Bealach cinnte chun íomhá den scoth a fháil is ea eagar CCD a chur ag príomhfhócas teileascóp nó réadlann; teicníc atá in úsáid le breis agus 100 bliain. Ach an féidir CCDanna a úsáid in áit scátháin nó lionsa go hiomlán? Creidmheas íomhá: Íomhá Mórcheantar do Calar Alto (LAICA) / JW Fried.

Fiafraigh de Ethan: Cén fáth nach dtógann muid teileascóp gan scátháin nó lionsaí?

Cén fáth nach gcuirfeá do bhrathadóirí in áit scátháin ollmhór?

“Féach agus smaoinigh sula n-osclaítear an cróluas. Is é an croí agus an intinn fíor-lionsa an cheamara. " -Yousuf Karsh

Leis na céadta bliain, bhí an prionsabal atá taobh thiar den teileascóp chomh simplí agus a fhaigheann sé: lionsa nó scáthán a thógáil chun cuid mhór solais a bhailiú, an solas sin a dhíriú ar bhrathadóir (cosúil le súil, pláta grianghrafadóireachta, nó feiste leictreonach ), agus féach i bhfad níos faide ná cumais d’fhís gan chúnamh. Le himeacht aimsire, tá trastomhas níos mó ag baint le lionsaí agus scátháin agus rinneadh iad a chreathadh go cruinneas níos airde, agus tá brathadóirí tar éis dul ar aghaidh go dtí an pointe inar féidir leo gach fótón amháin a thagann isteach a bhailiú agus a úsáid go maith. B’fhéidir go gcuirfeadh cáilíocht na mbrathadóirí iontas ort cén fáth go mbacann muid le scátháin ar chor ar bith! Sin an rud ba mhaith le Pedro Teixeira a fháil amach:

Cén fáth a dteastaíonn lionsa agus scáthán uainn chun teileascóp a dhéanamh anois go bhfuil braiteoirí CCD againn? In áit scáthán agus lionsa 10m a bheith agat a dhíríonn an solas ar bhraiteoir beag, cén fáth nach bhfuil braiteoir 10m agat ina ionad?

Is ceist an-ghéarchúiseach í, mar dá bhféadfaimis é seo a dhéanamh, bheadh ​​sé réabhlóideach.

Comparáid idir mhéideanna scátháin na dteileascóip éagsúla atá ann agus atá beartaithe. Nuair a thiocfaidh GMT ar líne, beidh sé ar an gceann is mó ar domhan, agus beidh sé ar an gcéad teileascóp optúil aicme 25 méadar + sa stair, a sháróidh an ELT níos déanaí. Ach tá scátháin ag na teileascóip seo go léir. Creidmheas íomhá: Cmglee úsáideoir Wikimedia Commons.

Is cuma cé chomh machnamhach a dhéanaimid ár ndromchlaí, is cuma cé chomh mín agus a dhéanaimid ár lionsaí a mheilt agus a snasú, is cuma cé chomh haonfhoirmeach agus cúramach a dhéanaimid na sraitheanna barr a chóta, agus is cuma cé chomh maith agus a dhéanaimid deannach a dhíchur agus a dhíchur, ní bheidh scáthán ná lionsa riamh ann 100% foirfe go optúil. Caillfear codán éigin solais ag gach céim agus le gach machnamh. Ós rud é go n-éilíonn na dearaí nua-aimseartha is mó céimeanna ilghnéitheacha scáthán, lena n-áirítear poll mór sa scáthán bunscoile a bheith in áit mhaith chun solas a léiriú, tá teorannú bunúsach ar dhearadh scátháin agus lionsaí a úsáid chun faisnéis a bhailiú faoin Cruinne.

Tá an sprioc soiléir agus inghlactha: aon chéimeanna gan ghá a ghearradh amach agus deireadh a chur le haon chaillteanas nuair a thagann sé chun solais duit. B’fhéidir gur smaoineamh simplí é, agus de réir mar a éiríonn braiteoirí CCD níos forleithne agus go dtiocfaidh laghdú ar a gcostas, b’fhéidir go mbeidh baint aige seo le todhchaí na réalteolaíochta. Ach ní bheidh sé an-simplí aisling mar seo a chur i bhfeidhm, toisc go bhfuil cúpla constaic an-tábhachtach ann nach mór a shárú d’fhonn teileascóp a bheith agat gan scáthán nó lionsa. A ligean ar dul thar go díreach cad iad.

Ba é an pictiúr 1887 seo den Réaltnéal Mór in Andraiméide an chéad cheann a léirigh struchtúr bíseach armtha an réaltra mór is gaire do Bhealach na Bó Finne. Is é fírinne an scéil go bhfuil an chuma air go bhfuil sé chomh bán sin toisc gur tógadh é seo i bhfianaise neamh-scagtha, seachas féachaint i ndath dearg, glas agus gorm, agus ansin na dathanna sin a chur le chéile. Creidmheas íomhá: Isaac Roberts.

1.) Tá CCDanna gan íoc maidir le solas a thomhas, ach ní dhéanann siad sórtáil nó scagadh de réir tonnfhaid. Ar smaoinigh tú riamh cén fáth go bhfuil na seanghrianghraif a fheiceann tú de réaltaí agus réaltraí monacrómach ar fad, cé go bhfuil dathanna cinnte ag na réaltaí agus na réaltraí féin? Tá sé mar gheall nár bhailigh siad solas i scagairí tonnfhaid iolracha ar leithligh. Cuireann fiú teileascóip nua-aimseartha scagaire idir an solas ag teacht isteach agus na CCDanna / ceamaraí le dul isteach ar thonnfhad áirithe nó ar thonnta tonnfhaid, ionas gur féidir íomhánna iolracha le il-scagairí a thógáil, ag athdhéanamh íomhá fíor-dhath nó dath bréagach an deireadh.

An réaltra Andraiméide (M31), mar a íomháíodh é ó theileascóp bunaithe ar an talamh le scagairí iolracha agus atógtha chun portráid daite a thaispeáint. Creidmheas íomhá: Adam Evans / cc-by-2.0.

D’fhéadfaí é seo a shárú trí shraith iomlán scagairí a chruthú do gach eilimint CCD aonair, ach bheadh ​​sé sin trom, costasach, agus d’éileodh sé go gcuirfí na scagairí seo áit éigin taobh thiar de na heilimintí CCD iad féin, ós rud é go dteastaíonn uait an limistéar bailithe iomlán a choinneáil, áit a rachadh scáthán nó lionsa de ghnáth, oscailte don spéir. Ní déileálaí é, ach is gné é nach bhfuil réiteach againn dó faoi láthair.

Tá CCDanna mór-limistéir thar a bheith úsáideach chun solas a bhailiú agus a bhrath, agus chun gach fótón aonair a thagann isteach a uasmhéadú. Ach gan scáthán nó lionsa chun an solas a dhíriú roimhe seo, ní theipfidh ar nádúr omnidirectional CCD íomhá bríoch den réad a thabhairt ar aird. á bhreathnú. Creidmheas íomhá: Íomhá Mórcheantar do Calar Alto (LAICA) / JW Fried.

2.) Ní thomhaiseann CCD treo an tsolais atá ag teacht isteach. Chun na híomhánna bríomhara sin a chruthaíonn siad a tháirgeadh chomh maith, ní gá do theileascóip déine agus tonnfhad an tsolais atá ag teacht isteach a thomhas, ach a threo freisin. Tá an mhaoin iontach ag lionsaí agus scátháin go ndíríonn solas a thagann isteach ó fhoinse ultra-i bhfad i gcéin atá ingearach le plána an scátháin sa chaoi is go sroicheann sé do cheamara / pláta grianghraf / súil / CCD, agus an solas ó threoracha eile léirítear ar shiúl. Ní hamhlaidh do CCD amháin: má thagann solas isteach ó aon treo, cláraítear é. Mura féidir leat an solas a imbhualadh / a dhíriú roimh an am, níl le déanamh agat ach spéir gheal iontach a fheiceáil i ngach áit, mar ní bheidh faisnéis bunaithe ar threoir agat ann.

Léaráid scéimeach den tSaoráid Teileascóp Gréine McMath-Pierce, an seafta teileascóp / tollán optúil is faide ar domhan. Fiú amháin teastaíonn scáthán ag an deireadh chun íomháú ar ardchaighdeán a dhéanamh. Creidmheas íomhá: NOAO / AURA / NSF.

D’fhéadfá smaoineamh gur réiteach féideartha air seo is ea feadán teimhneach an-fhada a thógáil atá ingearach le plána do eagar CCD, ach fiú amháin tá fadhb leis seo: gan lionsa nó scáthán, an solas ó aon rud i do réimse- is féidir le radharc gach picteilín i do eagar a bhualadh fós. Éilíonn fiú an seafta tolláin is faide a tógadh riamh chun na críocha seo, Teileascóp Gréine McMath-Pierce, scáthán iarbhír nó lionsa chun an solas a dhíriú. Is é seo an déileáil is mó le CCD a úsáid leis féin chun solas a thomhas, agus an chúis is mó a dteastaíonn scáthán nó lionsa uait.

Taispeánann an grianghraf seo, a tógadh ag saoráid Astrium France i Toulouse, an tsraith iomlán de 106 CCD atá mar eitleán fócasach Gaia. Cuirtear na CCDanna le struchtúr tacaíochta CCD (CSS). Tá thart ar 20 kg ag an CSS (an pláta liath atá faoi na CCDanna sa ghrianghraf seo) agus tá sé déanta as chomhdhúile sileacain (SiC), ábhar a sholáthraíonn cobhsaíocht theirmeach agus mheicniúil shuntasach. Tomhaiseann an plána fócasach 1 × 0.5 méadar. Creidmheas íomhá: Gaia / Astrium ESA.

3.) Tá CCDanna i bhfad ró-chostasach chun eagar trastomhas 10 méadar a chlúdach. Is píosa trealaimh an-daor iad na CCDanna féin; CCD 12 MegaPixel úrscothach, le gach picteilín (agus micrea-chlúdaigh a chlúdaíonn é) díreach 3.1 miocrón trasna, miondíol ar feadh thart ar $ 3,700 inniu. Chun limistéar atá comhionann le scáthán trastomhas 10 méadar a chlúdach, theastódh timpeall 700,000 díobh: costas ag druidim le toirmeasc 3 billiún dollar. Ar mhaithe le comparáid a dhéanamh, tá costas measta ag an Teileascóp Mór Mór Eorpach (ELT), le trastomhas scátháin príomhúil 39 méadar, don áis agus don trealamh iomlán faoi bhun leath de sin, ag díreach 1083 milliún euro.

Taispeánann an léaráid seo an córas optúil 5-scáthán úrscéal de Theileascóp Fíor-Mhór (ELT) ESO. Sula sroicheann sé na hionstraimí eolaíochta léirítear an solas den chéad uair ó scáthán príomhúil deighilte cuasach 39 méadar (M1) an teileascóp, preabann sé as dhá scáthán aicme 4 mhéadar eile, dronnach amháin (M2) agus cuasach amháin (M3). Cruthaíonn an dá scáthán deiridh (M4 agus M5) córas optice oiriúnaitheach ionsuite le gur féidir íomhánna an-ghéar a fhoirmiú ag an eitleán fócasach deiridh. Creidmheas íomhá: ESO.

Tá an méid breise solais a gheofá trí CCDanna a úsáid gan scátháin beag bídeach, mar ní chailleann tú ach thart ar 5–10% de do sholas in aghaidh an mhachnaimh, ach faigh 1500% breise (ní typo é sin!) Trí dul ó 10 trastomhas -mhéadar go teileascóp le trastomhas 39 méadar. Go simplí, tá bealaí níos fearr ann chun do chuid airgid a chaitheamh más é d’aidhm níos mó solais a bhailiú agus réiteach níos airde a fháil.

Ar an talamh, ní bhíonn fadhb ar leith ag teileascóip mhóra ollmhóra, fad is atá cruth an scátháin an-oiriúnach chun solas a léiriú. Ach sa spás, socraítear do chostais seolta de réir méid agus meáchain, agus mar sin déanann gach giota is féidir leat a shábháil difríocht mhór. Creidmheas íomhá: Réadlanna Bhailiúchán Institiúid Carnegie um Eolaíocht i Leabharlann Huntington, San Mairíne, Calif.

4.) Más é do chuspóir meáchan a shábháil, tá réiteach níos fearr ann. Dúshlán dochreidte ab ea an Teileascóp Spáis Hubble a sheoladh agus a imscaradh, ní amháin mar gheall ar a mhéid, ach mar gheall ar a mheáchan. Bhí troime an scátháin phríomha ar cheann de na constaicí ba mhó a bhí roimh an misean. I gcodarsnacht leis sin, beidh níos mó ná seacht n-uaire ag James Webb limistéar bailithe solais Hubble, ach is ar éigean a mheáfaidh sé leath an oiread agus a réamhtheachtaí i bhfad níos lú. An rún? Caith do scáthán, déan é a mhúnlú, snas a chur air, agus ansin druileáil amach an t-ábhar ar chúl.

Suiteáil an 18ú mír agus an mhír dheiridh de scáthán bunscoile JWST. Cosnaíonn na clúdaigh dhubha na codanna scátháin atá brataithe le hór, agus baineadh 92% dá n-ábhar bunaidh ar chúl na scáthán cheana féin. Creidmheas íomhá: NASA / Chris Gunn.

Nuair a bhíonn tú sa spás agus nuair nach gá duit troid le domhantarraingt, ní gá duit an oiread céanna struchtúir chun tacú leis an teileascóp. Tar éis gach ceann de na 18 mír a mhonarú do James Webb, druideadh 92% den mhais bhunaidh as an taobh chúl, ag coimeád cruth tosaigh an scátháin agus ag sábháil go mór ar mheáchan.

An taobh istigh agus scáthán príomhúil an GTC, an teileascóp optúil aonair is mó ar domhan inniu. Creidmheas íomhá: Miguel Briganti (SMM / IAC).

Tá go leor cúiseanna ann go mb’fhéidir gur mhaith leat teileascóp a thógáil gan lionsa nó scáthán, mar go mbeidh gá le trádáil i gcónaí chun barrfheabhsú a dhéanamh ar mheáchan, costas, ábhair, cumhacht bailithe solais, cáilíocht íomhá agus taifeach. Ach is déileáil crua do theileascóp saor ó scáthán é nach féidir le CCDanna, leo féin, treo an tsolais atá ag teacht isteach a thomhas. Cé go mbeidh cailliúint comhartha de dhíth ar gach dromchla scátháin a ndéanann tú machnamh air, is iad scátháin an bealach is fearr fós chun limistéar ardtaifigh, ardcháilíochta, bailithe mór, (ar chostas íseal) a fháil ar an Cruinne. Má thagann laghdú ar chostais CCDanna, más féidir sraith chomh mór le scáthán teileascóp a thógáil, agus más féidir treo na bhfótón atá ag teacht isteach a thomhas i bhfíor-am freisin, b’fhéidir go mbeadh rud éigin le labhairt againn. Ach faoi láthair, níl aon mhalairt ar eolaíocht na optice. Níos mó ná 300 bliain tar éis dó a chonradh ceannródaíoch ar eolaíocht an tsolais a fhoilsiú den chéad uair, tá rialacha Newton fós gan chosaint maidir le teileascóip aonair!

Seol isteach do chuid ceisteanna Iarr ar Ethan chuig startwithabang ag gmail dot com!

Tá Starts With A Bang ar Forbes anois, agus athfhoilsithe ar Meán a bhuíochas lenár lucht tacaíochta Patreon. Tá dhá leabhar scríofa ag Ethan, Beyond The Galaxy, agusTreknology: The Science of Star Trek ó Tricorders go Warp Drive.