ll TOTEM: come ho costruito il telescopio - di Ugo Ercolani
19 - Lo specchio secondario
Un'idea fissa
Nonostante le deludenti esperienze della
soluzione precedente, decisi di perfezionare il meccanismo di rotazione dello
specchio secondario.
Era un'impresa ardua ma di possibile
attuazione e la complicità del nuovo tornio mi dava la certezza di riuscire.
La raggiera di supporto
Avevo adocchiato da tempo, la testa del
cavalletto, con montatura altazimutale, del vecchio Alinari: un cilindro di
alluminio del diametro di circa 4cm, alto circa 6cm, con tre robuste alette
laterali (10mm di spessore), alle quali erano fissate le tre gambe.
Ricordate il supporto per mensole che usai per
la correzione di declinazione? (fig. 10).
Quel supporto, in origine, riceveva delle
robuste staffe con uno spessore di 2mm ed una larghezza variabile tra i 30mm
(lato muro) e i 12mm (lato esterno), che avevano il compito di sorreggere le
tavole.
Tre di queste staffe, diventarono i tre
supporti per lo specchio secondario.
Il materiale necessario
Due piccoli cuscinetti con foro interno da
7mm, viti con testa a brugola e grani da 4mm, un cilindro di alluminio da 60mm
di diametro, una molla, una sfera ecc.
Avevo tutto e potevo iniziare l'impegnativa
costruzione.
Anzi no, era il momento di farsi...
Il progetto
Occorre, a questo punto ricordare che, in
configurazione Newton, quasi mai il centro dello specchio diagonale si trova al
centro del tubo ottico.
Un disegno, con dimensioni anormali (molto
accorciato), spero, ne spiegherà il motivo (vedi fig. 20).
Il fascio di luce, proveniente dallo specchio
principale, incontra lo specchio secondario inizialmente nella parte dello
stesso più vicina allo specchio principale, nel momento in cui il fascio di
luce ha un diametro maggiore.
Il lato opposto della stessa luce incontra lo
specchietto in posizione più lontana dallo specchio principale dove, di
conseguenza, la luce sarà concentrata in un'area minore.
Questa condizione obbliga il costruttore a
mettere il centro dello specchio secondario più lontano dall'oculare rispetto
all'asse ottico dello strumento.
Di quanto? Non è importante saperlo se per la
costruzione del supporto si usa la tecnica qui descritta.
Dall'esame del disegno è chiaro che i raggi
marginali, che formano un cono, si riuniscono in un punto, in mancanza dello
specchietto, che si trova ad una distanza dal centro dello specchio pari alla
focale dello stesso.
E' altresì chiaro che, se si costruisce un
cono con la base uguale allo specchio e l'altezza identica alla focale, avremo
la giusta inclinazione perché, una volta sezionato con un'inclinazione di 45
gradi rispetto all'asse, l'ellisse risultante avrà le caratteristiche
desiderate.
Naturalmente il cono va sezionato nel punto in
cui il raggio minore dell'ellisse risultante è uguale al raggio minore dello
specchio secondario.
Se noi tagliamo la punta del cono in una
posizione che non comprenda l'ellisse appena generato, avremo un cerchio con il
centro esattamente nell'asse ottico, e l'ellisse di supporto dello specchio
decentrato nella giusta misura.
Vediamo di tradurre in pratica tutti questi
discorsi senza usare termini matematici che non conosco.
Nessuno pensa di utilizzare un cono enorme,
per prenderne solo un pezzetto vicino alla punta, di conseguenza, costruiamo un
tronco di cono con le caratteristiche idonee per essere utilizzato.
Il tronco di cono deve essere preparato al
tornio.
Unica domanda: con quale inclinazione rispetto
all'asse di rotazione?
Illustro il metodo da me usato e confermato
con seni, coseni, tangenti e bustarelle da Vittorio, per il quale la matematica
non ha segreti.
Lo specchio principale ha un diametro di 254mm
ed una focale di 1210mm.
Trovando la circonferenza di un cerchio con
raggio uguale alla focale, posso sapere quanti diametri dello specchio stanno
nella circonferenza.
Saputo questo, non mi rimane altro che
dividere 360° (contenuti in un cerchio) per il numero dei diametri trovato, di
conseguenza sarò a conoscenza dell'angolo del vertice del cono.
Dividendo per 2, trovo l'angolo esistente tra
l'asse di rotazione e la superficie esterna.
Vediamo che cosa succede:
Circonferenza del cerchio risultante = mm
1210X 6,28318= 7.602
Quante volte il diametro dello specchio sta
nella circonferenza = 7602/254= 29,93
Ampiezza in gradi del vertice del cono =
360°/ 29,93= 12,02°
Angolo tra asse di rotazione e superficie
esterna del tronco di cono = 12,02°/ 2= 6,01°
Per la costruzione del tronco di cono ho usato
il tornio con il carrello ruotato di 6 gradi.
Una macchina meravigliosa
La costruzione del supporto a 45 gradi dello
specchio secondario era, per le mie capacità di tornitore, un'avventura molto
impegnativa.
Il primo lavoro da fare, ed anche il più
semplice, era preparare il tronco di cono che risolsi forando con una punta da
centri una delle due estremità del cilindro da 60mm di diametro.
Afferrata con il mandrino l'altra estremità
ed inserita la contropunta nel foro appena fatto, ruotai il carrello della
torretta con un'inclinazione di sei gradi.
Diverse passate con quest'angolazione
costruirono il tronco di cono.
Per fare il primo taglio, dopo aver tolto il
portautensili, fissai saldamente al piano della torretta, ruotato a 45°, il
pezzo da lavorare (fig. 21).
Inserita nel mandrino una sega circolare con
denti riportati in materiale duro, feci girare il mandrino a 40 giri il minuto,
avanzando molto lentamente, sino al taglio totale.
Un lavoro stupendo, osservando la superficie
tagliata, liscia e brillante pensai: forse lo specchio non serve...
Occorre ricordare che, in precedenza, avevo
aggiunto al riduttore di giri del tornio, due nuove pulegge che mi permettevano
un così ridotto numero di giri.
Il tornio è proprio una macchina
meravigliosa.
Chi ben comincia...
Dopo aver fatto il taglio perpendicolare con
il pezzo messo a sbalzo sul mandrino, il supporto era pronto.
Tre fori (fig. 23 e 24) filettati per viti da
4mm a 120° tra loro, permettevano il fissaggio al disco di supporto, ricavato
dallo stesso cilindro, forato al centro, per ricevere l'asse di rotazione.
Sei fori, dei quali tre filettati,
permettevano la regolazione dello specchio con il meccanismo del "tira e
spingi", e due fori filettati perpendicolari all'asse, accoglievano due
grani di fissaggio del complesso all'asse di rotazione dello specchio.
L'asse, in acciaio del diametro di 7mm, ruota
su due cuscinetti inseriti nella vecchia montatura Alinari, opportunamente
ridotta al diametro esterno delle alette a 55mm e tornita all'interno.
Un foro non passante da 6mm, parallelo
all'asse, nell'ex montatura (fig. 22) per ricevere una molla ed una sfera di
identico diametro, servono per il sistema di arresto in posizione idonea della
rotazione.
Termina la serie, l'inserimento di un nuovo
disco, con foro centrale per l'asse, in una faccia del quale ho fatto quattro
fori profondi circa 2mm nei quali la sfera s'inserisce arrestando la rotazione
che, con un piccolo sforzo, può essere ripresa. È importantissimo che la sfera
non abbia alcun gioco all'interno della sua sede con molla, per centrare
perfettamente la sua posizione che deve essere precisa.
I fori, tre dei quali a 120° e uno
intermedio, sono stati segnati con un piccolo trucco.
Montando il pezzo da forare sul mandrino del
tornio, ho inserito un'asta metallica tra una delle tre pinze ed il basamento,
segnando il primo foro con l'utensile.
Facendo la stessa operazione con le altre due
pinze, ho potuto segnare la posizione dei tre fori a 120°. Il quarto foro si
trova a 90° da uno e 30° dall'altro.
Fatto questo ho messo insieme il tutto, vedi
fig. 25.
I tre supporti per mensole, opportunamente
piegati e forati, hanno trovato posto nelle tre alette dell'ex montatura.
Tre squadrette sagomate, fissate su fori
filettati, trattengono in posizione lo specchio diagonale (con un gioco
impercettibile ma molto importante).