Можно с уверенностью сказать, что все когда-либо мечтали поближе рассмотреть звезды. С помощью бинокля или подзорной трубы можно полюбоваться ярким ночным небом, однако вы вряд ли сможете разглядеть в эти приборы что-то подробно. Здесь понадобится более серьезная аппаратура – телескоп. Чтобы иметь у себя дома такое чудо оптической техники, необходимо выложить крупную сумму, что не всем любителям прекрасного по карману. Но не стоит отчаиваться. Можно сделать телескоп своими руками, и для этого, как бы это абсурдно ни звучало, необязательно быть великим астрономом и конструктором. Лишь бы было желание и непреодолимая тяга к неизведанному.
Почему стоит попробовать сделать телескоп?
Совершенно точно можно сказать, что астрономия – наука очень сложная. И требует от человека, ею занимающегося, очень много усилий. Может произойти такая ситуация, что вы приобретете дорогостоящий телескоп, а наука о Вселенной вас разочарует, или вы попросту поймете, что это совершенно не ваше занятие.
Для того чтобы разобраться, что к чему, достаточно сделать телескоп для любителя. Наблюдение за небом через такой аппарат позволит увидеть в разы больше чем через бинокль, а также вы сможете разобраться, интересно ли вам это занятие. Если вы загоритесь изучением ночного неба, тогда, вам, конечно, не обойтись без профессионального аппарата.
Что можно увидеть в самодельный телескоп?
Описания того, как сделать телескоп, можно отыскать во многих учебниках и книгах. Такой аппарат позволит четко рассмотреть лунные кратеры. С помощью него можно увидеть Юпитер и даже разглядеть четыре его основных спутника. Знакомые нам со страниц учебников кольца Сатурна также могут быть замечены при помощи телескопа, своими руками изготовленного. Кроме этого, еще множество небесных тел можно увидеть своими глазами, например, Венеру, большое количество звезд, скоплений, туманностей.
Тепловизор из фотоаппарата
Тепловизор является довольно сложным устройством
, способным фиксировать на расстоянии инфракрасное излучение, испускаемое окружающими предметами. В основном данный прибор используется при ремонтно-спасательных мероприятиях, а также его применяют профессиональные охотники для поиска добычи. Тепловизор по своей конструкции похож на цифровую камеру.
Несмотря на свою схожесть с цифровым фотоаппаратом, полноценный тепловизор из него сделать не получится.
В интернете можно найти множество советов, как сделать тепловизор из фотоаппарата. Например, советуют снять инфракрасный фильтр из матрицы, после чего якобы аппарат начнет фиксировать тепловое излучение. Но на практике, кроме поломки цифрового аппарата вы ничего не получите. В этом видео показано, что будет, если снять фильтр с матрицы фотоаппарата.
Немного об устройстве телескопа
Главные части нашего агрегата — это его объектив и окуляр. С помощью первой детали собирается свет, источаемый небесными телами. То, насколько далекие тела можно будет видеть, а также каково будет увеличение прибора, зависит от диаметра объектива. Второй же участник тандема, окуляр, предназначен для увеличения получаемой картинки, чтобы наш глаз мог любоваться красотами звезд.
Теперь о двух самых распространенных типах оптических устройств – рефракторах и рефлекторах. Первый тип имеет объектив, выполненный из системы линз, а второй – зеркальный объектив. Линзы для телескопа, в отличие от рефлекторного зеркала, достаточно легко можно найти в специализированных магазинах. Покупка зеркала для рефлектора обойдется недешево, а его самостоятельное изготовление будет для многих невыполнимо. Поэтому, как уже стало понятно, мы будем собирать именно рефрактор, а не зеркальный телескоп. Закончим теоретический экскурс понятием об увеличении телескопа. Оно равняется отношению фокусных расстояний объектива и окуляра.
Микроскоп из фотоаппарата
В первую очередь, чтобы изготовить микроскоп из фотоаппарата, нужно найти подходящую линзу. Самый лучший вариант – это линза из старого CD-ROM привода
.
Чтобы прикрепить линзу к объективу фотоаппарата, необходимо изготовить оправку
. Делается она из пенопласта, после чего красится в черный цвет для лучшего светопоглощения.
На примерах ниже показаны фото, сделанные таким микроскопом:
- ЖК-матрица Nokia E51;
- ЖК-матрица HP iPAQ hx2190;
- человеческий волос;
- клетки репчатого лука.
Таким образом, практически без вложения средств вы получаете простой микроскоп. Единственный его недостаток – это плохое качество съемки непрозрачных объектов, так как требуется внешняя подсветка. Приведенная выше фотография волоса была сделана с подсветкой фонариком.
Как сделать телескоп? Подбираем материалы
Для того чтобы начать сборку аппарата, необходимо запастись 1-диоптриевой линзой или ее заготовкой. К слову сказать, такая линза будет с фокусным расстоянием один метр. Диаметр заготовок будет около семидесяти миллиметров. Нужно также отметить, что линзы для телескопа лучше не выбирать очковые, так как в основном они имеют вогнуто-выпуклую форму и плохо подходят для телескопа, хотя если они есть под рукой, то можно использовать и их. Рекомендуется использовать длиннофокусные линзы двояковыпуклой формы.
В качестве окуляра можно взять обычную лупу тридцатимиллиметрового диаметра. Если есть возможность достать окуляр от микроскопа, то, несомненно, стоит этим воспользоваться. Он отлично подойдет и для телескопа.
Из чего же сделать корпус для нашего будущего оптического помощника? Отлично подойдут две трубы разного диаметра из картона или плотной бумаги. Одна (та, что короче) будет вставляться во вторую, с большим диаметром и более длинную. Трубу с меньшим диаметром следует сделать длиной сантиметров двадцать – это в итоге будет окулярный узел, а основную рекомендуется сделать метровой. Если под рукой не найдется нужных заготовок – не беда, корпус можно смастерить из ненужного рулона обоев. Для этого обои наматываются в несколько слоев для создания нужной толщины и жесткости и проклеиваются. Каким сделать диаметр внутренней трубы, зависит от того, какую мы используем линзу.
Глава 2. Карта звездного неба
Подвижная карта неба может быть использована при планировании наблюдений для быстрого взгляда на наблюдающуюся в необходимый нам момент картину неба, также она может быть полезна начинающим для изучения вида неба в различные сезоны года, а также в различное время суток.
Наверное, у всех, кто пользуется компьютером, со временем скапливается масса ненужных компакт-дисков и коробок от них. Один из вариантов – сувенирная подвижная карта звездного неба (планисфера). Для ее изготовления потребуется ненужный компакт-диск и полностью прозрачная коробка для него. Коробка должна быть стандартной, толщиной 10мм с вынимающейся прозрачной пластиной, на которой крепится компакт-диск. Распечатайте приведенные карты полушарий звездного неба, лучше всего это делать на самоклеящихся этикетках для CD. Наклейте их на диск так, чтобы совпали даты на обеих сторонах диска. Карту северного полушария лучше наклеивать на диск с нерабочей стороны – она не имеет кольцевого выступа в центральной части.
Извлеките из коробки для CD пластину для крепления диска и немного подпилите верхние части лапок, которые удерживают диск – их высота должна быть равна толщине диска. После этого CD, конечно, будет хуже фиксироваться, зато это позволит полностью сохранить карту северного полушария неба.
Накладной круг лучше всего распечатать на самоклеящейся прозрачной пленке, но можно использовать и обычную бумагу. Если печатаете на самоклеящейся пленке, изображение накладного круга необходимо зеркально отразить – это легко сделать в любом графическом редакторе. Такие круги можно сразу наклеить на внутренние поверхности коробки, предварительно аккуратно проверив, чтобы они оказались соосны с компакт-диском. Направления запад-восток должны быть с одной стороны коробки напротив друг друга. Если круг напечатан на бумаге, то из него нужно вырезать только центральную часть и закрепить его на крышках, используя обрезки в качестве шаблона для правильного размещения. К сожалению, на таких кругах потеряется половина часовой шкалы (её дневная часть), но можно аккуратно процарапать недостающие деления и линии меридианов прямо на крышке коробки. [5] Для удобства вращения подвижной карты нужно вырезать небольшие проемы в боковых гранях коробки.
2.2 Солнечные часы
Гномон – самый древний угломерный инструмент. Прибор для определения наклона эклиптики к экватору. Он использовался для определения высоты солнца над горизонтом и представлял собой вертикальный столб на горизонтальной площадке.
С помощью этого простейшего приспособления можно было отмечать дни солнцестояний, а значит фиксировать продолжительность года. Имея гномон, мы можем определить:
- полуденную линию и стороны света;
- высоту Солнца над горизонтом и широту места;
- момент наступления истинного полдня;
- долготу места.
Чем гномон выше, тем длиннее отбрасываемая им тень, тем точнее измерения. На циферблате имелось только одна отметка – прямая линия к северу от столба, куда тень падает в полдень. Экран гномона можно разбить на часы, но все часы дня будут иметь разную продолжительность, и, кроме того, день ото дня длительность такого «часа» тоже будет меняться. Чтобы гномон показывал всегда время правильно, его надо наклонить в направлении земной оси, т. е. на Полярную звезду. Такое усовершенствование гномона предпринял грек Анаксимен Милетский, около 530 г. до н. э. построивший в спартанской столицы Лакедемоне солнечные часы. С той поры более 2 тысячелетий этот прибор оставался главным измерителям времен. Чаще всего его устанавливали либо на тумбе с горизонтальным циферблатом, либо на стене здания – это были вертикальные солнечные часы. Обычно на циферблате отмечали только часы. В средние века лишь астрономы для своих нужд делили часы на минуты. В повседневной жизни минуты значения не имели. Изобретен он был в Вавилоне. Возможно с данным изобретением впервые Грецию познакомил Анаксимандр.
Существует множество вариантов солнечных часов.
Экваториальные часы – самые простые, а равномерная часовая шкала позволяет получить дополнительные возможности. Главный недостаток таких часов – в зимнее время тень ложится на нижнюю поверхность часов и наблюдать ее неудобно. Однако и этот недостаток можно обойти, если использовать полупрозрачную шкалу.
Итак, нам понадобится полностью прозрачная тонкая коробка от CD и прозрачный компакт диск (такие диски всегда есть в боксах CD-R/RW и DVD-R/RW). Распечатайте приведенную заготовку (разрешение печати 600 dpi) – лучше использовать самоклеящуюся бумагу и этикетки для CD, но бумага должна быть не слишком плотная, чтобы можно было видеть тень на обратной поверхности. Наклейте полукруг с метками часовых поясов на внутреннюю поверхность дна коробки так, чтобы метка «0» располагалась горизонтально. В накладной шкале нужно вырезать серый сектор и наклеить на прозрачный диск. В центре коробки просверлите или проплавьте раскаленным гвоздиком отверстие диаметром около 2 мм и закрепите в нем гномон (подойдет, например, небольшой гвоздик без шляпки или зубочистка) так, чтобы он был строго перпендикулярен плоскости диска и выступал в обе стороны примерно на 20-25 мм. Установите компакт-диск с наклеенной часовой шкалой в держатель. Часы почти готовы, осталось только обеспечить наклон шкалы на угол, равный 90° – φ (φ – географическая широта места наблюдений). Проще всего для этого откинуть крышку коробки назад и использовать ее как подставку. Чтобы обеспечить нужный угол наклона, немного подпилите выступающие края коробки, которыми она опирается на крышку. Впрочем, используя и другие конструкции, можно сделать этот угол регулируемым, тогда часы будут действительно универсальными. После сборки часы нужно правильно сориентировать – верхняя часть шкалы должна быть направлена на юг, в этом случае гномон окажется направленным точно на северный полюс мира. [6]
Сборка телескопа
Линза для объектива закрепляется в маленькой трубе выпуклостью наружу. Крепить ее рекомендуется с помощь оправы, представляющей собой кольца, по диаметру схожие с самой линзой. Прямо за линзой, дальше по трубе, необходимо оборудовать диафрагму в виде диска с тридцатимиллиметровым отверстием строго посередине. Диафрагма предназначена для сведения на нет искажений картинки, появляющихся в связи с использованием одиночной линзы. Также установка ее повлияет на уменьшение света, которое получает объектив. Сам объектив телескопа монтируется около основной трубы.
Естественно, что в окулярном узле не обойтись без самого окуляра. Для начала необходимо приготовить для него крепления. Делаются они в виде картонного цилиндра и схожи с окуляром по диаметру. Крепление устанавливается внутрь трубы с помощью двух дисков. Они такого же диаметра, что и цилиндр, и имеют отверстия посередине.
Этап 5. Проектирование редуктора
Теперь надо создать три отдельные панели, в которых будут находиться шарикоподшипники для валов. Но сначала подберём взаиморасположение шестерёнок. Перемещая их, тщательно проверяйте, чтобы они не задевали валы других шестерёнок. Мне пришлось добавить второй набор шестерёнок с передаточным отношением 1: 1, чтобы можно было пропустить алюминиевый вал через весь редуктор:
Закончив с размещением шестерёнок, создайте новую рабочую плоскость. Это будет картер редуктора. Можете просто нарисовать прямоугольник вокруг всех шестерёнок, а можете подобрать форму плоскости так, чтобы она повторяла общие контуры набора. Я выбрал второй вариант.
Создайте новый контур (sketch) на свежесозданной поверхности. Выберите «Project Geometry». Кликните на отверстия всех шестерёнок, чтобы спроецировать их форму на рабочую поверхность:
После проецирования отверстий можно создать окружности, центрами которых являются центры проекций.
Теперь соедините окружности прямыми линиями:
В разделе «Modify» выберите инструмент «Trim» и удалите все сегменты внутри получившегося внешнего контура:
Теперь создайте внизу спрямлённую часть, к которой потом будет крепиться рояльная петля, с помощью которой мы станем выравнивать плоскость вращения монтировки с плоскостью вращения Земли. Можно также сначала повернуть всю схему, чтобы редуктор выглядел гармоничнее. После этого нарисуем прямоугольник, который будет вписан в крайние точки картера:
Удалите лишние линии:
После создания контура картера нужно так модифицировать спроецированные отверстия, чтобы они совпадали с внешними диаметрами ваших подшипников. Я использовал два типоразмера: 28 мм (1.125″) and 20 мм (.75″):
Теперь нужно из этого контура создать трёхмерный объект (extrude) — панель картера. Толщина должна соответствовать вашему пластику (в моём случае 5 мм, 3/16″). Затем создайте ещё две копии панели — это лицевая и задняя стороны монтировки.
Этап 6. Проектирование силовой передачи Теперь нужно спроектировать приводной шкив и отверстия для установки шагового мотора. В Autodesk Inventor для этого есть очень удобный визард.
Во вкладке «Design» в разделе «Power Transmission» выберите «Synchronous Belts»:
Теперь на поверхности сплошного объекта создайте шкив. Для передачи вращения мотора на редуктор я использовал отношение 1: 3. Вам нужно будет подобрать количество зубцов каждой шестерёнки в соответствии с выбранными вами значениями:
Теперь поместите силовую передачу в редуктор. Соедините центральную точку более крупного шкива с валом последней шестерёнки редуктора. Вращайте силовую передачу в пространстве так, чтобы она правильно вписалась в редуктор:
Создайте отверстия для установки мотора в соответствии с расположением силовой передачи. Центр меньшего шкива будет центром вала мотора:
Настройка аппарата в домашних условиях
Фокусировать изображение необходимо с помощью расстояния от объектива до окуляра. Для этого окулярный узел перемещается в основной трубе. Так как трубы должны быть хорошо прижаты вместе, то необходимое положение будет надежно зафиксировано. Процесс настройки удобно производить на больших ярких телах, например, Луне, также и соседний дом подойдет. При сборке очень важно добиться того, чтобы объектив с окуляром располагались параллельно и их центры были на одной прямой.
Еще один способ сделать телескоп своими руками заключается в изменении размера диафрагмы. Варьируя ее диаметр, можно добиться оптимальной картинки. Используя оптические линзы 0,6 диоптрий, которые имеют фокусное расстояние примерно два метра, можно добиться увеличения диафрагмы и сделать приближение на нашем телескопе гораздо больше, однако стоит понимать, что корпус при этом тоже увеличится.
Этап 4. Соединение шестерёнок
Сначала в центре каждой шестерёнки сделаем отверстия нужного диаметра. Затем привяжем оси вращения тех шестерёнок, что будут находиться на одних валах. Наконец, зададим смещение плоскостей между группами соединённых друг с другом шестерёнок.
Чтобы сделать отверстия, откройте один из компонентов и создайте на плоскости шестерёнки новый контур (sketch). В разделе «Draw» выберите «Point» и поместите точку в центр шестерёнки. Завершите создание контура и в разделе «Modify» выберите инструмент «Hole». Выберите созданную точку и задайте диаметр окружности в соответствии с вашей шпилькой (в моём случае 6 мм, 1/4″). Тип отверстия — простое высверленное. Сделайте то же самое для всех остальных шестерёнок.
Теперь перейдём к соединению групп шестерёнок посредством создания и привязки их осей вращения. В разделе «Work Features» выберите инструмент «Axis». Выберите одно из созданных отверстий и создайте ось вращения. Сделайте то же самое для тех шестерёнок, которые должны быть соединены с первой. Создав набор осей, в разделе «Position» кликните пункт «Constrain». Теперь выполните привязку двух осей, кликнув на обе и применив «Constrain». Группы шестерёнок можно соединять в любом порядке. Я начинал с самой большой и последовательно присоединял более мелкие.
Когда закончите привязку всех осей, нужно позиционировать плоскости групп шестерёнок. То есть разнести их в пространстве, чтобы они могли свободно вращаться:
Теперь у нас есть набор шестерёнок, правильно соединённых друг с другом. Можно приступить к проектированию редуктора.
Осторожно – Солнце!
По меркам Вселенной наше Солнце — далеко не самая яркая звезда. Однако для нас это очень важный источник жизни. Естественно, что, имея телескоп в своем распоряжении, многим захочется рассмотреть его поближе. Но надо знать, что это очень опасно. Ведь солнечный свет, проходя через построенные нами оптические системы, может сфокусироваться до такой степени, что будет способен прожечь насквозь даже толстую бумагу. Что уж говорить о нежной сетчатке наших глаз.
Поэтому надо запомнить очень важное правило: нельзя смотреть на Солнце в приближающие устройства, тем более в телескоп домашний, без специальных средств защиты. Такими средствами считаются светофильтры и способ проецирования изображения на экран.
Что если собрать телескоп своими руками не получилось, а посмотреть на звезды очень хочется?
Если вдруг по какой-то причине сборка самодельного телескопа невозможна, то не стоит отчаиваться. Можно подыскать телескоп в магазине за приемлемую цену. Сразу же возникает вопрос: «А где они продаются?» Такую технику можно найти в специализированных магазинах астроприборов. Если такого в вашем городе нет – тогда стоит посетить магазин фототехники или найти другой магазин, торгующий телескопами.
Если вам повезло — в вашем городе есть специализированный магазин, да еще с профессиональными консультантами, тогда вам точно туда. Перед походом рекомендуется посмотреть обзор телескопов. Во-первых, вы разберетесь с характеристиками оптических устройств. Во-вторых, вас будет труднее обмануть и подсунуть некачественный товар. Тогда вы точно не разочаруетесь в покупке.
Несколько слов о покупке телескопа через Всемирную сеть. Этот вид покупок становится очень популярным в наше время, и не исключено, что вы воспользуетесь именно им. Весьма удобно: вы подыскиваете нужный вам аппарат, а потом заказываете. Однако можно наткнуться на такую неприятность: после долгого выбора может оказаться, что товара уже нет в наличии. Гораздо более неприятная проблема – это доставка товара. Не секрет, что телескоп — очень хрупкая вещь, поэтому вам могут довезти лишь осколки.
Возможен вариант покупки телескопа с рук. Такой вариант позволит неплохо сэкономить, однако следует хорошо подготовиться, чтобы не купить сломанную вещь. Неплохое место для того, чтобы найти потенциального продавца, – форумы астрономов.
Цена за телескоп
Рассмотрим некоторые ценовые категории:
• Около пяти тысяч рублей. Такой прибор будет соответствовать характеристикам, которые имеет телескоп, своими руками сделанный в домашних условиях.
• До десяти тысяч рублей. Этот аппарат наверняка будет больше подходить для качественного наблюдения ночного неба. Механическая часть корпуса и комплектация будет весьма скудной, и, может быть, вам придется потратиться на некоторые запасные части: окуляры, фильтры и т. д.
• От двадцати до ста тысяч рублей. К этой категории относятся профессиональные и полупрофессиональные телескопы. Наверняка новичку будет незачем зеркальный аппарат с астрономической стоимостью. Это попросту, как говорится, пустая трата денег.
