Вопросам механики любители до сих пор уделяют очень мало внимания. Проблема рациональной конструкции телескопа оказалась настолько запутанной, а попытки ее разрешить настолько драматическими, что у нас в стране образовалось два лагеря, и многие оказались «по разные стороны баррикад».
За 40 лет занятий телескопостроением я не раз оказывался то в одном, то в другом лагере. В первом из них полагают, что любитель не может работать в мастерской, и телескоп нужно делать из того, что подвернется под руку, Слова столетней давности, принадлежащие лорду Россу — «столяр и слесарь могут выполнить эту работу с достаточной точностью» — начертаны на знамени этого лагеря, и я готов был под ними подписаться в конце сороковых, начале пятидесятых годов.
Технические решения здесь просто чудовищны. Ступица автомобильного колеса вместо оправы главного зеркала, труба из теса, оси — два толстых шурупа, и все это приводится в движение фантастическим приводом, состоящим из капельницы и шнурка. Нужно ли говорить, какие разочарования приходилось испытывать автору телескопа, пожелавшему взглянуть на небо. Помню, как руководитель астрономического кружка Новосибирской станции юных техников С. С. Войнов в 1962 р. в сердцах сказал: «любительский телескоп — это барахло!» и заказал для своей обсерватории 130-миллиметровый фабричный телескоп АВР-3, который получил… через 13 лет, когда работал уже в другом месте!
Позже я бросился в объятья другого лагеря. Стальная труба со стенками 5-8 мм, ее длина 1,5-2 м, так как сферическое зеркало сделать легче. Интуиция подсказывает, что от малейшего ветерка длинная труба будет трястись, как осиновый лист. Поэтому строим вилку с полярной осью, которая покоится в подшипниках от железнодорожного вагона. Именно так выглядела полярная ось моего 315-миллиметрового рефлектора 17 лет назад. Когда я с гордостью рассказал об этом Н. Н. Михельсону, он мягко улыбнулся и спросил: «не многовато ли?» Это был приговор!
Болезнью строительства «монстрировок», как их в шутку назвал любитель телескопостроения и прекрасный киноактер А. Н. Болтнев, в разные годы переболел весь мир. Полвека назад Алан Керкэм в одном из писем писал:
«Скорость и легкость, с которой некоторые любители собирают свои переносные телескопы, просто поразительны. Процедура обычно выглядит так: сначала мастер звонит полудюжине рослых членов своей группы, и вместе они вытаскивают с чердака или из сарая во двор груду хлама. Орудуя разводными ключами, отверткой и кувалдой, они собирают деликатные узлы с такой скоростью и точностью, что, закончив, отваливаются запыхавшись. Но в это время все так устали, и уже так поздно, что не до наблюдений, и телескоп начинают немедленно разбирать».
Об этом же как-то говорил С. И. Сорин. Любители-горожане выезжают за город, монтируют, регулируют, юстируют свои телескопы, а когда через неделю – другую все готово, пора возвращаться в город. Из своего горького опыта добавлю, что по возвращении в город начинается самое грустное – ремонт разбитых в дороге телескопов.
Выход? Грамотно сконструированный 300- и даже 500-миллиметровые телескопы могут еще оставаться транспортабельными. И все-таки серьезному телескопу нужна постоянная обсерватория. Обсерватория — мечта каждого любителя астрономии, но довольно высокая ее стоимость и серьезные хлопоты по строительству многих отпугивают. Каждый решившийся на этот шаг, вынужден тщательно взвешивать все за и против, внимательно рассмотреть свои желания и практические возможности. Рассмотрим здесь несколько вариантов любительских обсерваторий от наиболее простых, доступных многим любителям, до сравнительно сложных и дорогих, доступных практически только кружкам и клубам.
Самое простое — это откидывающийся (рис. 148) или откатывающийся чехол. Первый снабжен противовесами, чтобы облегчить откидывание, второй — роликами, которые катятся по рельсам. Рельсы желательно поднимать над уровнем земли на 20—30 см, чтобы зимой снег не засыпал их. Металлический чехол позволяет спрятать телескоп от непогоды и вандалов.
Желание создать некоторый комфорт и уют во время наблюдений вынуждает многих любителей строить павильон с откатывающейся или откидывающейся крышей (рис. 149, 150). Здесь можно разместить многочисленные принадлежности к телескопу, карты неба. Луны, астрономический
Рис. 148. Металлический чехол для укрытия телескопа
календарь и справочную литературу. Откатные крыши устанавливаются на четырех роликах, которые катятся по швеллеру, уложенному горизонтально желобом вверх. Диаметр роликов желательно брать большим – 80 - 120 мм. Это нужно для плавного хода. Хороши обрезиненные ролики. На концах рельсов обязательны ограничители — упоры, чтобы предотвратить скатывание и падение крыши. Стены павильона могут быть сделаны из дерева, кирпича, бетона, металла.
Рис. 149. Любительская обсерватория Горн. Справа павильон клуба им. Д. Д. Максутова, слева башня, построенная автором
Рис. 150. Откидная крыша павильона
Кирпичная кладка стен ведется с перевязкой швов. По углам через 3- 4 ряда желательно укладывать арматуру из проволоки диаметром 5-8 мм с концами длиной по 50— 100 см. Хороший материал для стен – бетон и шлакобетон.
Павильон клуба им. Д. Д. Максутова сделан полностью из 1,5-миллиметрового стального листа на каркасе из уголка № 40 (рис. 151). За 16 часов он сварен в городе и смонтирован в селе за 4 часа. Свисающий конец рельса опирается на укосину из уголка №40, образуя кронштейн, на конце этот уголок и рельс-швеллер закреплены болтом М8.
Вскоре после установки павильона одна из его половинок крыши из-за отсутствия ограничителя на концах рельсов скатилась. Падая, крыша ударилась о концы кронштейна, срезав болты М8. К счастью, никого под крышей в этот момент не было... Сейчас ограничители представляют собой обрезки уголка № 40, укрепленные поперек рельса на конце.
Рис. 151. Откатывающаяся крыша павильона. Обсерватория клуба им. Д. Д. Максутова
Достоинство павильона — малая стоимость и большой обзор. Он удобен для установки астрографов, кометоискателей, метеорных патрулей. Для того, чтобы стены павильона не закрывали небо у горизонта, инструменты устанавливаются как можно выше, чтобы только не задевали крышу,
Нужно обязательно позаботиться о шторм-захватах, удерживающих крышу при ураганных ветрах. Отсутствие шторм-захватов на павильоне обсерватории клуба юных техников (КЮТ) Сибирского отделения АН СССР привело к тому, что во время шторма крышу сбросило с высоты третьего этажа. К счастью, никто не пострадал.
Очень удобен купол. Он закрывает телескоп от порывов ветра и вибраций, защищает глаза наблюдателя от слепящего света близлежащих огней. Конечно, он не может снизить общую засветку неба, но защитить глаза может.
Верхняя поворотная часть не обязательно должна иметь форму купола. Иногда это цилиндры, перекрытые слегка вспарушенной кровлей, как это было у большого рефрактора Пулковской обсерватории до Великой отечественной войны, иногда — конус, как это сделано у коронографа обсерватории Сакраменто Пик в США (рис. 152). Такая форма не позволяет скапливаться снегу на ней.
Рис. 152. Конический «купол» обсерватории Сакраменто Пик. В башне укрывается коронограф этой солнечной обсерватории
Башня вместе с куполом может поворачиваться у самого основания, как это было сделано в 1962 г. на обсерватории СЮТ в Новосибирске, или так, как это показано, например, на рис. 153.
Сферический купол любительской обсерватории автора показан на рис. 154. Купол построен В. А. Угодниковьм еще в начале 60-х годов и подарен позже автору. Его каркас сделан из реек толщиной 10 мм и шириной 50 мм. Ребра каркаса склеены из шести реек каждое. Ребра сгибались между вкопанными столбиками и смазывались клеем. Прежде чем клей высыхал, они сбивались через 20—30 см мелкими гвоздями. Стыки реек в каждом ряду вразбежку со стыками в других рядах. Каркас обшит обрешеткой из дощечек толщиной 20 и шириной 100 мм. Кровля из кровельной стали по обрешетке. Купол диаметром 3,5 м весит не более 300 кг. На основании купола шурупами закреплен рельс, который представляет собой швеллер № 60. Он согнут в железнодорожном депо и не отклоняется от окружности и от плоскости более чем на 5-8 мм.
Рис. 153, Башня, поворачивающаяся у основания. На первом плане главное зеркало простейшего солнечного телескопа. См. рис. 79 первого издания книги
Ребра купола могут быть сделаны из теса. Тес сколачивается (лучше со столярным клеем) в два ряда и обрезается по шаблону. Так делаются купола многих фирм, в том числе фирмы Карл Цейс.
Часто купол делают сварным из стали. Ребра изгибаются из 10–16-миллиметровой арматурной стали или тонких труб. Брать больший диаметр прутка или больший номер уголка для каркаса не нужно, так как сваренная из 1,5–2-миллиметровой листовой стали оболочка сама по себе достаточно прочна и жестка. Только основание оболочки и периметр люка должны быть сделаны из более толстых стержней.
В наше время часто купол делают из пластмассы — стеклоткани, склеенной эпоксидной смолой. На специально приготовленной форме размером с одну дольку выклеиваются последовательно все доли, из которых будет собран купол. После того, как они готовы, их склеивают между собой. Основание купола и периметр люка должны быть усилены согнутыми стержнями.
Люк закрывается шторками на шарнирах (рис. 152), забралом (рис. 155) или откатывающимися створками
Рис. 154. Забрало обсерватории автора
(рис. 153). Первое проще всего и к тому же позволяет открывать во время наблюдений только часть люка, предохраняя телескоп от порывов ветра, а глаза наблюдателя от постороннего света.
Забрала любительских обсерваторий поднимаются и опускаются вручную. Это обычно согнутый из алюминиевого уголка № 30—50 каркас, на который наклепан лист алюминия толщиной 1,5—2 мм (рис. 154-и 155, г). Каркас движется по «рельсам», согнутым из алюминиевого уголка несколько большего номера, чем каркас забрала. Люк купола охватывает дугу от горизонта и несколько дальше зенита, т. е. более 90°. Откатить его полностью не удается, так как тыльная сторона купола получается менее 90°.
Рис. 155. Конструкция створок и забрала: а — створки; 1 — створки, 2 — тросик, 3 — ролики; б — 1 — створка, 2 — направляющая труба, 3 — труба, скользящая по направляющей, 4 — кронштейн, крепящий направляющую к куполу; в—1—створка, 2—направляющий швеллер, 3 — ролики, 4 — кронштейн, 5 — козырек; г — 1 — каркас забрала, 2 — обшивка забрала, 3 — направляющая в виде уголка, 4 — шторм-захват, 5 — каркас купола, 6 — купол
Поэтому обычно делают две неравные половинки забрала. Меньшая устанавливается внизу, а большая вверху. Это удобно еще и потому, что каждая половинка легче целого и поднимать их проще, а кроме того, открывая только половину люка, мы защищаем телескоп от ветра и наблюдателя от света.
Откатные шторки сдвигаются в стороны от люка по прямолинейным направляющим (рис. 155, а). Это могут быть уголок, швеллер (рис. 155, в), труба (рис. 155, б). Одна из направляющих вверху, вторая внизу. Недостаток откатных шторок в том, что при попытке их отодвинуть они слегка перекашиваются и заклинивают. Чтобы этого избежать, приходится верхний и нижний концы шторки связывать тросами. Чем шире шторка, тем меньше она заклинивает. Поэтому у малых куполов диаметром 3—4 м часто делают одну шторку большой ширины.
Ролики, на которых катится шторка, должны двигаться легко. Их следует устанавливать на шариковых подшипниках и выбирать как можно больший диаметр. Хорошо, если ролики обрезинены, тогда они катятся без грохота.
Особое внимание нужно уделить роликам, но которым катится купол. Все, что сказано только что о роликах шторок, относится в еще большей степени к роликам купола. Их диаметр должен быть 80—120 мм и даже больше. Ролики должны иметь реборды или можно установить несколько дополнительных роликов, которые не дадут куполу скатиться в сторону (рис. 156).
Рис. 156. Купол любительской обсерватории: а — конструкция; 1 — каркас, 2 — деревянная обрешетка, 3 — обшивка кровельной сталью; б — сгибание реек каркаса со склеиванием и сбиванием мелкими гвоздями; в — механизм поворота; 1 — обрезиненный опорный ролик, 2 — обрезиненный радиальный ролик
В сильный ураганный ветер купол может сорвать с башни. Поэтому следует предусмотреть шторм-захваты. Это достаточно прочные стержни, установленные на анкерах, заделанных в стену башни. Верхний конец шторм-захвата загнут с таким расчетом, чтобы, не мешая движению рельса, он в то же время мог зацепиться за полку швеллера или рельса, когда купол приподнимается ветром.
Можно поступить иначе: жестко укрепить на нижнем поясе купола 16—20-миллиметровые штыри и после окончания работы с помощью цепей закреплять штыри к горизонтальным анкерам в стене башни.
Каждая обсерватория должна иметь хоть небольшое отапливаемое помещение на случай наблюдений в холодную погоду. Для большой любительской обсерватории нужен класс, где проводятся теоретические занятия, подготовка к наблюдениям и обработка результатов наблюдении. Обычно площадь этой комнаты 20—50 м2. При проектировании народных обсерваторий и обсерваторий дворцов пионеров и клубов юных техников часто забывают о комнате отдыха наблюдателей, где наблюдатели могут отдохнуть остаток ночи после наблюдений. Она снабжена небольшой кухней-нишей, где можно подогреть ужин, вскипятить кофе. Если установить откидные кровати, то комнату отдыха и классную комнату можно объединить.
В век фотографии любая обсерватория должна иметь небольшую фотолабораторию. В городских обсерваториях там можно обрабатывать негативы и печатать с них фотографии. В загородной обсерватории можно оборудовать маленькую отапливаемую комнату для зарядки пластинок и пленки и проявления и сушки негативов.
Очень желательно иметь небольшую мастерскую. В городской обсерватории здесь может работать кружок телескопостроения, а в загородной можно сделать текущий ремонт или изготовить небольшие приспособления для телескопа.
Очень соблазнительно совместить башню (или павильон) с отапливаемым помещением в единый комплекс. Опыт детской обсерватории Новосибирской станции юных техников, спроектированной автором и построенной в 1962г. под руководством С. С. Войнова, показал, что это не лучшее решение. Дело в том, что зимой отапливаемое помещение излучает тепло и нагревает близлежащие слои воздуха. От этого башни окружены сильно волнующимся воздухом, который портит изображение.
Лучше всего башню установить подальше от теплого помещения, как это сделано на обсерватории автора и клуба им. Д. Д. Максутова. Если это невозможно, например, когда башня строится на крыше отапливаемого здания, то ее нужно устанавливать с той стороны здания, откуда преимущественно дуют ветры. В Новосибирске это юго-западная часть здания. Тогда теплый воздух сносится ветром на северо-восток и не мешает наблюдениям.
Рассмотрим конкретную обсерваторию в поселке Горн, построенную автором и Новосибирским городским дворцом пионеров.
Обсерватория представляет собой комплекс небольших зданий на площади 600 м3. Кроме теплого дома площадью 32 м2, построена башня 315-миллиметрового рефлектора Ньютона с камерами Райта (260 мм) и Шмидта (140 мм), укрепленными параллельно главному телескопу. На той же трубе установлен коронограф. Барабан башни сложен из кирпича на фундаменте из бутового камня (рис. 156).
Верхний пояс башни бетонный. В него залиты 10-миллиметровые вертикальные анкеры с резьбой для крепления роликов с ребордами. Диаметр роликов 80 мм. Купол поворачивает один мальчик 10—12 лет вручную. Забрало состоит из двух частей. Оно описано раньше. Поднимается забрало рукой, а наверху — с помощью легкого шеста. Возвращается о помощью прочного капронового шнура, привязанного к задней части верхней половины. Хотя забрало движется по рельсам с некоторым трением и произвольно не падает, все-таки лучше предусмотреть несложное приспособление, которое позволяло бы его фиксировать в любом положении.
Фундамент телескопа—столб размером 100х80 см в нижней части и 70х70 в верхней. Выложен он из бутового камня. Балки пола первого и второго этажей заложены в кладку, и по ним уложен настил из половой рейки. Лестница и небольшой люк позволяют подниматься на второй этаж.
Ниже первого этажа имеется подвальное помещение размером 1,5х2 м. Оно предназначено для фокуса проектируемого солнечного вертикального телескопа.
Южнее башни установлен павильон с откатной крышей размером 3,6х2,4 м. Высота стен 1,4 м. Крыша состоит из двух половин, раздвигаемых на юг и север. Ролики обрезиненные, диаметром 130 мм. Крыша сдвигается очень легко и практически бесшумно.
В этом павильоне, принадлежащем Новосибирскому дворцу пионеров, установлены 150-миллиметровый рефлектор и 200/500-миллиметровый двойной астрограф на базе аэрообъектива «Уран-12». Благодаря универсальности монтировок могут также устанавливаться 140-миллиметровая камера Шмидта, 47/210-миллиметровый астрограф, «олл-скай»-камера и т. п.
Рис. 157. Разрез башни обсерватории автора: 1 — телескоп, 2 — фундамент, 3 — песчаная подушка, 4 — купол, 5 — искривленный уголок, по которому движется забрало, 6 — забрало, 7 — ролики, по которым катится купол, 8 — целостат проектируемого солнечного телескопа, 9 — вертикальный солнечный телескоп, 10 — экран, 11 — лестница, 12 — люк в подвал солнечного телескопа
Наконец, на чердаке теплого дома предполагается устроить небольшое помещение для кометоискателя. В крыше будет вырезано отверстие размером 1,4Х 1,4 м, которое будет закрываться двумя алюминиевыми створками на шарнирах. Фундамент 250-миллиметрового рефлектора кометоискателя опирается на капитальную стену дома. Так как кометоискатели используются, как правило, с небольшим увеличением, теплые потоки воздуха зимой практически не мешают наблюдениям.
Село Горн, где расположена обсерватория, находится в 100 км от Новосибирска, так что городская засветка исключена. Правда, когда воздух по ночам содержит немного тумана, становится видно небольшое зарево от железнодорожных станций в 3 и 15 км от обсерватории. Ясными осенними ночами автору удается визуально наблюдать не только спиральные рукава туманности Андромеды, но и такие трудные для наблюдений объекты как диффузная туманность Сеть в Лебеде, туманность вокруг звезды Меропы в Плеядах и т. п. Приводимые фотографии, полученные на обсерватории Горн, показывают, что и на равнине на широте 56° в Сибири небо бывает достаточно прозрачным и темным.
В 1947 г. десятилетним мальчиком, увидев в книге Г. Дмитрова и Д. Бэкера «Телескопы и принадлежности к ним» фотографию строительства любительской обсерватории в Спрингфилде (США), я был потрясен и решил выстроить со временем свою обсерваторию. Это случилось лишь 37 лет спустя.
Пользуюсь случаем, чтобы выразить благодарность моим друзьям, нашедшим силы и время для того, чтобы помочь мне реализовать мечту детства: известному актеру театра и кино А. Н. Болтневу, инженерам В. А. Прохорову, Г. М. Трейсману, музыкальному работнику А. А. Трей-сман, врачу Г. П. Савельеву, школьникам В. Семину, А. Савельеву, С. Макарову, С. Кулакову, В. Васильченко, К. Севрюкову, особенно же моей жене, кандидату медицинских наук Л. Т. Киселевой.
Желаю и вам, дорогой читатель, преодолеть все препятствия и успешно завершить строительство вашего телескопа. Дорогу осилит идущий.
Предыдущий параграф |
Глава шестая |
|
