El Maksutov (también llamado " Mak ") [1] es un diseño de telescopio catadióptrico que combina un espejo esférico con una lente de menisco débilmente negativa en un diseño que aprovecha que todas las superficies son casi "esféricamente simétricas". [2] La lente negativa suele tener el diámetro completo y se coloca en la pupila de entrada del telescopio (comúnmente llamada "placa correctora" o " carcasa correctora de menisco "). El diseño corrige los problemas de aberraciones fuera del eje, como el coma que se encuentra en los telescopios reflectores, al mismo tiempo que corrige la aberración cromática . Fue patentado en 1941 por el óptico soviético Dmitri Dmitrievich Maksutov . [3] [4] Maksutov basó su diseño en la idea detrás de la cámara Schmidt de usar los errores esféricos de una lente negativa para corregir los errores opuestos en un espejo primario esférico . El diseño se ve más comúnmente en una variación de Cassegrain , con un secundario integrado, que puede usar elementos completamente esféricos, simplificando así la fabricación. Los telescopios Maksutov se venden en el mercado amateur desde los años 50.
Es posible que Dmitri Maksutov haya estado trabajando con la idea de emparejar un espejo primario esférico junto con una lente de menisco negativa desde 1936. Sus notas de esa época sobre la función de los espejos Mangin , un reflector de foco catadióptrico temprano que consiste en una lente negativa con plateado en el lado posterior, incluyen un boceto de un espejo Mangin con la parte del espejo y la lente negativa separadas en dos elementos. [5] Maksutov parece haber retomado la idea en 1941 como una variación de un diseño anterior que emparejaba un espejo esférico con una lente negativa, la " cámara Schmidt " de Bernhard Schmidt de 1931. [3] [4] Maksutov afirmó haber tenido la idea de reemplazar la compleja placa correctora Schmidt con una "placa correctora de menisco" totalmente esférica mientras viajaba en un tren de refugiados de Leningrado. [6] Se describe a Maksutov como patentador de su diseño en mayo, [6] agosto u octubre de 1941 [7] y construyendo un prototipo de estilo "Maksutov- Gregorian " en octubre de 1941. [7] Maksutov ideó la idea única de usar un "corrector acromático", un corrector hecho de un solo tipo de vidrio con una forma de menisco negativo débil que se apartaba de la forma simétrica esférica concéntrica pura para corregir la aberración cromática. [8]
En 1941 también se patentaron diseños similares de telescopios de menisco independientes: Albert Bouwers (su telescopio de menisco concéntrico de 1941 ), K. Penning [9] y Dennis Gabor (un diseño catadióptrico no monocéntrico). [10] El secreto en tiempos de guerra impidió que estos inventores conocieran los diseños de los demás, lo que llevó a que cada uno fuera una invención independiente.
El diseño de Maksutov de 1944 fue el primer diseño de telescopio de menisco publicado, y se publicó en la revista ampliamente leída Journal of the Optical Society of America . [11] [12] [7] Esto llevó a que los diseñadores profesionales y aficionados experimentaran casi de inmediato con variaciones, incluidos los diseños newtonianos , Cassegrain y de cámara de campo amplio.
Existen muchos diseños de Maksutov que utilizan una configuración Cassegrain , montando un espejo secundario convexo cerca del foco del espejo primario . La mayoría de los tipos utilizan correctores de apertura completa y, por lo tanto, no son muy grandes, ya que la placa correctora rápidamente se vuelve prohibitivamente grande, pesada y costosa a medida que aumenta la apertura, con tiempos de enfriamiento muy largos para alcanzar un rendimiento óptico óptimo. La mayoría de los fabricantes comerciales suelen detenerse en 180 mm (7 pulgadas).
Las notas de diseño de Maksutov de 1941 exploraron la posibilidad de una construcción de tipo Cassegrain "plegada" con un "punto" plateado secundario en el lado convexo del menisco que mira hacia el espejo primario . [7] Pensó que esto crearía un sistema óptico sellado y resistente adecuado para su uso en escuelas. [7] Este diseño apareció comercialmente en el telescopio Questar de Lawrence Braymer de 1954 y en la patente competitiva del diseñador de PerkinElmer, John Gregory , para un Maksutov–Cassegrain. El uso comercial del diseño de Gregory estaba reservado explícitamente para Perkin–Elmer, pero se publicó como un diseño de telescopio amateur en una edición de 1957 de Sky and Telescope en15y/ 23Variaciones. La mayoría de los Maksutov fabricados hoy en día son de este tipo de diseño "Cassegrain" (llamado "Gregory–Maksutov" [13] o "Spot-Maksutov") que utilizan superficies totalmente esféricas y tienen, como secundario, un pequeño punto aluminizado en la cara interna del corrector. Esto tiene la ventaja de simplificar la construcción. También tiene la ventaja de fijar la alineación del secundario y elimina la necesidad de una "araña" que causaría picos de difracción. La desventaja es que, si se utilizan todas las superficies esféricas, dichos sistemas tienen que tener relaciones focales superiores a 1000 nm.15para evitar aberraciones. [14] Además, se pierde un grado de libertad en la corrección del sistema óptico al cambiar el radio de curvatura del secundario, ya que ese radio es el mismo que el de la cara del menisco posterior. El propio Gregory, en un segundo, más rápido (15) diseño, recurrió a la asferización de la superficie correctora frontal (o el espejo primario) para reducir las aberraciones. Esto ha llevado a otros diseños con elementos asféricos o adicionales para reducir aún más la aberración fuera del eje. [15] La alta relación focal y el campo de visión más estrecho de este tipo de Maksutov-Cassegrain los hace más adecuados para la obtención de imágenes lunares y planetarias y cualquier otro tipo de observación en la que una vista de alta potencia de campo estrecho sea una ventaja, como la resolución de cúmulos globulares densamente empaquetados y estrellas dobles .
El modelo astronómico amateur más notable fue el Questar 3-1/2 Maksutov Cassegrain introducido en 1954, un modelo caro y de producción reducida que todavía se encuentra disponible en el mercado de consumo. A mediados de los años 70, algunos de los principales fabricantes comerciales introdujeron modelos producidos en masa . Más recientemente, la producción en masa de bajo costo rusa y, últimamente, china, ha hecho bajar aún más los precios. Actualmente, muchos fabricantes producen Maksutov–Cassegrain, como Explore Scientific , Intes, Intes-Micro, LOMO , Orion Optics, Telescope Engineering Company (TEC), Vixen , la línea ETX de Meade Instruments y las líneas de telescopios Celestron , Sky-Watcher y Orion de Synta Taiwan .
El diseño Maksutov-Cassegrain puntual se ha utilizado ampliamente en aplicaciones militares , industriales y aeroespaciales . Dado que todos los elementos ópticos se pueden fijar de forma permanente en alineación y el conjunto de tubos se puede sellar ambientalmente, el diseño es extremadamente resistente. Eso lo hace ideal para seguimiento, visualización remota y calibración/ alineación de radar , donde los instrumentos están sujetos a entornos severos y altas fuerzas g .
El Rutten Maksutov–Cassegrain (también llamado Rumak o Sigler Maksutov ) [16] tiene un espejo secundario separado montado en la superficie interna del corrector de menisco, a veces similar a las configuraciones de corrector/soporte de espejo que se encuentran en los Schmidt–Cassegrain comerciales . Esto proporciona un grado adicional de libertad en la corrección de la aberración al cambiar la curvatura del corrector y el secundario de forma independiente. Específicamente, permite al diseñador asferizar el secundario para proporcionar un campo plano mucho más amplio que los Maksutov puntuales tradicionales, con menos coma fuera del eje. Montar el secundario en el corrector también limita los picos de difracción. Esta versión recibe su nombre del trabajo del diseñador óptico holandés Harrie Rutten.
Maksutov observó en sus diseños que en lugar de utilizar un corrector de apertura completa, se podría colocar un pequeño corrector de sub-apertura en el cono de luz convergente del espejo primario y lograr el mismo efecto. [17] En la década de 1980, Dave Shafer [17] y Ralph W. Field [18] presentaron diseños Cassegrain de sub-apertura basados en esta idea. El diseño reduce la masa y el "tiempo de enfriamiento" de un corrector de apertura completa. Tiene los inconvenientes de un tubo abierto, sin sellar y requiere un conjunto de araña para sostener el espejo secundario y el corrector, lo que inevitablemente afecta la calidad de la imagen a través de artefactos de difracción. Además, dado que la luz pasa a través del corrector dos veces, aumenta el número de superficies involucradas, lo que dificulta lograr una buena corrección de la aberración. [19] [20] Los correctores de sub-apertura Maksutov son fabricados actualmente por telescopios Vixen , sus modelos VMC (Vixen Maksutov Cassegrain).
La óptica de Maksutov se puede utilizar en configuraciones newtonianas que tienen una aberración mínima en un amplio campo de visión , con una cuarta parte de la coma de un newtoniano estándar similar y la mitad de la coma de un Schmidt-Newtoniano . [21] La difracción también se puede minimizar utilizando una alta relación focal con un espejo diagonal proporcionalmente pequeño montado en el corrector, lo que permite que este diseño logre un contraste y una calidad de imagen que se aproximan a los de los refractores de alta gama sin obstrucciones (aunque con algo de viñeteado cuando se utilizan fotográficamente). [22] Al igual que el Maksutov-Cassegrain, el diámetro total del sistema óptico es limitado, debido a la masa de la placa correctora. Synta Taiwan produce actualmente una versión de 190 mm bajo la marca Sky-Watcher al igual que Explore Scientific con una versión de 152 mm diseñada en colaboración con el astrónomo David Levy .
El sistema Maksutov se puede utilizar en un tipo (poco frecuente) de diseño de cámara astronómica de campo ultra amplio y foco principal similar a la cámara Schmidt . Al igual que la cámara Schmidt, la cámara Maksutov tiene un plano focal curvo.
Aunque conveniente, este diseño está limitado a relaciones focales superiores
15a menos que se aplique una corrección asférica a algún elemento del sistema óptico.
