Sull’uso dei correttori di tiraggio (OCS)

Leggo sempre più spesso di astrofili che osservano coi visori binoculari senza usare i correttori di tiraggio.

Se si tratta di rifrattori segano il tubo e così possono mettere a fuoco senza problemi e usare ingrandimenti ridotti per osservazioni a grande campo, anche terrestri. Anche se personalmente trovo poco simpatico mutilare un tubo ottico a questo scopo, a basso ingrandimento le aberrazioni introdotte dai prismi effettivamente si notano poco e nel caso in cui si impieghino dei rifrattori acromatici a corto fuoco si sovrappongono a quelle già introdotte dall’obiettivo al punto che risulta difficile distinguere le une dalle altre. Però queste aberrazioni ci sono, e per vederle basta prendere un correttore di tiraggio, qualunque amplificazione abbia, e provare a usarlo come lente di Barlow: le aberrazioni cromatica e sferocromatica che si osservano sono, con segno opposto, proprio quelle introdotte dai prismi del visore, aberrazioni tanto più severe quanto più è aperto il cono di luce.

In alta risoluzione occorre invece essere più prudenti, in particolare quando si usano i catadiottrici in cui la messa a fuoco avviene per spostamento del primario, ciò che permette una grande escursione del fuoco. Questo perché non è detto che la possibilità di compensare la lunghezza ottica del visore semplicemente muovendo lo specchio sia del tutto indolore.

Tutti i derivati del riflettore Cassegrain – non solo lo Schmidt-Cassegrain ma anche il Maksutov-Cassegrain, il Dall-Kirkham e il Ritchey-Chretien – possiedono infatti un punto di fuoco ottimale a una certa distanza dall’apertura ricavata nella parte posteriore del telescopio. Solo in questo punto il progettista ha minimizzato le aberrazioni in asse, in particolare l’aberrazione sferica longitudinale. Se la messa a fuoco avviene variando la distanza tra specchio secondario e primario – che è uno dei parametri di progetto – varia di conseguenza anche la correzione complessiva del sistema.

Lo spostamento del punto di fuoco al variare della distanza tra i due specchi si può appprossimare con (Δ)x(m²) se (Δ) è lo spostamento dello specchio primario e m il fattore di moltiplicazione della focale dovuto al secondario. Per compensare la lunghezza ottica di un visore da 100 mm con un SC commerciale a f/10 (trascurando altri eventuali aggiuntivi) occorre perciò avvicinare lo specchio primario al secondario di circa 4 mm; ciò comporta l’introduzione di una sovracorrezione di circa 1/6 d’onda la quale va ad aggiungersi alla sferica già presente nel punto di fuoco ottimale e allo sferocromatismo introdotto dai prismi del visore, con un effetto complessivo che può essere anche molto deleterio secondo se i singoli contributi si sommano o si compensano, cioé se si parte con uno strumento che nel punto di fuoco ottimale è già sovracorretto, è ben corretto oppure sottocorretto (ma per lo sferocromatismo c’è comunque poco da fare).

Se disponiamo ad esempio di un SC con un 1/8 ptv di sovracorrezione (uno strumento quindi molto buono) dopo aver fuocheggiato per compensare quei 100 mm ci ritroviamo con uno strumento che non è più diffraction-limited. Occorre perciò impiegare un correttore che non ci costringa ad estrarre il fuoco così tanto. Al contrario, se lo strumento è in partenza 1/8 sottocorretto l’aberrazione sferica risultante sarà trascurabile.

L’amico Glenn Jolly ha postato su Cloudynights un grafico (che riproduco qui per sua gentile concessione) che riassume quanto sopra:

OCS grafico

Come si può vedere il classico Schmidt-Cassegrain è il telescopio più critico da questo punto di vista mentre le cose vanno molto meglio per chi utilizza il Cassegrain classico (CC) e soprattutto il Dall-Kirkham (DK), che nella versione “chiusa” (f/20) risulta praticamente insensibile allo spostamento del punto di fuoco. Glenn mi ha detto che il calcolo non è invece così semplice per i Maksutov, sia quelli con menisco a piena apertura sia quelli con il correttore davanti al secondario, perché occorrerebbe prendere in considerazione caso per caso la forma del menisco (spessore, curvatura, ecc.) o delle lenti correttrici. Smith e Ceragioli hanno inoltre calcolato che nel Ritchey-Chrétien uno scostamento di soli 35 mm dal punto di miglior fuoco introduce più di 1/4 d’onda di sferica.

Meglio, in conclusione, usare sempre un OCS, per quanto debole.

Questo discorso offre l’occasione per fare una considerazione più generale che non riguarda solo gli SC e i visori binoculari, ed è la seguente: anche se in teoria ci si potrebbe accontentare di un telescopio corretto a ¼ d’onda (criterio di Rayleigh), in pratica per l’osservazione astronomica in alta risoluzione questa correzione non è più sufficiente perché se si “parte” già con ¼ d’onda non resta margine per “assorbire” altri errori che possono essere introdotti non solo dall’utilizzo dello strumento in una posizione del fuoco diversa da quella ottimale (un problema comunque limitato ai soli schemi composti) ma anche dall’uso di accessori che a loro volta, collocandosi prima del fuoco, introducono delle alterazioni nel fronte d’onda.

Anche la turbolenza atmosferica rientra in questo discorso, ecco perché in condizioni di seeing non ottimali è comunque possibile sfruttare strumenti otticamente ben corretti rispetto ad altri di identica configurazione e apertura ma realizzati con meno accuratezza. E’ quello che Suiter chiama lo “stacking” della MTF: ogni fattore, interno ed esterno allo strumento, interviene a modificare l’immagine che si otterrebbe in condizioni ideali e la qualità dell’immagine finale è la somma di tutti i contributi.

Bisogna dunque “partire” con un buon margine per cercare, per quanto possibile, di non ritrovarsi al di là della soglia del quarto d’onda.

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