Espejos de Telescopio Reflector

[Richard R Richard]

La pregunta que siempre me he hecho y nunca me he respondido con total certeza,

Porque las barras o soportes de los espejos secundarios, o de los primarios como en James Webb Space Telescope (JWST), incluso los mismos espejos secundarios no se ven en la imagen capturada por el telescopio, puesto es que están delante del espejo primario ?

[Abdulai]

En esas imágenes la parte del espejo secundario está plegada.
https://www.bbc.com/news/science-environment-43559980

[Richard R Richard]

Si, si, pero cuando esta desplegada el secundario también permanece sostenido por algo que cruza el campo visual del telescopio por detrás del secundario se cruza delante del primario.

[Abdulai]

No entiendo

[Richard R Richard]

Hola, gracias por el interés, me provoca confusión que cualquier fuente de luz, que ilumine las barras ,haga sombra sobre el espejo primario,no sea vista por el secundario, es decir que la barra se vea, en la imagen,

el objetivo de la cámara que tomará la imagen recibe del secundario en linea libre de obstaculos,
el secundario recibe del primario en linea libre de obstáculos,
pero el primario tiene tres barras que obstaculizan algunos de los fotones que deberían llegarle.

[Abdulai]

Estas en una situación parecida a la de cualquier telescopio reflector, que también tienen que sostener el espejo secundario de alguna manera firme e inevitablemente algo de sombra hacen, pero entre que esta sombra está desenfocada y el área es chica respecto de la del espejo afecta poco.

Como va a estar en L2, el sol va a estar siempre eclipsado, supongo que parcialmente y la luz que pase se frena con la sombrilla. La luna no va a molestar porque va a estar un millón de km hacia el sol.

Algo tipo Hubble podría apuntarse a mas zonas en cualquier época del año, pero probablemente un origami irrealizable.

[Alriga]

...Como va a estar en L2, el sol va a estar siempre eclipsado,...

Nota que no va a estar en L2. Recordad siempre como "Ley General" que cuando leáis que dicen que "una sonda se enviará a un determinado punto de Lagrange", realmente esa sonda nunca estará en ese punto de Lagrange, puesto que los puntos de Lagrange son puntos de equilibrio inestable y se consumiría demasiado combustible permaneciendo allí. Lo que se hace siempre es poner la sonda en una órbita de halo (u Órbita de Lissajous) de bajo consumo energético en torno a ese punto de Lagrange. Lo que pasa es que generalmente, lo explican mal.

Esto está explicado en el primer post del hilo del JWST:

Para poder moverse con la Tierra en su órbita alrededor del Sol y al mismo tiempo tener siempre al Sol, la Tierra y la Luna por el lado de la pantalla protectora, el JWST se situará en una órbita de halo de 800.000 km de radio en torno al Punto de Lagrange L2 Sol-Tierra, que está situado a 1.5 millones de km de la Tierra en dirección opuesta al Sol. El entorno del punto L2 es en un entorno esencialmente benigno y sin cambios. No hay pares gravitacionales significativos y la influencia térmica de la Tierra y la Luna se reduce en gran medida. La principal influencia operativa a tener en cuenta es el par creado por la luz solar en el parasol.




Esa gran distancia tiene la ventaja del apantallamiento y del bajo consumo energético para mantener la posición orbital, pero un gran inconveniente: si algo sale mal el telescopio está muerto, pues tan lejos no hay posibilidad de enviar astronautas a repararlo...

¿Por qué las barras o soportes de los espejos secundarios, o de los primarios … e incluso los mismos espejos secundarios no se ven en la imagen capturada por el telescopio, puesto es que están delante del espejo primario?

Lo que explica Abdulai es lo correcto. Como el conjunto óptico está enfocado a infinito, el espejo secundario simplemente obstruye los rayos centrales que vienen del infinito haciendo que se desaproveche el área central del espejo primario. He hecho este dibujo, que no es perfecto, pero puede ser útil para que se entienda la idea.

A la izquierda, en ausencia de espejo secundario todos los rayos paralelos que provienen del infinito 1, 2, 3, …, 10 y 11 van a parar al foco del paraboloide. A la derecha he intentado dibujar en rojo el espejo secundario. Se observa que su efecto es simplemente “tapar” los rayos 5, 6 y 7 pero no impide que los 1-4 y 8-11 lleguen al espejo secundario y puedan ser aprovechados para enviarlos al foco. La “obstrucción” provocada por el espejo secundario y sus soportes no es, en principio, más que una reducción del área efectiva del espejo primario.

La “obstrucción” de un telescopio se suele expresar como el diámetro del soporte del secundario despreciando las barras de fijación, o como la ratio del diámetro del soporte del secundario respecto del diámetro del espejo primario. Por ejemplo, en un reflector de 200 mm de espejo primario y 50 mm de diámetro del soporte del secundario se dice que la Obstrucción es de 50 mm, o del 25% (Observad que si se obstruye el 25% del diámetro, la superficie transversal obstruida es el $0.25^2=6.25$%)

Una última cosa, si oyes hablar entre ellos a astrónomos aficionados expertos, verás que dicen que las obstrucciones en los reflectores, además de reducir el área efectiva del espejo primario, también reducen el contraste.

Saludos.