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Costruire un telescopio: primi passi

articolo di Marcelloni Vittorio

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Dopo l'ingresso della Cina nel mercato, è sicuramente più conveniente, dal punto di vista economico, comperare un telescopio piuttosto che costruirselo. L'autocostruzione è però motivo di soddisfazione: non è cosa da tutti poter dire di aver realizzato un telescopio. Possiamo pensare di paragonare un telescopio ad un automobile, costituita principalmente dal motore, dalla carrozzeria e dal cambio. Nel telescopio il motore è l'obiettivo, la carrozzeria è la montatura e il cambio è rappresentato dagli oculari.

Per la costruzione è ovvio partire dal motore, cioè dall'obiettivo, che può essere una lente o uno specchio. La realizzazione di una lente è complicata e quindi sconsigliabile: necessita di un vetro ottico e, poiché deve essere attraversata dalla luce, le superfici da lavorare sono due. Invece, nel caso di uno specchio, si può usare il vetro industriale e, poiché la luce viene riflessa senza attraversarlo, basta lavorare una sola superficie. Chi scrive e un gruppo di amici dell'A.M.A., Alessandro, Andrea, Ilaria, Michele e Marco hanno cominciato, nei mesi scorsi, a lavorare un vetro per uno specchio da 20 cm. Il sottoscritto ha già realizzato, con discreto successo, una ventina di specchi sparsi per il mondo: tra i tanti, quello da 350 mm dell'Osservatorio.

Scelti l'obiettivo e il suo diametro, si è trattato di stabilirne la profondità di scavo. Quest'ultimo parametro, noto come "freccia" nel linguaggio tecnico, è fondamentale per il telescopio, perché ne determina la lunghezza focale. Il rapporto tra diametro e lunghezza focale è l'apertura del telescopio. Tornando all'analogia automobilistica,. la potenza del motore è data dal prodotto della forza per la velocità; un motore da 3000 cavalli può essere usato indifferentemente per una Ferrari o per un trattore: nel primo caso la forza è minima e la velocità massima, nel secondo caso abbiamo poca velocità e molta forza. La luce riflessa da uno specchio concavo forma un cono di altezza pari alla lunghezza focale; consideriamo allora due coni con basi uguali, ma altezze diverse, in altre parole due specchi dello stesso diametro e differente lunghezza focale. Nei due coni la quantità di luce raccolta è la stessa, ma in quello più alto essa è distribuita in un volume maggiore, abbiamo perciò un telescopio adatto all'osservazione di oggetti particolarmente luminosi (una Ferrari), come Luna e pianeti; nel cono più basso la luce è distribuita in un volume minore, quindi più intensa e si ha un telescopio adatto per l'osservazione di astri deboli (un trattore), come le nebulose. Abbiamo scelto una lunghezza focale di circa 110-120 cm, intermedia tra i due casi estremi, l'apertura è perciò 5.5-6.

Per quanto riguarda i materiali, occorrono innanzitutto due vetri di uguale diametro: il primo, lo specchio, di circa 2 cm di spessore; il secondo, l'utensile, di circa 1-1.5 cm. Servono poi una serie di polveri abrasive di grana decrescente, da 80, 150, 400, 600, 800, un ripiano di legno, una candela e uno sferometro. Prima di iniziare la lavorazione, si traccia un cerchio di raggio uguale a quello dei nostri vetri e lungo la circonferenza fissiamo a 120° di distanza due fermi di legno, un terzo fermo lo si fissa un po' più esternamente. Si mette il vetro utensile tra questi fermi, fissato con un cuneo di legno. Sopra l'utensile si spande un certo quantitativo di abrasivo 80, impastato con un po' d'acqua; si pone lo specchio sopra e si inizia a premerlo, facendolo scorrere sull'utensile con un movimento radiale fino a farlo sporgere di circa un terzo. Si compie una corsa completa e si ruota lo specchio di circa 20° o 30°, poi una nuova corsa avanti e indietro e si ruota di nuovo sempre di 20 o 30°: si continua in tal modo finché lo specchio non ha fatto un giro completo di 360°, poi si ruota l'utensile di circa 70° e si ricomincia con i movimenti radiali, e così via.

Dopo un certo tempo si nota che lo specchio diventa concavo e l'utensile convesso. Mano a mano che il lavoro procede, fatti i dovuti controlli con lo sferometro o con il metodo della candela, si arriva finalmente alla freccia calcolata. Con il primo abrasivo la luce che colpiva lo specchio era al 100% assorbita da questo, con l'ultimo un 25% viene rifratta, un 70% assorbita e il restante 5% riflessa. Se si pone lo specchio sopra un giornale quasi lo si comincia a leggere. Può sorgere una complicazione: le superfici di specchio ed utensile combaciano talmente che facilmente si attaccano; questo è un buon segno che certifica la perfetta sfericità dello specchio e per staccare i due vetri basta immergerli in una bacinella di acqua calda.

Si passa poi alla fase di lucidatura. I materiali ora sono: mezzo chilogrammo di pece, ossidi adatti, focometro per controllare l'esatta forma della superficie dello specchio. Si cosparge sull'utensile uno strato di pece fusa e, prima che questa solidifichi, si preme su di essa lo specchio in modo da farle assumere la forma concava. Ora si può continuare nella lavorazione con il metodo descritto in precedenza, usando gli ossidi come abrasivi: dopo circa un quarto d'ora lo specchio si comincia a lucidare. Se la lucidatura è uniforme si proseguirà, altrimenti occorrerà correggere gli errori. Dopo 5 o 6 ore di lavorazione, lo specchio sarà perfettamente lucido, ma sferico. Si procederà poi con la parabolizzazione, fase finale nella realizzazione dello specchio. Terminato il motore, andremo avanti con carrozzeria e cambio.


 
Vittorio Marcell...
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Adolfo Amici int...
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Questo articolo è stato pubblicato sul giornalino Pulsar (numero 33, anno 2011)

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