Dù sớm hay muộn, tất cả các nhà thiên văn học (hay đơn giản là yêu thích thiên văn) đều quyết định đã đến lúc mua một chiếc kính thiên văn. Đó là một bước tiếp theo thú vị để khám phá thêm vũ trụ. Có rất nhiều điều để tìm hiểu về những động cơ “khám phá vũ trụ” này, từ công suất đến giá cả. Điều đầu tiên người dùng muốn làm là tìm ra mục tiêu quan sát của họ. Bạn có hứng thú với việc quan sát hành tinh không? Khám phá bầu trời sâu? Chụp ảnh thiên văn? Một chút của tất cả mọi thứ? Bạn muốn chi bao nhiêu tiền? Biết được câu trả lời cho những câu hỏi đó sẽ giúp thu hẹp lựa chọn kính thiên văn.
Kính thiên văn có ba thiết kế cơ bản: khúc xạ, phản xạ và kết hợp (catadioptric), cộng với một số biến thể trên mỗi loại. Mỗi loại đều có điểm cộng và điểm hạn chế, và tất nhiên, mỗi loại đều có thể có giá thấp hoặc cao tùy thuộc vào chất lượng của quang học và các phụ kiện cần thiết.
Thiết kế Khúc xạ và cách hoạt động
Kính thiên văn Khúc xạ là một kính thiên văn sử dụng hai thấu kính để cung cấp tầm nhìn của một thiên thể. Ở một đầu (đầu xa người xem hơn), nó có một thấu kính lớn, được gọi là “vật kính” . Ở đầu bên kia là ống kính mà người dùng nhìn qua. Nó được gọi là “mắt” hoặc “thị kính”. Chúng làm việc cùng nhau để cung cấp quang cảnh bầu trời.
Vật kính thu thập ánh sáng và tập trung nó như một hình ảnh sắc nét. Hình ảnh này được phóng đại và là những gì mà các nhà nghiên cứu thiên văn nhìn thấy qua mắt. Thị kính này được điều chỉnh bằng cách trượt nó vào và ra khỏi thân kính thiên văn để lấy nét hình ảnh.
Thiết kế Phản xạ và cách hoạt động
Kính thiên văn kiểu phản xạ hoạt động hơi khác một chút. Ánh sáng được tập trung ở dưới cùng của ống soi bằng một gương lõm, được gọi là gương chính (Primary). Primary có hình dạng parabol. Có một số cách mà Primary có thể tập trung ánh sáng và cách thức thực hiện sẽ xác định loại kính thiên văn phản xạ.
Nhiều kính thiên văn của đài quan sát, chẳng hạn như Gemini ở Hawai’i hoặc Kính viễn vọng không gian Hubble quay quanh quỹ đạo sử dụng tấm chụp ảnh để tập trung hình ảnh. Được gọi là “vị trí lấy nét chính”, tấm kính nằm gần đầu ống kính. Các phạm vi khác như vậy sử dụng một gương thứ cấp, được đặt ở vị trí tương tự như tấm chụp ảnh, để phản chiếu hình ảnh trở lại phần thân của ống kính, nơi nó được nhìn qua một lỗ trên gương chính. Đây được gọi là tiêu điểm Cassegrain.
Kính thiên văn Newton và cách hoạt động
Newtonian, một loại kính thiên văn phản xạ. Nó có tên khi Ngài Isaac Newton mơ về thiết kế cơ bản. Trong kính thiên văn Newton, một gương phẳng được đặt ở một góc ở cùng vị trí với gương thứ cấp trong một Cassegrain. Gương thứ cấp này tập trung hình ảnh vào một thị kính nằm ở thành bên của ống, gần đầu ống kính.
Kính thiên văn catadioptric
Cuối cùng, có kính thiên văn catadioptric, kết hợp các yếu tố khúc xạ và phản xạ trong thiết kế của chúng. Kính thiên văn đầu tiên như vậy được tạo ra bởi nhà thiên văn học người Đức Bernhard Schmidt vào năm 1930. Nó sử dụng một gương chính ở phía sau kính thiên văn với một tấm chỉnh kính ở phía trước kính thiên văn, được thiết kế để loại bỏ quang sai cầu. Trong kính thiên văn ban đầu, phim ảnh được đặt ở tiêu điểm chính. Không có gương phụ hoặc thị kính. Hậu duệ của thiết kế ban đầu đó, được gọi là thiết kế Schmidt-Cassegrain, là loại kính thiên văn phổ biến nhất. Được phát minh vào những năm 1960, nó có một gương thứ cấp phản xạ ánh sáng qua một lỗ trên gương chính tới thị kính.
Kiểu thứ hai của kính thiên văn catadioptric được phát minh bởi nhà thiên văn học người Nga, D. Maksutov. (Một nhà thiên văn học người Hà Lan, A. Bouwers, đã tạo ra một thiết kế tương tự vào năm 1941, trước Maksutov.) Trong kính thiên văn Maksutov, một thấu kính hiệu chỉnh hình cầu nhiều hơn trong Schmidt được sử dụng. Nếu không, các thiết kế khá giống nhau. Các mô hình ngày nay được gọi là Maksutov –Cassegrain.
Ưu điểm và nhược điểm của kính thiên văn khúc xạ
Sau khi căn chỉnh ban đầu, điều cần thiết để quang học hoạt động tốt với nhau, quang học khúc xạ có khả năng chống lại sự lệch trục. Các bề mặt thủy tinh được làm kín bên trong ống và hiếm khi cần làm sạch. Việc bịt kín cũng giảm thiểu ảnh hưởng từ các luồng không khí có thể làm mờ tầm nhìn. Đây là một cách mà người dùng có thể có được tầm nhìn sắc nét ổn định về bầu trời. Nhược điểm bao gồm một số quang sai có thể có của ống kính. Ngoài ra, vì thấu kính cần phải được hỗ trợ cạnh, điều này giới hạn kích thước của bất kỳ khúc xạ nào.
Ưu điểm và nhược điểm của kính thiên văn phản xạ
Kính thiên văn phản xạ không bị quang sai màu. Gương của chúng dễ chế tạo mà không có khuyết tật hơn thấu kính vì chỉ sử dụng một mặt của gương. Ngoài ra, vì sự hỗ trợ cho gương là từ phía sau, những tấm gương rất lớn có thể được xây dựng, làm cho phạm vi lớn hơn. Những nhược điểm bao gồm dễ sai lệch, cần phải làm sạch thường xuyên và có thể có quang sai cầu, đây là một khiếm khuyết trong ống kính thực tế có thể làm mờ khung nhìn.
Nick Greene, Carolyn Collins Petersen
