Célula de 9 pontos flutuantes: Suporte para espelho Primário

Neste post explicarei como funciona o suporte de espelhos primários com nove pontos flutuantes e quais são suas vantagens.

Vantagens

Reduz cerca de 80% do astigmatismo em relação a um suporte de espelho primário sem pontos flutuantes.

Astigmatismo

A figura abaixo representa um espelho primário com a face aluminizada para cima. Imagine que uma pressão para baixo seja exercida nos pontos Norte e Sul. Imagine também que uma outra pressão agora na direção contrária (para cima) seja exercida nos pontos Leste e Oeste. Desta maneira, a curvatura Leste-Oeste irá apresentar uma distância focal ligeiramente inferior a curvatura Norte-Sul. Esse efeito é o que chamamos de astimatismo.

Abaixo temos a representação do star test de uma estrela quando a ótica apresenta astigmatismo. Observe uma mudança de 90 graus no padrão alongado quando deslocamos o focalizador de intra para extra focal.

Quando fazemos o star test, analisamos o telescópio como sistema completo e não somente o espelho primário. A fonte de astigmatismo pode não estar somente no espelho primário. Por sorte, podemos identificar o astigmatismo no espelho secundário (cuja troca é menos dispendiosa), nos suportes do primário e do secundário, na ocular e mesmo no olho do obsevador. Uma célula do primário ou suporte do secundário demasiadamente apertados podem ser a origem do astigmatismo. As superfícies óticas devem estar o máximo possivel livre de pressões ocasionadas por presílias dos suportes.

O Texto sobre Astigmatismo foi retirado do site:

http://www.meteorito.com.br/artigos_startest_d.php

Projeto em uma visão geral

O projeto tem o objetivo de segurar o espelho primário com a menor pressão possível mais mantendo-o justo e permitindo a colimação. Então qualquer pressão sobre o espelho o deformará causando astigmatismo e consequentemente prejudicando a sua visão dos astros. 
Outro fator importante são os furos para permitir a ventilação do tubo levando a um rápido equilíbrio de temperatura.

Para uma visão melhor do projeto recomendo esses sites:

http://turminha.com/telescopio/suporteprimario.shtml

http://www.observatorio-phoenix.org/j_tele/j_02_4.htm

Materiais usados

Os materiais são irrelevantes, desde que possuam as medidas corretas, normalmente é utilizado madeira por sua fácil manipulação, mais é possível usar alumínio, ABS, PLA (impresso em 3D), etc.
Para as partes ferrosas como os parafusos é importante que eles tenham proteção contra ferrugem, então é preciso que sejam no mínimo galvanizados ou de algum material resistente a corrosão como o alumínio ou inox.

Peças:

Serão confeccionadas :

• Disco com o diâmetro interno do tubo do OTA
• Disco com alguns poucos milímetros maior do que o espelho (cerca de 2mm)
• Três triângulos
• Três presilhas em formato de L

Será preciso comprar:

• Três parafusos franceses  (+3 arruelas) 1/4 de espessura que seja comprido o suficiente para atravessar os dois discos de madeira mais 2cm de mola mais 3 cm de sobra para rosquear a porca borboleta.

Estrutura do projeto

Visão lateral

Visão superior em camadas

Primeiro Disco

O primeiro disco terá que ser feito alguns milímetros menor do que o diâmetro interno de seu tubo para que não haja jogo. Os furos feitos nele devem permitir a passagem de uma boa corrente de ar, então seja generoso nesses furos.

Segundo Disco

O segundo disco deverá possuir alguns milímetros a mais do que o espelho pois as presilhas que não deixarão o espelho cair não devem encostar no espelho. Qualquer pressão a mais causa astigmatismo e prejudica a imagem, normalmente a distancia recomendada entre as presilhas e o espelho é de menos de um milímetro, de forma que uma folha de papel possa passar entre os dois.

Parafusos de Colimação

Os parafusos franceses devem ser fixados no segundo disco e passar diretamente (sem atrito) pelo primeiro disco. Entre os discos e no corpo do parafuso francês é preciso inserir uma mola, ela fará uma constante pressão entre os discos de forma que quando apertado as borboletas diminua a distancia entre os pontos.
Para melhor entendimento imagine uma mesa de três pernas, quando você diminui uma o tampão da mesa ficará inclinado para o lado que a perna é menor. Esse é o principio desses parafusos, eles possibilitarão fazer um ajuste fino da inclinação do espelho primário (colimação).

Presilhas que prenderão o espelho

As presilhas devem manter uma distancia minima do espelho, de forma que as presilhas não encostem nele. Nas partes laterais do espelho a distancia deve ser na casa de 1mm e na parte superior do espelho a distancia deve ser o suficiente para que passe somente uma folha sulfite entre o espelho e a presilha. Na parte superior deve haver algo que não arranhe o espelho como EVA ou Feltro.
O desenho recomendado da presilha é um L com um rasgo na parte maior, que permitirá ajustar a presilha para que fique na altura desejada.

Triângulos suspensos

Os triângulos devem ter o tamanho exato que você encontrará seguindo o passo seguinte. Os triângulos são suspensos, ou seja, eles tem o movimento livre. Abaixo deles há um ressalto que encaixa em um chanfro feito no triangulo, como na imagem abaixo:

Há uma “gota de silicone” (da quelas usadas em vidro de mesa) em cada extremidade do triangulo, dando nove pontos de contato com o espelho. 

O objetivo é dar o movimento livre ao triangulo enquanto o chanfro no triangulo ajudará manter a peça no lugar. No meu caso usei um parafuso “1/4 x 1/2 cabeça redonda máquina” colado no segundo disco de madeira. O vídeo abaixo ajudará a entender melhor essa ideia:

Normalmente são feitos um ou dois guias para que o triangulo não caia para os lados durante a movimentação da peça. Esses guias são podem ser feitos com arames, pregos ou parafusos. Eles tem que ser presos no segundo disco e ficar livres na altura do triangulo.

Calculo do tamanho dos “Triângulos” e suas respectivas posições

Agora descobriremos o tamanho ideal para a confecção dos triângulos, primeiramente acesse e baixe o programa desse site:

https://www.davidlewistoronto.com/plop/

Instale sem precisar fazer nenhuma alteração durante as configurações da instalação.

Abra o programa e siga o passo a passo a seguir:

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  Passo 1

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  Passo 2

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  Passo 3

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  Passo 4

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  Passo 5

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  Passo 6

Pronto! Essas medidas são os locais onde se deve colocar as gotas de silicone, portanto faça o triangulo maior.

Outra forma de conseguir as medidas é pela tabela em anexo:

Calculo de apoio para célula de multipontos

Furos para Aclimação e turbulência do vento

Os furos te darão imagens melhores pois o processo de aclimação do telescópio (igualação entre as temperaturas externas e internas) será muito mais rápido.
Escolhi fazer três furos no disco de madeira maior para poder segurar a célula do espelho com maior firmeza, e me quebrou muito bem o galho!

Um tubo com uma má aclimação gera imagens tremulas, como se a atmosfera estivesse com muito mais turbulência!

Considerações finais

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