Jest wiele narzędzi kolimacyjnych które pozwalają na kolimację teleskopu w dzień, do najpopularniejszych należy kolimator laserowy, a do najprostszych, własnoręcznie wykonany kolimator z pudełka po filmie fotograficznym. Każdy z tych przyrządów ma swoje zalety i wady, natomiast zdecydowanie najefektywniejszą metodą kolimacji jest tzw. star-test czy kolimacja na obrazie prawdziwej gwiazdy. Do tego celu musimy wybrać średnio jasną gwiazdę, w miarę wysoko nad horyzontem. Doskonale do tego celu nadaje się Gwiazda Polarna (alfa UMi) która jest w naszych szerokościach geograficznych na przyzwoitej wysokości, a ponadto okrąża punkt bieguna północnego po okręgu o promieniu zaledwie 1 st. co pozwala godzinami trzymać ją w polu okularu bez większych korekt. Oczywiście wymaga to w miarę dokładnego ustawienia montażu paralaktycznego, ale to zagadnienie poruszamy w innym rozdziale.

Aby otrzymać wyraźne krążki dyfrakcyjne na których można przeprowadzić kolimację należy użyć okularu który da nam maksymalne teoretyczne powiększenie w kolimowanym teleskopie i to jest minimum które polecamy. Dla uzyskania bardzo wyraźnych krążków dobrze jest przekroczyć maksymalne powiększenie o współczynnik 1.5x, a są też szkoły zalecające współczynnik 2x.

UWAGA: w przypadku refraktorów i katadioptryków NIE UŻYWAMY nasadek kątowych, a w każdym z typów teleskopów NIE UŻYWAMY barlowów. Każdy dodatkowy element optyczny pomiędzy obiektywem a okularem wpływa na zakrzywienie osi optycznej, co wręcz uniemożliwia bazowe skolimowanie systemu optycznego.

Ważnym czynnikiem wpływającym na ostateczny sukces procesu kolimacji jest seeing, czyli stan atmosfery ziemskiej. Należy wybrać noc o dobrym seeingu, czyli kiedy atmosfera jest spokojna i obraz gwiazdy jest wyraźny, niezmącony falami ciepłego powietrza. „Pływający” obraz gwiazdy świadczy o złym seeingu, a to ograniczy naszą kolimację do przeciętnego wyniku, który będziemy musieli poprawić w lepszych warunkach.

To samo tyczy się wychłodzenia optyki teleskopu. O ile w przypadku refraktorów wychłodzenie przebiega stosunkowo szybko, a ewentualne niedochłodzenie nie wpływa znacząco na obraz gwiazdy, o tyle w reflektorach, a w katadioptrykach szczególnie, całkowite wychłodzenie optyki i wnętrza tubusu jest niezbędne do procesu kolimacji.

Aby wychłodzić sprzęt, wystawiamy go odpowiednio wcześniej na miejsce prowadzenia obserwacji. Średni czas wychodzenia teleskopu lustrzanego to ok. 10st. różnicy na 1h chłodzenia. Systemy otwarte (np. Newtony) chłodzą si szybciej, systemy zamknięte (np. MCT) potrzebują dłuższego chłodzenia. Jest to spowodowane specyfiką biegu światła po przejściu / odbiciu od obiektywu. W refraktorach światło biegnie w tubusie tylko raz, uginając się w soczewce dochodzi do okularu. W reflektorach typu Newtona światło potrzebuje dwóch przebiegów: wpada do tubusu, odbija się od zwierciadła głównego i wraca przez tubus do zwierciadła wtórnego, które kieruje je do wyciągu okularowego. Natomiast w katadioptrykach sytuacja jest najgorsza – światło wpada do tubusu, odbija się od ZG, wraca do zwierciadła wtórnego i znów pokonuje długość tubusu aby dotrzeć do wyciągu okularowego przez otwór w środku ZG. Potrzebuje na to trzech przebiegów i jeśli wnętrze tubusu nie jest dostatecznie wychłodzone, turbulencje w nim po trzykroć wpływają na degradację obrazu.

Przystępując do kolimacji należy zaopatrzyć się w zestaw kluczy/śrubokrętów do regulacji śrub, oraz latarkę świecącą na czerwono, która nie męcząc naszych oczu, a pozwoli na ewentualne zerkanie na notatki dotyczące postępów kolimacji i stanu obrazu krążków dyfrakcyjnych. Ponieważ w czasie kolimowania łatwo się zgubić w kolejnych krokach regulacyjnych, warto je notować, lub na głos powtarzać którą śrubą właśnie kręcimy.

Zestaw kluczy imbusowych - podstawowe narzędzie do kolimacji:

Na początek ustalamy jaki jest stopień kolimacji/rozkolimowania optyki. W tym celu wyostrzamy obraz gwiazdy w okularze i oceniamy kształt krążków dyfrakcyjnych. Aby „podbić” ewentualne niedoskonałości w ich koncentryczności, rozogniskowujemy delikatnie obraz gwiazdy przed i za ogniskiem. Jeśli mamy rozkolimowaną optykę, krążki dyfrakcyjne nie są idealnie koncentryczne a mają kształt elipsy. Dłuższa oś elipsy to kierunek rozkolimowania sprzętu, który mówi nam które śrubki kolimacyjne powinny być podregulowane.

Przykład rozkładu śrub regulacyjnych na tylnej płycie teleskopu typu Maksutow-Cassegrain:

Przed rozpoczęciem procesu kolimacji należy ponad wszelką wątpliwość stwierdzić, że jego optyka jest rzeczywiście rozkolimowana. W przypadku systemów M-C sprawą pierwszorzędną jest idealne wychłodzenie wnętrza tuby optycznej, aby temperatura w niej osiągnęła poziom temperatury otoczenia. Poniższy przykład ukazuje typowy obraz rozogniskowanej i zogniskowanej gwiazdy w niewychłodzonym teleskopie M-C na przykładzie Maka 127 @600x (wg progamu Aberrator ver. 3.0, http://aberrator.astronomy.net):

Wyraźnie tu widać, że na skutek zalegania ciepłego powietrza w tubie optycznej (w jej górnej części), górna część krążków dyfrakcyjnych jest silnie zniekształcona. W miarę wychłodzenia, zniekształcenie się zmniejsza aż do zaniknięcia. Wtedy możemy zacząć diagnozowanie kolimacji. Nie będziemy tu opisywać innych wad optycznych, które mogą mieć wpływ na obraz gwiazdy, a nie mają nic wspólnego z osiowością optyki, bo jest to temat osobnego artykułu.

Na początek proponujemy wsunąć w wyciąg okular dający powiększenie ok. 3D i sprawdzić kształt krążków dyfrakcyjnych na lekko rozogniskowanej gwieździe w centrum pola widzenia. Jeśli są koncentryczne oznacza to prawidłowe skolimowanie. Jeśli mają kształt elipsy - to czas na kolimację. Test powtarzamy z powiększeniem 4D o ile seeing na to pozwala.

W tym momencie powinniśmy wyjaśnić pewną kwestię: wbrew zasłyszanym opiniom, że samodzielna kolimacja teleskopu systemu Maksutowa-Cassegraina równoznaczna jest z utratą gwarancji, wcale tak nie jest. Kontaktowaliśmy się bezpośrednio ze wsparciem technicznym ORION USA i otrzymaliśmy jednoznaczną odpowiedź, że próba kolimacji sprzętu przez jego użytkownika nie łamie praw gwarancyjnych. Jednakże, radzimy skontaktować się bądź z oficjalnym dystrybutorem danego sprzętu w Polsce, bądź bezpośrednio z producentem (zazwyczaj spoza Europy) aby to jednoznacznie wyjaśnić.

W większości teleskopów M-C kolimacji dokonuje się poprzez regulację położenia zwierciadła głównego (nie menisku!) natomiast w systemach S-C (Schmidta-Cassegraina) regulujemy lusterko wtórne w przedniej części tuby optycznej.

Początkującym astroamatorom, którzy przystępują do kolimacji teleskopu M-C, radzimy zapoznać się z oryginalnymi skryptami opisującymi kolimację krok po kroku, które udostępnione są na stronach producenckich zazwyczaj w postaci pliku PDF. Kolimacja jest tam opisana szczegółowo i zazwyczaj podawany jest najbezpieczniejszy jej wariant.

Wszystkie poniższe rysunki poglądowe pochodzą z oryginalnego skryptu ORION USA dotyczącego kolimacji teleskopów serii Apex/StarMax 90, 102 i 127mm (http://www.telescope.com).

Poniżej podajemy przykład procesu kolimacji na podstawie poniższego obrazu rozogniskowanej gwiazdy:

Obraz B to przykład dobrze skolimowanej optyki, obraz A świadczy o jej rozkolimowaniu i nim właśnie się zajmiemy. Oczywiście dłuższa oś elipsy może być skierowana w innym kierunku niż na powyższym przykładzie, jednakże schemat postępowania pozostaje taki sam. W tym konkretnym przypadku (teleskop ORION Mak 127) potrzebujemy do kolimacji dwóch kluczy imbusowych - 2mm do regulacji małych śrub blokujących, oraz 3mm do regulacji dużych śrub kolimacyjnych.

Kierujemy teleskop na średnio jasną gwiazdę i używając okularu bez kątówki (dającego powiększenie 3-4D) lekko ją rozogniskowujemy. Po ustaleniu kierunku dłuższej osi ustalamy które dwie z sześciu śrub na płycie tylnej najbardziej "pasują" do tego kierunku, czyli leżą na przedłużeniu osi kolimacji w obu kierunkach.

Jeśli śrubą leżącą na osi kolimacji dalej od punktu centralnego (czarnej elipsy w środku) jest śruba duża, czyli kolimacyjna, kolejność kroków jest następująca:

1a
przekręcamy dużą śrubę kolimacyjną zgodnie z ruchem wskazówek zegara nie więcej niż o 1/4 obrotu (kąt zależy od stopnia rozkolimowania i waha się od 1/8 do 1/4 obrotu);
2a
przekręcamy dwie małe śruby blokujące sąsiadujące ze śrubą z punktu 1a w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara o taki sam kąt jak w punkcie 1a;
3a
przekręcamy małą śrubę blokującą leżącą naprzeciwko śruby z punktu 1a zgodnie z ruchem wskazówek zegara o ten sam kąt;
4a
przekręcamy dwie pozostałe duże śruby kolimacyjne (sąsiadujące z mała śrubą blokującą z punktu 3a) w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara;

Pierwszy krok za nami. Odczekajmy chwilę aż zwierciadło główne ułoży się w nowym położeniu, a następnie centrując obraz gwiazdy w okularze sprawdźmy jak zmienił się jej rozogniskowany obraz. Na jego podstawie stwierdzimy o jaki kąt powinniśmy przekręcić śruby w kolejnym kroku. Im mniejsze będą kąty kręcenia śrubami tym precyzyjniej dojdziemy do punktu idealnej kolimacji. Zbyt duży kąt w pierwszym/pierwszych krokach, tym większe niebezpieczeństwo przekolimowania, czyli przeoczenia punktu idealnej kolimacji (osiowości zwierciadła), co zmusi nas do odtwarzania procesu w odwrotnej kolejności. Wtedy łatwo jest się pogubić w kolejnych krokach, a może to mieć tragiczne następstwa w postaci odkręcenia śrub i poluzowania zwierciadła głównego w celi.

Zajmiemy się teraz przypadkiem kiedy śrubą leżącą na osi kolimacji dalej od punktu centralnego jest śruba mała - blokująca.

1b
przekręcamy małą śrubę blokującą w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara nie więcej niż o 1/4 obrotu (kąt zależy od stopnia rozkolimowania i waha się od 1/8 do 1/4 obrotu);
2b
przekręcamy dwie duże śruby kolimacyjne sąsiadujące ze śrubą z punktu 1b zgodnie z ruchem wskazówek zegara o taki sam kąt jak w punkcie 1b;
3b
przekręcamy dużą śrubę kolimacyjną leżącą naprzeciwko śruby z punktu 1b w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara o ten sam kąt;
4b
przekręcamy dwie pozostałe małe śruby blokujące (sąsiadujące z dużą śrubą kolimacyjną z punktu 3b) zgodnie z ruchem wskazówek zegara;

Jeśli dojdziecie do momentu kiedy obraz gwiazdy przypomina ten ze szkicu B (patrz początek bieżącego rozdziału), czyli kolimacja osiągnęła stan zbliżony do idealnego, sfinalizujcie cały proces poprzez dokręcenie trzech małych śrub blokujących bieżące ustawienie zwierciadła. Ważne, aby dokręcać z wyczuciem! Tylko do pierwszego wyczuwalnego oporu aby nie przekręcić gwintu. Dobrze skolimowane i zablokowane zwierciadło powinno, przy zachowaniu podstawowej ostrożności i delikatności w obchodzeniu się z tubą optyczną, trzymać kolimację bardzo długo, zapewniając najlepszą możliwą jakość obrazów.

Warto tu wspomnieć o procesie kolimacji różniącym się nieznacznie w detalach od opisanego powyżej. Mianowicie, przed każdym kolejnym krokiem można najpierw delikatnie przekręcić wszystkie trzy małe śruby blokujące w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara (jakoby je lekko odkręcić/poluzować) o kąt np. 1/4 obrotu, a następnie regulować już same duże śruby kolimacyjne (o kąt ok. 1/8 obrotu) trzymając się jednakże ściśle podanej kolejności. Po przekręceniu dużych śrub, po chwili blokujemy ustawienie śrubami małymi i sprawdzamy obraz gwiazdy. Jednak początkującym astroamatorom nie polecamy tej metody ze względu na możliwość łatwego "zgubienia" stopnia odkręcenia śrub blokujących.

Czując się niepewnie, po kilku krokach kolimacyjnych na pewno zrozumiecie cały proces i swobodniej do niego podejdziecie. Jednakże podstawową zasadą w regulacji tak precyzyjnego sprzętu jest zachowanie dużej ostrożności i ścisłe trzymanie się kolejnych etapów. Sam proces ustawiania zwierciadła głównego w osi optycznej teleskopu jest niemal identyczny jak w przypadku teleskopu w systemie Newtona (dwa zestawy po trzy śruby regulacyjne), ale różnica polega na integracji pokrętła ostrości z łożem zwierciadła i zamkniętej tubie optycznej w Maku. Przy nieostrożnym odkręceniu śrub kolimacyjnych można obluzować system ustawiania ostrości, a w najgorszym z przypadków doprowadzić do obluzowania całego zwierciadła, co przy układzie zamkniętym jakim jest Mak może doprowadzić do nieodwracalnych uszkodzeń optyki i brakiem perspektyw na bezinwazyjną i bezproblemową naprawę. Pamiętajcie - rutyna zgubiła niejednego! :-)

Powodzenia!