تلسكوب ريتشي-كريتيان

التلسكوب ذو المرآة المنحنية الواحدة، كالتلسكوب النيوتوني ، يعاني دائمًا من الانحرافات. فإذا كانت المرآة كروية، فإنها تعاني أساسًا من الانحراف الكروي . أما إذا صُممت المرآة على شكل قطع مكافئ لتصحيح الانحراف الكروي، فإنها ستظل تعاني من الانحراف الكروي (الكوما ) والاستجماتيزم ، لعدم وجود معايير تصميم إضافية يمكن تغييرها للتخلص منهما. أما مع مرآتين غير كرويتين، كما في تلسكوب ريتشي-كريتيان، فيمكن التخلص من الانحراف الكروي أيضًا، بجعل مساهمة المرآتين في الانحراف الكروي الكلي متعادلة. وهذا يتيح مجال رؤية أوسع. مع ذلك، لا تزال هذه التصاميم تعاني من الاستجماتيزم.

يتميز تصميم ريتشي-كريتيان الأساسي ذو السطحين بخلوّه من الانحراف الكروي والزيغ الكروي من الدرجة الثالثة . ^{[ 1 ]} ومع ذلك، يعاني هذا التصميم من الانحراف الكروي من الدرجة الخامسة، والاستجماتيزم الشديد ذي الزاوية الكبيرة، وانحناء المجال الشديد نسبيًا . ^{[ 2 ]}

عند ضبط التركيز في منتصف المسافة بين مستويي التركيز السهمي والمماسي، تظهر النجوم على شكل دوائر، مما يجعل تلسكوب ريتشي-كريتيان مناسبًا تمامًا للمراقبة واسعة المجال والتصوير الفوتوغرافي. ويمكن تحسين الانحرافات المتبقية في التصميم الأساسي ثنائي العناصر بإضافة عناصر بصرية أصغر بالقرب من مستوى البؤرة. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

يمكن التخلص من الاستجماتيزم بإضافة عنصر بصري منحني ثالث. عندما يكون هذا العنصر مرآة، ينتج عنه نظام بصري ثلاثي المرايا مضاد للاستجماتيزم . بدلاً من ذلك، قد يستخدم تلسكوب RCT عدسة واحدة أو عدة عدسات منخفضة التكبير أمام مستوى البؤرة كمصحح للمجال لتصحيح الاستجماتيزم وتسطيح سطح البؤرة، كما هو الحال في تلسكوب SDSS وتلسكوب VISTA ؛ وهذا يسمح بمجال رؤية يصل قطره إلى حوالي 3 درجات.

تستطيع كاميرا شميدت توفير مجالات رؤية أوسع تصل إلى حوالي 7 درجات. مع ذلك، تتطلب كاميرا شميدت لوحة تصحيح كاملة الفتحة، مما يحدّ من استخدامها إلى فتحات أقل من 1.2  متر، بينما يمكن أن تكون كاميرا ريتشي-كريتيان أكبر بكثير. أما تصميمات التلسكوبات الأخرى المزودة بعناصر تصحيح أمامية، مثل تصميم لوري-هوتون، فلا تعاني من المشاكل العملية المتعلقة بتصنيع لوحة تصحيح شميدت متعددة الانحناءات .

في تصميم ريتشي-كريتيان، كما هو الحال في معظم أنظمة كاسغرين، تحجب المرآة الثانوية جزءًا مركزيًا من الفتحة. تُقلل فتحة الدخول الحلقية هذه بشكل ملحوظ جزءًا من دالة نقل التعديل (MTF) ضمن نطاق من الترددات المكانية المنخفضة، مقارنةً بتصميم ذي فتحة كاملة مثل التلسكوب الكاسر. ^{[ 5 ]} يؤدي هذا الانخفاض في دالة نقل التعديل إلى تقليل تباين الصورة عند تصوير المعالم العريضة. إضافةً إلى ذلك، قد يُسبب حامل المرآة الثانوية (الشبكة) ظهورَ ذروات حيود في الصور.

أنصاف أقطار انحناء المرآتين الأساسية والثانوية، على التوالي، في تكوين كاسجرين ذي المرآتين هي:

${\displaystyle R_{1}=-{\frac {2DF}{FB}}=-{\frac {2F}{M}}}$

و

${\displaystyle R_{2}=-{\frac {2DB}{FBD}}=-{\frac {2B}{M-1}}}$،

أين

• ${\displaystyle F}$يمثل البعد البؤري الفعال للنظام،
• ${\displaystyle B}$هو البعد البؤري الخلفي (المسافة من العدسة الثانوية إلى البؤرة)،
• ${\displaystyle D}$هي المسافة بين المرآتين و
• ${\displaystyle M=(FB)/D}$التكبير الثانوي. ^{[ 6 ]}

إذا، بدلاً من${\displaystyle B}$و${\displaystyle D}$الكميات المعروفة هي البعد البؤري للمرآة الرئيسية،${\displaystyle f_{1}}$والمسافة إلى البؤرة خلف المرآة الرئيسية،${\displaystyle b}$، ثم${\displaystyle D=f_{1}(Fb)/(F+f_{1})}$و${\displaystyle B=D+b}$.

بالنسبة لنظام ريتشي-كريتيان، فإن الثوابت المخروطية${\displaystyle K_{1}}$و${\displaystyle K_{2}}$يتم اختيار إحدى المرآتين بحيث يتم التخلص من الانحراف الكروي من الدرجة الثالثة والانحراف الكروي المذنب؛ الحل هو:

${\displaystyle K_{1}=-1-{\frac {2}{M^{3}}}\cdot {\frac {B}{D}}}$

و

${\displaystyle K_{2}=-1-{\frac {2}{(M-1)^{3}}}\left[M(2M-1)+{\frac {B}{D}}\right]}$.

لاحظ أن${\displaystyle K_{1}}$و${\displaystyle K_{2}}$أقل من${\displaystyle -1}$(منذ${\displaystyle M>1}$لذا فإن كلا المرآتين قطعيتان زائديتان. (مع ذلك، فإن المرآة الرئيسية عادةً ما تكون قريبة جدًا من كونها قطعية مكافئة).

يصعب اختبار الانحناءات القطعية، خاصةً باستخدام المعدات المتوفرة عادةً لهواة صناعة التلسكوبات أو المصنّعين على نطاق المختبر؛ لذا، تسود تصميمات التلسكوبات القديمة في هذه التطبيقات. مع ذلك، يختبر مصنّعو البصريات المحترفون ومجموعات البحث الكبيرة مراياهم باستخدام مقاييس التداخل . يتطلب تلسكوب ريتشي-كريتيان حينها الحد الأدنى من المعدات الإضافية، وعادةً ما يكون جهازًا بصريًا صغيرًا يُسمى مصحح الصفر ، والذي يجعل المرآة الأولية القطعية تبدو كروية لاختبار التداخل. في تلسكوب هابل الفضائي ، بُني هذا الجهاز بشكل خاطئ (انعكاس من سطح غير مقصود يؤدي إلى قياس غير صحيح لموضع العدسة)، مما أدى إلى الخطأ في المرآة الأولية لتلسكوب هابل. ^{[ 7 ]}

وقد أدت مصححات الصفر غير الصحيحة إلى أخطاء أخرى في تصنيع المرايا أيضًا، كما هو الحال في تلسكوب التكنولوجيا الجديدة .

عمليًا، قد يتضمن كل تصميم من هذه التصاميم عددًا من المرايا المسطحة القابلة للطي ، والتي تُستخدم لثني المسار البصري إلى تكوينات أكثر ملاءمة. تتناول هذه المقالة المرايا اللازمة لتكوين الصورة فقط، وليس تلك اللازمة لوضعها في مكان مناسب.