ATM: Amator Teleskopowego Majsterkowania

Skąd się wziął ten tytuł?

Otóż zachęcony lekturą książeczki Rybarskiego o amatorskim teleskopie zwierciadlanym i wcześniejszymi udanymi próbami obserwacji Słońca z takim filtrem, założonym u wlotu wyciągu okularowego teleskopu TAL 1, postanowiłem sobie zrobić porządny, obiektywowy filtr do obserwacji Słońca.
A jakie były początki?
Otóz chyba wszyscy pamiętają sławetne zaćmienie Słońca w 11 sierpnia 1999 roku. Musiałem wtedy pozostać w kraju, ale nie dałem za wygraną. Na parę dni wcześniej zorganizowałem zaopatrzenie potencjalnych chętnych w szybki spawalnicze, by mogli obserwować bezpiecznie to zjawisko. No i w "dniu zero" zabrałem poczciwego Mizara do pracy i tam urządziłem na placu "polowe obserwatorium" . Wiedziałem, że wszystkich poruszy magia tego zjawiska, a więc mogłem ze strony szefostwa liczyć na "dyspensę" i potraktowanie całego przedsięwzięcia z lekkim przymrużeniem oka. No i udało się! Mizar stanął na placu boju, gdzieś znalazły się stare naświetlone błony rentgenowskie. Nie zabrakło nawet okopconego spodka pod szklankę! Ale jakoś musiałem wykombinować z Mizarem, by przez niego bezpiecznie spoglądać na Słońce. Oczywiście, w sklepie z szybkami spawalniczymi wybrałem taki egzemplarz, który wydawał się najbardziej płaski, no i wreszcie znalazłem coś, co wydawało się z jednej strony równomiernie wklęsłe, a z drugiej - równomiernie wypukłe. No i przykleiłem filtr spawalniczy Nr 13 u wejścia do wyciągu okularowego, a wejście do tubusa zdiafragmowałem, pozostawiając otwór o średnicy 4 cm, by filtr się nie grzał zbytnio i nie pękł. Z pewnymi obawami spróbowałem spojrzeć w okular, do poczatku zaćmienia miałem jeszcze godzinę. Ludziska patrzą z ciekawością, a ja dumam: czy wyjdzie? Przeciez szybka nie jest płaska, jak obraz będzie kiepski, to będzie wstyd! Jakież było moje zdziwienie i zaskoczenie, gdy zobaczyłem Słońce idealnie okrągłe, a nie jakieś zniekształcone, czy rozdwojone, a na jego powierzchni kilka niedużych grup plam z cudownie zarysowanymi jądrami i półcieniami! Co to był za wspaniały widok!!! No to będziemy mieli używanie! Mój honor został uratowany, a dyrekcja jak popatrzy, to dyspensa murowana! Podczas zaćmienia kto tylko zechciał, to patrzył. Patrzył i podziwiał, a znalazł się i ktoś taki, kto tylko krótko, ale jakże wymownie skwitował "jak w książce". Słońce pięknie widoczne razem z plamami oraz niesamowicie czarny obrys tarczy Księzyca nieźle już wcięty w tarczę Słońca. Można było zauważyć, jak stopniowo zakrywał naszą gwiazdę, a w tym i plamy - jak pomału nasuwał się wpierw na półcień plamy, dalej na jądro, aż wreszcie "zjadł" całą plamę, by po chwili w podobny sposób powoli, ale konsekwentnie "pożreć" nstępną. Wyglądało to groźnie i majestatycznie zarazem. Cóż, żywioł to potężny, a nam tylko zostało patrzeć w milczeniu i pokorze...

Drugi powód, dla którego zdecydowałem się na solidny, szklany filtr obiektywowy, to wypadek, jakiemu uległem, oczywiście, przy obserwacji Słońca. Cóż, rutyna robi swoje i piszę ten ustep ku przestrodze wszystkich obserwatorów Słońca!!!
Otóż wpadłem na pomysł zrobienia sobie filtra z okopconego szkiełka nakrywkowego - jest bardzo cieniutkie i myślałem sobie, że nawet nagrzane nie pęknie, wiedząc oczywiśćiew o tym, jak zdradliwe są filtry okularowe!!! Cóż, moja niefrasobliwość została surowo ukarana: szkiełko wytrzymało pod naporem 11 cm lustra tylko kilka minut, coś zasyczało i trzasło, a ja oberwałem pełną wiążką po oku!!! Zanim zorientowałem się, co się dzieje, wpatrująć się w Słońce, do zamknięcia oka minęło około 0,5 sekundy. To wystarczyło, aby po otwarciu oka zobaczyć czerwony powidok tarczy słonecznej! I nie widzę kolorów: wszystko w tonacji żółto - czerwonawej i jakiejś nieokreślonej, szarej!!! No tak, pomyślałem sobie, jestem bez jednego oka, usmażone na amen...Ale po około 5 minutach widzenie kolorów pomału zaczęło wracać, powidok zaczął blednąć, by po godzinie - dwóch wszystko wróciło do normy.
Po raz drugi miałem nieco więcej szczęścia; otóż zamocowałem filtr podobnie jak przy zaćmieniu Słońca, ale tym razem chciałem zobaczyć grupy plam bardziej ostro i zdjąłem diafragmę. Filtr wytrzymał parę minut i trzasł. I znowu oberwałem po oku. Tym razem dwie połówki filtra oparły się o spinacz, którym przytrzymałem filtr na odciągu pająka, by nie obsunął się i dzięki temu do oka dotarła tylko część światła przez wąską szczelinę. Miesiąc później oddałem Mizara koledze i sam przesiadłem się na swojego Dobsona. Po raz trzeci już nie chciałem ryzykować z podobnymi "wynalazkami" i chyba tylko dzięki Bogu do tej pory widzę dobrze na oboje oczu. Uff...

Ale Słoneczko nie dało za wygraną, ciekawość, jak wyglądają plamy teraz, no i zrobiłem wreszcie sobie porządny filtr, o którym teraz opowiem.
Spróbowałem pomysłu z broszurki Rybarskiego i Serkowskiego o amatorskim teleskopie zwierciadlanym, szlifując na płasko szybke spawalniczą Nr 13 obciętą w krązek o średnicy 78 mm. Szlifowałem na 2 krążkach szklanych o podobnej średnicy i grubości około 6 mm. Po ostatecznym wyszlifowaniu proszkiem 1200 i takim sobie podpolerowaniu, by tylko coś przezeń było widać, zabrałem moje nieszczęsne szkiełko na działkę oraz szukacz 60 mm, by się przekonać, czy cokolwiek będzie widać. Gołym okiem tarcza słoneczna nawet nieźle widocna, a co przez szukacz? No i tak z ogromną ciekawością przystawiłem mój pierwszy, ledwie co połyskujący filtr, a jeszcze okropnie matowy do obiektywu szukacza. I co widzę? Wprawdzie otoczenie Słońca mgliście jasne, ale samo Słońce niesamowicie ostro zarysowane, a na nim parę grup plam słonecznych. I to całkiem fajnie widocznych. Potem jakoś korzystając ze stojaka na kwiatki i doniczki na działce sąsiada, podparłem to wszystko nieruchomo i próba number two! I znowu Słońce ostre, plamy widoczne wspaniale przy px16! Zauważyłem nawet, że powierzchnia Słońca nie jest idealnie gładka, ale jakby zmatowiała, pokryta delikatnym piaseczkiem. Czy to matowość szkła? Niemożliwe, nie może się reprodukować w ognisku szukacza, za blisko obiektywu. Zatem to może być tylko granulacja!!! Niesamowite!!!Przy px16 widzę granulację słoneczną!!! I to przy takiej prowizorce? Przecież błyszczy się ledwie co! No to warto polerować dalej, wstępny wynik jest rewelacyjny! I wypolerowałem to nieszczęsne szkiełko, stająć się posiadaczem filtra, dającego niesamowicie ostre i "jadowite" obrazy plam i pochodni słonecznych.
No i to skłoniło mnie do pełnego opisu wykonania takiego filtra.

WYKONANIE

1. Wybór materiału na filtr

Szkiełko spawalnicze Nr 13 o wymiarach najlepiej 80x100 mm zakupimy w sklepie z artykułami BHP oraz ochrony osobistej (np. sklepy "SUPON"). Lepsze pod względem obróbki, bo grubsze są szkiełka ze starych dostaw - mają grubośc około 3 mm. Nowsze, produkcji niemieckiej szkiełka ATHERMAL wykonane są z lepszego jakosciowo szkłą firmy Schott, ale są nieco cieńsze i wymagają delikatniejszego nacisku podczas obróbki. Jeżeli chcemy fotografować plamy, wybierzmy filtr Nr 12 - jest nieco jaśniejszy - skrócimy niezbędny czas naświetlania zdjęcia.

2. Obróbka wstępna

Polega na przycięciu filtra na kształt koła o średnicy około 80 mm. Potrzebne będą nam równiez 2 pomocnicze płytki szklane o tej samej średnicy i grubości około 5 - 6 mm do szlifowania filtra. Operację przycięcia szkła najlepiej powierzyć szklarzowi (spytajmy, czy ma cyrkiel do cięcia szkła) lub ostatecznie próbujmy sami.
Ja to zrobiłem w ten sposób, że z naddatkiem około 2 mm przyciąłem filtr oraz szybke pomocniczą kółkiem do cięcia szkła i obłamałem nadmiar materiału. Do ostatecznego kształtu szlifowałem je na mokro gruboziarnistą osełką karborundową - bardzo dobre są tutaj tarcze szlifierskie; każdy zakłąd ślusarski posiada zużyte lub połamane. A jak spyta po co, to możemy opowiedzieć o Słońcu i naszej pasji, podaruje je nam na bank! Pomocnoicze płytki szklane obrobiłem z grubsza, pozostawiając fazkę, zaś płytkę filtra dopasowałem do spodniego denka puszki po solonych orzeszkach jako szablonu (niestety, orzeszki "wrąbał" ktoś inny...), tak, aby filtr wszedł w obrys rantu puszki i się tam schował. Uzyskałem średnicę 78 mm. Oczywiście, wpierw szlifowałem począwszy od fazki, a potem zdejmowałem nadmiar szkłą, dopasowując do rantu denka. Pozwoliło mi to na uniknięcie odprysków. Pamiętajmy tu o jednej, ważnej zasadzie: szlifujmy fazkę "z włosem", w kierunku na zewnątrz płytki, stosując umiarkowany nacisk. Szkło szybki spawalniczej jest miękkie i dość łątwo je zarysować. Odnośnie płytek pomocniczych: nie bawmy się w uzyskanie idealnie okrągłego kształtu, ważne, by ich średnica była możliwie zbliżona do płytki, z której zrobimy filtr. POd koniec usuńmy ewentualne drobne odpryski na naszych płytkach drobnoziarnistym papierem ściernym (wystarczy #320 na sucho). Chodzi o to, aby uniknąć przy drobnym szlifowaniu "wjeżdżania" przez owe odpryski ścierniwa na brzegi szlifowanych powierzchni, a przez to grubszych matowości, trudniejszych do usunięcia przy polerowaniu.

3. Szlifowanie

Zgrubne szlifowanie przeprowadzamy za pomocą ścierniwa #320. Może być to karborund z kompletu proszków, stosowanych w zestawach do szlifowania lustra do teleskopu. Jako "podstawkę" do szlifowania mozna wykorzystać grubą gumę o równej grubości lub kawałek wykładziny z miękkiego PCV. I nie musimy szlifowac na beczce! Nasz warsztat szlifierski można położyć na stole.
NIe musimy specjalnie przytrzymywac dolnej płytki, by nie przesuwała się. Płytkę przytrzymują siły przylegania wody, która nieuchronnie dostaje się pod spód. Poza tym siły przesuwające spodnią płytkę nie są duże: szlifujemy, stosując niewielki nacisk. Wystarczy, że po kążdej serii ruchów szlifierskich (pojedyncze lub podwójne "W", jak kto woli), będziemy obracać wpierw obie płytki razem, następnie górną płytkę, parę ruchów szlifierskich i znowu tak obracamy, siedząc sobie, a nie chodząc wokół beczki!!! Najlepiej szlifować w ten sposób, aby środek górnej płytki pisał podwójne "W", a płytkę wysuwać od siebie i do siebie oraz na boki na odległość około 1/8 średnicy - zatem środek płytki za każdym ruchem pokona drogę około 1/4 średnicy. Szlifujemy naprzemiennie na 2 płytkach szklanych: płytka filtra raz u dołu, raz u góry. I zmieniałem płytki w ten sposób, aby raz szlifować z jedną płytką pomocniczą, raz z drugą, a potem krótko, obie płytki pomocnicze po sobie, wg schematu: np:

• Płytka filtra: oznaczmy jej strony 1 i 2
• I płytka pomocnicza: strony A i B
• II płytka pomocnicza: strony C i D

Drobne szlifowanie przeprowadzamy za pomocą proszków #600, #800 i #1200.
Wskazane jest użycie zdekantowanych proszków, które pozwoli na usunięcie grubszych ziarenek z każdej gradacji proszku, które najbardziej są odpowiedzialne za powstawanie dziurek lub bardziej gruboziarnistego matu, niż ten, który można by osiągnąć dla danej gradacji ziarna. Wielkość ziarenek proszków w obrębie danej gradacji nie jest jednakowa, jak by się to mogło zdawać.

• Ilość proszku: Jeżeli byśmy sypali suchy proszek na zmoczoną płytkę, wystarczy ilość jak na czubek noża. Stosując zawiesinę proszku w wodzie, jej gęstość oraz ilość doibierzmy tak, by proszek po rozprowadzeniu placami po płytce
• Zapobiegajmy sklejeniu się płytek: bardziej rygorystycznie baczymy na moment wzrastania oporu podczas powstawania białego, gęstniejącego szlamu, złożonego ze zmielonego szkła. I ten szlam nalezy zmyć i nakłądać porcję świeżego proszku.
  Unikajmy pozostawiania w bezruchu płytek na dłużej niż 2 sekundy; przy pojawianiu się gęstego szlamu nawet sekunda dwie bezruchu mogą wystarczyć do sklejenia się płytek! Przy wyraźnym wzroście oporu od razu zsuńmy płytki z siebie i umyjmy je.
• Zapobiegamy powstawaniu podniesionego brzegu: przy każdej serii (płytka na górze oraz na dole) warto wykonać kilka chaotycznych ruchów dla równomiernego rozprowadzenia proszku: gdy tego się nie robi, to podczas szlifowania proszek ucieka spomiędzy brzegów płytek, a na środku znajduje się jego większa ilość i intensywniej zbiera szkło.
  Podczas drobnego szlifowania nie naciskajmy na płytki, lub róbmy to bardzo lekko
  Jakie są objawy powstawania podniesionego brzegu? Otóż podczas wykonywania chaotycznych ruchów dla wyrównania proszku, przy zużyciu sie proszku i powstawaniu osadu białego, zmielonego szkła możemy odczuwać gwałtownie narastający opór przy przesuwaniu się płytek. Opór ten będzie największy, gdy płytki będą całkowicie pokrywać się. Brzeg ten próbujemy usunąć, stosując niewielka amplitude ruchów, taką, jaka występuje przy maksymalnym oporze - czyli w momencie najlepszego przylegania do siebie wystającychm, zbyt wysokich brzegów. I wreszczie brzegi te zetrą się. Szlifujemy w ten sposób przez 15 -20 minut, pamiętając o bardzo delikatnym nacisku na płytki i chaotycznych ruchach. Przy zmianie proszku na drobniejszy podniesiony brzeg wreszcie zniknie całkowicie."
• Jak rozkleić sklejone płytki? Natychmiast po sklejeniu wkładamy je pod ciepłą, bieżącą wodę i próbujemy rozdzielić, zdecydowanie, ale z wyczuciem naciskająć na wystające brzegi płytek dla ich rozdzielenia, tak, jakbyścmy próbowali oderwać je od siebie. Nacisk ten stosujemy równomiernie, po kilkudziesięciu sekundach powinny puścić. Bądżmy przygotowani na to i nie upuśćmy płytek. Jest to metoda ekspresowa i wymaga sporej koncentracji, dlatego, jeżeli nam nie śpieszy się, to wrzućmy owe płytki do ciepłej wody z płynem do mycia naczyń: po godzinie powinny dać się zsunąć z siebie, jeżeli jeszcze nie puszczają, to poczekajmy jeszcze godzinę, w najgorszym wypadku "puszczą" do jutra. Ta ostatnia metoda jest bezpieczniejsza dla płytek i w 100% skuteczna.
• Kontrolujmy, czy pozostały rysy i wżery po poprzednich proszkach: Wygodnie to robić przy silnym swietle odbitym od naszego szlifowanego filtra. Filtr umyjmy i wytrzyjmy do sucha. Powierzchnię oglądamy przez silną lupę lub okular o ogniskowej 25 mm od teleskopu. Powierzchnia powinna być równomiernie matowa; ewentualne dziurki błyszczą się mocniej na tle matowej powierzchni. Można to spróbować badać po około 15 minutach od przejścia na nowy proszek: dziurki po poprzednim proszku na pewno jeszcze będą - chodzi o to, byśmy nauczyli się, jak je znajdować.

4. POLERUJEMY!!!

• smoła polerska (z powodzeniem można wykorzystać smołę budowlaną, należy tylko czysto ją pobrać - bez ziarenek piasku itp) i kalafonia oraz krążek szklany lub podobny, nienasiąkliwy do wykonania polerownika
• deseczka, na której będziemy kłaść polerownik z polrerowanym filtrem
• tlenek ceru

Smołę topimy na małym ogniu w naczyniu o w miarę miękkich ściankach; ja wykorzystałem puszkę po piwie. Zróbmy sobie doń pałąk z drutu, by było za co ową gorąca puszkę chwytać i przenosić. Topienie smoły można wykonać nawet nad żarem ogniska (próbowałem robić to na działce i całkiem przyjemna to robota!), a gdy robimy to w kuchni, to lepiej pod nieobecnośc pani domu, bo robota to "pachnąca". Otwórzmy okno, niech się wietrzy.
Gdy smoła się roztopi (starajmy się nie dopuszczać do wrzenia smoły, bo powstaną w niej potem pęcherzyki gazu po zestaleniu) sypiemy do niej drobno sproszkowaną kalafonię, by szybciej rozpuszczała się w smole. Orientacyjny stosunek smoły do kalafonii jak 3:1. Gdy na patyku, którym to będziemy mieszać, nie będzie widać nierozpuszczonych grudek kalafonii, wtedy wyjmujemy go ze smoły i chłodzimy kilka minut w wodzie o temperaturze pokojowej i badamy jej twardość: wciskamy paznokieć zdecydowanym naciskiem: powinien pozostać wyraźny ślad po paznokciu: powinniśmy czuć, jak powoli wciska się w smołę. Nacinana lub skrawana nożem powinna kruszyć się, pozwala się skrawać i nie kruszyć, gdy osiągnie temperaturę około 30- 35 stopni C. Jeżeli jest za twarda - dodajemy trochę smoły, jeżeli za miękka - dosypujemy jeszcze trochę kalafonii, aż smołą osiągnie wymaganą twardość.
Nie przejmujmy się "aptekarskim" dozowaniem składników. Nie jest to aż takie krytyczne. Jeżeli smoła jest dobra, zestawiamy z ognia i będziemy wylewać ją na przygotowany krążek. Wpierw oklejmy jego brzegi taśmą klejącą tak, by powstało płaskie naczynie o wysokości ścianek około 7 mm. Zapobiegnie to rozlewaniu się smoły. Gdy smoła osiągnie konsystencję miodu, wylewamy ją aż po brzegi i pozostawiamy do ostygnięcia, aż powierzchnia smoły będzie przyjemnie ciepła, ale nie parząca. Wtedy odklejamy taśme klejącą, namydlamy powierzchnię smoły i krążka szklanego (może być to płytka pomocnicza, używana do szlifowania, tylko dokładnie wymyta z proszku ściernego!!!), uprzednio nagrzanego np. w ciepłej wodzie i kładziemy na smołę i kolistymi ruchami wygładzamy powierzchnię smoły, obserwując, jak wyciskają się spod spodu pęcherzyki powietrza i powierzchnia staje się coraz bardziej równa.
Po wyrównaniu powierzchni obcinamy na mokro brzegi smoły, które wystają poza obrys krązka, robimy fazkę oraz nacinamy powierzchnię smoły w kratkę o szerokości oczek około 15 mm. Niewielkie dziurki w smole same wkrótce wyrównają się podczas polerowania. Polerownik jest gotowy do pracy.

Wystarczy płaska deseczka drewniana (nie z płyt wiórowych powlekanych, bo wtedy łatwomo porysowanie polerowanego filtra) o wymiarach około 20x20 cm, do niej przybijmy listwę tak, by dolną krawędzią wystawała pod płaszczyznę owej deseczki: będzie to oparcie, które zapobiegnie zsuwaniu się naszej deseczki na stół. Na wierzch naszej deseczki przyklejamy poprzecznie 2 paski sklejki o grubośći około 2 mm, szerokości około 10 mm i długości około 7 cm; w odległości: po lewej stronie 3 mm szerzej niż nasz filtr, a po prawej: węziej 3 mm niż nasz filtr. Między owe paski sklejki będziemy wkłądać filtr - bedzie to zapobiegać przesuwaniu się filtra podczas polerowania.

Polerujemy w pozycji odwróconej, tj. filtrem do dołu. Kładziemy nasz filtr na deseczce, moczymy go cienka warstwą wody (rozprowadzamy palcami) i na to palcami rozprowadzamy szczyptę, na czubek noża tlenku ceru. Nie ma sensu nakłądać zbyt dużej ilości wody i tlenku ceru; nadmiar spłynie pod spód i zostanie niewykorzystany. Kładziemy polerownik i polerujemy ruchami polerskimi tak, jak przy szlifowaniu. Powinniśmy słyszec cichy chrobot tlenku ceru oraz wyczuwać wyraźny, ale równomierny opór, ponieważ płytka jest jeszcze matowa. Jeżeli wyczuwamy zacinanie się płytki, to trzeba nagrzać smołę w ciepłej wodzie przez kilka sekund, namydlić polerownik i kolistymi ruchami za pomocą naszej płytki filtra wyrównać smołę,stosując lekki nacisk, aż ustanie zacinanie się. Wtedy spłukujemy mydło i polerujemy. Już nie powinniśmy wyczuwać zacinania się płytki.
Stosujemy lekki nacisk i nakładamy nową porcję tlenku ceru, gdy poprzednia zniknie, filtr zrobi się ciemny, a opór przy polerowaniu wzrośnie. Po około 15 minutach opór wyczuwalny podczas polerowania wyraźnie się zmniejszy, a powierzchnia filtra zacznie się błyszczeć. Już po pół godziny polerowania, przypadającej na każdą stronę płytki można oglądać włókno żarówki, a tarcza Słońca jest już ostro zarysowana. W tym stanie da się nawet już oglądać granulację i plamy na Słońcu!
Polerowanie trwa około 10 godzin na każdą stronę płytki, razem więc trwa około 20 godzin. Skuteczność polerowania można sprawdzić, oglądając powierzchnię filtra techniką podobną do badania pozostałości większych dziurek po poprzednich proszkach: na ciemnym tle wypolerowanej powierzchni nie powinny być widoczne błyszczące dziurki. Dodać przy tym nalezy, że niewielka ich liczba wcale nie przeszkadza w obserwacjach Słońca.
Sprawdzanie kształtu filtra:
Idealna płaskość obu powierzchni nie jest wymagana: filtr ten możemy potraktować jako soczewkę dwupłaską lub o dwóch powierzchniach sferycznych o bardzo dużym promieniu. Dla zapewnieniu prawidłowej powierzchni filtra wystarczy polerowanie przy bardzo niewielkim nacisku.
Efekt polerowania i wynik końcowy:
Wykonałem już kilka filtrów opisaną metodą i wszystkie sprawują się znakomicie. Już przy powiększeniu około 40x widoczna jest granulacja słoneczna jako bardzo drobnoziarnista matowość na powierzchni Słońca; przy px55 widoczna jest bardzo wyraźnie, gdy atmosfera jest stabilna. Plamy na Słońcu przynajmniej do px125 widoczne bardzo ostro ze strukturą półcieni, widoczne są również najmniejsze plamy, wyłaniające się spośród granulacji słonecznej. Ostro i kontrastująco widoczne są również pochodnie słoneczne, których najlepiej szukać w pobliżu krawedzi tarczy Słońca.
Instalacja filtra:
Filtr w teleskopach Newtona instalujemy na zrobiony dekiel; środek otworu na filtr wypada w połowie odległości między bokiem lusterka wtórnego i krawędzią lustra głownego, patrząc od przodu. W małych teleskopach Newtona oraz refraktorach filtr ten można założyć centralnie w osi optycznej.