Celda del espejo primario (parte I)

Ahora que ya tengo más o menos claras las medias del tubo y la distancia entre el espejo primario y secundario, he empezado a construir la celda del espejo primario.

Primero he hecho un esquema de cómo va a ser la celda con sus medidas. En total la celda hace 80 mm y estará colocada a 5 mm del final del tubo. La distancia total desde el final del tubo a la superficie del espejo será de 85 mm. Pongo una imagen del esquema.

Para construir la celda, he utilizado dos trozos de madera de pino que me ha prestado un amigo al cual le sobraban. He visto por Internet que algunos aficionados utilizan contrachapado, pero me ha parecido que la madera de pino era más resistente a la humedad. He cortado las maderas con una caladora que también me han prestado, para hacer 2 circunferencias. La madera donde se apoya el espejo tiene 150 mm de diámetro y 18 mm de grosor al igual que mi espejo primario. La madera que hace de soporte y tapa final del tubo mide 190 mm de diámetro como el diámetro interior del tubo de PVC que he comprado y grosor de 20 mm. 

Teniendo en cuenta que era la primera vez que utilizaba una caladora no me han quedado mal.

La madera posterior encaja dentro del tubo de PVC, pero no me ha quedado perfectamente redonda como se puede ver en la imagen. En un principio pensaba fijarla al tubo con unos tornillos y luego con cinta americana tapar los agujeros que quedan. 

Esto me recordó que algunos aficionados (no todos), aconsejan realizar unos agujeros a la madera posterior para permitir la circulación del aire que entra en el tubo y así evitar turbulencias de éste, al facilitar su salida posterior por los agujeros realizados. Revisando el libro de Texereau, parece que sí hay que realizar estos agujeros. Revisando la web he encontrado tres posibilidades diferentes de realizar los agujeros. Pongo un diagrama que explica las tres maneras de hacerlo.

La verdad es que no sé cuál de las tres maneras es más efectiva. Finalmente me he decidido por hacer 3 agujeros de unos 25 mm de diámetro, porque me ha parecido más fácil de realizar con mis pocos conocimientos de bricolaje.

El siguiente paso es ir a la ferretería para comprar la diferente tornillería que necesito para construir la celda. Todo esto es lo que he comprado: 

- 3 tornillos de 6 mm diámetro x 70 mm de largo de cabeza plana que servirán para colimar la celda del espejo primario.

- 9 arandelas de 6 mm para los tornillos de colimación.

- 3 palomitas de 6 mm de diámetro, para poder colimar el espejo según apriete más o menos las palomitas colocadas en los tornillos de colimación.

- Un muelle de compresión de 9 mm de diámetro (para que pasen los tornillos de colimación por dentro) x 500 mm de largo que he cortado (con una radial también prestada) en diversos trozos de 20 mm para adaptarlos al espacio entre 
las dos maderas. He buscado un muelle lo suficiente rígido para que cueste un poco apretarlo y se mantenga en su sitio.

- Tres escuadras para la sujeción del espejo primario con la madera de apoyo. También voy a tener que cortar uno de sus lados para que la parte que se apoya en el espejo primario sea de unos 5 mm como máximo (según opinión de diversos aficionados). He comprado 4 escuadras por si cometía errores en el momento de cortarlas.

- También he comprado goma eva de color negro mate de 2 mm de espesor que hará de separación entre la madera y el espejo primario y protección de éste. También se puede utilizar espuma. Hay poca información respecto al grosor que debe tener esta capa protectora de espuma o goma eva. Al final he encontrado un aficionado que utilizaba espuma de 4 mm de grosor. Así que he decidido poner dos discos superpuestos de goma eva dado que ésta hace 2 mm de grosor. También, he visto que alguien pone directamente el espejo primario sobre la madera o bien lo enganchan con cola a la madera o con cinta americana. Leyendo el libro de Texereau y otros aficionados lo desaconseja totalmente, dado que puede producir tensiones en el espejo y deformidades en la imagen reflejada. 
- Finalmente, tal como aconsejan todos los aficionados, para evitar molestos reflejos de los diferentes materiales he comprado pintura de color negro mate. Una especial para madera (pintar las dos maderas de la celda del primario) y otra especial para pintar PVC (pintar el interior del tubo de PVC) y pintar las partes metálicas de la celda del primario (tornillos, arandelas, escuadras). 

Todo me ha costado 22.31 €. De momento llevo gastado en mi proyecto contado el tubo de PVC (26 €) más los espejos (68.48 €) unos 119.76 €.

La siguiente fase es realizar los agujeros en las dos maderas para los tornillos de colimación. Los 3 tornillos deben de estar separados entre ellos en 120º y a 15 mm del borde la madera (datos extraídos de la opinión de diferentes aficionados). Además, se aconseja realizar los agujeros de las dos maderas a la vez y marcar la coincidencia de los agujeros para que luego cuando pongamos los tornillos todo cuadre. Pongo diagrama de como deben quedar los agujeros:
Una de las dificultades es medir la distancia entre los agujeros. O sea, calcular la distancia de 120º entre los agujeros. 
Una manera de hacerlo (encontrada por Internet) es usando una regla matemática que dice que la longitud del arco entre dos puntos = número de radianes entre los dos puntos por el radio de la circunferencia. 
Por otra parte sabemos que 1º del arco de la circunferencia es igual a 0,0174533 radianes, por lo que 120º son 2,09 radianes. 
Si aplicamos la fórmula anterior con un disco de 150 mm de diámetro (75 mm de radio) tenemos que la longitud del arco entre dos puntos que distan 120º = 2,09 (nº de radianes) * 75 mm (radio) = 2,09 * 75 = 156,75 mm = 15,6 cm.

Pongo la foto del momento de hacer los cálculos y las marcas en el disco pequeño (el de 150 mm de díámetro). Luego he superpuesto el disco pequeño sobre el grande (de 190 mm de diámetro) de forma que éste quedara centrado para hacer las marcas en el disco grande.

   

Entre el punto 3 y 2 de la foto hay un arco de 15,6 cm de distancia.

En la foto de abajo muestro la superposición de las dos maderas con las marcas para hacer los agujeros.


Una vez marcadas las dos maderas, para hacer los agujeros las he puesto juntas una encima de la otra, bien sujetas, para poder realizar los agujeros de las dos maderas a la vez.
Momento en que realizo los agujeros de las dos maderas con el taladro. La broca que utilizo es de 6 mm al igual que los tornillos que he comprado de 6 mm.
Para que los tornillos queden hundidos en la madera que hace de soporte del espejo primario, he utilizado una broca de 13 mm para agrandar la parte superior del agujero hecho con la broca de 6 mm.
En esta foto muestro el momento que uso la broca de 13 mm para agrandar superficialmente el agujero.
En la foto se puede ver como queda el agujero de 6 mm (agrandado con la broca de 13 mm) en su parte superficial para que el tornillo de cabeza plana quede hundido (oculto) en la madera.
En las dos siguientes fotos se puede observar como queda el tornillo colocado en el agujero agrandado.

Aquí acabo la primera parte de la construcción de la celda del primario. Teniendo  en cuenta que es la primera vez que hago bricolaje estoy bastante orgullosa de mi trabajo. En la próxima entrada seguiré explicando todo el proceso de construcción paso a paso. Prefiero escribirlo con el máximo detalle posible para todos aquellos que están en una situación similar a la mía, pocos conocimientos pero muchas ganas.

Longitud del tubo y distancia entre espejo primario y secundario

Bueno, ahora que ya estoy más tranquila respecto al tamaño de mi espejo diagonal, he empezado a buscar más intensamente sobre la longitud del tubo y la distancia entre el espejo primario y el secundario.

Revisando diferentes webs y libros me encuentro con diferentes versiones:  

1.- En el libro “construya su telescopio” aconsejan que el tubo sea un 5% más largo que la distancia focal del espejo. En mi caso seria 750 mm + 5% = 787 mm.

2.- En alguna web aconsejan que sea igual o algo superior a la distancia focal del espejo primario.

3.- Con el programa Newt, con los parámetros que he puesto me indica que tiene que ser de 775 mm.

4.- En la página de cielo sur se nos expone la construcción de un telescopio (construcción del telescopio Miriam) por un aficionado que nos propone los siguientes cálculos: 
- A = distancia focal = 750 mm (en mi caso)
- B = Tamaño total de la celda del primario con el espejo incluido = 85 mm (en mi caso, cuando la tenga terminada tendré que confirmar estos datos)
- C = Diámetro exterior del tubo = 200 mm (en mi caso)
- D = Alto del portaocular = 50 mm (el que pienso construir)
- E = Espacio libre extra del portaocular = 10 mm
- F = solapa o parasol = 100 mm (la que aconsejan en la mayoría de las webs)

Con los datos anteriores podemos calcular la longitud del tubo:
- Primero calculamos G = E + D + (C/2) = 10 + 50 + 100 = 160 mm

- Segundo calculamos H = A – G = 750 – 160 = 590 mm
- Longitud del tubo = H + B + F = 590 + 85 + 100 = 775 mm (si os fijáis es la misma distancia que me he calculado el programa Newt)

Si la solapa es de 100 mm, está claro que el espejo secundario quedará a 100 mm del inicio del tubo y entre el espejo secundario y primario habrá una distancia de 775 mm – 85 mm (celda primario) – 100 mm (parasol) = 590 mm (Igual resultado que el programa Newt)

5.- En la página web telescopio200 ofrecen otras medidas:

- Resultado A = diámetro ocular (40 mm en mi caso) + altura portaocular (50 mm, el que pienso construir) + radio externo del tubo (100 mm en mi caso) = 190

- Distancia focal – A = 750 – 190 = 560 mm (es la distancia mínima entre el espejo primario y secundario).

- Longitud tubo = Tamaño total de la celda del primario con el espejo incluido (85 mm en mi caso) + parasol (100 mm) + resultado B (560) = 745 mm

6.- Finalmente en un blog de construcción de telescopios delaño 2012, calcula las distancias basándose en el libro de Texereau. La verdad es que no es fácil de seguir, pero voy a intentar hacer los cálculos tal como los he entendido yo.

Para hacer los cálculos parte de la distancia que queremos que esté el foco del espejo primario del plano focal del ocular (pongo el dibujo dónde esta distancia es OF). 

Según Texereau, ésta distancia es aquella que determine un radio de 11 mm en el cono que interceptamos. Para saber esta distancia aplicamos una relación de semejanza de distancia focal / diámetro espejo: x / 11. 
En mi caso sería:  750/150 : x / 11,

                              x = 750 * (11/150) = 55

Lo siguiente es calcular la distancia entre el foco y el espejo secundario. Para ello hay que sumar los siguientes valores:

- Radio interior del tubo (95 mm en mi caso)
- Espesor del tubo (5 mm en mi caso)
- Espacio libre extra del portaocular = 10 mm
- Longitud del portaocular (50 mm en mi caso)
- Distancia OF calculada anteriormente (55 en mis cálculos)

Así, en total tenemos que la distancia entre el foco y el espejo secundario debe ser: 95+5+10+50+55 = 215 mm.

Por lo que la distancia entre el espejo secundario y el primario es de: 750 (distancia focal) – 215 (distancia entre secundario y foco) = 535 mm

Resumiendo, mi conclusión final es que realiza los cálculos para saber la distancia entre el primario y el secundario. Si a esta distancia que en mi caso es de 535 mm le sumo 100 mm de pantalla + 85 mm de espesor de la celda con el primario colocado, el resultado final es que el tubo tiene que ser de = 535+100+85 = 720 mm

El resultado ya me gusta, porque es más corto que con los cálculos anteriores de 775 mm (según el apartado 4). La diferencia entre ambos cálculos es exactamente los 55 mm del cálculo aportado por Texereau de la distancia ideal entre el foco y el espejo secundario.

Dado que siguiendo las recomendaciones dadas en el blog sobre Texereau, mi espejo secundario no da la talla ni de largo, pues creo que no debo aplicar esta fórmula para calcular la longitud del tubo. 

Conclusión final de longitud de tubo. Según diferentes webs y libros tengo diversas longitudes a escoger: 787 mm, 775 mm (resultado repetido en dos ocasiones), 745 mm, 720 mm. Vamos que lo tengo difícil. Si me dejo guiar por la estadística tendría que escoger la longitud de 775 mm porque se repite dos veces.

Otra posibilidad es realizar lo que aconsejan en la página web del programa Newt. La propuesta que sugieren es montar el espejo secundario y el portaocular en el tubo según los cálculos obtenidos con el programa. Colocar un ocular en el portaocular y solicitar la ayuda de un colaborador. La idea consiste en que el colaborador introduce la celda del primario en su posición sin anclarlo. Entonces miramos por el ocular que hemos colocado e intentamos enfocar un objeto que tiene que estar como mínimo a 800 metros de distancia. El colaborador debe de deslizar el espejo primario hacia afuera y hacia adentro hasta que el objeto quede centrado en el ocular. En ese momento marcamos la situación del espejo primario y posteriormente hacemos el montaje del espejo primario en el sitio marcado.

Bueno, al final me quedo con la longitud de 775 mm. Pondré el espejo secundario a 100 mm del inicio del tubo, de tal manera que el centro del agujero de 40 mm de diámetro donde colocaré el portaocular esté a 100 mm del inicio del tubo (consejo obtenido de algunos aficionados). Según mis cálculos con un espesor de celda del primario de 85 mm, la distancia entre el espejo secundario y primario será de 590 mm. Si puedo intentaré hacer la prueba que aconsejan en la web del programa Newt, aunque veo un poco complicado encontrar un sitio adecuado para poner el telescopio a medio montar y lo suficientemente grande para que pueda apuntar a un objeto a más 800 metros de distancia.

El programa Newt: software para el diseño de telescopios

En anteriores entradas he comentado mis problemas referentes al tamaño del espejo secundario (si era adecuado para cubrir el haz de luz reflejado del espejo primario), llegando a realizar incluso una prueba con unos cartones y unas cuerdas. Además de esta duda tenía otras como la longitud del tubo, distancia entre el espejo primario y secundario, si todo el conjunto funcionaria bien, etc.

Estuve diversos días buscando por la red para encontrar respuestas a mis dudas, hasta que encontré el programa Newt. El programa Newt es un programa de diseño asistido por computadora para la construcción de un telescopio tipo newton. No es necesario instalarlo en el ordenador, se puede usar online, pero te permite guardar los datos introducidos en un archivo local que más tarde puedes volver a utilizar. El programa te ayuda a calcular las dimensiones del tubo y la distancia entre los espejos entre otras cosas; además te dice si las características de tu telescopio son adecuadas o no. Su único inconveniente es que está en ingles, pero se puede entender y sino tenemos la ayuda de los traductores online. 

Vamos a ver como funciona y que datos me ha dado. Se introducen en la página principal una serie de datos básicos (en pulgadas, cm o mm) y con ello te informa de:

1. Si el tamaño del espejo secundario es adecuado, o se queda corto

2. Dimensiones del telescopio (longitud del tubo, etc)

3. Problemas con el cono de luz reflejado por el espejo primario, como por ejemplo que quede interrumpido por la pared del portaocular por un mal diseño. Esto lo muestra a través de una imagen del trayecto de los rayos.

Pongo la foto de las especificaciones que le he puesto en la primera pantalla.Todas en mm.

 

Donde pone "Focuser to front of tube" le he puesto 100 mm.  Es la distancia que aconsejan la mayoría de los aficionados. Es la distancia entre el portaocular y la parte delantera del tubo, la que hace de parasol. Me he fijado que si aumento esta distancia automáticamente el programa aumenta la longitud del tubo del telescopio en la misma medida. O sea que 100 mm es suficiente.

Donde pone "mirror face to back of the tube" le he puesto 85 mm. Para ello he tenido que calcular las medidas exactas de la celda del primario con el espejo puesto. 
El valor de 85 mm sale de la suma de: espesor de la madera que sujeta el espejo (18 mm) + espesor del espejo primario (18 mm) + goma eva de protección entre el espejo primario y la madera donde éste se apoya (4 mm) + espacio entre las dos maderas que componen la celda del primario (20 mm) + espesor de la madera que hace de tapa del tubo (20 mm) + 5 mm (espacio entre madera que hace de tapa y el final del tubo). Pongo un diagrama de la celda del primario tal como la he diseñado.

Finalmente donde pone la altura y ancho del portaocular le he puesto unas medidas que me han parecido estándar, o al menos usadas por muchos aficionados (50 mm alto x 40 mm ancho). Además en la ayuda del programa nos dice que portaoculares altos y estrechos pueden dar problemas. En el sentido que el haz de luz desviado por el espejo diagonal choque contra las paredes del portaocular y no llegue al ocular.
Finalmente le he puesto 10 mm extras de altura al portaocular, para permitir el movimiento de enfoque de los oculares.

Con los datos que le he puesto, el programa  me muestra los siguientes datos: 
La primera línea me informa que el tamaño de mi espejo diagonal es adecuado y las tres siguientes líneas me informan que todo el conjunto funciona bien y los rayos desviados por el espejo diagonal no son interrumpidos por las paredes del portaocular. Además el programa nos da una imagen del trazo de los rayos. Pongo la imagen que me da con los datos que le he puesto. 


Esta imagen es de gran ayuda, porque de una forma rápida y fácil de entender se puede ver si el diseño del telescopio es correcto o tiene problemas. Así, por ejemplo si cambio la altura del portaocular de 50 mm a 60 mm, me da la siguiente figura, donde se ve claramente que la cosa no funciona. 
En este caso el problema es que el espejo diagonal es demasiado pequeño para la altura del portaocular. De hecho este problema ya lo había detectado aplicando las fórmulas dadas por los aficionados para el cálculo del tamaño del espejo secundario (ver entrada "Medidas del espejo secundario o diagonal (parte I)").
Finalmente el programa me da un listado con las especificaciones del telescopio que incluye la longitud que debe tener el tubo y la distancia entre el espejo secundario y principal (una de las múltiples dudas que tenía) Pongo el listado que me ha dado:
 
Según estos datos, la longitud del tubo de mi telescopio tiene que ser de 775 mm.
Por otra parte la distancia entre el espejo primario y secundario tiene que ser de 590 mm. En la anterior entrada, donde realice una prueba con unos cartones y unas cuerdas, para saber si el tamaño de mi espejo diagonal era adecuado, llegué a la conclusión que la distancia entre el espejo primario y secundario tenia que ser igual o mayor a 600 mm. O sea muy similar a la que me da el programa Newt. Sinceramente me fío más de sus cálculos que de mi apreciación subjetiva de la distancia en el momento de realizar la prueba (ver entrada "medidas del espejo secundario o diagonal (parte II): prueba de las cuerdas y distancia entre espejo principal y secundario").

En mi opinión el programa Newt es de gran ayuda en la construcción de un telescopio. sobretodo en la fase de diseño para comprobar que todo el conjunto funcionará correctamente. Desde luego a mí me ha servido y me ha resuelto muchas dudas.