Es seguro decir que todo el mundo ha soñado con mirar más de cerca las estrellas. Puedes utilizar binoculares o un telescopio para admirar el brillante cielo nocturno, pero es poco probable que puedas ver algo en detalle a través de estos dispositivos. Aquí necesitará un equipo más serio: un telescopio. Para tener tal milagro de la tecnología óptica en casa, es necesario pagar una gran suma que no todos los amantes de la belleza pueden permitirse. Pero no te desesperes. Puedes hacer un telescopio con tus propias manos y, para ello, por absurdo que parezca, no es necesario ser un gran astrónomo y diseñador. Si tan solo hubiera un deseo y un anhelo irresistible por lo desconocido.
¿Por qué deberías intentar hacer un telescopio? Definitivamente podemos decir que la astronomía es una ciencia muy compleja. Y requiere mucho esfuerzo por parte de la persona que lo hace. Puede ocurrir que compres un telescopio caro y la ciencia del Universo te decepcione, o simplemente te des cuenta de que esto no es lo tuyo en absoluto. Para saber qué es qué, basta con hacer un telescopio para un aficionado. Observar el cielo a través de un dispositivo de este tipo le permitirá ver muchas veces más que con binoculares y también podrá determinar si esta actividad le resulta interesante. Si le apasiona estudiar el cielo nocturno, entonces, por supuesto, no puede prescindir de un aparato profesional. ¿Qué se puede ver con un telescopio casero? Se pueden encontrar descripciones de cómo hacer un telescopio en muchos libros de texto y libros. Un dispositivo de este tipo le permitirá ver claramente los cráteres lunares. Con él podrás ver Júpiter e incluso distinguir sus cuatro satélites principales. Los anillos de Saturno, que conocemos gracias a las páginas de los libros de texto, también se pueden ver con un telescopio de fabricación propia.
Además, con sus propios ojos se pueden ver muchos más cuerpos celestes, por ejemplo, Venus, una gran cantidad de estrellas, cúmulos y nebulosas. Un poco sobre la estructura del telescopio Las partes principales de nuestra unidad son su lente y ocular. Con ayuda de la primera parte se recoge la luz emitida por los cuerpos celestes. La forma en que se pueden ver los cuerpos distantes, así como el aumento del dispositivo, depende del diámetro de la lente. El segundo miembro del tándem, el ocular, está diseñado para ampliar la imagen resultante para que nuestro ojo pueda admirar la belleza de las estrellas. Ahora sobre los dos tipos más comunes de dispositivos ópticos: refractores y reflectores. El primer tipo tiene una lente formada por un sistema de lentes y el segundo tiene una lente de espejo. Las lentes para telescopio, a diferencia de las de espejo reflector, se pueden encontrar con bastante facilidad en tiendas especializadas. Comprar un espejo para reflector no será barato y hacer uno usted mismo será imposible para muchos.
Por lo tanto, como ya quedó claro, montaremos un refractor y no un telescopio reflector. Terminemos la excursión teórica con el concepto de ampliación del telescopio. Es igual a la relación entre las distancias focales de la lente y el ocular. Experiencia personal: cómo conseguí la corrección de la visión con láser En realidad, no siempre irradiaba alegría y confianza en mí mismo. Pero primero lo primero... ¿Cómo hacer un telescopio? Selección de materiales Para comenzar a ensamblar el dispositivo, debe abastecerse de una lente de 1 dioptría o su pieza de trabajo. Por cierto, una lente de este tipo tendrá una distancia focal de un metro. El diámetro de los espacios en blanco será de unos setenta milímetros. También hay que tener en cuenta que es mejor no elegir lentes para gafas para un telescopio, ya que generalmente tienen una forma cóncava-convexa y no son adecuadas para un telescopio, aunque si las tienes a mano, puedes utilizarlas. Se recomienda utilizar lentes de focal larga y forma biconvexa. Como ocular, puede tomar una lupa normal con un diámetro de treinta milímetros. Si es posible obtener un ocular del microscopio, entonces definitivamente vale la pena aprovecharlo. También es perfecto para un telescopio. ¿De qué deberíamos hacer la carcasa de nuestro futuro asistente óptico? Dos tubos de diferentes diámetros hechos de cartón o papel grueso son perfectos. Uno (el más corto) se introducirá en el segundo, de mayor diámetro y más largo.
Se debe hacer un tubo con un diámetro más pequeño de veinte centímetros de largo; en última instancia, será la unidad del ocular, y se recomienda que el principal tenga un metro de largo. Si no tiene los espacios en blanco necesarios a mano, no importa, el cuerpo se puede hacer con un rollo de papel tapiz innecesario. Para ello, el papel pintado se enrolla en varias capas para crear el grosor y la rigidez necesarios y se pega. La forma de hacer el diámetro del tubo interior depende del tipo de lente que utilicemos. Soporte para telescopio Un punto muy importante a la hora de crear su propio telescopio es preparar un soporte especial para él. Sin él, será casi imposible utilizarlo. Existe la opción de instalar el telescopio en un trípode de cámara, que está equipado con un cabezal móvil, así como sujetadores que le permitirán fijar diferentes posiciones del cuerpo. Montaje del telescopio La lente del objetivo se fija en un pequeño tubo con la parte convexa hacia afuera. Se recomienda sujetarlo mediante una montura, que es un anillo de diámetro similar al de la propia lente.
Tienes un maravilloso espacio en blanco para el espejo principal. Pero sólo si se trata de lentes de K8. Porque los condensadores (y estos son sin duda lentes de condensador) a menudo tienen un par de lentes, uno de los cuales es de corona y el otro de pedernal. Una lente de piedra es absolutamente inadecuada como pieza en bruto para el espejo principal por varias razones (una de las cuales es la gran sensibilidad a la temperatura). Una lente de sílex es perfecta como base para una almohadilla de pulido, pero no funcionará para esmerilar, ya que la lente de sílex tiene mucha mayor dureza y capacidad de esmerilado que la corona. En este caso, utilice una lijadora de plástico.
En segundo lugar, le recomiendo encarecidamente que lea atentamente no sólo el libro de Sikoruk, sino también "El telescopio de un astrónomo aficionado" de M.S. Navashina. Y en cuanto a probar y medir el espejo, conviene centrarse específicamente en Navashin, que describe este aspecto con gran detalle. Naturalmente, no vale la pena hacer un dispositivo de sombra exactamente "según Navashin", ya que ahora es fácil hacer mejoras en su diseño, como el uso de un potente LED como fuente de luz (lo que aumentará significativamente la intensidad de la luz y la calidad de la luz). mediciones en un espejo sin recubrimiento, y también permitirá acercar la “estrella” al cuchillo; es recomendable utilizar como base un riel de un banco óptico, etc.). Debe abordar la fabricación de un dispositivo de sombra con mucho cuidado, ya que la calidad de su espejo dependerá de qué tan bien lo haga.
Además del riel del banco óptico antes mencionado, un "botín" útil para su fabricación es un soporte de torno, que será un excelente dispositivo para mover suavemente un cuchillo Foucault y al mismo tiempo medir este movimiento. Un hallazgo igualmente útil sería una rendija ya preparada de un monocromador o difractómetro. También le recomiendo que conecte una cámara web al dispositivo de sombra; esto eliminará el error de la posición del ojo, reducirá la interferencia de convección del calor de su cuerpo y, además, le permitirá registrar y almacenar toda la sombra. Patrones durante el proceso de pulido y modelado del espejo. En cualquier caso, la base para el dispositivo de sombra debe ser confiable y pesada, la fijación de todas las partes debe ser idealmente rígida y fuerte, y el movimiento debe realizarse sin juego. Organice una tubería o túnel a lo largo de todo el recorrido de los rayos; esto reducirá el impacto de las corrientes de convección y, además, le permitirá trabajar a la luz. En general, las corrientes de convección son la pesadilla de cualquier método de prueba de espejos. Combatirlos con todos los medios posibles.
Invierta en buenos abrasivos y resina. Cocinar resina y lijar abrasivos es, en primer lugar, un gasto de esfuerzo improductivo y, en segundo lugar, la resina de mala calidad es un mal espejo y los abrasivos de mala calidad son muchos rayones. Pero la máquina rectificadora puede y debe ser la más primitiva; el único requisito para ella es una rigidez impecable de la estructura. Aquí hay un barril de madera absolutamente ideal, cubierto de escombros, alrededor del cual alguna vez caminaron Chikin, Maksutov y otros "padres fundadores". Una adición útil al cañón de Chikin es el disco "Grace", que le permite no recorrer kilómetros alrededor del cañón, sino trabajar estando de pie en un solo lugar. Es mejor equipar un barril para desbaste y desbaste al aire libre, pero el desbaste y pulido fino es una cuestión de una habitación con temperatura constante y sin corrientes de aire. Una alternativa al barril, especialmente en la etapa de pulido y pulido fino, es el suelo. Por supuesto, es menos conveniente trabajar de rodillas, pero la rigidez de una "máquina" de este tipo es ideal.
Se debe prestar especial atención a la fijación de la pieza de trabajo. Una buena opción para descargar la lente es pegarla a un “parche” de tamaño mínimo en el centro y tres topes cerca de los bordes, que solo debe tocar, pero no presionar, la pieza de trabajo. El parche debe lijarse hasta quedar plano y llevarse al n.º 120.
Para evitar rayones y astillas, es necesario biselar el borde de la pieza de trabajo antes de desbastarla y llevarla a un pulido fino. El ancho del chaflán debe calcularse de modo que se conserve hasta el final del trabajo con el espejo. Si el chaflán “termina” durante el proceso, se debe reanudar. El chaflán debe ser uniforme, de lo contrario será fuente de astigmatismo.
La forma más racional de amolar es con un anillo o una hoja de amolar más pequeña en la posición “espejo desde abajo”, pero dado el pequeño tamaño del espejo, también puedes hacerlo según Navashin - un espejo arriba, uno normal- hoja de molienda de tamaño adecuado. Como abrasivo se utiliza carburo de silicio o carburo de boro. Al realizar el stripping, hay que tener cuidado de no refinar el astigmatismo y “ir” hacia la forma hiperboloide, algo que este sistema tiene una clara tendencia a hacer. Esto último se puede evitar alternando un recorrido normal con uno más corto, especialmente hacia el final del decapado. Si durante el pulido la superficie obtenida inicialmente es lo más parecida posible a una esfera, esto acelerará dramáticamente todo el trabajo de pulido posterior.
Abrasivos para moler: a partir del número 120 y más finos, es mejor usar electrocorindón y, para los más grandes, carborundo. La principal característica de los abrasivos por la que hay que esforzarse es la estrechez del espectro de distribución de partículas. Si las partículas en un número de abrasivo específico determinado varían en tamaño, entonces los granos más grandes son la fuente de rayones y los más pequeños son la fuente de errores locales. Y con abrasivos de esta calidad sus “escaleras” deberían quedar mucho más planas, y llegaremos a un pulido con “ondas” en la superficie, que luego tardarán mucho en eliminarse.
El truco del chamán contra esto sin los mejores abrasivos es pulir el espejo con un abrasivo aún más fino antes de cambiar el número por uno más fino. Por ejemplo, en lugar de la serie 80-120-220-400-600-30u-12u-5u la serie será: 80-120-400-220-600-400-30u-600... y así sucesivamente, y Estas etapas intermedias son bastante cortas. Por qué funciona esto, no lo sé. Con un buen abrasivo se puede pulir después del número 220 inmediatamente con uno de treinta micras. Es bueno agregar "Fairy" a abrasivos gruesos (hasta No. 220) diluidos con agua. Tiene sentido buscar polvos de micras con la adición de talco (o agregarlos usted mismo, pero debe asegurarse de que el talco sea abrasivo y estéril): reduce la probabilidad de rayones, facilita el proceso de molienda y reduce las mordeduras.
Otro consejo que te permite controlar la forma del espejo incluso en la etapa de pulido (aunque no sea fino) es pulir la superficie frotando la gamuza con abrillantador hasta que brille, después de lo cual podrás determinar fácilmente el punto focal por el sol o un lámpara e incluso (en etapas más finas de pulido) obtener una imagen de sombra. Un signo de la precisión de la forma esférica es también la uniformidad de la superficie rectificada y el rápido y uniforme pulido de toda la superficie después de cambiar el abrasivo. Varíe la longitud del recorrido dentro de límites pequeños; esto ayudará a evitar una superficie "rota".
El proceso de pulido y figuración probablemente esté descrito tan bien y en detalle que sería más prudente no entrar en él y enviárselo a Navashin. Es cierto que recomienda azafrán, pero ahora todo el mundo usa polirita, por lo demás todo sigue igual. El azafrán, por cierto, es útil para la figuración: funciona más lento que la polirita y hay menos riesgo de "perder" la forma deseada.
Directamente detrás de la lente, más adelante a lo largo del tubo, es necesario equipar un diafragma en forma de disco con un orificio de treinta milímetros exactamente en el medio. El propósito de la apertura es eliminar la distorsión de la imagen causada por el uso de una sola lente. Además, instalarlo afectará a la reducción de luz que recibe la lente. La lente del telescopio está montada cerca del tubo principal. Naturalmente, el conjunto del ocular no puede prescindir del propio ocular. Primero necesitas preparar los sujetadores para ello. Tienen forma de cilindro de cartón y tienen un diámetro similar al de un ocular. La fijación se instala dentro de la tubería mediante dos discos. Tienen el mismo diámetro que el cilindro y tienen agujeros en el medio. Configuración del dispositivo en casa Debe enfocar la imagen utilizando la distancia entre la lente y el ocular. Para ello, el conjunto del ocular se mueve en el tubo principal.
Dado que los tubos deben estar bien presionados entre sí, la posición requerida quedará fijada de forma segura. Es conveniente realizar el proceso de sintonización en cuerpos grandes y brillantes, por ejemplo, la Luna también funcionará; Al realizar el montaje, es muy importante asegurarse de que la lente y el ocular estén paralelos y sus centros en la misma línea recta. Otra forma de hacer un telescopio con tus propias manos es cambiar el tamaño de la apertura. Al variar su diámetro, se puede lograr la imagen óptima. Utilizando lentes ópticas de 0,6 dioptrías, que tienen una distancia focal de aproximadamente dos metros, podemos aumentar la apertura y acercar mucho el zoom de nuestro telescopio, pero debemos entender que el cuerpo también aumentará.
¡Cuidado, sol! Según los estándares del Universo, nuestro Sol está lejos de ser la estrella más brillante. Sin embargo, para nosotros es una fuente de vida muy importante. Naturalmente, al tener un telescopio a su disposición, muchos querrán observarlo más de cerca. Pero debes saber que esto es muy peligroso. Después de todo, la luz del sol, al pasar a través de los sistemas ópticos que hemos construido, puede enfocarse hasta tal punto que puede quemar incluso el papel grueso. ¿Qué podemos decir de la delicada retina de nuestros ojos? Por lo tanto, es necesario recordar una regla muy importante: no se puede mirar al Sol a través de dispositivos de zoom, especialmente un telescopio doméstico, sin un equipo de protección especial.
En primer lugar, debe comprar una lente y un ocular. Como lente se pueden utilizar dos vasos (meniscos) de +0,5 dioptrías cada uno, colocando sus lados convexos, uno hacia afuera y otro hacia adentro, a una distancia de 30 mm entre sí. Entre ellos, coloque un diafragma con un orificio de unos 30 mm de diámetro. Este es un último recurso. Pero es mejor utilizar una lente biconvexa de longitud focal larga.
Para el ocular, puede utilizar una lupa normal de 5 a 10 aumentos con un diámetro pequeño de unos 30 mm. Un ocular de un microscopio también puede ser una opción. Un telescopio de este tipo proporcionará un aumento de 20 a 40 veces.
Para el cuerpo, puede tomar papel grueso o recoger tubos de metal o plástico (debe haber dos). Se inserta un tubo corto (aproximadamente 20 cm, unidad ocular) en uno largo (aproximadamente 1 m, principal). El diámetro interior del tubo principal debe ser igual al diámetro de la lente de las gafas.
La lente (lente para gafas) se monta en el primer tubo con el lado convexo hacia afuera mediante un marco (anillos con un diámetro igual al diámetro de la lente y un espesor de aproximadamente 10 mm). Inmediatamente detrás de la lente se instala un disco: un diafragma con un orificio en el centro con un diámetro de 25 a 30 mm, esto es necesario para reducir distorsiones significativas de la imagen resultantes de una sola lente. La lente se instala más cerca del borde del tubo principal. El ocular se instala en el conjunto del ocular más cerca de su borde. Para ello, tendrás que hacer un soporte para el ocular con cartón. Constará de un cilindro de igual diámetro que el ocular. Este cilindro irá sujeto al interior del tubo con dos discos de diámetro igual al diámetro interior del conjunto del ocular con un orificio de igual diámetro al ocular.
El enfoque se realiza cambiando la distancia entre la lente y el ocular debido al movimiento de la unidad del ocular en el tubo principal, y la fijación se producirá debido a la fricción. Es mejor centrarse en objetos grandes y brillantes: la Luna, estrellas brillantes, edificios cercanos.
Al crear un telescopio, es necesario tener en cuenta que la lente y el ocular deben estar paralelos entre sí y sus centros deben estar estrictamente en la misma línea.
Hacer un telescopio reflector casero
Existen varios sistemas de telescopios reflectores. Para un entusiasta de la astronomía es más fácil fabricar un reflector del sistema newtoniano.
Las lentes de condensador planoconvexas para ampliadoras fotográficas se pueden utilizar como espejos tratando su superficie plana. Este tipo de lentes con un diámetro de hasta 113 mm también se pueden adquirir en tiendas de fotografía.
La superficie esférica cóncava de un espejo pulido refleja sólo alrededor del 5% de la luz que incide sobre él. Por tanto, hay que recubrirlo con una capa reflectante de aluminio o plata. Es imposible aluminizar un espejo en casa, pero platearlo es muy posible.
En un telescopio reflector del sistema newtoniano, un espejo plano diagonal desvía lateralmente el cono de rayos reflejados por el espejo principal. Hacer un espejo plano usted mismo es muy difícil, así que use un prisma de reflexión interna total de binoculares prismáticos. También puedes utilizar la superficie plana de una lente o la superficie de un filtro de cámara para este fin. Cúbrelo con una capa de plata.
Juego de oculares: ocular débil con distancia focal de 25-30 mm; promedio 10-15 mm; fuerte 5-7 mm. Para este fin, puede utilizar oculares de microscopio, binoculares y lentes de cámaras de cine de pequeño formato.
Monte el espejo principal, el espejo diagonal plano y el ocular en el tubo del telescopio.
Para un telescopio reflector, haga un trípode de paralaje con un eje polar y un eje de declinación. El eje polar debe estar dirigido hacia la Estrella Polar.
Se considera que tales medios son filtros de luz y un método para proyectar una imagen en una pantalla. ¿Qué pasaría si no pudieras montar un telescopio con tus propias manos, pero realmente quisieras mirar las estrellas? Si por alguna razón es imposible montar un telescopio casero, no se desespere. Puedes encontrar un telescopio en una tienda a un precio razonable. Inmediatamente surge la pregunta: "¿Dónde se venden?" Estos equipos se pueden encontrar en tiendas especializadas en dispositivos astronómicos. Si no hay nada parecido en tu ciudad, entonces deberías visitar una tienda de equipos fotográficos o buscar otra tienda que venda telescopios. Si tiene suerte, hay una tienda especializada en su ciudad, e incluso con consultores profesionales, este es el lugar para usted. Antes de ir, se recomienda echar un vistazo a una descripción general de los telescopios. Primero, comprenderá las características de los dispositivos ópticos. En segundo lugar, será más difícil engañarle y pasarle un producto de baja calidad.
Entonces definitivamente no te decepcionarás con tu compra. Algunas palabras sobre la compra de un telescopio a través de la World Wide Web. Este tipo de compras se está volviendo muy popular hoy en día y es posible que tú lo utilices. Es muy conveniente: busca el dispositivo que necesita y luego lo solicita. Sin embargo, es posible que se encuentre con la siguiente molestia: después de una larga selección, puede resultar que el producto ya no esté en stock. Un problema mucho más desagradable es la entrega de mercancías. No es ningún secreto que un telescopio es algo muy frágil, por lo que solo se le pueden entregar fragmentos. Es posible adquirir un telescopio a mano.
Esta opción te permitirá ahorrar mucho dinero, pero deberás estar bien preparado para no comprar un artículo roto. Un buen lugar para encontrar un vendedor potencial son los foros de astrónomos. Precio por telescopio Consideremos algunas categorías de precios: unos cinco mil rublos. Dicho dispositivo corresponderá a las características de un telescopio hecho a mano en casa. Hasta diez mil rublos. Sin duda, este dispositivo será más adecuado para la observación de alta calidad del cielo nocturno. La parte mecánica de la carcasa y el equipo serán muy escasos y es posible que tengas que gastar dinero en algunas piezas de repuesto: oculares, filtros, etc. De veinte a cien mil rublos. Esta categoría incluye telescopios profesionales y semiprofesionales.
Los entusiastas de la astronomía construyen telescopios reflectores caseros principalmente según el sistema newtoniano. Fue Isaac Newton quien creó por primera vez el telescopio reflector alrededor de 1670. Esto le permitió deshacerse de las aberraciones cromáticas (que conducen a una disminución de la claridad de la imagen, a la aparición de contornos o rayas de colores que no están presentes en un objeto real), el principal inconveniente de los telescopios refractores que existían en ese momento. tiempo.
Espejo diagonal: este espejo dirige un haz de rayos reflejados a través del ocular hacia el observador. El elemento designado con el número 3 es el conjunto del ocular.
El foco del espejo principal y el foco del ocular insertado en el tubo del ocular deben coincidir. El foco del espejo primario se define como la parte superior del cono de rayos reflejados por el espejo.
Un espejo diagonal se fabrica en tamaños pequeños, es plano y puede tener forma rectangular o elíptica. Se instala un espejo diagonal en el eje óptico del espejo principal (lente), en un ángulo de 45° con respecto al mismo.
Un espejo plano doméstico común no siempre es adecuado para su uso como espejo diagonal en un telescopio casero: el telescopio requiere una superficie ópticamente más precisa. Por lo tanto, una superficie plana de una lente óptica plana cóncava o plana convexa se puede utilizar como espejo diagonal si este plano se recubre primero con una capa de plata o aluminio.
Las dimensiones de un espejo diagonal plano para un telescopio casero se determinan a partir de la construcción gráfica del cono de rayos que refleja el espejo principal. En un espejo con forma rectangular o elíptica, los lados o ejes tienen una relación de 1:1,4 entre sí.
La lente y el ocular de un telescopio reflector casero se montan mutuamente perpendiculares al tubo del telescopio. Para montar el espejo principal de un telescopio casero, necesitará un marco, de madera o de metal.
Para hacer un marco de madera para el espejo principal de un telescopio reflector casero, puede tomar una tabla redonda u octogonal con un espesor de al menos 10 mm y 15-20 mm más grande que el diámetro del espejo principal. El espejo principal se fija a este tablero con 4 piezas de tubo de goma de paredes gruesas, montadas sobre tornillos. Para una mejor fijación, puede colocar arandelas de plástico debajo de las cabezas de los tornillos (no pueden sujetar el espejo).
El tubo de un telescopio casero está hecho de un trozo de tubo de metal, a partir de varias capas de cartón pegadas entre sí. También puedes hacer un tubo de metal y cartón.
Se deben pegar tres capas de cartón grueso con cola de carpintero o caseína y luego insertar el tubo de cartón en los anillos de refuerzo metálicos. También se utiliza metal para hacer un cuenco para el marco del espejo principal de un telescopio casero y una tapa para tubería.
La longitud del tubo (tubo) de un telescopio reflector casero debe ser igual a la longitud focal del espejo principal y el diámetro interno del tubo debe ser 1,25 veces el diámetro del espejo principal. El interior del tubo de un telescopio reflector casero debe estar "ennegrecido", es decir, cúbrelo con papel negro mate o píntalo con pintura negra mate.
El montaje del ocular de un telescopio reflector casero en su diseño más simple puede basarse, como dicen, "en la fricción": el tubo interior móvil se mueve a lo largo del exterior fijo, proporcionando el enfoque necesario. El conjunto del ocular también puede tener rosca.
Antes de su uso, se debe instalar un telescopio reflector casero en un soporte especial: una montura. Puede comprar un soporte de fábrica ya hecho o hacerlo usted mismo con materiales de desecho. Puede leer más sobre los tipos de monturas para telescopios caseros en nuestros siguientes materiales.
Seguramente un principiante no necesitará una cámara espejo con un coste astronómico. Esto es simplemente, como dicen, una pérdida de dinero. Conclusión Como resultado, nos familiarizamos con información importante sobre cómo hacer un telescopio simple con sus propias manos y algunos de los matices de comprar un nuevo dispositivo para observar las estrellas. Además del método que hemos considerado, existen otros, pero este es tema para otro artículo. Ya sea que haya construido un telescopio en casa o haya comprado uno nuevo, la astronomía lo llevará a lo desconocido y le brindará experiencias que nunca antes había experimentado.
Un tubo de cristal para gafas es esencialmente un refractor simple con una sola lente en lugar de una lente objetivo. Los rayos de luz provenientes del objeto observado se recogen en un tubo mediante una lente. Para eliminar la coloración del arco iris de la imagen y la aberración cromática, se utilizan dos lentes hechas de diferentes tipos de vidrio. Cada superficie de estas lentes debe tener su propia curvatura, y
las cuatro superficies deben ser coaxiales. Es casi imposible fabricar una lente de este tipo en condiciones de aficionado. Es difícil conseguir una buena lente, incluso pequeña, para un telescopio.
H0 hay otro sistema: un telescopio reflector. o reflector. En él, la lente es un espejo cóncavo, donde sólo es necesario dar una curvatura precisa a una superficie reflectante. ¿Cómo se construye?
Los rayos de luz provienen del objeto observado (Fig. 1). El espejo principal cóncavo (en el caso más simple, esférico) 1, que recoge estos rayos, proporciona una imagen en el plano focal, que se ve a través del ocular 3. En la trayectoria del haz de rayos reflejado por el espejo principal, un Se coloca un pequeño espejo plano 2, ubicado en un ángulo de 45 grados con respecto al eje óptico principal. Desvía el cono de rayos en ángulo recto para que el observador no bloquee con la cabeza el extremo abierto del tubo del telescopio 4. En el lado del tubo opuesto al espejo plano diagonal se cortó un orificio para la salida del cono de rayos y, a pesar de ello, se reforzó el tubo ocular 5. que la superficie reflectante se procesa con muy alta precisión (la desviación del tamaño dado no debe exceder los 0,07 micrones (setecientas milésimas de milímetro)), la fabricación de dicho espejo es bastante accesible para un escolar.
Primero recorta el espejo principal.
El espejo cóncavo principal se puede fabricar con un espejo común, una mesa o un expositor de vidrio. Debe tener suficiente espesor y estar bien recocido. El vidrio mal recocido se deforma mucho cuando cambia la temperatura y esto distorsiona la forma de la superficie del espejo. El plexiglás, el plexiglás y otros plásticos no son adecuados en absoluto. El espesor del espejo debe ser de poco más de 8 mm y el diámetro no más de 100 mm. Se aplica una suspensión de polvo de esmeril o carborundo con agua debajo de un trozo de tubo metálico de diámetro adecuado con un espesor de pared de 02-2 mm. Se cortan dos discos de cristal de espejo. Puede cortar manualmente un disco con un diámetro de 100 mm de vidrio de 8 a 10 mm de espesor en aproximadamente una hora para facilitar el trabajo; puede utilizar una máquina (Fig. 2).
El marco está reforzado sobre la base 1.
3. Un eje 4, equipado con un mango 5, pasa por el centro de su travesaño superior. Se fija un taladro tubular 2 en el extremo inferior del eje y se fija un peso b en el extremo superior. El eje de perforación puede equiparse con rodamientos. Puede hacer un motor, entonces no es necesario girar la manija. La máquina está hecha de madera o metal.
Ahora - lijado
Si coloca un disco de vidrio encima de otro y, después de untar las superficies de contacto con una mezcla de polvo abrasivo y agua, mueve el disco superior hacia y alejándose de usted, al mismo tiempo que gira uniformemente ambos discos en direcciones opuestas, entonces serán molidos unos a otros. El disco inferior se vuelve gradualmente más convexo y el superior se vuelve cóncavo. Cuando se alcanza el radio de curvatura deseado, que se comprueba mediante la profundidad del centro del hueco, la flecha de curvatura, se pasa a polvos abrasivos más finos (hasta que el vidrio se vuelve mate oscuro). El radio de curvatura está determinado por la fórmula: X =
donde y es el radio del espejo principal; . P es la distancia focal.
para el primer telescopio casero, el diámetro del espejo (2y) se elige entre 100 y 120 mm; F - 1000--1200 mm. La superficie cóncava del disco superior será reflectante. Pero todavía hay que pulirlo y recubrirlo con una capa reflectante.
Cómo conseguir una esfera precisa
La siguiente etapa es el pulido.
El instrumento es el mismo segundo disco de cristal. Es necesario convertirlo en una almohadilla de pulido, y para ello aplicar una capa de resina mezclada con colofonia sobre la superficie (la mezcla le da mayor dureza a la capa de pulido).
La resina para la almohadilla de pulido se prepara así. Derrita la colofonia en una cacerola pequeña a fuego lento. y luego se le añaden pequeños trozos de resina blanda. La mezcla se revuelve con un palo. Es difícil determinar de antemano la proporción de colofonia y resina. Después de enfriar bien una gota de la mezcla, es necesario probar su dureza. Si la uña del pulgar deja una marca superficial con una fuerte presión, la dureza de la resina es cercana a la requerida. No se puede hacer hervir la resina y formar burbujas; no será apta para el trabajo. Se corta una red de ranuras longitudinales y transversales en la capa de mezcla de pulido para que la sustancia pulidora y el aire circulen libremente durante el funcionamiento y las áreas de resina proporcionen un buen contacto con el espejo. El pulido se realiza de la misma forma que el lijado: el espejo se mueve hacia adelante y hacia atrás; además, tanto la almohadilla de pulido como el espejo se van girando poco a poco en direcciones opuestas. Para obtener la esfera más precisa posible, durante el esmerilado y pulido es muy importante mantener un cierto ritmo de movimientos, uniformidad en la longitud del “recorrido” y la rotación de ambos vasos.
Todo este trabajo se realiza en una sencilla máquina casera (Fig. 3), de diseño similar a una máquina de alfarería. Sobre una base de tablero grueso se coloca una mesa de madera giratoria con un eje que pasa por la base. Sobre esta mesa se monta la amoladora o la almohadilla para pulir. Para evitar que la madera se deforme, se impregna con aceite, parafina o pintura impermeable.
El dispositivo Fouquet viene al rescate
¿Es posible, sin acudir a un laboratorio óptico especial, comprobar la precisión de la superficie del espejo? Es posible si se utiliza un dispositivo diseñado hace unos cien años por el famoso físico francés Foucault. El principio de funcionamiento es sorprendentemente simple y la precisión de la medición es de hasta centésimas de micra. El famoso óptico soviético D. D. Maksutov en su juventud hizo un excelente espejo parabólico (y es mucho más difícil obtener una superficie parabólica que una esfera), utilizando para probar este mismo dispositivo, ensamblado a partir de una lámpara de queroseno, un trozo de hoja. de una sierra para metales y bloques de madera. Así es como funciona (Figura 4)
Una fuente puntual de luz I, por ejemplo, un pinchazo en una lámina iluminada por una bombilla brillante, se encuentra cerca del centro de curvatura O del espejo Z. El espejo se gira ligeramente de modo que la parte superior del cono de rayos reflejados O1 se encuentra algo alejado de la propia fuente de luz. Este vértice puede ser atravesado por una delgada pantalla plana H con una regla: un "cuchillo Foucault". Colocando el ojo detrás de la pantalla cerca del punto donde convergen los rayos reflejados, veremos que todo el espejo está, por así decirlo, inundado de luz. Si la superficie del espejo es exactamente esférica, cuando la pantalla cruce la parte superior del cono, todo el espejo comenzará a desvanecerse uniformemente. Pero una superficie esférica (no una esfera) no puede recoger todos los rayos en un punto. Algunos de ellos se cruzarán delante de la pantalla, otros, detrás de ella. Luego vemos una imagen de sombra en relieve” (Fig. 5), en la que podemos descubrir qué desviaciones de la esfera hay en la superficie del espejo. Cambiando el modo de pulido de cierta manera, se pueden eliminar.
La sensibilidad del método de la sombra se puede juzgar a partir de esta experiencia. Si colocas tu dedo sobre la superficie del espejo durante unos segundos y luego miras usando un dispositivo de sombra; luego en el lugar donde se aplicó el dedo, un montículo con bastante
una sombra perceptible que desaparece gradualmente. El dispositivo de sombra mostraba claramente una elevación insignificante formada por el calentamiento de una sección del espejo al entrar en contacto con un dedo. Si “el cuchillo de Foucault apaga todo el espejo al mismo tiempo, entonces su superficie es verdaderamente una esfera exacta.
Algunos consejos más importantes
Una vez pulido el espejo y moldeada con precisión su superficie, se debe aluminizar o platear la superficie cóncava reflectante. La capa reflectante de aluminio es muy duradera, pero es posible cubrir un espejo con ella solo en una instalación especial al vacío. Por desgracia, los fanáticos no tienen tales configuraciones. Pero puedes platear un espejo en casa. La única lástima es que la plata se desvanece bastante rápido y hay que renovar la capa reflectante.
Un buen espejo primario para un telescopio es el principal. Un espejo diagonal plano en los pequeños telescopios reflectores puede sustituirse por un prisma con reflexión interna total, utilizado, por ejemplo, en los binoculares prismáticos. Los espejos planos habituales que se utilizan en la vida cotidiana no son adecuados para un telescopio.
Los oculares se pueden coger de un microscopio antiguo o de instrumentos geodésicos. En casos extremos, una única lente biconvexa o planoconvexa puede servir como ocular.
El tubo (tubo) y toda la instalación del telescopio se pueden realizar en una amplia variedad de opciones, desde las más simples, donde el material es cartón, tablas y bloques de madera (Fig. 6), hasta las más avanzadas. con piezas y piezas fundidas especialmente torneadas en un torno. Pero lo principal es la resistencia y estabilidad de la tubería. De lo contrario, especialmente con grandes aumentos, la imagen temblará y será difícil enfocar el ocular y será incómodo trabajar con el telescopio.
Ahora lo principal es la paciencia.
Un estudiante de séptimo a octavo grado puede construir un telescopio que proporcione muy buenas imágenes con aumentos de hasta 150 veces o más. Pero este trabajo requiere mucha paciencia, perseverancia y precisión. Pero ¡qué alegría y orgullo debería sentir quien se familiariza con el espacio con la ayuda del instrumento óptico más preciso: un telescopio hecho con sus propias manos!
La parte más difícil de producir usted mismo es el espejo principal. Le recomendamos un método nuevo y bastante sencillo de fabricarlo, para el que no se necesitan equipos complejos ni máquinas especiales. Es cierto que es necesario seguir estrictamente todos los consejos para el pulido fino y especialmente para pulir un espejo. Sólo bajo esta condición se puede construir un telescopio que no sea peor que uno industrial. Es este detalle el que causa más dificultades. Por tanto, hablaremos muy brevemente de todos los demás detalles.
La pieza en bruto del espejo principal es un disco de vidrio con un espesor de 15 a 20 mm.
Puede utilizar una lente de condensador de ampliadora fotográfica, que suele venderse en los centros comerciales de fotografía. O pegue discos de vidrio delgados con pegamento epoxi, que se puede cortar fácilmente con un cortador de vidrio de diamante o de rodillo. Asegúrese de que la junta adhesiva sea lo más fina posible. Un espejo "en capas" tiene algunas ventajas sobre uno sólido: no es tan susceptible a deformarse cuando cambia la temperatura ambiente y, por lo tanto, proporciona una imagen de mejor calidad.
El disco abrasivo puede ser de vidrio, hierro o cemento-hormigón. El diámetro del disco abrasivo debe ser igual al diámetro del espejo y su grosor debe ser de 25 a 30 mm. La superficie de trabajo de la almohadilla abrasiva debe ser de vidrio o, mejor aún, de resina epoxi curada con una capa de 5-8 mm. Por lo tanto, si logró girar o seleccionar un disco adecuado de chatarra, o fundirlo con mortero de cemento (1 parte de cemento y 3 partes de arena), entonces debe diseñar su lado de trabajo, como se muestra en la Figura 2.
Los polvos abrasivos para moler se pueden fabricar a partir de carborundo, corindón, esmeril o arena de cuarzo. Este último se pule lentamente, pero a pesar de todo lo anterior, la calidad del acabado es notablemente superior. Los granos abrasivos (se necesitarán 200-300 g) para el desbaste, cuando necesitamos hacer el radio de curvatura requerido en la pieza en bruto del espejo, deben tener un tamaño de 0,3-0,4 mm. Aparte de esto, se necesitarán polvos más pequeños y con un tamaño de grano más pequeño.
Si no es posible comprar polvos ya preparados, es muy posible prepararlos usted mismo triturando pequeños trozos de una muela abrasiva en un mortero.
Pulido brusco del espejo.
Asegure la almohadilla de lijado a un soporte o mesa estable con el lado de trabajo hacia arriba. Debes encargarte de la minuciosa limpieza de tu rectificadora doméstica después de sustituir los abrasivos. ¿Por qué se debe colocar una capa de linóleo o caucho sobre su superficie? Es muy conveniente una bandeja especial que, junto con el espejo, se puede retirar de la mesa después del trabajo. El desbaste se realiza mediante un método confiable y "anticuado". Mezcle abrasivo con agua en una proporción de 1:2. Distribuya unos 0,5 cm3 sobre la superficie del plato de lijado. La suspensión resultante, coloque el espejo en blanco con el lado exterior hacia abajo y comience a moler. Sostenga el espejo con las dos manos, esto lo protegerá de caídas y la posición correcta de las manos permitirá obtener de forma rápida y precisa el radio de curvatura deseado. Al pulir, realice movimientos (trazos) en la dirección del diámetro, girando uniformemente el espejo y la amoladora.
Intente desde el principio acostumbrarse al ritmo de trabajo posterior: por cada 5 golpes, 1 giro del espejo en sus manos de 60°. Ritmo de trabajo: aproximadamente 100 golpes por minuto. Mientras mueve el espejo hacia adelante y hacia atrás sobre la superficie de la almohadilla de lijado, trate de mantenerlo en un estado de equilibrio estable en la circunferencia de la almohadilla de lijado. A medida que avanza el pulido, el crujido del abrasivo y la intensidad del pulido disminuyen, el plano del espejo y la almohadilla de pulido se contaminan con abrasivo gastado y partículas de vidrio con agua: lodos. Debe lavarse de vez en cuando o limpiarse con una esponja húmeda. Después de lijar durante 30 minutos, verifique el tamaño de la hendidura usando una regla de metal y hojas de afeitar de seguridad. Conociendo el grosor y la cantidad de hojas que caben en el espacio entre la regla y la parte central del espejo, podrás medir fácilmente el hueco resultante. Si no es suficiente, continúe moliendo hasta obtener el valor requerido (en nuestro caso, 0,9 mm). Si el polvo de molienda es de buena calidad, la molienda gruesa se puede completar en 1 a 2 horas.
Molienda fina.
Para conseguir un acabado fino, las superficies del espejo y de la muela se pulen entre sí formando una superficie esférica con la máxima precisión. El pulido se realiza en varias pasadas utilizando abrasivos cada vez más finos. Si durante el rectificado grueso el centro de presión estaba ubicado cerca de los bordes de la amoladora, durante el rectificado fino no debe estar a más de 1/6 del diámetro de la pieza de trabajo desde su centro. A veces es necesario realizar, por así decirlo, movimientos erróneos del espejo a lo largo de la superficie de la almohadilla abrasiva, ahora hacia la izquierda, ahora hacia la derecha. Empiece a lijar finamente sólo después de una limpieza profunda. No permita que partículas grandes y duras de abrasivo estén cerca del espejo. Tienen la desagradable capacidad de infiltrarse “independientemente” en la zona de lijado y producir arañazos. Al principio, utilice un abrasivo con un tamaño de partícula de 0,1-0,12 mm. Cuanto más fino sea el abrasivo, menores dosis se deben añadir. Dependiendo del tipo de abrasivo, es necesario seleccionar experimentalmente su concentración con agua en suspensión y el valor de la porción. El momento de su producción (suspensión), así como la frecuencia de eliminación de lodos. Es imposible permitir que el espejo se enganche (quede atascado) en la amoladora. Es conveniente conservar la suspensión abrasiva en botellas con tubos de plástico de 2-3 mm de diámetro insertados en los tapones. Esto facilitará su aplicación sobre la superficie de trabajo y la protegerá de obstrucciones con partículas grandes.
Compruebe el progreso del pulido mirándose en el espejo a contraluz después de enjuagar con agua. Las virutas grandes que quedan después de un pulido torpe deben desaparecer por completo, la opacidad debe ser completamente uniforme; solo en este caso se puede considerar completado el trabajo con este abrasivo. Es útil trabajar de 15 a 20 minutos más para pulir no solo las hendiduras inadvertidas, sino también una capa de microfisuras. Después de esto, enjuague el espejo, el plato de lijado, la bandeja, la mesa, las manos y proceda a lijar con otro abrasivo más pequeño. Agrega la suspensión abrasiva de manera uniforme, unas gotas a la vez, agitando previamente la botella. Si se añade muy poca suspensión abrasiva o si hay grandes desviaciones de la superficie esférica, entonces el espejo puede "pegarse". Por lo tanto, es necesario colocar el espejo sobre la almohadilla abrasiva y realizar los primeros movimientos con mucho cuidado, sin mucha presión. El “agarrar” el espejo durante las últimas etapas del pulido fino es especialmente delicado. Si ha ocurrido tal amenaza, bajo ninguna circunstancia debe apresurarse. Tómese la molestia de calentar uniformemente (durante 20 minutos) el espejo con la almohadilla abrasiva bajo el chorro de agua tibia a una temperatura de 50-60° y luego enfríelos. Entonces el espejo y la almohadilla abrasiva se separarán. Puedes golpear un trozo de madera en el borde del espejo en la dirección de su radio, tomando todas las precauciones. No olvide que el vidrio es un material muy frágil y tiene baja conductividad térmica, y con una diferencia de temperatura muy grande se agrieta, como a veces sucede con un vaso de vidrio si se le vierte agua hirviendo. El control de calidad en los pasos finales de la molienda fina debe realizarse utilizando una lupa potente o un microscopio. En las etapas finales del pulido fino, la probabilidad de que se produzcan rayones aumenta drásticamente.
Por ello, enumeramos las precauciones contra su aparición:
realizar una limpieza y lavado a fondo del espejo, bandeja y manos;
realizar limpieza húmeda en el área de trabajo después de cada aproximación;
Intente quitar el espejo de la almohadilla de pulido lo menos posible. Es necesario agregar abrasivo moviendo el espejo hacia un lado la mitad de su diámetro, distribuyéndolo uniformemente según la superficie del disco abrasivo;
Coloque el espejo sobre la almohadilla de molienda, presiónelo y las partículas grandes que caigan accidentalmente sobre la almohadilla de molienda se aplastarán y no rayarán el plano del disco de vidrio.
Los rayones o picaduras individuales no estropearán la calidad de la imagen. Sin embargo, si son muchos, reducirán el contraste. Después de un pulido fino, el espejo se vuelve translúcido y refleja perfectamente los rayos de luz que caen en un ángulo de 15-20°. Una vez que estés seguro de que es así, muélelo sin presión, girándolo rápidamente para igualar la temperatura con el calor de tus manos. Si sobre una fina capa del abrasivo más fino el espejo se mueve simplemente, con un ligero silbido, que recuerda a un silbido entre dientes, esto significa que su superficie es muy cercana a la esférica y se diferencia de ella solo en centésimas de micra. Nuestra tarea durante la posterior operación de pulido es no estropearlo de ninguna manera.
Pulido de espejos
La diferencia entre el pulido espejo y el pulido fino es que se realiza sobre un material blando. Las superficies ópticas de alta precisión se obtienen puliendo con almohadillas de pulido de resina. Además, cuanto más dura es la resina y más pequeña es su capa en la superficie de la almohadilla de pulido dura (se utiliza como base para la almohadilla de pulido), más precisa es la superficie de la esfera en el espejo. Para hacer una almohadilla para pulir de resina, primero debe preparar una mezcla de betún y colofonia en solventes. Para ello, muele 20 g de betún de petróleo grado IV y 30 g de colofonia en trozos pequeños, mézclelos y viértalos en una botella de 100 cm3; luego vierta 30 ml de gasolina y 30 ml de acetona y ciérrelo con un tapón. Para acelerar la disolución de la colofonia y el betún, agite la mezcla periódicamente y al cabo de unas horas el barniz estará listo. Aplique una capa de barniz a la superficie de la almohadilla de lijado y déjela secar. El espesor de esta capa después del secado debe ser de 0,2 a 0,3 mm. Después de esto, tome el barniz con una pipeta y deje caer una gota a la vez sobre la capa seca, evitando que las gotas se fusionen. Lo que es muy importante es distribuir las gotas uniformemente. Después de que el barniz se haya secado, la almohadilla de pulido estará lista para su uso.
Luego prepare una suspensión de pulido: una mezcla de polvo de pulido y agua en una proporción de 1:3 o 1:4. También es conveniente guardarlo en una botella con tapón, equipada con un tubo de plástico. Ahora tienes todo lo que necesitas para pulir el espejo. Moje la superficie del espejo con agua y deje caer sobre ella unas gotas de suspensión pulidora. Luego, coloque con cuidado el espejo sobre la almohadilla de pulido y muévalo. Los movimientos durante el pulido son los mismos que durante el pulido fino. Pero es posible presionar el espejo solo cuando se mueve hacia adelante (desplazarlo desde la almohadilla de pulido, es necesario devolverlo a su posición original sin ninguna presión, sujetando su parte cilíndrica con los dedos); El pulido se realizará casi en silencio. Si la habitación está en silencio, es posible que escuche un ruido que suena como una respiración. Pulir lentamente, sin presionar demasiado el espejo. Es importante establecer un modo en el que el espejo bajo carga (3-4 kg) avance con bastante fuerza, pero retroceda con facilidad. La almohadilla para pulir parece “acostumbrarse” a este régimen. El número de golpes es de 80 a 100 por minuto. Realiza movimientos incorrectos de vez en cuando. Verifique el estado de la almohadilla de pulido. Su patrón debe ser uniforme. Si es necesario, séquelo y gotee barniz en los lugares correctos, después de agitar bien la botella con él. El proceso de pulido debe controlarse a contraluz, utilizando una lupa potente o un microscopio con un aumento de 50 a 60 veces.
La superficie del espejo debe pulirse uniformemente. Es muy malo si la zona media del espejo o los bordes se pulen más rápido. Esto puede suceder si la superficie de la almohadilla de pulido no es esférica. Este defecto debe eliminarse inmediatamente agregando barniz bituminoso y colofonia en las zonas bajas. Después de 3-4 horas el trabajo suele terminar. Si examina los bordes del espejo a través de una lupa potente o un microscopio, ya no verá hoyos ni pequeños arañazos. Es útil trabajar durante otros 20-30 minutos, reduciendo la presión de dos a tres veces y deteniéndose durante 2-3 minutos cada 5 minutos de trabajo. Esto asegura la igualación de la temperatura por el calor de la fricción y las manos y el espejo adquiere una forma de superficie esférica más precisa. Entonces el espejo está listo. Ahora sobre las características de diseño y los detalles del telescopio. Los tipos de telescopio se muestran en los bocetos. Necesitará pocos materiales y todos están disponibles y son relativamente baratos. Como espejo secundario, se puede utilizar un prisma de reflexión interna total de un binocular grande, una lente o un filtro de luz de una cámara, cuyas superficies planas tengan aplicada una capa reflectante. Como ocular telescópico se pueden utilizar un ocular de microscopio, una lente de enfoque corto de una cámara o lentes plano-convexas simples con una distancia focal de 5 a 20 mm. Cabe destacar especialmente que los marcos de los espejos primario y secundario deben realizarse con mucho cuidado.
La calidad de la imagen depende de su correcto ajuste. El espejo en el marco debe fijarse con un pequeño espacio. El espejo no debe quedar atascado en dirección radial o axial. Para que un telescopio proporcione una imagen de alta calidad, su eje óptico debe coincidir con la dirección hacia el objeto de observación. Este ajuste se realiza cambiando la posición del espejo auxiliar secundario y luego ajustando las tuercas de ajuste del marco del espejo primario. Cuando se ensambla el telescopio, es necesario realizar revestimientos reflectantes en las superficies de trabajo de los espejos e instalarlos. La forma más sencilla es cubrir el espejo con plata. Este revestimiento refleja más del 90% de la luz, pero se desvanece con el tiempo. Si domina el método de deposición química de plata y toma medidas contra el deslustre, para la mayoría de los astrónomos aficionados esta será la mejor solución al problema.
El desierto de Atacama en Chile es un paraíso para los astrónomos. La limpieza única del aire, las condiciones atmosféricas favorables durante todo el año y los niveles extremadamente bajos de contaminación lumínica hacen de esta zona inhóspita un lugar ideal para la construcción de telescopios gigantes. Por ejemplo, el telescopio E-ELT, para el que ya se está preparando una obra. Sin embargo, este no es el único proyecto de este tipo a gran escala. Desde 2005 se trabaja en la construcción de otro impresionante instrumento astronómico: el Telescopio Gigante de Magallanes (GMT). Así es como se verá una vez finalizada la construcción en 2020:
Su sistema óptico se basa en una superficie reflectante de 7 enormes espejos redondos. Cada uno tiene un diámetro de 8,4 my un peso de 20 toneladas. La fabricación de estos espejos por sí sola, e incluso con la precisión requerida, es una verdadera obra maestra de la ingeniería. ¿Cómo se crean tales productos? Sobre esto - debajo del corte.
Actualmente se han fabricado dos espejos, el tercero ha sido fundido y se está enfriando gradualmente, y el cuarto está previsto para finales de este año. El proceso de producción fue desarrollado por especialistas del Laboratorio de Espejos del Observatorio Steward de la Universidad de Arizona.
Cada espejo está formado por una gran cantidad de segmentos hexagonales, lo que permitió reducir 5 veces el peso del producto en comparación con un espejo macizo del mismo tamaño. Los espacios en blanco de vidrio de borosilicato de alta calidad se fabrican en Japón. El grosor de los segmentos no supera los 28 mm, lo que tiene un efecto positivo en las condiciones de funcionamiento: dicho espejo absorberá rápidamente la temperatura ambiente, lo que evitará vibraciones del aire cerca de la superficie y distorsiones de la imagen.
Sustratos para segmentos de espejo.
Además, el diseño ligero de los propios espejos permitirá montar una superficie reflectante con un diámetro de 25 metros a partir de sólo 7 espejos primarios y 7 secundarios. Esto simplifica enormemente la gestión y el ajuste del telescopio. Compare esto con los 798 segmentos del proyecto E-ELT.
Después de colocar los espacios en blanco de vidrio sobre los sustratos (1681 piezas), toda el área del futuro espejo se cubre con un enorme horno giratorio. La temperatura alcanza los 1178 grados centígrados, la velocidad de rotación del horno es de 5 revoluciones por minuto. Como resultado, los segmentos se fusionan y forman una única matriz de vidrio con una forma de superficie parabólica. La rotación del horno debido a la fuerza centrífuga permite la formación rugosa de una superficie parabólica.
Tras esto, comienza un largo proceso de enfriamiento controlado y uniforme, en el mismo horno rotatorio. Se necesitan tres meses para evitar que aparezcan grietas debido a un enfriamiento demasiado rápido. Una vez finalizado el enfriamiento, el futuro espejo se retira con cuidado del sustrato resistente al calor y se transfiere a un soporte de pulido.
A continuación comienza el proceso aún más largo y laborioso de pulir el espejo. A diferencia de los espejos esféricos, cuya curvatura superficial es constante, pulir un espejo parabólico gigante de máxima precisión es una tarea muy difícil. En el caso de los espejos para HMT, la desviación de la forma esférica fue de 14 mm.
En general, las líneas y superficies parabólicas son, por así decirlo, antinaturales. Casi todas las herramientas disponibles y creadas están relacionadas de alguna manera con círculos y esferas, por lo que los científicos y tecnólogos tuvieron que devanarse los sesos para pulir el espejo.
Una de las herramientas principales es un disco giratorio con un diámetro de aproximadamente 1 m, con dosificadores de sustancias abrillantadoras. El disco puede moverse a lo largo del riel guía, mientras que el espejo gira alrededor de un eje en el soporte de pulido.
Esta es una herramienta básica de pulido de diamante para acabado de superficies diseñada para suavizar la mayoría de los defectos de la superficie del vidrio y crear una forma de silla de montar. El hecho es que durante la rotación, el vidrio líquido tomó la forma de una parábola simétrica, que es la aproximación más cercana. Y para obtener una superficie parabólica en forma de silla de montar, se realiza un rectificado controlado por computadora, durante el cual se eliminan entre 6 y 8 mm de vidrio. La precisión del procesamiento de la superficie en esta etapa alcanza las 100 micras.
A continuación comienza el pulido. Después de cada ciclo de pulido, la superficie del espejo se mide utilizando un interferómetro. Se escanea toda el área del espejo con un rayo láser, se registran diversas desviaciones del rayo reflejado en las convexidades y depresiones y se elabora un mapa de defectos. La resolución del interferómetro es de unos 5 nanómetros.
A partir del mapa de defectos, el ordenador guía las herramientas durante el siguiente ciclo de pulido, dedicando más tiempo o aplicando más presión en zonas concretas. Para la corrección puntual de defectos individuales detectados también se utilizaron muelas pulidoras con un diámetro de 10 a 35 cm con suelas bastante flexibles que seguían la curvatura de la superficie del espejo.
Para las tareas que realizará el telescopio se permiten defectos superficiales de no más de 25 nanómetros. Y esto es muy difícil de lograr. Pulir el primer espejo duró aproximadamente un año.
Tengo un telescopio Celestron PowerSeeker 127 EQ simple, el que se muestra arriba. Mi esposa me lo regaló por mi cumpleaños. Fue un regalo bastante espontáneo como este: “No sé qué regalarte, oh mira la tienda, entremos y echemos un vistazo”. En principio me alegré mucho de recibir un regalo así; fue algo muy interesante. Sin embargo, mientras lo usaba, me di cuenta de que quería más. Este telescopio PowerSeeker 127EQ tiene una serie de defectos de diseño importantes de los que, debido a mi inexperiencia, simplemente no me di cuenta. La principal desventaja es el espejo principal esférico y la lente correctora. Como resultado, el diseño óptico es demasiado complicado y la lente correctora no se ajusta con precisión, lo que tampoco es de alta calidad. En general, creo que la calidad de la imagen observada con un diámetro de espejo así podría haber sido mejor.
Empecé a pensar que necesitaba un telescopio diferente. Ésta es una situación normal. Dicen que no importa qué tipo de telescopio tenga un aficionado, siempre sueña con lo mejor. Y entonces surge la pregunta: ¿cómpralo o hazlo tú mismo? En realidad, la respuesta no es obvia. ¿Probablemente sea más fácil de comprar y tal vez incluso más barato? Construirlo usted mismo sin experiencia es una tarea técnica difícil, no se sabe si funcionará y no está claro si será más barato que simplemente comprarlo.
Entré en el camino resbaladizo de la construcción independiente de telescopios. A continuación te cuento mis primeros pasos en esta dirección, pero te advierto desde ya que no esperes leer todavía un artículo con final feliz. Estoy muy lejos de eso (si es que sucede).
Entonces, debes comenzar estudiando la teoría.
En mi opinión, no hay nada mejor que el libro “Telescopes for Astronomy Lovers”, L.L. Sikoruk, 1982. A pesar de que el libro tiene más de treinta años, nunca había visto una presentación más detallada “de principio a fin”. También hay un libro de M. S. Navashin, “The Amateur Astronomer’s Telescope”, 1979. También es útil.
Además de estos libros tan útiles, por supuesto, puedes y debes visitar los astroforos. por ejemplo, este. Aquí puede hacer una pregunta y leer sobre quién hace qué y cómo.
Último refugio: youtube.com. Puede parecer extraño, pero muchas personas en todo el mundo están construyendo telescopios. Algunos incluso tienen blogs de vídeo y muestran el proceso de fabricación. Palabras clave para buscar en YouTube: pulido de espejos.
En general, diría que el nicho de la construcción de telescopios por parte de aficionados en Rusia parece completamente vacío (pero esto no es seguro). En Europa y América hay tiendas especiales que venden piezas en bruto para espejos, polvos abrasivos y herramientas y kits para hacer espejos (kit de espejo telescópico).
Ahora bien, por supuesto, no es el año 1979 ni el 1982, pero ¿dónde puedo conseguir un espacio en blanco para un espejo telescópico? ¿O dónde puedo conseguir polvos para lijar? Encontré varias fábricas de óptica, pero parece que no tienen ningún interés en los clientes privados. Probablemente su principal cliente sea el Estado representado por el complejo militar-industrial. Quería comprar un espejo en bruto, un disco con un diámetro de 200 milímetros, y me dijeron que costaría unos treinta mil sin gastos de envío. Quizás haya vidrio óptico de muy alta calidad, pero yo, un aficionado, simplemente no lo entiendo (sin ironía, sé que en algún lugar se puede requerir una calidad excepcional).
A decir verdad, por treinta mil puedes comprar un espejo grande ya hecho en algún lugar de la gran China.
En general, decidí hacerlo con materiales de desecho, como recomendó Sikoruk en su libro. El material que tenemos a mano es cristal de pantalla (pero no templado). Necesito cortar varios discos de vidrio de 10 milímetros de espesor y luego pegarlos con vidrio líquido. Sikoruk escribe y justifica en su libro el espesor necesario del espejo principal en función de su diámetro.
La primera epopeya. Cortar un vaso en blanco
Fui a un vidriero y le pedí que me cortara piezas rectangulares de vidrio de 10 mm de aproximadamente 250x250 milímetros, pero todas tenían que ser de la misma lámina para estar seguros de las mismas propiedades de todas las piezas.
Fui a la tienda y compré un par de cacerolas de aluminio con un diámetro interior de 180 milímetros. Esto es exactamente lo que planeé para hacer un telescopio. A decir verdad, Sikoruk aconseja hacer el primer telescopio de no más de 100 milímetros y adquirir experiencia con él, pero no, somos inteligentes, hacemos 180 a la vez.
Se cortó la sartén y se atornillaron al fondo un peso y dos pernos sobresalientes.
Este será un cortador.
Luego viene el largo y doloroso proceso de fabricar una máquina para cortar la pieza de trabajo. Aquí necesitarás un motor de una lavadora vieja, una polea, una especie de caja de cambios vieja, trozos de madera contrachapada, pernos, tuercas y otras tonterías.
En general se ve así:
La tapa de la cacerola está pegada al cristal con silicona y sus bordes están biselados. Sirve como elemento centrador para mi cortadora. El cortador, es decir, media sartén, se coloca encima y se acciona mediante una caja de cambios del motor.
Esto funciona así (mi video):
Mientras trabaja, debe agregar constantemente abrasivo debajo de los bordes del cortador. Trabajé con el abrasivo durante unos cinco a siete minutos, el abrasivo estaba desgastado y mezclado con migas de vidrio y aluminio. Lave el abrasivo viejo y aplique uno nuevo. Luego me acostumbré a hacer todo esto sobre la marcha sin apagar el motor. Funcionó, lo lavó e inmediatamente añadió abrasivo nuevo con una cuchara.
Aquí tenéis una foto no muy buena, pero se puede ver cuánto se ha hundido el “cortador” en el grosor del cristal:
Extraje abrasivo de la misma manera que lo hacían nuestros ancestros lejanos en la época de los mamuts. Tenía un trozo de una muela vieja. Lo aplasté con un martillo sobre un yunque.
Golpeé los trozos resultantes con un martillo y recogí las migajas en un frasco; el resultado fue un polvo abrasivo grueso. Por supuesto, en esta etapa tal salvajismo todavía es aceptable, pero luego tendremos que mejorar los estándares de producción.
Como resultado, en mi máquina se corta un disco de 180 mm a partir de una hoja de 10 mm en unas tres o tres horas y media. Corté cuatro discos:
Mi riqueza:
Según mi plan, los pegaré de dos en dos con vidrio líquido, trataré los bordes con epoxi, como aconseja Sikoruk, y tendré dos espacios en blanco del espejo principal de 180 mm. A continuación empezaré a afilarlos y probablemente arruine uno. Bueno, la segunda, espero que funcione.
Ya compré un juego de polvos de lijado para esta misión:
Pero entonces comienza otra historia. Necesita afilarse. Esto se realiza en varias etapas: desbastado, esmerilado, esmerilado y luego pulido. Sinceramente, estoy estancado en este punto. A continuación se muestran algunas ilustraciones del libro “Telescopios para amantes de la astronomía”:
Excelente:
Molienda:
Errores típicos:
Desafortunadamente, a pesar de las explicaciones detalladas del libro de Sikoruk y de otras fuentes, no tengo una idea absolutamente precisa de cómo hacerlo correctamente. El problema es que es necesario hacer una parábola con una precisión muy alta: los errores, protuberancias o hoyos en el espejo principal deben ser inferiores a 1/8 de la longitud de onda de la luz. La precisión de la parábola debe ser de al menos 0,05 micras.
Esto es lo que escribe Sikoruk en su libro:
El proceso de creación de imágenes y sombras es difícil de dividir en componentes: se trata de un proceso creativo único en el que a menudo juega un papel decisivo no sólo el conocimiento, sino también la intuición. En general, este proceso es tan interesante en sí mismo que el autor, por ejemplo, muchas veces no tiene prisa por terminarlo, intenta trabajar de un lado a otro, encontrando un gran placer en el proceso de figuración, aunque, sin duda, la vista de una imagen de sombra completamente plana es una vista asombrosa.En el proceso de pulido, según J. Mattewson, “siempre hay un elemento de misticismo”. Esto se debe en parte a que el proceso de pulido no está suficientemente estudiado, pero en parte a que el propio maestro a menudo quiere un poco de misticismo, cuando la figuración deja de ser sólo una tecnología para convertirse en gran medida en un arte. No en vano D. D. Maksutov dijo que el óptico prefiere "evocar" a la resina de almohadilla de pulido hecha en casa, sin confiar en la resina de fábrica. (Es cierto que si tienes la oportunidad de comprar resina para pulir de fábrica, deberías hacerlo). A menudo, el éxito de una empresa está determinado por un impulso creativo y, para tener más tiempo para la creatividad, es necesario prevenir las razones que claramente conducen a problemas.
¿Resulta que aparentemente no existen métodos claros mediante los cuales actuar para obtener una parábola verdadera?
De hecho, por supuesto, el mismo libro de Sikoruk explica cómo controlar la forma de un espejo. Para hacer esto, primero necesita construir un "dispositivo de sombra" especial. Sin embargo, con la ayuda de este dispositivo, creo que es posible detectar errores zonales, pero no está del todo claro cómo modificar la almohadilla de pulido para que los errores zonales se corrijan durante el pulido posterior.
Vi muchas demostraciones en video en YouTube: hay moldeado y lijado y la llamada "parabolización" con el trazo mágico "W".
Aquí hay algunos videos coloridos:
Procesamiento aproximado:
Rectificado de espejo: 200 f/5 rectificado fino:
La gente también construye máquinas para mecanizar espejos:
De todo esto resulta que cada uno hace lo que se le ocurre, pero ¿cómo hacerlo de forma que se garantice el resultado? Hay algo en qué pensar aquí...
Después de pensarlo mucho, decidí que antes de afilar debería intentar hacer un modelo de software de todo el proceso de afilado. Por alguna razón me pareció que esto sería bastante fácil de hacer. Pensé en hacer una lijadora, algo así como la del último vídeo.
La pieza en bruto del espejo debe girar lentamente en la parte inferior y en la parte superior, por ejemplo, un anillo de extracción de acero se moverá con un movimiento alternativo utilizando un mecanismo de manivela.
Decidí que el modelo de software podría ser muy simple: necesito calcular el tiempo que cada punto de la pieza del espejo pasa bajo la superficie del anillo de extracción. Puede intentar contar no toda la superficie de la pieza de trabajo, sino solo un radio de corte.
Este vídeo está hecho a partir de imágenes del proceso de pelado virtual en mi programa:
Pensé que seleccionando la longitud de la carrera en el modelo de software, la longitud de los brazos del mecanismo de manivela (y su movimiento está lejos de ser una sinusoide), podría decir exactamente cómo afilar para alcanzar un parábola.
Desafortunadamente, debo decir que cuanto más profundizo en el problema, más me doy cuenta de que mi modelo de software virtual no funciona en absoluto. No tengo en cuenta demasiados parámetros que afectan la velocidad de pulido del vidrio: por ejemplo, no tengo en cuenta la velocidad de las piezas que se frotan, pero es diferente en el centro y en los bordes. Entonces todavía no tengo en cuenta la presión del anillo de pelado sobre la pieza de trabajo, pero aparentemente es necesario hacerlo, ya que durante el trabajo la forma de la pieza de trabajo cambia, lo que significa la distribución de las fuerzas de fricción en la superficie de la pieza de trabajo. también cambia.
Cuando escribí este artículo, incluso pensé en dar aquí el código fuente completo de mi programa (C/C++), sin embargo, ¿de qué sirve si el programa no funciona?
Por el momento, he comenzado a reescribir radicalmente mi software y todavía tengo la intención de crear un modelo de software del proceso de figuración en espejo. Quizás, si tengo éxito, publique mi código.
Durante mucho tiempo quise hacer un concentrador solar parabólico. Después de leer mucha literatura sobre cómo hacer un molde para un espejo parabólico, me decidí por la opción más simple: una antena parabólica. La antena parabólica tiene una forma parabólica que recoge los rayos reflejados en un punto.
Miré las placas "variantes" de Jarkov como base. A un precio que me resultó aceptable, sólo pude adquirir un producto de 90 cm. Pero el objetivo de mi experimento es la alta temperatura en el punto focal. Para lograr buenos resultados, necesita un área de espejo; cuanto más, mejor. Por tanto, la placa debe tener 1,5 m, o mejor aún 2 m. El fabricante de Jarkov tiene estos tamaños en su surtido, pero están hechos de aluminio y, por lo tanto, los precios están por las nubes. Tuve que sumergirme en Internet en busca de un producto usado. Y en Odessa, los constructores, mientras desmantelaban algún objeto, me ofrecieron una antena parabólica de plástico de 1,36 x 1,2 m. Me faltaba un poco lo que quería, pero el precio era bueno y pedí un plato.
Después de recibir la placa un par de días después, descubrí que estaba hecha en los EE. UU., que tenía poderosas nervaduras de refuerzo (me preocupaba si la carrocería era lo suficientemente fuerte y si se movería después de pegar los espejos) y una fuerte orientación. Mecanismo con muchas configuraciones.
También compré espejos de 3 mm de espesor. Pedido de 2 m2. - un poco con reserva. Los espejos se venden principalmente en 4 mm de espesor, pero encontré uno de tres para que sea más fácil de cortar. Decidí hacer el tamaño de los espejos para el concentrador de 2 x 2 cm.
Después de reunir los componentes principales, comencé a hacer un soporte para el concentrador. Había varias esquinas, trozos de tuberías y perfiles. Lo corté a medida, lo soldé, lo limpié y lo pinté. Esto es lo que pasó:
Entonces, una vez hecho el soporte, comencé a cortar los espejos. Los espejos recibieron unas dimensiones de 500 x 500 mm. Primero lo corté por la mitad y luego con una malla de 2 x 2 cm probé con un montón de cortavidrios, pero ahora no es posible encontrar nada sensato en las tiendas. Un cortavidrios nuevo corta perfectamente entre 5 y 10 veces, y eso es todo... Después de eso, puedes tirarlo inmediatamente. Quizás haya algunos profesionales, pero no debes comprarlos en ferreterías. Por lo tanto, si alguien va a hacer un concentrador con espejos, ¡la cuestión de cortar los espejos es la más difícil!
Los espejos están cortados, el trípode está listo, ¡estoy empezando a pegar los espejos! El proceso es largo y tedioso. Mi número de espejos en el buje terminado fue de 2480 piezas. Elegí el pegamento equivocado. Compré un pegamento especial para espejos; se mantiene bien, pero es espeso. Al pegar, exprimir una gota sobre el espejo y luego presionarlo contra la pared del plato, existe la posibilidad de presionar el espejo de manera desigual (en algún lugar más fuerte, en algún lugar más débil). Como resultado, es posible que el espejo no quede bien pegado, es decir, Dirigirá su rayo de sol no al foco, sino cerca de él. Y si el enfoque es borroso, no se pueden esperar buenos resultados. De cara al futuro, diré que mi enfoque resultó borroso (de lo cual concluyo que era necesario usar otro pegamento). Aunque los resultados del experimento fueron satisfactorios, el foco tenía un tamaño de aproximadamente 10 cm y alrededor todavía había una mancha borrosa de otros 3-5 cm. Cuanto más pequeño es el foco, más preciso es el enfoque de los rayos y, en consecuencia, más alto. la temperatura. Me tomó casi 3 días completos pegar los espejos. El área de los espejos cortados era de aproximadamente 1,5 metros cuadrados. Al principio estuvo casado, hasta que se adaptó, mucho, luego mucho menos. Los espejos defectuosos probablemente no representaban más del 5%.
El concentrador solar parabólico está listo.
Durante las mediciones, la temperatura máxima en el foco del concentrador fue de al menos 616,5 grados. Los rayos del sol ayudaron a prender fuego a una tabla de madera, derritiendo estaño, un peso de plomo y una lata de cerveza de aluminio. Realicé el experimento el 25 de agosto de 2015 en la región de Jarkov, en el pueblo de Novaya Vodolaga.
Los planes para el próximo año (y tal vez para el invierno) son adaptar el concentrador a las necesidades prácticas. Quizás para calentar agua, quizás para generar electricidad.
En cualquier caso, la naturaleza nos ha dado a todos una poderosa fuente de energía, sólo tenemos que aprender a utilizarla. La energía del sol cubre miles de veces todas las necesidades de la humanidad. Y si una persona puede tomar al menos una pequeña parte de esta energía, entonces este será el mayor logro de nuestra civilización, gracias al cual salvaremos nuestro planeta.
A continuación te dejamos un vídeo en el que verás el proceso de fabricación de un concentrador solar basado en una antena parabólica, y los experimentos que se realizaron utilizando el concentrador.
El problema del uso de la energía solar ha ocupado las mejores mentes de la humanidad desde la antigüedad. Estaba claro que el Sol es una poderosa fuente de energía libre, pero nadie sabía cómo utilizarla. Si crees en los escritores antiguos Plutarco y Polibio, el primero en utilizar prácticamente la energía solar fue Arquímedes, quien, con la ayuda de ciertos dispositivos ópticos inventados por él, logró recoger los rayos del sol en un poderoso rayo y quemar la flota romana.
De hecho, el dispositivo inventado por el gran griego fue el primer concentrador de radiación solar que recogía los rayos del sol en un solo haz de energía. Y en el foco de este concentrador la temperatura podría alcanzar los 300°C - 400°C, suficiente para incendiar los barcos de madera de la flota romana. Uno solo puede adivinar qué tipo de dispositivo inventó Arquímedes, aunque, según las ideas modernas, solo tenía dos opciones.
El propio nombre del dispositivo, concentrador solar, habla por sí solo. Este dispositivo recibe los rayos del sol y los recoge en un único haz de energía. El concentrador más simple es familiar para todos desde la infancia. Se trata de una lente biconvexa ordinaria, con la que se podían quemar varias figuras, inscripciones e incluso imágenes enteras, cuando dicha lente recogía los rayos del sol en un pequeño punto de una tabla de madera o de una hoja de papel.
Esta lente pertenece a los denominados concentradores refractarios. Además de las lentes convexas, esta clase de concentradores también incluye lentes y prismas de Fresnel. Los concentradores de enfoque largo construidos sobre la base de lentes Fresnel lineales, a pesar de su bajo costo, se utilizan muy poco en la práctica, ya que son de gran tamaño. Su uso está justificado cuando las dimensiones del concentrador no sean críticas.
Concentrador Solar Refractor
El concentrador de radiación solar prisma no presenta este inconveniente. Además, un dispositivo de este tipo también es capaz de concentrar parte de la radiación difusa, lo que aumenta significativamente la potencia del haz de luz. El prisma triangular sobre cuya base se construye dicho concentrador es a la vez un receptor de radiación y una fuente de haz de energía. En este caso, la cara frontal del prisma recibe radiación, la cara posterior la refleja y la radiación sale por la cara lateral. El funcionamiento de dicho dispositivo se basa en el principio de reflexión interna total de los rayos antes de que lleguen a la cara lateral del prisma.
A diferencia de los concentradores refractores, los concentradores reflectantes funcionan según el principio de recoger la luz solar reflejada en un haz de energía. Según su diseño se dividen en concentradores planos, parabólicos y parabólico-cilíndricos. Si hablamos de la efectividad de cada uno de estos tipos, entonces el mayor grado de concentración, hasta 10.000, lo proporcionan los concentradores parabólicos. Pero para construir sistemas de calefacción solar se utilizan principalmente sistemas planos o cilíndricos parabólicos.
Concentradores solares parabólicos (reflectantes)
Aplicación práctica de concentradores solares.
En realidad, la tarea principal de cualquier concentrador solar es recoger la radiación solar en un único haz de energía. Y puedes utilizar esta energía de varias maneras. Puede calentar agua utilizando energía gratuita y la cantidad de agua calentada estará determinada por el tamaño y el diseño del concentrador. Se pueden utilizar pequeños dispositivos parabólicos como horno solar para cocinar.
Concentrador parabólico como horno solar.
Puede utilizarlos para proporcionar iluminación adicional a los paneles solares para aumentar la producción de energía. Y puede utilizarse como fuente de calor externa para motores Stirling. El concentrador parabólico proporciona una temperatura de aproximadamente 300°C – 400°C en el foco. Si, por ejemplo, colocas un soporte para una tetera o una sartén en el foco de un espejo relativamente pequeño, obtendrás un horno solar en el que podrás cocinar alimentos y hervir agua muy rápidamente. Un calentador con refrigerante colocado en el punto focal le permitirá calentar rápidamente incluso el agua corriente, que luego podrá usarse para fines domésticos, por ejemplo, para ducharse o lavar los platos.
El esquema más sencillo para calentar agua con un concentrador solar.
Si coloca un motor Stirling de potencia adecuada en el foco de un espejo parabólico, puede obtener una pequeña central térmica. Por ejemplo, Qnergy ha desarrollado y lanzado motores QB-3500 Stirling, que están diseñados para funcionar con concentradores solares. En esencia, sería más correcto llamarlos generadores de corriente eléctrica basados en motores Stirling. Esta unidad produce una corriente eléctrica de 3500 vatios. La salida del inversor es un voltaje estándar de 220 voltios 50 hercios. Esto es suficiente para proporcionar electricidad a una casa para una familia de 4 personas o una cabaña de verano.
Por cierto, utilizando el principio de funcionamiento de los motores Stirling, muchos artesanos fabrican con sus propias manos dispositivos que utilizan movimientos de rotación o alternativos. Por ejemplo, bombas de agua para una residencia de verano.
La principal desventaja de un concentrador parabólico es que debe estar constantemente orientado hacia el sol. Las instalaciones industriales de helio utilizan sistemas de seguimiento especiales que hacen girar espejos o refractores siguiendo el movimiento del sol, asegurando así la recepción y concentración de la máxima cantidad de energía solar. Para uso individual, es poco probable que sea aconsejable utilizar dichos dispositivos de seguimiento, ya que su costo puede exceder significativamente el costo de un simple reflector en un trípode normal.
Cómo hacer tu propio concentrador solar
La forma más sencilla de hacer un concentrador solar casero es utilizar una antena parabólica vieja. Primero debe decidir para qué se utilizará este concentrador y luego, en base a esto, elegir el lugar de instalación y preparar la base y las fijaciones en consecuencia. Lave bien la antena, séquela y pegue una película de espejo en el lado receptor del plato.
Para que la película quede plana, sin arrugas ni pliegues, se debe cortar en tiras de no más de 3 a 5 centímetros de ancho. Si pretende utilizar el concentrador como horno solar, se recomienda cortar un agujero con un diámetro de aproximadamente 5 a 7 centímetros en el centro de la placa. Por este orificio se pasará un soporte con un soporte para platos (quemador). Esto asegurará que el recipiente con la comida que estás preparando no se mueva cuando el reflector esté orientado hacia el sol.
Si el plato tiene un diámetro pequeño, también se recomienda cortar las tiras en trozos de aproximadamente 10 cm de largo. Pegue cada pieza por separado, ajustando con cuidado las juntas. Cuando el reflector esté listo, se debe instalar sobre un soporte. Después de esto, será necesario determinar el punto de enfoque, ya que el punto de enfoque óptico en la antena parabólica no siempre coincide con la posición del cabezal receptor.
Concentrador solar casero - horno
Para determinar el punto focal, es necesario armarse con gafas oscuras, una tabla de madera y guantes gruesos. Luego, debe apuntar el espejo directamente al sol, atrapar un conejito en el tablero y, acercando o alejando el tablero con respecto al espejo, encontrar el punto donde este conejito tendrá un tamaño mínimo: un punto pequeño. Se necesitan guantes para proteger sus manos de quemaduras si caen accidentalmente en el área de la viga. Pues bien, cuando se encuentre el punto focal, solo queda arreglarlo e instalar el equipo necesario.
Hay muchas opciones para fabricar usted mismo concentradores solares. De la misma manera, usted mismo puede fabricar un motor Stirling a partir de materiales de desecho. Y este motor se puede utilizar para una variedad de propósitos. ¿Cuánta imaginación, ganas y paciencia es suficiente?