Montatura del telescopio
La montatura del telescopio 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 del 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 del telescopio 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 del telescopio 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 del telescopio di tipo altazimutale
La montatura del telescopio 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 una montatura 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.
Montatura del telescopio di tipo equatoriale
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 del telescopio 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 del telescopio 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 strumento che necessita di una montatura del telescopio 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.
