Monturas y seguimiento de telescopios

Las monturas de telescopios y los sistemas de seguimiento apuntan un telescopio a un objetivo y lo siguen suavemente a medida que la rotación de la Tierra lo desplaza por el cielo.

Definition

Una montura de telescopio es la estructura mecánica y el sistema de control que soporta el tubo óptico, permite apuntarlo a cualquier lugar accesible en el cielo y lo acciona para seguir objetos celestes contra la rotación aparente de los cielos.

Scope

Este tema abarca las geometrías de monturas ecuatoriales y altacimutales, los sistemas de accionamiento y codificación, los modelos de puntería que corrigen la flexión y la desalineación, el seguimiento sidéreo y la rotación de campo, el guiado para mantener la estabilidad sub-arcosegundo, y el diseño estructural que mantiene la óptica alineada a medida que el telescopio se mueve.

Core questions

• ¿En qué se diferencian las monturas ecuatoriales y altacimutales en el seguimiento y la rotación de campo?
• ¿Qué precisión se necesita para apuntar y para el seguimiento, y cómo se logra cada una?
• ¿Cómo se modelan y corrigen los errores de flexión y alineación?
• ¿Por qué una montura altacimutal requiere la desrotación del campo?

Key theories

Geometría ecuatorial versus altacimutal

Una montura ecuatorial alinea un eje con la rotación de la Tierra para que un solo accionamiento de velocidad constante siga el cielo, mientras que una montura altacimutal, más barata y rígida, debe accionar dos ejes a velocidades variables y rotar el campo para mantenerlo fijo.

Modelos de puntería

Los errores sistemáticos debidos a la desalineación de los ejes, la flexión gravitacional y las imperfecciones de los rodamientos se caracterizan observando estrellas de referencia y se ajustan a un modelo que el sistema de control aplica para mejorar la puntería absoluta.

Guiado y estabilidad de seguimiento

Las exposiciones largas requieren que los errores de seguimiento se mantengan por debajo del límite de seeing o difracción, lo que se logra mediante codificadores precisos y mediante autoguiadores que se fijan en una estrella y retroalimentan correcciones a los accionamientos.

Clinical relevance

El rendimiento de la montura y el seguimiento establece la exposición utilizable más larga y la precisión astrométrica y de imagen alcanzable; el cambio a monturas altacimutales controladas por computadora hizo que la generación actual de telescopios muy grandes fuera mecánica y financieramente factible.

History

La montura ecuatorial de Fraunhofer, accionada por reloj, de la década de 1820, hizo posibles las exposiciones fotográficas largas, y los diseños ecuatoriales dominaron durante más de un siglo. A medida que los telescopios crecieron, la montura altacimutal, más ligera y rígida, hecha práctica por el control informático, se convirtió en el estándar para los grandes instrumentos a partir del BTA-6 soviético.

Key figures

• Joseph von Fraunhofer
• George Ellery Hale

Seminal works

• kitchin2013
• bely2003

Frequently asked questions

¿Por qué los grandes telescopios modernos utilizan monturas altacimutales a pesar de la necesidad de rotar el campo?

Las monturas altacimutales se mueven solo en ejes horizontal y vertical, por lo que son mucho más rígidas, ligeras y baratas de construir en grandes tamaños que las monturas ecuatoriales. El costo es que ambos ejes deben ser accionados a velocidades variables y el campo de visión debe ser desrotado, lo cual el control por computadora maneja rutinariamente.

¿Qué es la rotación de campo y por qué es importante?

En una montura altacimutal, la orientación del cielo en el plano focal cambia a medida que el telescopio sigue un objetivo a través del cielo. Sin un rotador de instrumentos para compensar, las estrellas se arrastrarían en exposiciones largas, por lo que los telescopios altacimutales incluyen un desrotador para mantener el campo fijo.