Глава 7. ТРЕХЗЕРКАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ТЕЛЕСКОПОВ

§ 7.1. Краткое историческое введение

Двухзеркальный апланатический рефлектор свободен от сферической аберрации и комы. Но астигматизм и кривизна поля остаются неисправленными. Для их коррекции используются линзовые элементы (см. гл. 8), которые неизбежно ограничивают доступный спектральный диапазон. Между тем для телескопов, используемых в Космосе, важно, чтобы они были практически всеволновыми, с плоским полем и исправленными сферической аберрацией, комой и астигматизмом. Двухзеркальные корректоры к главному параболическому зеркалу также следует рассматривать как трехзеркальный телескоп. Впервые такой корректор был предложен М. Паулем (Paul М. [1935 ]). В нем, кроме главного параболического зеркала, используются два сферических: выпуклое, создающее в паре с главным афокальную систему типа квази-Мерсена и вогнутое (рис. 7.1, а). Радиусы кривизн второго и третьего зеркал одинаковые, а центр кривизны третьего зеркала совмещен с вершиной второго. Сферическая аберрация, кома и астигматизм хорошо исправлены, но кривизна поля значительна. И. Пихт (Picht J. [1951]) рассмотрел несколько вариантов двухзеркальных

Рис. 7.1. Трехзеркальные системы рефлекторов: система Пауля (а), корректоры Пихта к параболическому зеркалу (б, в, г)

корректоров к параболическому зеркалу, представляя форму каждого из зеркал в виде рядов. Три варианта решений Пихта показаны на рис. 7.1, б,в,г.

Весьма перспективной является система Н. Рамзая (Rumsey N.J. [1971 ]). В ней вершина третьего зеркала совмещена с вершиной первого (главного) зеркала и оба зеркала имеют почти одинаковые радиусы кривизны при их вершинах. Все три поверхности являются гиперболоидами. Поле в системе Рамзая почти плоское. А.Мейнел (Meinel А.В. [1965]) разработал оптическую систему со сферическим главным зеркалом Второе зеркало 32 переносит изображение плоскости, проходящей через центр С кривизны главного зеркала, в плоскость квазиплоского (планоидного) третьего зеркала установленного в фокальной плоскости главного зеркала (рис. 7.2). Изображение неба получается в фокусе совпадающем с точкой С.

Рис. 7.2. Трехзеркальный рефлектор Мейнела

В.Н. Чуриловский [1958 а] предложил трехзеркальную систему Мерсена. Он рассмотрел также систему, в которой первое зеркало, наклоненное к падающему пучку, является планоидным, а второе и третье — сферическими [1958 б]. Позднее В.Н. Чуриловский [1960] рассмотрел ряд вопросов теории трехзеркальных систем и предложил очень компактную схему, к сожалению, не свободную от кривизны поля. Г.И. Цуканова (Тихомирова Г.И. [1967]), [1971а, 1с72а, 1977а ] исследовала трехзеркальные системы, основанные на схеме Мерсена с различными размещениями третьего зеркала и входного зрачка (рис. 7.3,а). В работе [19716] она рассмотрела защиту фокальной плоскости от возможного попадания постороннего света на светоприемник. Ф.М. Халиуллин [1965] исследовал условия отсутствия виньетирования в трехзеркальной системе. Ю.Д. Пименов [1977а] предложил два варианта трехзеркальных систем. Однако для практического использования каждая из них требует включения в схему дополнительного плоского зеркала, ломающего пучок. Это приводит к увеличению светопотерь в телескопе. От этого недостатка свободна система, описанная им в авторской заявке (Пименов Ю.Д. [19776]) (рис.7.3,б). Ряд перспективных систем был исследован А. Мейнелом (Meinel А.В. [1970]) Д. Бэкером (Baker J.C. [1969]), Н. Рамзаем

Рис. 7.3. Трехзеркальные рефлекторы Г.И. Цукановой (а) и Ю.Д. Пименова (б)

Трехзеркальная камера для ультрафиолетового диапазона спектра была разработана А. Мейнелом (Meinel А.В. [1967]) для космического корабля APOLLO-AAP. Она имела диаметр 152 мм, относительное отверстие 1:1,8 и плоское поле диаметром 5,4°. Вторичное зеркало камеры планоидное. Она описана в обзоре М.А. Сосниной [1976]. Оригинальная система с наклоненным планоидным зеркалом, установленным на входе перед двухзеркальной системой, разработана для космического астрометрического телескопа Однако во всех этих работах предлагаются отдельные конкретные оптические системы. Наиболее полный общий анализ трехзеркальных систем выполнен Д. Коршем (Korsch D. [1973 ]) и особенно П. Роббом (Robb Р. [1978]).