如何磨製天文望遠鏡

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如何磨製天文望遠鏡

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社長 » 2010-02-11, 21:52

初上中學時,很興奮發現學校設有天文學會,以當年香港的情況,可說是十分罕有,而當年老師就是KC Pau。經歷了一個學期的觀星體驗,老師發現這群猴子對天文還是十分熱衷的,決定推行磨鏡班,也好好磨練一下我們,於是他君子動口,我們動手把事情幹起來,一群十二、三歲的同學分工行事,到灣仔找玻璃店切割10元一片的100mm直徑圓型玻璃、到九昌行港昌行買金鋼砂磨光粉、到木行買工具板、到五金店買磨刀石、瀝青等。最後用了一個學期磨好了一片不似人形的100 f7牛頓反射鏡,又買些廉價相機濾鏡請眼鏡店切割成橢圓型副鏡,然後用八小時來回乘八轉車把反射鏡從香港仔出發,拿到屯門工廠鍍鋁膜,回來弄些水喉管把東西裝起來,最後望遠鏡內的影像… :?

經驗過25年後,去年我告訴老師已經把主鏡重新人手拋光修正至精度達PV 1/10波長的拋物面,重新鍍鋁及組裝鏡筒,又買了一套Feather Touch調焦筒,希望把這個跨世紀項目劃上句號。

大概是老師的功力深厚,從他身上學到的以及感染到的,讓我後來在17歲時為中大重建了那台重達1噸的305 f8.5牛反,亦即今天的白鷺湖天文台,又陸續建造不同的天設施,包括保良局顏保鈴書院228 f9APO折射鏡及天文台,浸信會沙田圍呂明才小學數碼天文館,數月後落成的城市大學天文台,及到西藏5000海拔地區組建遙控天文台。

過程及結果都是學習的一部份,現今常規教育不時缺乏前者,而磨鏡班正好平衡兩個要素。

2004年,我協助David推行了一個小工作坊,目標是製作一台150 f5牛頓反射鏡,隨後數年也陸續推行了一些磨鏡班,甚至磨製400及635口徑反射鏡 (但尚未完成…..),或許到今天,這些人手磨製的望遠鏡已不能和他們的貴重器材相比,但我相信David和他的學生所經驗過的,郤是永不磨滅。因為我還記得David在週會上向全校學生分享他那100小時的磨鏡經歷…

星河科研社現正為澳門一所中學推行兩年制高中天文選修課,今年我又會為他們建造天文台,並獲基金會撥款推行磨鏡班,不知又會為這個城市播下多少天文種籽。

一幅圖片勝過千言萬語,那讓我來個萬言書….

磨製望遠鏡首要要準備好圓玻璃、木墊板等。近年社會物資豐裕,這些都可以買到成品了,但要所以我們能堅持的,就是那片人手打磨鏡片。
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經過半小時講解後,馬上動手粗磨,學生們發現,很多光學理論是實踐出來而非紙上談兵。他們日後對物理科裡的光學環節,都貎似都瞭若指掌….
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通常不足一小時便可打磨出一個凹面,很有滿足感的,也有學生表現,以人手透過看似不太規律的動作,竟然能磨出一個可工作的光學面,感覺奇妙。
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以反光法在暗室內測試主鏡曲率半徑,除2等於焦距,這個方法比較粗疏,但有實驗價值。實際上不同粗幼磨或鏡面吻合程度下都反映出不同質量的影像
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不時要用磨刀石修正利邊,有很多從沒進過廚房,連洗潔精也不知為何物的學生,這些勞動對他們來說是一份苦差,但郤一一依樣畫葫蘆的做起來。
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為提升效率,及減低不必要換砂環節,只會用上三號金鋼砂,即80號砂作粗磨成形、400及2000號砂幼磨, 完成後便準備拋光。
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用放大鏡檢測砂眼是否過關,並使自製的球徑計計焦距,更精確方便,能夠把一批學生的製鏡焦距集中在很窄的範圍以內。
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製作瀝青模準備拋光,加入松香、蜜臘、松節水等調節軟硬度及質感,熟手技工可在十分鐘內造好一個瀝青模,然後開始最有趣的拋光修正工序。
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壓模是拋光必要程序,磨砂是機械式動作,往往可以依樣畫葫蘆的完成,但拋光及修正需要高一點的手藝了及耐性了。
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我的佛科試鏡器及燈箱,刀口與燈箱連動,並以照明源反射影像自構成裂縫光源,影像層次感及準確度遠勝一般點光源及分置式裂縫光源。
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兩個天文台 - 白鷺湖天文台、西藏自動化天文觀測站
主鏡 - Officina Stellare 500 口徑f3.8 RiFast攝星儀、APM/TMB 254 f9 APO、SkyWatcher Dob 18、305 f8.5 牛頓鏡、Paramount ME 赤道儀
配件 - 2 full sets of Supermonocentrics、Baader Mark V Binoviewer、Ethos、Canon 5D Mark II Mod、FLI Proline 16803冷凍相機、Mercedes SUV
星河科研社 http://www.astro.hk 電郵 saviofong@astro.hk
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Re: 天文望遠鏡製作課程

文章社長 » 2010-02-11, 21:52

初步完成拋光後的鏡面形態,不完全是球面,但也有沒嚴重的散光或塌邊問題,從佛科像分析鏡面形態是磨鏡的基本功,上世紀不少世界級望遠鏡都是這樣造出來。
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開始進入製作拋物面工序,可以看到不同測試區下的拋物面形態,以及在模板下的刀口陰影位置。純論0%、30%、70%、90%區四個讀數,這個拋物面約在PV 1/10波長水平,但拿開模板,這個鏡面形態不太順滑,但對於首次學習磨製望遠鏡的David來說,能夠清看到土星光環,接上攝像頭能進行高倍拍攝,已夠心滿意足,工作坊也逹至目標了。

0%區佛科像
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模板下刀口陰影位置
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30%區佛科像
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模板下刀口陰影位置
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70%區佛科像
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模板下刀口陰影位置
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90%區佛科像
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模板下刀口陰影位置
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最後送往工厰鍍鋁膜,主鏡部份完成
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Re: 天文望遠鏡製作課程

文章社長 » 2010-02-11, 21:53

回想80年代初,製作天文望遠鏡的目標可能是省錢,但到今天優質廉價工業製品充斥市場下,這個可能已不合時宜,但其教育值郤顯得更高。

一台依足工序製作至合理精度的天文望遠鏡,其工作表現不會比厰製望遠鏡弱,例如以下是08年12月我為David的學校推行的磨鏡班其中一台作品,配合映美精DMK41相機所拍攝及合併而成的月面圖,背後代表了那位初中學生多少心血?
附加檔案
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