin. Dobsonian bir teleskop da gerçekte, sadece farklı ama etkili bir kundak şemasına sahip olması dışında diğerlerine benzeyen bir çeşit Newtonian teleskoptur. Optik olarak ve demet sınırlama söz konusunu olduğu sürece her ikisi de aynıdır.

Teleskobumu satın aldım ve fabrikada demet sınırlama zaten yapılmış. Demet sınırlama işlemiyle yine de uğraşmalı mıyım?
Evet, çoğu durumda. Eğer fabrika çıkışında demet sınırlaması yapılmış bir Schmidt-Cassegrain, ya da Maksutov teleskop söz konusu olsaydı, önünüzdeki yıllar boyunca demet sınırlamasını bir kenara bırakabilir ve mükemmel optik performansın keyfini sürebilirdiniz. Ama bir Newtonian teleskop ile bu şansınız aşağıdaki gerekçelerle çok çok azdır;

• Ana ayna, üzerinde optik biçimini değiştirmesine ve eğilmesine yol açacak en ufak bir gerilim olmaksızın yerinde katı şekilde tutulmalıdır- eğer optik tüp komplesini taşırsanız ya da sallarsanız az da olsa kayarak konum değiştirebilir. İkinci ayna da benzer şekilde konum değiştirebilecek ‘örümcek’ olarak adlandırılan bir bağlantı elemanı üzerinde bulunmaktadır ve göreceğimiz gibi, demet sınırlamasını bozacak konum değiştirmelerin olması çok da güç değildir. Teleskobunuzu gökyüzünün karanlık olduğu, ışık kirliliğinden etkilenmeyen yerlere taşıyıp geri getirdikçe ve özellikle de tüp yerine, çubukların bir araya getirilmesiyle kurulup sökülen açık çatkı sistemine sahip teleskoplar söz konusu olduğunda, her seferinde demet sınırlamanın yeniden kontrol edilmesi ve ufak ayarlamaların yapılması gerekecektir.
  

• Teleskobunuzun demet sınırlama işlemi fabrika çıkışında gerektiği gibi yapılmış olsa bile, size ulaşana kadar yapacağı uzun yolculuğu sırasında demet bu ayarın bir miktar bozulacağını öngörebilirsiniz. Eğer nasıl düzelteceğinizi öğrenirseniz, teleskobunuzun size mümkün olanın en iyisini vermeye hazır olacağından emin olabilirsiniz.
  

Eğer durum bu kadar kötü ise, belki de Newtonian benim için uygun değildir. Bunu daha iyi bir şeyle değiştirmeli miyim?
Önerim: tekrar düşünün. Başka bir tip teleskop tercih etmek için diğer iyi nedenleriniz olabilir. Ama iyi bir Newtonian’ın çok iyi performansı vardır ve demet sınırlaması iyi yapıldığı zaman aynı büyüklükte (=açıklıkta) başka tür bir aletin optik performansına yaklaşır veya onu geçebilir de. Teleskobunuzu değiştirmeden önce bu diğer seçenek için ne kadar fazladan para vermeniz gerektiğini de sorun.
Farzedin ki, güzel bir gitar satın aldınız ve çalmayı öğrenmek istiyorsunuz. Bir süre sonra akordunun az da olsa bozulduğunu farkettiniz. Ne yaparsınız – yeniden ayarlamayı mı öğrenirsiniz ya da onu bir piyano ile değiştirmenin yollarını mı aramaya başlarsınız? İnanıyorum ki çoğu Newtonian teleskobun optik performansı konusundaki teredütlerin bir nedeni de, çoğunda demet sınırlaması işleminin hiç bir zaman yapılmamış olmasındandır. Kötü optik bileşenler hiç bir zaman ucuza değiştirilip tamir edilemeyebilirler. Bununla birlikte kötü yapılmış demet sınırlaması, düzeltmeyi öğrenebileceğiniz bir kusurdur ve yaptığınızda da teleskobunuzu yeniden eski performansına ulaştıracaktır. Unutmayın – optik komponentlerin tamamını içeren bir demet sınırlama işlemi epey bir iştir ama her gece kontrol ve bir iki ufak ayar sadece bir, iki dakikanızı alacaktır.

Tamam, en azından bir kez deneyeceğim. Nasıl yapılıyor? El kitabını mı okumalıyım?
Demet sınırlamanın nasıl ve nedenlerini ilk defa bulmaya çalıştığımda, 6” lik teleskobumun el kitabından çok az yararlanabilmiştim. Niçin ve nasıl olduğunu anlamaksızın birkaç dergi ve kitaptan demet sınırlama ile ilgili kısımları okumayı denemiştim. Denemeye devam ettim ve çabalarım sonuç verdi. Bu sebeple bu yazıyı yazıyorum ve umarım sizin için işler daha kolay olur. Ama izin verin şunu ifade edeyim: Burada yazdıklarımın bir çoğu genel bilgilerdir ve elde edilmesi kolay olmasa da, kendi deney ve gözlemlerimin sonuçlarıdır. Özellikle de hata analizi ve aletlerin bir kısmı ve bazı önerilerim çoğunlukla bana özgü olup bazı kaynaklarda yazılanlar ile çelişkili olabilir. Çoğunun sağlıklı öneriler olduğunu düşünmekle birlikte bazı hallerde yanılıyor olabilirim. Eğer yazdıklarımda hatalar görürseniz, bana e-posta göndermekte tereddüt etmeyin. Şunu da söyleleyim ki demet sınırlama, biz teleskop çatlakları arasında en fazla tartışılan konulardan biridir ve bu yazıyla buna bir son vermek istiyorum. Eğer niçin olduğunu bilirseniz, nasıl olduğunu daha kolay anlayacağınıza inanıyorum. Ne olursa olsun, teleskobunuzla birlikte gelen el kitabını mutlaka okuyun. Teleskoplar, tasarımlarındaki ayrıntılarda birbirlerinden oldukça farklı olabilirler ve el kitabınız belirli bir alette bu ayarların nasıl yapılması gerektiğini anlatan değerli bilgiler içeriyor olabilir.

Gözlem yapabilmek için bu gece çok uygun olacak ve gereken tüm araç gerece sahibim. Acelem var ve bu nedenle ayrıntıları atlayıp ne yapmam gerektiğini çabucak anlatır mısınız?
Yazıcıdan çıktı alarak kullanabileceğiniz bir sayfa hazırladım ama bir kez denemeden önce, burada anlatılan yönergeyi izleyebilecek ve demet sınırlama işleminin adımlarıyla tanışacak zaman ayırmalısınız. Bir Newtonian teleskobun parçaları nelerdir, bunlar ne işler yapmaktadırlar ve hangi parçaları ayarlayabilirim veya ayarlamalıyım: Bunlar temel konulardır ve eğer zaten biliyorsanız, çabucak okuyabilirsiniz.

Optik parçalar:
Ana ya da birinci ayna.
Bu, optik tüp komplesinin dibinde, içbükey aluminyumla kaplanmış bir yüzü bulunan ve olabildiğince hassas paraboidal şeklinde biçimlendirilmiş bir yüzeydir. Bir yıldızdan gelen ışığı keskin bir görüntü haline getirir – gerçekte bir nokta halinde değil ama soluklaşan, dairesel olarak içiçe geçmiş ufak soluk halkalar şeklinde. Üç adet set vida üzerinde duran basit ya da gösterişli bir 'ayna hücresi' tarafından yerinde tutulur. Bu vidaları ayarlayarak (üçüncü vidayı orta konumda bırakarak sadece diğer ikisini ayarlamanız akıllıca olacaktır) ana aynanın eğilmesini hassasça ayarlayabilirsiniz ki bu da demet sınırlamanın önemli bir kısmıdır. Genellikle bunlardan başka ayarladığınız aynayı bu konumda sabitlemek için fazladan üç vida daha bulunur. Aşağıdakine benzer bir görüntüsü olabilir:

İkincil ya da diagonal ayna.
Bu eliptik bir yüzü olan daha ufak bir aynadır (büyüklüğü ufak ekseninin genişliği diğer bir değişle “eni” ile) tanımlanır. Tüpün içerisinde bir ya da birkaç kolu olan bir ‘örümcek” tarafından askıya alınır ve yüzü tüp ile 45 dercelik bir açı yapar. Ana aynadan yansıyan ışığı yana yansıtmak için kullanılır böylelikle gelen yıldız ışığının yolunu kesmeden görüntüye bakabilirsiniz. İkinci ayna tutucusu ve çoğu zaman da örümceğin kendisi ayarlanabilir. Yan tarafa (kolay ya da zor) hareket edebilir, az da olsa eğilip döndürülebilir. Genelde ayna tutucusunun merkezi bir cıvatası ile ayarlama için kullanılan üç küçük vidası bulunur.

Göz merceği
Bu, baktığınız yıldız ya da her ne görüntüsü ise onu büyüterek görmenizi sağlayan, fazla ya da az gösterişli bir tür mercektir. Belirli bir odak uzaklığı vardır ve farklı odak uzaklıklarına sahip farklı gözmercekleri kullanarak, istediğiniz büyütmeyi de (genelde ‘güç’ olarak da adlandırılır) elde edebilirsiniz. Odaklayıcı ise, bu gözmerceğini koyduğunuz yerin adıdır, ve bir miktar içeri ve dışarı hareket edebileceği bir boru ile en keskin görüntüyü elde edebileceğiniz odak uzaklığını elde edebilmenizi sağlar.

Tüm bu optik parçalar bir çeşit boru içinde mekanik olarak hizalanmıştır. Bu tüp, gökyüzünde istediğiniz bir yere hedefleyebileceğinzi bir kundak mekanizmasının içinde bulunur ve bazen de gökyüzünün belirgin dönüşünü izleyecek mekanizmalar da tüm buna ilave edilmiş durumdadır.

Bunlar demet sınırlaması iyi yapılmış bir teleskopta nasıl hizalanmalıdırlar?
Newtonian bir teleskopta iki optik eksen bulunur: Ana aynanın optik ekseni ve gözmerceğinin optik ekseni. Ana aynanın ekseni aynaya, optik merkezinde diktir – pratik nedenlerle dairesel camın merkezinde alındığı için. Bu şekilde uygun olduğundan dolayı, genellikle ufak bir boya damlası ya da yapışkan bir dairesel işaret / plastik halka kullanılarak işaretlenmiştir (daha sonra bunun üzerinde daha fazla duracağız). Bir yıldızdan tam olarak ana ayna doğrultusuna gelen ışık, aynada yansıyacak ve bu eksen üzerinde bulunan bir odak noktasında ‘odaklanarak’ keskin bir görüntü oluşturacaktır. Aynanın merkezinden odak noktasına kadar uzanan optik eksen, odak uzaklığıdır. Yıldızlar, odak düzlemi üzerinde ya da çok yakınlarında keskin görüntüler olarak odaklanacaklardır. (gerçekte, odak ‘düzlemi’, yarıçapı odak uzaklığına eşit olan bir kürenin bir parçasıdır)

Gözmerceğinin optik ekseni de genellikle odaklayıcı tüpünün (drawtube) merkezinden geçiyor olarak kabul edilir. İkinci ayna, gelen ışığı optik tüp komplesinin yanına doğru yansıtır ve burada odaklanan görüntü oluşur ve gözmerceği tarafından görülebilir. İkincil ayna da optik ekseni yansıtacak ya da daha doğrusu ‘saptıracaktır’ – bu aynanın optik bir merkezi olsa da bizim ana aynadaki gibi ilgilenmemiz gereken bir optik ekseni yoktur. Demet sınırlamanın ana amacı, bu her iki ekseni, tek bir eksen üzerine gelecek şekilde üst üste çakıştırmaktır. Normal olarak, bu işlem öncelikle ikinci aynanın konumu ve eğimini daha sonra da ana aynanın konumu ve eğitimi ayarlayarak yapılmakadır.

Şimdi biraz ağır teorik kısım geliyor – bunun hepsini okumalı mıyım? Sorduğunuza memnun oldum – eğer bu yazıyı ilk defa okuyorsanız büyük olasılıkla tümünü bir seferde çiğneyip yutmak zor gelecektir. Öyleyse isterseniz, daha pratik kısımlara bir an önce geçebilmek için ‘ağır teorinin sonu’ yazılı kısma kadar olan bölümü atlayabilirsiniz. Ama eminim ki teori sizin pratik şeyleri daha iyi anlamanıza yardımcı olacaktır ve ileride geri dönüp bir süre sonra tekrar okumayı deneyebilirsiniz.

Newtonian teleskoplarda demet sınırlaması için, sürecin içinde oluşabilecek hataları da içeren aşağıdaki sistematik “arkaplanı” oluşturmayı öneriyorum. (bu hatalar için lütfen ilgili çizimleri inceleyiniz)

İlk ve öncelikli gereksinim:
1 - Her iki optik eksen, (ana ayna ve göz merceğinin eksenleri) tek bir ortak eksen oluşturacak şekilde çakışmalıdır.
Hata çözümlemesini basitleştirmek için, bu gereksinim, karşılanmadığında ayrı iki tür hata verecek biçimde iki kısma ayrılabilir:
1A - Optik eksenler, odağın ortak bir noktasında kesişmelidir.
1B - Optik eksenler birbirine paralel olmadırlar.

Bu gereksinimler karşılandığında, tek bir ortak optik eksen oluşacağını kabul edebiliriz buna ilaveten, aşağıdaki ilave gereksinimler de karşılanmalıdır:
2 - Optik eksende, ikincil aynanın optik merkezine çarpmalıdır.
3 - Optik eksen, ikincil ayna tarafından 90 derece döndürülmelidir.
4 - Optik eksen (ana ve ikincil aynalar arasındaki) tüp komplesi içinde merkezlenmelidir.


Newtonian bir teleskopta yukarıdaki gereksinimlerin herbirini teker teker karşılayabilecek şekilde demet sınırlaması işlemi yapılabilir, ama tüm mekanik ayarlamalarda ortak biçimde görüldüğü gibi bunların aynı anda tam olarak karşılanması mümkün ve gerekli de olamayabilir. Eğer ayrı ayrı hataların etkilerini anlayabilirsek, izin verilebilecek maksimum hata toleransları konusunda da bir yargıya varabilir ve demet sınırlamanın gerektiği şekilde yapılıp teleskobun da olması gerektiği performans düzeylerinde kullanıldığından emin olabiliriz. İşte bu hatalar üzerinde kısa tartışmalar:

Hata türü 1A - Optik eksenler, odak noktasında birbirlerinden D kadar bir mesafe ile ayrılmışlar. Gözmerceğinin odağı, ana aynanın odak düzleminde ama onun odak noktasına D kadar uzaklıkta. Bu, görsel teleskop kullanımı için kritik bir hatadır. Newtonian teleskopların paraboloidal aynaları tarafından oluşturulan görüntüler, odak noktalarını yakının da kusursuza yakın olurlar ama bu noktadan uzaklaşıkça ileri derecede 'kuyruk saçılması' (coma) göstermeye başlarlar. Kuyruk saçılması, karşıtlık ve çözünürlük kayıplarına yol açan optik bir saçılmadır. Odak noktasına olan uzaklıkla (yaklaşık olarak) doğru, odak oranının üçüncü kuvvetiyle de de ters orantılıdır. (odak oranı, odak uzaklığı olan f'in ayna çapı olan D’ye bölünmesiyle bulunur)


Her iyi gözmerceği, odak noktasının yakınlarında – bu görüş alanının ortasıdır- keskin bir görüntü verir. Bununla beraber kenarlara doğru, tüm gözmercekleri yıldızların keskin görüntülerini az ya da çok kaybederler. Bu esas olarak gözmerceğindeki astigmatizma sebebiyledir (Burada açıklamayacağım!) _aynanın hatası değildir_ ama kısa odaklı bir aynada (düşük odak oranına sahip) bu durum daha da kötüleşir. Çoğu gözmerceğinde ana aynadaki kuyruk sapması, görüntüdeki keskinlik kaybına çok az katkıda bulunur.

Ama ana aynanın odağı, gözmerceğinin odağından uzaktaki bir odak düzlemnde ise, alanın ortasında, görüntünün en keskin olması gereken kısmında görüntü olması gerektiği kadar keskin ve temiz olmayıp, bir miktar kuyruk saçılması olacaktır. Özellikle de gezegen yüzeylerindeki ufak ayrıntıları gözlemlemek için yüksek büyütme güçleri kullanılamaya çalışıldığında.

İdeal koşullar altında, kuyruk saçılmasının bir yıldız ışığının oluşturduğu kırılım görüntüsünü etkilemeye başladığı, odaktan maksimum uzaklık bağıntısı (Sidgwick tarafından) as 0.0036*f³ ya da (0.000143*f³ in.) bağıntısıyla verilmiştir. Sinnott’a göre, 0.0088*f³ mm (0.00035*f³ inch) uzaklıkta, kuyruk saçılması (eğer varsa) mevcut olan diğer hatalara, ¼ dalgalık bir ‘dalga cephesi’ hatası daha ekleyecektir. Yüksek çözünürlükteki görüntüler için, tolerans bu iki değerin arasında bir yerde alınmalıdır (aşağıdaki tabloyu inceleyiniz) Düşük güçlü büyütmelerin kullanıldığı geniş alan fotografçılığı için toleranslar bir miktar gevşetilebilir ve belki de çok büyük açıklıklı aletler için mümkün olan en yüksek çözünürlüğü, atmosferik görüş koşulları sınırlarlar.

Şaşırtıcı şekilde, teleskop aynasının büyüklüğü buradaki hesaplara girmez ve daha büyük teleskoplarda, küçük olanlara kıyasla daha büyük bir uygun alan (sweet spot) bulunmaz. Farkedeceğiniz gibi kısa odaklı teleskoplarda (düşük f/ sayılarına sahip) demet sınırlaması çok daha kritiktir ve bu da kısa tüpü olan geniş-alan teleskopları için ödemeniz gereken bir bedeldir.

(devam edecek ...)

(*)adresinden çeviri.