Montatura del telescopio
La montatura del telescopio
Se il tubo con le lenti,
o gli specchi sembra essere il cuore ottico dello strumento, la
montatura riveste un ruolo parimenti importante, se non maggiore per
un suo corretto uso. Spesso negli strumenti la montatura deve essere
solamente stabile, ma nel caso del telescopio essa ha una funzione
in più che si rivela fondamentale. Con il termine montatura di un
telescopio (in inglese mount) si intende la struttura meccanica alla
quale è affidato il compito di sostenere la componente strumentale
ottica e la relativa strumentazione scientifica di osservazione come
il fotometro, il CCD o lo spettrografo.
Fin qui tutto chiaro e semplice. Il problema nasce dal fatto che la
Terra ruota continuamente in senso antiorario, ossia da Ovest verso
Est. Se inquadriamo una stella col telescopio, per colpa di questo
continuo movimento essa sparirà dalla vista nel giro di pochi
secondi. Per poterla osservare a lungo, o addirittura fotografarla,
sarebbe necessario muovere di continuo il telescopio inseguendola.
Ecco, questo è il vero compito della montatura.
Essa deve essere infatti costruita in maniera da annullare il moto
apparente degli astri da Est verso Ovest (ovviamente è la Terra a
ruotare in senso opposto), e lo fa ruotando in senso orario con la
stessa velocità della Terra. In questo modo l'oggetto che stiamo
osservando resterà sempre al centro del campo d'osservazione. Questo
movimento viene detto dagli astronomi moto di azimuth. Per essere
davvero efficiente una montatura di telescopio, indipendentemente
dal fatto che lo strumento sia un riflettore o un rifrattore, deve
soddisfare requisiti specifici. Vediamoli.
Dal punto di vista meccanico la montatura deve essere caratterizzata
dalla massima rigidità strutturale, priva da flessioni, e deve poter
ruotare attorno agli assi con estrema dolcezza e continuità, in
maniera da poter puntare e inseguire l'oggetto senza causare
vibrazioni mantenendo una velocità costante. Il risultato è che il
bersaglio deve restare sempre al centro esatto del campo di
osservazione, senza manifestare apparenti fughe verso una qualsiasi
direzione.
Il complesso tubo ottico – montatura costituisce il corpo principale
di un telescopio, nel quale la meccanica sostiene il tubo e gli
trasferisce i necessari movimenti.
Esiste poi una componente elettronica della montatura alla quale è
demandato il compito di attuare i vari movimenti pilotando i motori;
essa è a sua volta comandata da una centralina informatica dove un
computer traduce le istanze del software di posizionamento e
inseguimento in comandi elettrici. Spesso tutto il sistema è
completato da sensori in grado di rilevare errori introdotti dalle
varie componenti e correggerli via software. Le montature per i
telescopi non differenziano tra strumenti rifrattori e riflettori,
ma si dividono comunque in due categorie principali dette
altazimutali ed equatoriali.
Montatura altazimutale
La montatura altazimutale
è stata la prima ad essere usata per sostenere un telescopio poiché
risulta essere la più semplice in termini costruttivi. All'epoca dei
primi telescopi non esistevano, tra l'altro, conoscenze tecniche e
tecnologie meccaniche tali da permettere la progettazione e la
costruzione di altri tipi di montature. Il principio è semplice: per
mantenere l'oggetto osservato al centro del campo visivo, il
telescopio deve muoversi di continuo ruotando contemporaneamente
sugli assi orizzontale e verticale, detti tecnicamente azimuth ed
elevazione. Dato interessante, ma anche curioso, è il fatto che
tutti i moderni telescopi professionali usano montature
altazimutali.
Questo si spiega con la maggior semplicità di costruzione e la
notevole leggerezza strutturale che la rendono insostituibile quando
si tratta di sostenere telescopi con specchi del diametro di metri,
basati su strutture meccaniche di sostegno che possono pesare
diverse tonnellate.
La generazione attuale di telescopi professionali ha diametri dello
specchio che si aggirano attorno ai 10 metri, ma sono in
progettazione telescopi con diametri da 30 a 50 metri, e tutti usano
montature di tipo altazimutale o da essa derivate. Le non esigue
problematiche legate alla necessità di continuo movimento attorno
agli assi sono state risolte grazie a un sofisticato sistema di
puntamento basato su motori controllati da computer.
Montature equatoriali
L'altra grande famiglia
di montature è quella definita equatoriale, che si divide però a sua
volta in più categorie. In ogni caso tutte presentano due
caratteristiche comuni, una fisica e una strumentale. La
caratteristica fisica è quella che l'asse principale attorno al
quale ruota l'intera massa dello strumento ottico presenta
un'inclinazione rispetto al suolo che deve essere variabile in
funzione della latitudine del luogo nel quale il telescopio viene
posizionato.
Quest'asse deve sempre puntare il Polo Nord celeste. L'altra
caratteristica è abbastanza curiosa: essa consiste infatti nella
cosiddetta “invariabilità della declinazione strumentale”. Una volta
che è stato puntato l'oggetto che si vuole osservare, entra in
azione il solo moto di rotazione siderale e non c'è invece alcuna
rotazione di campo. Le principali montature equatoriali usate sono
quella “alla tedesca” o di Fraunhofer, quella “inglese”, quella
fotografica e la Montatura Porter detta anche a “ferro di cavallo”.
Il più grande telescopio a montatura equatoriale attualmente in
servizio è il famoso Hale, collocato sulla vetta del Monte Palomar e
con un diametro di ben 5 metri.
Altre montature
Naturalmente per complicare ulteriormente le cose è bene sapere che esistono anche altre montature, tra le quali si segnala la altitude-altitude (abbreviata in alt-alt), che si posiziona tecnicamente a metà fra l'equatoriale e quella altazimutale. Nasce dalla modifica di una montatura all'inglese nella quale la “culla” principale (si definisce “culla” la struttura meccanica nella quale è situato il telescopio) è parallela al suolo invece che puntare al Nord celeste. Questa configurazione di montatura offre l'indubbio vantaggio di poter scaricare le masse su quello che in teoria sarebbe il centro ideale gravitazionale dello strumento. Così facendo riesce a distribuirle in maniera uguale sui due assi senza avere come conseguenza le flessioni tipiche della montatura a forcella.
Montature per telescopi solari
Esiste però un
particolare tipo di telescopio che necessita di una montatura molto
speciale. È il caso degli strumenti usati per osservare il Sole, nei
quali le montature differiscono per vari particolari da quelle
costruite per i telescopi usati per l'osservazione della volta
celeste. I cosiddetti telescopi solari sono strumenti ottici
caratterizzati da focali molto lunghe e di conseguenza è
praticamente impossibile mantenere correttamente in movimento un
tubo ottico di simili dimensioni. Un telescopio solare consiste
infatti in un tubo la cui lunghezza può andare da 30 metri fino a
qualche centinaio, e che solitamente si trova parallelo o
perpendicolare al terreno, oppure leggermente inclinato.
Per giunta il loro specchio non è di tipo parabolico, bensì sferico.
Per questa ragione, tramite un sistema di specchi mobili la sorgente
luminosa solare viene rinviata all'interno del tubo ottico ove
l'immagine subisce ingrandimento, focalizzazione, osservazione e
studio. Lo strumento destinato a inseguire la luce del Sole e
indirizzarla nel tubo ottico del telescopio vero e proprio prende il
nome di eliostata.
Si compone di uno specchio piano con inclinazione equatoriale che
viene fatto ruotare per riuscire a inseguire il Sole; esso dirige
l'immagine catturata su un secondo specchio, anch'esso piano, che la
rinvia allo specchio principale sferico del telescopio.
A questo compete poi il compito classico di amplificarla e
focalizzarla nel suo punto di fuoco geometrico dove si trova la
strumentazione. In conseguenza della doppia riflessione effettuata,
lo specchio primario, che è inclinato in maniera equatoriale, non
viene chiamato a compiere un'intera rotazione su sé stesso in 24
ore, come ci si potrebbe aspettare, bensì in circa 48 ore. Inoltre,
lo specchio principale deve essere spostato in base ai diversi
periodi dell'anno per compensare la mutante altezza del Sole
sull'orizzonte tra inverno ed estate.
Occhio o sensore?
Nei primi telescopi era
l'occhio umano a osservare direttamente l'oggetto inquadrato, e così
è stato per lungo tempo. Venne poi introdotta la pellicola
fotografica e successivamente strumenti di analisi ottica e luminosa
come lo spettrografo, che permette agli astronomi di avere molte
informazioni dettagliate e oggettive sullo spettro luminoso di una
sorgente stellare, a differenza dell'occhio che permette solo
valutazioni soggettive.
Dopo la lastra fotografica, la tecnologia elettronica ha sviluppato
generazioni di sensori video di qualità in grado di sostituire la
vista umana in maniera adeguata, anzi, capaci di aggiungere bande di
lettura invisibili all'occhio umano.
I moderni telescopi sono costruiti per contenere molti diversi
strumenti di lettura tra i quali poter scegliere quello più adatto
al momento. Si va dalle camere per immagini, con varie gamme di
risposta spettrale, agli spettrografi sintonizzabili su differenti
lunghezze d'onda; dai polarimetri, in grado di rilevare la direzione
della luce polarizzata, ai CCD.Questo articolo si compone dei seguenti capitoli:
Guida al telescopio
Telescopio riflettore
Montatura del telescopio
Telescopi da record
Come comprare il telescopio
giusto
Cosa valutare prima di
acquistare il telescopio
Link utili per conoscere e acquistare il
telescopio