تلسكوب دوبسوني

تلسكوب دوبسون هو تصميم تلسكوب نيوتوني مثبت على حامل سمتي-ارتفاعي، اشتهر بفضل جون دوبسون عام 1965، ويُعزى إليه الفضل في زيادة حجم التلسكوبات المتاحة لهواة الفلك بشكل كبير . تميزت تلسكوبات دوبسون بتصميم ميكانيكي مبسط يسهل تصنيعه من مكونات متوفرة بسهولة، مما أدى إلى إنتاج تلسكوب كبير الحجم، محمول، ومنخفض التكلفة. صُمم هذا التلسكوب خصيصًا لرصد الأجرام السماوية الخافتة في أعماق السماء ، مثل السدم والمجرات . يتطلب هذا النوع من الرصد قطرًا كبيرًا للعدسة الشيئية (أي قدرة عالية على تجميع الضوء ) وبُعدًا بؤريًا قصيرًا نسبيًا، بالإضافة إلى سهولة نقله إلى مواقع أقل تلوثًا ضوئيًا . ^{[ 1 ] [ 2 ]}

تُصمَّم تلسكوبات دوبسون لتكون ما يُعرف عادةً باسم "حاجز الضوء". ^{[ 3 ] [ أ ]} ونظرًا لعملها بتكبير منخفض ، فإن تصميمها يُغفل بعض الميزات الموجودة في تلسكوبات الهواة الأخرى، مثل التتبع الاستوائي . تحظى تلسكوبات دوبسون بشعبية واسعة في أوساط هواة صناعة التلسكوبات ، حيث طُوِّر هذا التصميم ولا يزال يتطور. ^{[ 1 ]} كما تُسوِّق العديد من شركات تصنيع التلسكوبات التجارية تلسكوبات تعتمد على هذا التصميم. يُستخدم مصطلح "دوبسوني" حاليًا للإشارة إلى مجموعة من تلسكوبات نيوتن العاكسة ذات الفتحة الكبيرة التي تستخدم بعض خصائص تصميم دوبسون الأساسية، بغض النظر عن المواد المُصنَّعة منها. ^{[ 4 ]}

يصعب تصنيف تلسكوب دوبسون كاختراع منفرد. ففي مجال صناعة التلسكوبات للهواة، استُخدمت معظم ميزات تصميمه، إن لم تكن جميعها، من قبل. وقد أشار جون دوبسون، الذي يُنسب إليه اختراع هذا التصميم عام 1965، ^{[ 5 ]} إلى أنه "لعدة قرون، خيضت الحروب باستخدام المدافع المثبتة على حوامل دوبسونية".

حدد دوبسون السمات المميزة للتصميم، وهي مرايا موضوعية خفيفة الوزن مصنوعة من زجاج كوة ، وحوامل مصنوعة من الخشب الرقائقي وشرائط التفلون ومواد أخرى منخفضة التكلفة. ^{[ 4 ]} ولأنه بنى هذه التلسكوبات كوسيلة مساعدة في هوايته لتعليم علم الفلك من على الرصيف ، فقد فضل تسمية التصميم "تلسكوب الرصيف". ^{[ 6 ]} جمع دوبسون كل هذه الابتكارات في تصميم يركز على هدف واحد: بناء تلسكوب كبير جدًا، وغير مكلف، وسهل الاستخدام، وقابل للنقل ^{[ 7 ]} ، تلسكوب من شأنه أن يجعل علم الفلك السحيق متاحًا للجميع. ^{[ 8 ]}

ابتكارات دوبسون في التصميم

يُتيح تصميم دوبسون لصانعٍ ذي مهاراتٍ بسيطةٍ صنعَ تلسكوبٍ ضخمٍ باستخدام موادٍ شائعة. وقد حسّن دوبسون التصميمَ لرصد الأجرام الخافتة مثل التجمعات النجمية والسدم والمجرات (ما يُطلق عليه هواة الفلك اسم أجرام السماء العميقة ). تتطلب هذه الأجرام الخافتة مرآةً موضوعيةً كبيرةً قادرةً على تجميع كميةٍ كبيرةٍ من الضوء. ولأن رصد "أجرام السماء العميقة " غالبًا ما يتطلب السفر إلى مواقع مظلمة بعيدة عن أضواء المدن، يتميز التصميم بكونه أكثر إحكامًا وقابليةً للحمل ومتانةً من تلسكوبات نيوتن الكبيرة القياسية في الماضي، والتي كانت تستخدم عادةً حوامل استوائية ألمانية ضخمة . وقد جمعت تلسكوبات جون دوبسون بين العديد من الابتكارات لتلبية هذه المعايير، بما في ذلك:

• حامل سمتي-ارتفاعي غير تقليدي : بدلاً من الحامل القياسي الذي يستخدم محامل محورية، اختار دوبسون تصميمًا شديد الثبات وسهل البناء، ويتميز بقلة القيود الميكانيكية عند استخدامه مع التلسكوبات الكبيرة والثقيلة. قام بتعديل الحامل الشوكي الكلاسيكي ليصبح هيكلًا ثلاثي القطع قائمًا بذاته، يثبت التلسكوب بثبات على سبع نقاط دعم منفصلة، ​​مما يسمح بإعادة وضع التلسكوب الكبير والثقيل بسهولة وأمان.
  • يتكون حامل دوبسون الكلاسيكي (انظر الشكل 1) من منصة أفقية مسطحة تُسمى "اللوحة الأرضية" (الشكل 1، باللون الأسود)، تُثبّت عليها ثلاثة من الدعامات السبع (الشكل 1، باللون الأصفر السفلي). ويستقر على هذه الدعامات الثلاث هيكل صندوقي يُسمى "صندوق التأرجح" (الشكل 1، باللون الأزرق الداكن). ويُحافظ مسمار مركزي غير مُحكم (الشكل 1، باللون الأخضر الداكن) على مركزية صندوق التأرجح، مما يسمح له بالدوران فوق اللوحة الأرضية. وعلى الجانبين المتقابلين من صندوق التأرجح، توجد تجاويف نصف دائرية مقطوعة من الحافة العلوية لكل جدار (صندوق التأرجح مفتوح من الأعلى والخلف). ويحتوي كل تجويف على زوج من الدعامات متباعدة على نطاق واسع (الشكل 1، باللون الأصفر العلوي). أما مجموعة الأنبوب البصري للتلسكوب (الشكل 1، باللون الأزرق الفاتح) فتتكون من محورين دائريين كبيرين (أو قضبان مقوسة الشكل للتلسكوبات الأكبر حجمًا) مثبتين على الجانبين الأيمن والأيسر (الشكل 1، باللون الأحمر). ويتقاطع محورهما المشترك مع مركز ثقل مجموعة الأنبوب البصري للتلسكوب. تستقر المحاور (المعروفة عادةً بمحامل الارتفاع) فوق الدعامات الأربع المذكورة سابقًا في الفتحات العلوية لصندوق التأرجح. لرفع التلسكوب (الارتفاع)، ما عليك سوى رفع الأنبوب وستنزلق المحاور فوق الدعامات الأربع. لتحريك التلسكوب يمينًا أو يسارًا (السمت)، ادفع أو اسحب الحافة العلوية للأنبوب البصري (بعضها مزود بمقبض مخصص) بحيث ينزلق صندوق التأرجح المحوري فوق الدعامات الثلاث للوحة الأرضية.

    

  • تُصنع أجزاء حامل دوبسونيان الكلاسيكي عادةً من الخشب الرقائقي ومواد رخيصة أخرى، تُثبّت بالغراء أو البراغي أو حتى المسامير. وعلى عكس أنواع حوامل التلسكوبات الأخرى، لا يتطلب هذا النوع أجزاءً ميكانيكية دقيقة الصنع. ولضمان حركة انزلاق سلسة، تُستخدم قطع صغيرة من التفلون (PTFE) للدعامات السبع. ويمكن حساب أبعاد أسطحها بدقة لتناسب وزن الأنبوب البصري المحدد. ولتحسين سلاسة الحركة وثبات الوضع، يُغطى الجزء السفلي من صندوق التأرجح عادةً بطبقة من الفورميكا ذات ملمس دقيق . غالبًا ما تكون محاور الارتفاع ذات قطر كبير، ويمكن تغطيتها أيضًا بمادة ذات ملمس. بالنسبة للتلسكوبات الأكبر حجمًا، يمكن استخدام قطع خشبية نصف دائرية أو قضبان مقوسة الشكل بدلًا من المحاور الدائرية.
  • يساهم استخدام التفلون فوق مادة ذات سطح خشن، بالإضافة إلى قوى التثبيت الناتجة عن الجاذبية، في خلق حركة سلسة فريدة، تنتقل بسلاسة من ثبات تام إلى حركة انسيابية وبالعكس. وبالتالي، لا حاجة لآلية تثبيت لمنع الحركة غير المقصودة للتلسكوب، على عكس معظم حوامل التلسكوبات الأخرى. يتميز تلسكوب دوبسونيان الكلاسيكي بثبات لا مثيل له، حيث لا يدور التلسكوب فعليًا حول محورين كما هو الحال في الحوامل الأخرى، بل يرتكز بشكل ثابت على سبع كتل صلبة (إلى أن يُدفع إلى موضع جديد).
• مرايا رقيقة : بدلاً من استخدام مرايا بايركس باهظة الثمن ذات نسب السماكة القياسية 1:6 ^{[ 1 ]} (  سُمك 1 سم لكل 6  سم قطرًا) لتجنب انحنائها وتشوّهها تحت وزنها، استخدم دوبسون مرايا مصنوعة من زجاج أغطية كوى السفن الفائضة، والتي عادةً ما تكون بنسبة سماكة 1:16. ^{[ 9 ]} ولأن تصميم التلسكوب مزود بحامل سمتي-ارتفاعي، يكفي تثبيت المرآة في حجرة بسيطة مبطنة بسجادة داخلية/خارجية لتوزيع وزن المرآة الرقيقة بالتساوي.
• أنابيب البناء : استبدلت شركة دوبسون أنابيب التلسكوب التقليدية المصنوعة من الألومنيوم أو الألياف الزجاجية بأنابيب ورقية مضغوطة سميكة تُستخدم في صب أعمدة الخرسانة. تُعدّ أنابيب "سونوتوبس"، العلامة التجارية الرائدة التي تستخدمها دوبسون، أقل تكلفة من أنابيب التلسكوب المتوفرة تجاريًا، وهي متوفرة بأحجام متنوعة. وللحماية من الرطوبة، كانت هذه الأنابيب تُطلى أو تُغطى بالبلاستيك. يُزعم أن أنابيب "سونوتوبس" أكثر متانة من أنابيب الألومنيوم أو الألياف الزجاجية التي قد تنبعج أو تتحطم نتيجة الصدمات أثناء النقل. كما تتميز بثباتها الحراري وعدم توصيلها للكهرباء، مما يقلل من تيارات الحمل الحراري غير المرغوب فيها في مسار الضوء الناتجة عن التعامل مع مجموعة الأنابيب.
• صندوق مرآة مربع الشكل : غالباً ما استخدم دوبسون صندوقاً من الخشب الرقائقي لقاعدة الأنبوب وغطاء المرآة، حيث يتم إدخال الأنبوب فيه. وقد وفر ذلك سطحاً مستوياً صلباً لتثبيت دعامات المرآة، وسهل تركيب المحاور.

يتميز تصميم دوبسونيان بالخصائص التالية:

• حامل سمتي ارتفاعي : تم استبعاد حامل التلسكوب الاستوائي المزود بمحرك ساعة من التصميم. تميل الحوامل الاستوائية إلى أن تكون ضخمة (أقل قابلية للحمل)، ومكلفة، ومعقدة، وتتميز بوضع عدسة التلسكوبات النيوتونية في مواقع يصعب الوصول إليها. ^{[ 10 ]} تعمل الحوامل السمتية الارتفاعية على تقليل حجم التلسكوب ووزنه وتكلفته الإجمالية، مع الحفاظ على العدسة في موقع يسهل الوصول إليه نسبيًا على جانب التلسكوب. كما يُسهم تصميم الحامل السمتي الارتفاعي المستخدم في تصميمات دوبسون في البساطة وسهولة الحمل؛ فلا توجد كتلة إضافية ولا حاجة لنقل أوزان موازنة أو مكونات محرك أو حوامل ثلاثية/قواعد. يتضمن إعداد تلسكوبات دوبسون ذات الأنبوب الصلب ببساطة وضع الحامل على الأرض، ووضع الأنبوب فوقه. يتم توزيع وزن الحامل السمتي الارتفاعي من طراز دوبسون على أسطح ارتكاز كبيرة وبسيطة، مما يسمح للتلسكوب بالتحرك بسلاسة تحت ضغط الأصابع مع أقل قدر من الارتداد.

يُعاني حامل السمت والارتفاع من بعض القيود. فالتلسكوبات غير المُحركة والمثبتة على هذا الحامل تحتاج إلى تحريكها قليلاً كل بضع دقائق على كلا المحورين لتعويض دوران الأرض والحفاظ على الهدف في مجال الرؤية (على عكس محور واحد في الحوامل الاستوائية غير المُحركة)، وهي عملية تزداد صعوبة مع التكبيرات العالية. [ 11 ] كما لا يسمح حامل السمت والارتفاع باستخدام دوائر الضبط التقليدية لتوجيه التلسكوب نحو إحداثيات الأجرام السماوية المعروفة. ومن المعروف صعوبة توجيهه نحو الأجرام القريبة من سمت الرأس ، ويعود ذلك أساسًا إلى الحاجة إلى حركة كبيرة لمحور السمت لتحريك التلسكوب ولو قليلاً. كذلك، فإن حوامل السمت والارتفاع غير مناسبة للتصوير الفلكي .

• قطر العدسة الكبير مقارنة بالكتلة/التكلفة
  • نسبة الكتلة المنخفضة إلى حجم العدسة : يتميز تصميم دوبسونيان ببنية صغيرة نسبيًا من حيث الحجم والوزن لأي قطر عدسة معين مقارنةً بالتصاميم الأخرى. ^{[ ب ]}
  • نسبة التكلفة المنخفضة إلى حجم الهدف : من منظور التكلفة، يحصل المستخدم عادةً على قطر أكبر للهدف لكل وحدة تكلفة مع تصميم دوبسونيان. ^{[ 12 ]}
• تلسكوب ممتاز لرصد الأجرام السماوية البعيدة : تصميم دوبسوني بقطر عدسة موضوعية كبير، بالإضافة إلى سهولة حمله، يجعله مثاليًا لرصد التجمعات النجمية الخافتة والسدم والمجرات (الأجرام السماوية البعيدة)، وهو نشاط يتطلب عدسات موضوعية كبيرة والسفر إلى مواقع ذات سماء مظلمة. ونظرًا لكبر حجم هذه الأجرام نسبيًا، يمكن رصدها بتكبيرات منخفضة لا تتطلب حاملًا يعمل بنظام الساعة.
• مشاكل التوازن : قد يختل توازن التصاميم التي يكون فيها أنبوب التلسكوب ثابتًا بالنسبة لمحامل الارتفاع عند إضافة أو إزالة معدات مثل الكاميرات أو المناظير المساعدة أو حتى العدسات العينية الثقيلة بشكل غير معتاد . تتمتع معظم تلسكوبات دوبسونيان باحتكاك كافٍ في المحامل لمقاومة قدر معتدل من عدم التوازن؛ ومع ذلك، قد يُصعّب هذا الاحتكاك أيضًا ضبط موضع التلسكوب بدقة. ولتصحيح هذا الاختلال، تُثبّت أحيانًا أثقال موازنة على الجزء الخلفي من صندوق المرآة.

منذ نشأته، دأب صانعو التلسكوبات على تعديل تصميم تلسكوب دوبسون ليناسب احتياجاتهم. كان التصميم الأصلي يلائم احتياجات وموارد شخص واحد، وهو جون دوبسون. بينما ابتكر آخرون نسخًا معدلة تناسب احتياجاتهم وقدراتهم وإمكانية وصولهم إلى قطع الغيار. وقد أدى ذلك إلى تنوع كبير في تصميم تلسكوب دوبسون.

كان الهدف الأصلي من تصميم تلسكوب دوبسون هو توفير أداة بسيطة ومتينة ذات فتحة كبيرة وبسعر معقول. ^{[ 20 ]} هذه الخصائص نفسها تُسهّل إنتاجها بكميات كبيرة. كانت شركة كولتر أوبتيكال (التي أصبحت الآن جزءًا من مورناغان إنسترومنتس) من أوائل الشركات التي طرحت تلسكوبات دوبسون تجاريًا. في ثمانينيات القرن الماضي، ساهمت الشركة في نشر هذا التصميم من خلال طرازات "أوديسي" بأحجام مختلفة، بأنابيب مصنوعة من مادة سونوتيوب، وفقًا لمفهوم دوبسون الأصلي للبساطة. ^{[ 21 ] [ 22 ]} بحلول تسعينيات القرن الماضي، بدأت شركات ميد إنسترومنتس وأوريون تلسكوبس وغيرها من الشركات المصنعة في طرح طرازات دوبسون مطورة. تضمنت هذه التلسكوبات المستوردة المنتجة بكميات كبيرة مزايا مثل الأنابيب المعدنية ومكونات أكثر دقة، ولا تزال أسعارها معقولة جدًا. ^{[ 21 ]}

منذ تسعينيات القرن الماضي، ازدادت شعبية تلسكوبات دوبسون المصنّعة باستخدام تصميم الأنبوب الشبكي. أُطلق أول تلسكوب دوبسون تجاري من هذا النوع في السوق عام ١٩٨٩ من قِبل شركة أوبسيشن تلسكوبس . ^{[ ٢٣ ]} وشملت الشركات الأمريكية المصنّعة اللاحقة: ستارستركتشر، ^{[ ٢٤ ]} ويبستر تلسكوبس، ^{[ ٢٥ ]} أستروسيستمز، ^{[ ٢٦ ]} تيترز تلسكوبس، ^{[ ٢٧ ]} هابل أوبتكس، ^{[ ٢٨ ]} وايت ريسيرش، ^{[ ٢٩ ]} ونيو مون تلسكوبس. ^{[ ٣٠ ]} تُقدّم هذه الشركات، التي تُنتج بكميات محدودة، مرايا موضوعية فائقة الجودة، ومواد عالية الجودة، وحرفية مُخصصة، بالإضافة إلى أنظمة GoTo اختيارية يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر . كما تُنتج بعضها نماذج "خفيفة للغاية" تُتيح سهولة أكبر في النقل. ^{[ ٣١ ]}

في القرن الحادي والعشرين، بدأت شركات مثل ميد وأوريون وإكسبلور ساينتيفيك وغيرها بإنتاج نماذج دوبسونيان ذات الهيكل الشبكي بكميات كبيرة . تُصنع هذه النماذج في الصين في الغالب، وتتميز بجودة وقيمة عاليتين، مع كونها أقل تكلفة بكثير من التلسكوبات الفاخرة المذكورة سابقًا. ^{[ 21 ]} وفي عام 2017، طرحت شركة سكاي-واتشر مجموعتها من نماذج ستارجيت الكبيرة. ^{[ 32 ]}

تتميز تلسكوبات دوبسون التجارية ذات الأنبوب الصلب بفتحة قصوى تبلغ 305 ملم (12 بوصة) نظرًا لحجم الأنبوب. أما تلسكوبات دوبسون ذات الهيكل الشبكي، والتي تتراوح فتحاتها بين 305 و457 ملم (12 إلى 18 بوصة)، فهي الأكثر شيوعًا، إذ توفر فتحة كبيرة مع سهولة تركيبها بواسطة شخص واحد. وتقدم العديد من الشركات المصنعة نماذج بفتحات 610 ملم (24 بوصة) فأكثر. وتُعد تلسكوبات دوبسون ذات الهيكل الشبكي أكبر التلسكوبات المتوفرة تجاريًا اليوم. وقد عُرض نموذج هجين ضخم بفتحة 914 ملم (36 بوصة) من شركة نيو مون تيليسكوبس في منتدى علم الفلك الشمالي الشرقي لعام 2018. ^{[ 33 ]} وفي عام 2019، تم تركيب تلسكوب نيوتوني مطوي ضخم بفتحة 1270 ملم (50 بوصة) من شركة أوبتيكس فولوم الكندية في ولاية نيوجيرسي. ^{[ 34 ]}

يُعتبر تصميم دوبسونيان ثوريًا نظرًا لحجم التلسكوبات الهائل الذي أتاحته لهواة الفلك. ^{[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]} وقد بدأت بساطة التصميم وفتحة عدسته الكبيرة تجذب الاهتمام خلال سبعينيات القرن الماضي، إذ وفّر ميزة الأجهزة الكبيرة غير المكلفة التي يُمكن حملها إلى مواقع ذات سماء مظلمة وفعاليات رصد النجوم في صندوق سيارة صغيرة، وتجهيزها في دقائق.

وقد نتج عن ذلك انتشار واسع للتلسكوبات الأكبر حجماً، والتي كان بناؤها أو شراؤها مكلفاً، وتشغيلها صعباً، باستخدام أساليب البناء "التقليدية". فبينما كان يُعتبر تلسكوب نيوتوني بقطر 8 بوصات كبيراً في سبعينيات القرن الماضي،  أصبحت أنظمة بقطر 16 بوصة شائعة اليوم، وأنظمة ضخمة بقطر 32  بوصة ليست نادرة على الإطلاق. ^{[ 38 ]}

بالإضافة إلى التحسينات الأخرى في معدات الرصد، مثل المرشحات البصرية ذات النطاق الضيق ، والعدسات العينية المحسّنة ، والتصوير الرقمي المرئي والأشعة تحت الحمراء ، أدت الفتحات الكبيرة لتلسكوب دوبسونيان إلى زيادة هائلة في عدد الأجرام المرصودة، فضلاً عن زيادة دقة التفاصيل في كل جرم. فبينما لم يكن الفلكي الهاوي في سبعينيات وثمانينيات القرن الماضي يستكشف عادةً ما هو أبعد من أجرام ميسييه وأجرام NGC الأكثر سطوعًا ، بفضل تلسكوبات دوبسونيان جزئيًا، أصبح الفلكيون الهواة المعاصرون يرصدون بشكل روتيني الأجرام الخافتة المدرجة في فهارس غير معروفة، مثل فهرس IC ، وفهرس Abell ، وفهرس Kohoutek ، وفهرس Minkowski ، وغيرها من الفهارس التي كانت تُعتبر في السابق مراجعًا حصرية للفلكيين المحترفين.

عند تركيبه على منصة استوائية، تُزال الصعوبات التي تواجه استخدام تلسكوب دوبسوني في التصوير الفلكي  ذي التعريض القصير (أقل من  ساعة) . وقد فتح هذا المجال أمام الهواة الراغبين في المساهمة بمواقع الكواكب الصغيرة في مركز الكواكب الصغيرة ، وذلك من خلال قياسات فلكية عالية الدقة للكويكبات (واكتشافها) . كما يُتيح البحث عن أجرام سماوية جديدة خافتة، مثل المستعرات العظمى في المجرات المحلية، والمذنبات (لتقديم تقارير إلى المكتب المركزي للبرقيات الفلكية ).

• قائمة أنواع التلسكوبات

• ألبرت ، ديفيد هـ. (1999). والقبرة تغني معي: مغامرات في التعليم المنزلي والتعليم المجتمعي . دار نشر نيو سوسايتي. ص 92. ISBN  978-0-86571-401-4.
• فيريس، تيموثي (2003). الرؤية في الظلام: كيف يكتشف علماء الفلك الهواة عجائب الكون . سيمون وشوستر. ص  37. ISBN 978-0-684-86580-5.
• كريج، ديفيد؛ بيري، ريتشارد (1997). تلسكوب دوبسونيان: دليل عملي لبناء تلسكوبات ذات فتحة كبيرة . ويلمان-بيل. ISBN 0-943396-55-7.
• موبيرلي، مارتن (2004). عالم الفلك الهاوي الجديد . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. ص  21. ISBN 978-1-85233-663-9.
• موسر، دون (1 نوفمبر 2005) "35 شخصًا أحدثوا فرقًا: جون دوبسون" . سميثسونيان .
• موسر، دون (أبريل 1989) "بائع السماوات يريد أن يوقعك في شباكه" . سميثسونيان .
• وودروف، جون (2003). "دوبسوني". قاموس فايرفلاي الفلكي . كتب فايرفلاي. ص  60. ISBN 9781552978375.

• منظمة علماء الفلك على الأرصفة
• صفحة بناء تلسكوب علماء الفلك على أرصفة سان فرانسيسكو
• خطط كاملة لبناء تلسكوب دوبسوني
• أكبر تلسكوب دوبسوني محمول في العالم (42 بوصة - 107  سم)
• أكبر تلسكوب منزلي في العالم