TELESCOPIO SCHMIDT-CASSEGRAIN

El principal motivo que me ha impulsado a recopilar datos sobre cómo colimar un telescopio catadióptrico  tipo Schmidt-Cassegrain es la escasez incomprensible de información que en la red hay sobre esta sencilla cuestión. Quizá sea su sencillez la causa por lo que hay poca literatura astronómica sobre la colimación. 

La colimación no es otra cosa que la alineación correcta y precisa de las lentes y espejos que conforman la estructura óptica de este tipo de telescopios. Si queremos que nuestro teles tenga una calidad óptica aceptable para observación o astrofotografía, debemos poner especial cuidado en tenerlo siempre a punto, bien colimado , ( si no tenemos la inmensa suerte de tener nuestro telescopio fijo en una columna o en una cúpula como observatorio, como es de suponer,) lo tendremos que mover con alguna frecuencia, bien sea para llevarlo al campo en busca de cielos sin contaminación lumínica, bien sea para montarlo y desmontarlo de nuestro observatorio casero. Y es en estos montajes y desmontajes, traslados en coche, etc. donde nuestro catadióptrico puede sufrir las vibraciones y golpes que pueden descolimarlo sensiblemente.

Por tanto, con alguna frecuencia, comprobemos su estado y pongámonos a alinearlo sin temor. Es una tarea que si bien las primeras veces puede producirnos algún respeto, pronto nos daremos cuenta de lo sencillo que resulta.

Telescopio descolimado. Discos de Ayri excéntricos.

Podemos comprobar el estado de colimación de nuestro teles. Para ello solo tenemos que elegir una estrella brillante en una noche clara, sin perturbaciones atmosféricas y, una vez el teles se ha aclimatado a la temperatura ambiente, procederemos a desenfocar la estrella, o el destello del sol sobre un metal reluciente si es de día, y notaremos enseguida que varios círculos de luz rodean un circulo oscuro, que no es otra cosa que el reflejo del secundario del teles.

Seguimos girando la perilla de enfoque hasta que estos anillos de luz alrededor del círculo oscuro lleguen a un 10% del campo que nos muestra nuestro ocular.  En este momento, debemos fijarnos atentamente en que la sombra del secundario, (el círculo oscuro), esté lo más concéntrico dentro de los demás anillos de luz. Si no es así, si apreciamos una cierta excentricidad, o sea, más cerca de un lado que del otro, ya sabemos que tenemos el catadióptrico descolimado. Ejemplo de la imagen superior.   

Como seguramente habréis adivinado, el secundario del teles se encuentra situado en la parte frontal del tubo, donde, soportado por la lente correctora encontramos la celda circular que sostiene el secundario. Veremos, si no están ocultos por tapones de plástico, tres tornillos distribuidos a unos 120º que nos permitirán reorientar el secundario correctamente. Pero antes, tengamos la precaución de poner nuestro tubo del telescopio de forma horizontal, o quizá mejor, algo inclinado hacia abajo para evitar que, sin querer, se nos caiga el soporte del secundario con la posible e irreparable pérdida del espejo del secundario que, al caer sobre el primario, podría romperse o causar daños irreparables sobre éste último.

Debo advertir que los tres tornillos de colimación son extremadamente pequeños y su facilidad para perderlos es elevada. Por ello, toda precaución será poca para evitar este posible contratiempo. Al respecto, aconsejo a quien pueda que los sustituya inmediatamente antes de una posible colimación, por los modernos tornillos Bob's Knobs. Con este tipo de tornillos, (ver imagen inferior) podemos olvidarnos de las pequeñas llaves Allen, de destornilladores Philips y de posibles accidentes al caérsenos contra la lente correctora. Su manejo es completamente manual, sencillo y práctico.      

Supongo que ya hemos advertido de qué lado están excéntricos los anillos de difracción de la estrella elegida. Si es así, alargaremos la mano y, sin dejar de observar, con el dedo índice intentaremos tocar uno de los tornillos de colimación del secundario Veremos la sombra de nuestra mano en esa  misma dirección a través del ocular y sobre los anillos de luz. Movemos la mano otra vez alrededor del secundario y nos aseguramos que la sombra apunta efectivamente sobre la parte más delgada de los anillos de luz. Una vez seguros, sin mover el dedo, identificamos el tornillo al que debemos ajustar y, si es preciso, lo marcamos para no confundirnos. 

Podría ser que el dedo nos quedara en una situación que nos indicara la posición más delgada de los anillos de luz entre dos tornillos. ¿Qué hacemos ahora? .Sencillamente, identificamos como tornillo a mover el opuesto a la posición que nos marca nuestro dedo. Si tenemos nuestro dedo, entre el 1º y el 2º, nuestro tornillo que precisa ajuste, obviamente, es el 3º. (Ver imagen superior).

MUCHO CUIDADO en no apretar los 3 tornillos de colimación más de lo normal ni tampoco  aflojarlos más de lo conveniente si no queremos que nos suceda lo antes mencionado, la caída del espejo del secundario sobre el espejo principal con la consiguiente rotura de uno o ambos espejos. Por esa razón vuelvo a recomendar el uso de los tornillos Bob's Knobs. Podemos marcar esos tornillos, amplios y fáciles de manejar con la mano, con un radio blanco, con los medios que estimemos oportunos, dibujándoles  una especie de aguja de reloj que marque en los tres, las 12 horas. De esa forma, tenemos una idea muy clara, de cuánto movemos los tornillos y del riesgo que podemos correr.

Telescopio descolimado y desalineado. Discos excéntricos.

Movemos el tornillo lentamente una fracción pequeña de vuelta. Yo diría como de las 12 a la 1. Notaremos que la colimación es muy sensible a pequeños ajustes, obremos con precaución. Ahora, utilizando los mandos del telescopio, bien manuales o motorizados, vamos a mover lentamente la estrella desenfocada hacia el lado del campo del ocular donde los anillos siguen estando más delgados, o sea, del lado excéntrico. (Ejemplo de la imagen superior) Apriete, si es preciso, el tornillo elegido hasta notar que la imagen se mueve por el campo del ocular. Si acaso la imagen de la estrella desenfocada se saliese del campo del ocular, es signo evidente de que estamos girando el tornillo en la dirección equivocada. Vamos a girarlo en dirección opuesta hasta que consigamos volver la imagen al centro del campo del ocular.

Telescopio colimado. Discos de Ayri concéntricos.

Pudiera ser que el tornillo que estamos usando se aflojara en exceso y no ejerciera ningún ajuste. Entonces, el remedio es apretar los otros dos tornillos en la misma cantidad de fracciones de vuelta. Si ha ocurrido lo contrario, que hemos apretado en demasía nuestro tornillo de ajuste, pues sencillamente aflojamos los otros dos en la misma cantidad de fracciones de vuelta.

Ya tenemos nuestra estrella centrada y examinamos la perfecta uniformidad de todos los anillos de luz, es decir su concentricidad. (ejemplo de la imagen superior) Si, a pesar de todo, seguimos notando que el anillo oscuro central (la sombra de nuestro secundario), sigue mostrando algo de excentricidad, volvemos a repetir la misma operación, teniendo siempre en cuenta la dirección de los anillos de difracción. 

Si estamos cansados, por ser la primera vez, vale la pena descansar un poco, relajarnos y luego comprobar varias veces que nuestra estrella ya está perfecta. Podemos buscar una mayor precisión en nuestra primera colimación cambiando el ocular empleado por otro de mayor amplificación, por ejemplo uno de 9 ó 10 mm. Naturalmente, ahora los ajustes deberán ser mucho más pequeños y precisos. Una vez finalizado todo, comprobamos que la estrella se muestra en el ocular como un pequeño punto blanco resplandeciente, y en todo caso, con un ligero desenfoque, mostrará un pequeño disco (llamado disco de Ayri) totalmente concéntrico. Ver imagen inferior, como ejemplo.

Hemos terminado nuestra primera colimación.  ¿Verdad que no era tan difícil?.

COLIMACIÓN DE UN REFLECTOR NEWTON.

Al igual que comentamos al principio, sobre la colimación de los catadióptricos, la colimación de un telescopio Newton tampoco ofrece demasiada dificultad, aunque como es lógico, las primeras veces nos parezca algo sumamente difícil. De paso podemos cerciorarnos de la calidad de nuestro espejo primario.

He buscado información en la red sobre cómo colimar un newton y contrariamente a lo que suponía no he encontrado tanta información como era de esperar, quizá ello debido a la reciente proliferación de colimadores láser. A pesar de lo cual, creo apropiado exponer el sencillo procedimiento de cómo colimar un telescopio Newton.

Como sucede con los catadióptricos, los reflectores newtonianos son susceptibles de descolimarse o desalinearse sus dos espejos por muchas causas. Entre ellas, como principal causante, citaremos al transporte por carreteras o caminos sin asfaltar con muchos baches. Golpes involuntarios al tubo, ponerlos a guardar de forma inapropiada, por ejemplo boca a bajo,  someterlos a grandes y bruscos cambios de temperatura, etc.
Es de suponer que conocéis las partes principales de vuestro telescopio. Ello no obstante, voy a irlas nombrando a la vez que las describimos para conocer mejor su funcionamiento.

Esquema simple de un reflector Newton, con las partes principales del mismo

El espejo primario, el mayor de los dos, está situado en la parte posterior del tubo. Este espejo está asentado en una pieza circular, generalmente de madera, llamada barrilete que, a su vez, contiene otra pieza llamada celda, que es la que soporta el espejo primario. El espejo va unido a la celda que lo contiene mediante tres chapas en forma de L, encargadas de sujetar el espejo a su base sin presionarlo demasiado, pero sin holguras. Para ello, se intercalan algunas almohadillas de corcho, goma, caucho, etc. que, como digo, lo sujetan sin tensionarlo y exponerlo a deformaciones o rotura.
La celda con el espejo, va unida a su vez, al barrilete, con tres tornillos distribuidos alrededor de la parte inferior de la celda a unos 120º. Éstos, provistos de sendos muelles, que les permitan aflojar o apretar cualquiera de ellos, posibilitan  poder guiar el espejo hacia su optima colimación. Otros tres tornillos laterales fijan el barrilete a las paredes del tubo, manteniéndolo firmemente fijado todo el conjunto.

Barrilete, con su celda a falta de ponerle el espejo, con sus pestañas y las almohadillas de corcho.

 

El espejo secundario, el menor de los dos, está situado en la boca del tubo abierto del telescopio. Está sujeto a una pieza de forma cilíndrica, cortada en ángulo de 45º que le permite reflejar con precisión el haz cónico de luz, procedente del primario, y reflejarlo hacia el portaocular situado en la pared del tubo. También, esta pieza, dispone de tres tornillos menores cada uno a 120º, que permitirán orientar el espejito con precisión hacia el espejo primario. Otro tornillo central permite mover todo el conjunto hacia adelante o hacia atrás. Operación que permitirá centrar el espejo secundario en el ángulo preciso para llevar hacia el centro del porta ocular la imagen reflejada.

Todo este conjunto está sujeto con firmeza al tubo mediante dos, tres o cuatro tiras metálicas, según diseño y generalmente de aluminio, pero puede ser de otro material. Todo el conjunto recibe el nombre de araña.

Para comprobar si está o no colimado nuestro telescopio, sólo tenemos que quitar el ocular y asomarnos por el porta ocular. Si la imagen que vemos, de nuestro ojo, del secundario y su araña están todos bien centrados en el espejo primario, ya tenemos la certeza de que el telescopio está bien colimado. Como cabe la posibilidad de que al acercar nuestro ojo por el porta ocular no lo pongamos exactamente en el centro óptico, podemos construirnos un sencillo pero útil "centrador" de ojo con un tubo de los usados cuando guardamos película fotográfica. Las dimensiones de esos tubitos coinciden exactamente con los oculares de normalizados de 31,8 mm. o de 1 1/4 pulgadas. A este tubito, se le practicará un pequeño agujero de 3 ó 4 mm. de diámetro, procurando que quede exactamente centrado en la base del tubito en cuestión.

Vista ideal de un reflector bien colimado

En caso de ver el secundario algo descentrado o de lado, ya tenemos que sospechar que nuestro teles está descolimado y precisa nuestra atención para corregir la alineación de las ópticas.
Todas estas observaciones las podemos realizar de día, pero....¿cómo lo hacemos por la noche? . También existe un método nocturno, seguramente más utilizado que el diurno y ligeramente distinto, pero que, en esencia, nos detecta quizá con más precisión la posible descolimación de nuestro reflector. Vamos a precisar un ocular y también  que nuestro teles se aclimate al ambiente exterior nocturno. Para ello, plantaremos el Newton en nuestro lugar de observación una media hora antes, por lo menos, de empezar la prueba y así evitaremos que dentro del tubo se generen turbulencias por la diferencia de temperatura entre el interior del tubo y el exterior en pleno campo.

Elegimos una estrella brillante, la situamos en el centro del campo de visión y la desenfocamos hasta verla como un disco grande. En el centro de ese disco, observaremos otro disco, pero oscuro, negro. Es la sombra del espejo secundario que, normalmente está concéntrico, con los anillos exteriores iguales por todos lados. Presta atención a este detalle, porque si esos anillos no son concéntricos, es decir, uno más delgado por un lado que por el otro, ya tenemos la certeza de que el teles está descolimado y debemos corregir esa desalineación óptica. 

Podría darse el caso de que, a causa de un golpe fuerte, la descolimación fuese severa y la imagen de la estrella se mostrara muy deforme. Igualmente esa deformidad podría indicar la existencia de problemas ópticos no relacionados con la posible descolimación.

Con la imagen desenfocada de esa estrella, observando atentamente el brillo de la misma, podrás ver si su brillo es homogéneo, exento de zonas brillantes por igual en toda el área circular o, por el contrario, presenta manchas lineales, situadas a unos 120º unas de otras. En el caso de que observes una mancha oscura o brillante, situada en el mismo borde del espejo principal,  puede que tengas el problema en el espejo primario pues esté soportando un exceso de tensión de las grapas de sujeción y se esté deformando a causa de esa presión excesiva. 

Espejo primario protegido contra tensiones

Si es así, la solución pasa por quitar el barrilete, la celda con el espejo primario e, inmediatamente, tratar de quitarle esas presiones. Una cosa es que el espejo primario esté firmemente sujeto dentro de la celda y otra muy distinta que soporte presiones y tensiones que puedan deformarlo o incluso, provocar su rotura.
Con la observación de esas estrellas desenfocadas podremos descubrir también algunas sombras que podremos identificar como las patas de la araña o como una especie de corte rectangular en uno de sus lados. Las atribuiremos al soporte del porta ocular que, a causa de estar demasiado introducido en el tubo, dificulta la entrada de luz al espejo primario, apreciándose la sombra del mismo.

Podría producirse que se viera la imagen desenfocada de la estrella en la periferia del campo de visión del ocular, pero no es muy usual. Si esa imagen presenta cambios con alguna frecuencia, no hay duda de que el teles tiene algún tipo de defecto en su construcción. Si esa imagen, normalmente circular, se presenta como achatada en sus recorridos de un extremo al otro del campo visual, el defecto de construcción se llama "astigmatismo".

Varias formas de colimación.

Como hemos dicho antes, no solamente en la noche podemos colimar el teles, también es posible hacerlo de día en cualquier habitación bien iluminada que nos sea posible ver el interior del tubo a colimar.

1-Empezaremos por el secundario:
 

Reflector totalmente descolimado. Empecemos.

En el dibujo adjunto podemos apreciar que el teles está totalmente descolimado.

 Es fundamental que el espejo primario se aprecie al completo y centrado. Obviamente, al usar el "probador" de 3 mm. , la imagen de nuestro ojo no aparecerá.

El secundario, como dijimos, posee un tornillo central que permite deslizarse hacia dentro o hacia afuera para conseguir que el eje del secundario coincida exactamente con el centro del agujerito del porta ocular (por donde estamos observando). Conseguido el centrado, precisamos usar los tres tornillitos de colimación situados en el porta secundario, (ubicado éste) en el centro de la araña. Perseguimos que podamos ver el espejo principal al completo y totalmente centrado a través del secundario.
Podemos tomar como referencia, las tres pestañas metálicas usadas para afirmar el espejo primario en su celda. Si las vemos enteras, bien centradas, todo está en orden. 

Si tenemos dificultad de centrado al mover los tres tornillos, probamos  aflojar un poco el tornillo central para encontrar el centro óptico de nuevo.
 

2-Seguimos con el primario:

Como ya sabemos, la parte posterior del espejo primario posee también tres tornillos que nos permiten orientar la inclinación del espejo. Pero hay sistemas de espejos primarios que tienen tres pares de tornillos, ambos adyacentes. Su función es que, mientras uno puede empujar, el otro puede estirar. Lógicamente, para que uno empuje, primero habrá que aflojar el compañero.

Es fácil deducir que esta simple operación resulta más sencilla si tenemos otro colega observando a través del agujerito de 3 mm por el porta ocular. Uno guía al compañero mientras observa cómo se mueve el espejo primario. 
Como ya tenemos el secundario colimado, seguimos con los tornillos traseros del espejo primario tratando de conseguir la misma imagen del paso 1, todo en su centro.

Puede darse el caso de que al finalizar el centrado del primario nos demos cuenta que el espejo secundario, el pequeño, se ha desplazado un poco de lado. En tal caso, volvemos sobre el paso 1, colimando nuevamente el secundario y, podría ser que también precisara el primario un preciso y sutil retoque, como en el paso 2.
No estaría de más que, una vez nos hemos cerciorado de que todo está centrado o colimado, movamos todo el tubo en varias direcciones y posturas y comprobemos si el colimado sigue perfecto como lo dejamos. En caso contrario, podemos sospechar que el espejo grande, el primario, tiene holguras en su celda, se ha movido, y precisa un reajuste para que no se mueva.
Al final, indicamos cómo hacerlo. 

De noche también se puede colimar el newton: buscamos una estrella, la desenfocamos y procuramos que los discos de Ayri que aparecen queden concéntricos entre si. Esta operación resulta más incómoda y tediosa porque cada vez que movamos un espejo vamos a perder el enfoque de la estrella, y vuelta a buscar y a enfocar. He visto, en alguna ocasión, llegar a perder los nervios a algún colega, por esta cuestión. Por lo que recomiendo hacerlo de día, con buena luz, e, incluso, son varios los que se han fabricado una estrella artificial con un Led dentro de una caja oscura, en la que se ha practicado un agujerito muy pequeño y situando la caja  a la mayor distancia posible dentro de tu casa.
Podemos evitar que nuestro teles, en particular el espejo primario, se descolime menos si le aplicamos alguna solución casera, pero efectiva.

Barrilete listo para ponerle planchas

No tenemos más alternativa que desmontar el barrilete con su celda. Como ya hemos comentado, es importante que el espejo primario esté firmemente sujeto mediante las grapas, con la celda que lo alberga, pero no tanto como para introducirle tensiones que puedan deformarlo o incluso romperlo. Para ello, podemos introducir entre las pestañas y el cristal unas pequeñas planchas de corcho fino, madera de balsa, cartón pluma, etc. que lo sujetarán con firmeza, sin introducirle tensiones peligrosas. También, debajo del espejo, podemos utilizar el mismo truco y ponerle un colchón fino de corcho de tiras de madera de balsa, por ejemplo  que ejercerá la misma función sin peligro para la integridad del cristal, que puede dilatarse con los cambios de temperatura y, de esa forma, encontrará espacio para la dilatación sin riesgo de romperse ni moverse.