Istoria telescoapelor începe relativ recent comparat cu istoria omenirii, deoarece tehnologia necesară pentru a obține lentile ce pot focaliza lumina corect și fără prea multe distorsiuni este destul de avansată.
Deși obiectele ce pot fi identificate ca lentile datează de până la 4000 de ani în urmă, sursa sau utilitatea lor este incertă; nu se știe dacă erau utilizate pentru proprietățile lor optice sau doar ca decorațiuni. Scriitori greci au descris proprietățile optice ale unei sfere umplute cu apă încă din anii 500 î.Hr., iar Ptolemeu a scris Optica, o carte de căpătâi, în care descria proprietățile luminii precum reflexia, refracția și culoarea, fiind urmat de Ibn Sahl în secolul al X-lea și Ibn Al-Haytham în secolul al XI-lea.
Primele utilizări ale lentilelor pentru proprietățile lor optice datează de la începutul secolului al XIII-lea, odată cu invenția ochelarilor. Invenția ochelarilor cu lentile concave, menite să corecteze miopia, îi este atribuită lui Nicolae din Cusa, în 1471.
Deși există controverse și incertitudine în legătură cu acest fapt, prima mențiune a unui dispozitiv de tipul unui telescop a apărut în anul 1608, în Țările de Jos, când un producător de ochelari pe nume Hans Lippershey a înregistrat un patent în care era descris un telescop (patent care nu i-a fost acordat), alcătuit dintr-o lentilă convexă simplă pe post de obiectiv și o lentilă concavă pe post de ocular.
Designul optic al unui telescop Galilean, cu un obiectiv cu o singură lentilă convexă, convergentă și ocular cu o lentilă divergentă, concavă.
Galileo Galilei a folosit același design ca bază pentru telescopul său, adaptat pentru astronomie.
Puterea de mărire este dictată de raportul între distanțele focale ale obiectivului și ocularului. Un atribut al acestui tip de telescop este faptul că redă imaginea corect orientată, însă acest lucru nu este deloc important pentru astronomie. Un mare dezavantaj este faptul că are câmpul vizual foarte îngust, limitând puterea maximă de mărire pe la 30x.
Telescopul “Cannocchiali” al lui Galileo Galilei, sursa: Wikipedia. Di Sailko – Opera propria,
CC BY-SA 3.0, Sursă
Mai târziu, în 1611, Johannes Kepler a înlocuit lentila concavă din ocular cu o lentilă convexă. Acest model nou de telescop a fost îmbunătățit mai apoi de alți astronomi, precum Christiaan Huygens, cu oculare construite din mai multe lentile.
Telescopul Keplerian, ce utilizează două lentile convergente.
Cea mai mare diferență, ușor vizibilă, între cele două modele de telescoape (Galilean și Keplerian) este faptul că cel Galilean creează o imagine corectată pe ambele axe. Telescopul Keplerian creează o imagine răsturnată în ocular, însă acesta nu are câmpul vizual la fel de limitat ca cel Galilean, deci pot fi utilizate puteri de mărire mai mari.
Obiectivele cu o singură lentilă suferă de distorsiuni și aberații ale imaginii, din cauza formei și compoziției sticlei din care sunt create. Folosind aceste caracteristici, pot fi create două lentile care, prin forma și alcătuirea lor, să își anuleze aberațiile optice. Acest obiectiv se numește dublet.
Primul obiectiv dublet acromat a apărut într-o lunetă construită de Chester Moore Hall. Deși această invenție nu a fost făcută publică, John Dollond a aflat de ea și a început producția comercială a telescoapelor echipate cu dublete acromate în 1758.
Invenția primului telescop reflector îi este atribuită lui Sir Isaac Newton, care în 1668 a construit un telescop ce utiliza o oglindă principală concavă sferică, ce focaliza lumina către o oglindă secundară plană, montată în centrul aperturii, ce redirecționa lumina spre marginea tubului, unde este localizat un ocular.
Replică a telescopului construit de Sir Isaac Newton în 1668, aflată în posesia Royal Society of London
Autor: The Science Museum UK
Laurent Cassegrain a descris într-o lucrare din 1672, un design de reflector care folosește, în loc de o oglindă plană montată la 45°, o oglindă convexă sferică ce reflectă lumina focalizată printr-o gaură în oglinda principală.
Telescoapele reflectoare au fost îmbunătățite de John Hadley, odată cu producția oglinzilor parabolice în 1721, care erau formate astfel încât aberația sferică să fie anulată. Léon Foucault a introdus procesul de argintare a oglinzilor în anul 1857, iar în 1932, procesul de aplicare al stratului reflectorizant a fost înlocuit de procesul de aluminizare, bazat pe sublimarea unui fir de aluminiu în vid.
Modelul Ritchey-Chrétien a fost inventat în 1910, dar nu a fost adoptat decât după anul 1950; iar azi majoritatea telescoapelor moderne implementează acest design, incluzând Telescopul Spațial Hubble.
Din cauza limitărilor tehnologice ale procesului de argintare, telescoapele reflectoare nu au fost foarte fiabile între anii 1850 și 1900. De aceea, acea perioadă intervalul respectiv este numită cunoscut ca perioada „Marilor Refractoare”, ce erau construite cu diametre între 60 cm și 1 m, culminând cu telescopul refractor de la Observatorul Yerkes.
Telescopul refractor cu obiectiv de 1 metru diametru al observatoruli Yerkes. Autor necunoscut – Wikipedia.
Aceste mari refractoare au fost treptat înlocuite de telescoape reflectoare, după invenția procedeelor superioare de depunere a straturilor reflectorizante. Prin construcția lor, telescoapele reflectoare pot avea diametre ale oglinzii principale mult mai mari, ajungându-se chiar până la construcția telescopului Hale, cu diametrul oglinzii principale de 5 metri, în 1948.
La finele anilor 1990, puteam deja găsi telescoape de 8 sau chiar 10 metri diametru, cum ar fi telescopul Keck, ESO Very Large Telescope, observatorul Gemini sau telescopul Subaru.
Sursă: Issues, Palomar, Public Domain,Licență
Oglinzile dintr-o singură piesă au limitele lor. Cu cât diametrul oglinzii crește, cu atât crește dificultatea procesului de obținere a unei suprafețe corecte. De asemenea, din cauza greutății crescute, oglinda va fi afectată de gravitație, deformând-o și rezultând o imagine distorsionată. Pentru a depăși aceste limitări, au fost construite oglinzi cu suprafețe ușor deformabile sau chiar din segmente hexagonale, ajustate individual, pe zone, folosind actuatoare electronice pentru a poziționa oglinzile și a corecta deformările (Active Optics).
De asemenea, folosindu-se de date culese de un senzor specializat, aceste sisteme pot efectua corecții foarte rapide pentru a contracara efectele cauzate de turbulențe atmosferice (Adaptive Optics).
Dacă ați văzut vreodată imagini cu un observator din care este proiectată o rază laser de culoare galbenă, acum știți că ați văzut un sistem dotat cu optică adaptivă.
Laser folosit pentru Adaptive Optics, emis de telescopul Yepun, de la observatorul Paranal, deșertul Atacama, Chile
Sursă :ESO/Yuri Beletsky
Astăzi, majoritatea telescoapelor de cercetare de pe Pământ, majoritatea telescoapelor spațiale și chiar și radiotelescoapele implementează o variație a modelului Cassegrain, datorită designului compact și eficient, ce poate oferi o imagine bine corectată și o distanță focală lungă, într-un spațiu redus.
Comparație a dimensiunilor telescoapelor existente și planificate, realizată de un utilizator Wikipedia.
Sursă: Cmglee; date despre oglinzi puse la dispoziție de un utilizator anonim de la adresa IP 71.41.210.146
