Gladio 315 - by Lazzarotti Optics

Settembre 2006

Il mondo dell'astronomia amatoriale italiana ha, da molti anni, una grande reputazione e tradizione, guadagnata a livello internazionale, in due settori che hanno entrambi per oggetto lo studio dei corpi del nostro Sistema Solare: l'astrometria di asteroidi e di corpi minori e le osservazioni e le riprese dei pianeti maggiori.

Era quindi più che logico che i distributori e i costruttori italiani di telescopi e di strumentazioni astronomiche proponessero alcuni modelli di telescopi e di camere di ripresa specializzati per questo tipo di studi e osservazioni.

Se si restringe il campo allo studio dei pianeti maggiori, sono stati proposti sul mercato alcuni strumenti di lunga focale, talvolta Newton a lungo fuoco o più spesso Cassegrain o derivati, quasi tutti però progettati e costruiti in modo tradizionale, spesso e volentieri frutto di compromessi e mai del tutto dedicati al solo scopo di fare riprese planetarie. Si pensi ai Maksutov-Cassegrain, molto di moda in questi anni, che però non sono quasi mai di rapporto focale più lungo di f/15 e quasi sempre dotati una ostruzione centrale tutt'altro che trascurabile - non inferiore al 30% - per lasciare aperta la porta a chi vuole usarli anche per osservazioni o imaging del cielo profondo.

In più, questi Cassegrain hanno il problema dell'equilibrio termico, particolarmente accentuato nei modelli a tubo chiuso come gli M-C o gli S-C, che si comportano come un thermos, imprigionando il calore nel loro interno, con formazione di piume di calore, correnti interne nel tubo, ecc.. Questo complica regolarmente la vita a chi si dedica a questo genere di osservazioni e non ha troppo tempo da perdere, in attesa che lo strumento si stabilizzi.

Un giovane ingegnere italiano, Paolo Lazzarotti, grande appassionato di imaging dei pianeti, dopo avere provato a fondo, sul campo, vari strumenti commerciali, ed averne analizzato i numerosi limiti, ha infine deciso di affrontare il problema della progettazione e costruzione di un telescopio veramente specializzato per queste genere di riprese. E lo ha fatto da un punto di vista radicalmente diverso.

NON C'E' IL TUBO!

Lo strumento progettato da Lazzarotti è un riflettore Cassegrain di tipo Dall-Kirkham a lungo fuoco (f/25), che utilizza uno specchio primario di forma ellittica e uno specchio secondario sferico. Questo schema ottico è piuttosto facile da costruire con una elevata precisione, per la semplicità delle superfici e per i lunghi raggi di curvatura. In generale lo schema ottico Dall-Kirkham è particolarmente adatto per le osservazioni visuali e per l'imaging ad alti ingrandimenti perché permette di ottenere, al centro del campo, immagini di diffrazione di dimensioni veramente minuscole (il disco di Airy dello strumento in prova è di soli 3.3 micron!). Anche se lo schema Dall-Kirkham soffre di un coma consistente che dilata e deforma le immagini stellari ai bordi del campo, questo non costituisce un limite per uno strumento con rapporto focale f/25, che ha un campo pienamente illuminato di non più di una decina di millimetri.

La scelta di realizzare un telescopio con una lunghezza focale nativa di quasi 8 metri è giustificata dalla necessità di raggiungere il perfetto campionamento della risoluzione di una telecamera CCD senza dover impiegare sistemi Barlow o altri metodi di proiezione positiva per allungare la focale. Se si impiega ad esempio un sensore CCD con pixel da 7 micron con un telescopio da 315mm di apertura, si ottiene il perfetto campionamento della risoluzione (criterio di Nyquist) usando una focale di 7 x 315 x 3.438 = 7580 mm.

Quello che però colpisce di più è che il Gladio 315 è un telescopio nudo cioè del tutto privo di tubo. Per mantenere i due specchi nella corretta posizione viene usata una robusta barra di alluminio a forma di L che si aggancia saldamente dietro lo specchio secondario. Lo specchio secondario viene tenuto in posizione tramite un anello di alluminio, fissato alla barra principale. In questo modo non si ha uno spider tradizionale, e quindi non si ottengono i baffi luminosi attorno agli oggetti. Il supporto tondeggiante non evitano però il problema della diffrazione, ma la luce diffusa che ne risulta viene spalmata uniformemente nel campo dello strumento. Non ho però notato la presenza di luce diffusa nel campo, che anzi mi è sempre parso scuro anche nei pressi del bordo luminoso della Luna.

Il motivo di questa scelta un po' estrema di non inserire le ottiche in un tubo e di lasciarle completamente esposte all'aria è di limitare al minimo il tempo necessario alle ottiche di raggiungere l'equilibrio termico con l'ambiente. Le prove da me eseguite confermano che l'obbiettivo è stato completamente raggiunto, perché nel corso delle notti di osservazione non ho mai notato gli effetti tipici delle colonne d'aria calda, piume di calore, ecc. a cui ero invece abituato con gli Schmidt-Cassegrain e Maksutov-Cassegrain e che di fatto mi impedivano di iniziare immediatamente le osservazioni. Ricordo di un Maksutov-Cassegrain da 300mm che non raggiungeva mai l'equilibrio con l'ambiente ed era quindi inutilizzabile.

Il costruttore ha curato in modo particolare la soppressione della luce parassita: ogni superficie metallica che si trova sul cammino dei raggi ottici o anche nelle sue vicinanze è rivestita da velluto nero e che opacizza l’interno in un modo efficacissimo; il paraluce dello specchio principale è lunghissimo ed anch'esso perfettamente nero opaco sia all'esterno che all'interno, per sopprimere i riflessi che genererebbero la creazione di luce diffusa, abbassando il contrasto. Lo stesso è stato fatto con il supporto dello specchio secondario, e con il cerchio metallico che fa le funzioni di supporto per lo specchio secondario. Inoltre, posizionando l'occhio dietro al fuocheggiatore privo di oculare e guardando verso il secondario, non si vede nemmeno una fettina di cielo, a dimostrazione del fatto che il dimensionamento dei paraluce dei due specchi è stato eseguito in modo ottimale.
La luce laterale non entra nello strettissimo percorso dei raggi luminosi e nel lunghissimo paraluce, ed infatti il fondocielo è scuro e gli oggetti ben contrastati, anche nell'utilizzo diurno del telescopio.

Il Gladio 315, pur essendo uno strumento senza tubo, ed avendo quindi gli specchi totalmente esposti all'ambiente, non soffre dei problemi di appannamento delle ottiche di cui soffrono gli Schmidt-Cassegrain, i Maksutov-Cassegrain ed anche i rifrattori. Nelle prove eseguite anche con tassi di umidità molto elevati (>75%), non ho mai osservato la formazione di condensa sugli specchi.

La messa a fuoco avviene con un fuocheggiatore tradizionale di tipo Crayford (il Baader Crayford per strumenti Cassegrain), azionato con la solita coppia di manopole laterali. L'attacco posteriore è da 2" con 24 filetti per pollice, quindi compatibile con gli accessori filettati per telescopi S-C americani. Il portaoculari è da 2" con serraggio a collare d'ottone, e viene fornito anche il riduttore per montare oculari o accessori da 31.8mm.

Per fissare il Gladio alla montatura – per questo test ho utilizzato la 10 Micron GM2000 QCI - viene impiegata una barra a coda di rondine di tipo Losmandy da 75mm di larghezza, che permette di montare il Gladio sulla maggior parte delle montature in commercio.

Accessori a corredo:
Il corredo è limitato al minimo e comprende, oltre al fuocheggiatore Crayford, anche una barra a coda di rondine, prevista per consentire il montaggio del telescopio su tutte le montature dotate di piastra femmina di tipo Losmandy 75mm.

Regolazione del back focus e della collimazione
La prova ottica preliminare è stata effettuata dopo avere regolato il back focus (posizione del fuoco dietro il fuocheggiatore), una operazione che si esegue ruotando un paio di ghiere sul supporto del secondario. Ho regolato il back focus per avere tiraggio sufficiente per poter impiegare una torretta binoculare. Successivamente ho eseguito la collimazione del telescopio, una operazione piuttosto facile. Infatti lo specchio primario è fisso e quindi non è collimabile, e perciò la collimazione del telescopio va eseguita regolando lo specchio secondario tramite tre manopoline mentre si osserva una stella ad alto ingrandimento.

Il Gladio 315, nonostante l'enorme focale di quasi 8 metri, ha mantenuto inalterata la collimazione anche dopo avere smontato e rimontato più volte lo strumento dalla montatura.

Star Test
Lo Star Test è stato eseguito osservando la stella Altair in una serata di seeing non ottimale, ma decente, senza usare diagonali o Barlow, all’ingrandimento 461x (oculare Hyperion 17mm). Le immagini di diffrazione intra e extrafocali sono apparse quasi perfettamente identiche, non mostrando errori zonali né aberrazione sferica residua né rugosità. Ho notato invece una debole traccia di astigmatismo (denunciata da una leggerissima ovalità delle immagini di diffrazione), che tuttavia non pareva avere influenze sulla resa ottica dello strumento. La valutazione complessiva delle ottiche è largamente positiva, soprattutto per l'alto livello di correzione dell'aberrazione sferica.

Commento test interferometrico
L'interferogramma di questo esemplare di Gladio 315 mostra frange di interferenza molto regolari e nette, a cui corrisponde una buonissima correzione ottica complessiva. La correzione RMS di 1/30.2 di lunghezza d'onda e soprattutto la Strehl Ratio pari a 0.96 sono piuttosto rare a vedersi in uno strumento di questa apertura, ma comuni nella serie Gladio. L'unico piccolo residuo di aberrazione è un leggero astigmatismo (evidenziato dalle due infossature blu, artificialmente accentuate dal software per metterle in maggiore evidenza), visibili nel grafico che mostra la deformazione del fronte d'onda (Wave Front), senza il quale probabilmente l'ottica avrebbe avuto una Strehl Ratio quasi perfetta. Intendiamoci, l'astigmatismo misurato è ben poca cosa!
Anche il grafico dell'MTF (funzione di trasferimento della modulazione, un indice del contrasto del telescopio in esame) mostra che le due linee Blu e Rossa, che indicano il trasferimento del contrasto dell'esemplare sotto test, sono molto vicine alla linea nera (comportamento ideale, cioè alto contrasto delle immagini a tutte le frequenze spaziali), confermando il comportamento che dovrebbe avere uno strumento molto poco ostruito e con ottiche di alta qualità.

Osservazione della Luna
Il cielo di questa tarda estate è stato avaro di pianeti, ma ho osservato la Luna in più occasioni, con seeing non buono ma a tratti utilizzabile. Ho utilizzato oculari Pentax XL, Baader Hyperion e Baader GO, oltre al Plossl Celestron OMNI 40mm, che ha il pregio di essere di focale sufficiente lunga da abbracciare un campo decente con questo telescopio. La profondità di fuoco del Gladio è molto ampia ma il punto di miglior fuoco può essere individuato con un po' di pazienza.
Le prime osservazioni mi hanno dato l'impressione di usare uno strumento molto luminoso ed in grado di fornire immagini molto dettagliate e contrastatissime, quasi da rifrattore.
Sulla Luna, nonostante il seeing abbastanza tremolante e la foschia estiva, il Gladio mi ha dato soddisfazione, mostrandomi parecchi dettagli fini come i corrugamenti all’interno di Petavius, la grande Rimae Petavius e il massiccio montuoso centrale. Spostandomi su Gassendi, ho ammirato l'enorme quantità di Rimae intrecciate visibili sul suo fondo. Chi volesse ammirare le stupefacenti immagini lunari e planetarie ottenute da Lazzarotti con il suo personale Gladio 315, visiti la Galleria del suo sito www-lazzarotti-optics.it e non resterà deluso.

Profondo cielo
La lunghissima focale e il diametro piuttosto stretto del fascio luminoso che esce dal retro dello specchio primario farebbero pensare che il Gladio 315 è del tutto inutilizzabile per osservare il cielo profondo. Invece, a dispetto di tutto questo, se si usa un oculare di focale adeguata è possibile sfruttare la generosa apertura di 315 mm e la sua notevole qualità ottica per osservare alcuni oggetti deep-sky selezionati. Ho utilizzato un diagonale Baader Maxbright e oculari Unitron Wide Scan 30mm e Celestron Omni Plossl 40mm, ed ho osservato soprattutto ammassi globulari brillanti e nebulose planetarie, ma anche qualche ammasso stellare e qualche nebulosa ad emissione, potendo sfruttare l'eccellente precisione di puntamento della montatura 10Micron GM2000 QCI su cui era stato montato il telescopio. Gli ammassi globulari, in particolare M13, M15 ma anche M71, sono stati risolti in stelle con facilità fino al nucleo. In questo tipo di osservazioni si apprezza la notevole capacità dello strumento di produrre immagini stellari piccolissime.

Stelle doppie
Pur non avendo mai avuto un seeing neanche decente nel corso delle notti del test, ho provato ugualmente a puntare qualche stella doppia difficile per verificare la capacità di separazione dello strumento.
Zeta Herculis (m1=2.9, m2=5.5, d=0.8”) è stata separata con facilità dallo strumento, nonostante la grande differenza di luminosità tra la primaria e la secondaria.
Ho provato a sdoppiare Gamma 2 And (quest'anno le due componenti sono separate da 0.4"), ma la grande turbolenza atmosferica mi ha impedito di avere successo. Ho avuto lo stesso risultato negativo con 72 Pegasi, una binaria con componenti separate da 0.5". L'unico commento da fare è che anche gli strumenti migliori non possono avere ragione del seeing.

Giudizio finale
Il mio giudizio finale su questo strumento molto originale è largamente positivo: la correzione ottica è eccellente, come testimoniato dai risultati inequivocabili del test inteferometrico, la luce diffusa è quasi inesistente nonostante l'assenza del tubo, l’ostruzione di 0.20 lo fanno rendere quasi come un rifrattore di grande apertura. Le dichiarazioni del costruttore, che promette una sostanziale insensibilità del telescopio dai problemi termici e l'assenza di problemi di ingresso di luci laterali sono state confermate dal test.
C'è da sottolineare un problema di ordine psicologico, che disturba il sonno di molti potenziali acquirenti: gli specchi sono completamente esposti, non solo alla polvere (lo sarebbero anche nel caso di un Newton o di un Cassegrain classici, di fatto) ma anche alle ditate. E' tuttavia in preparazione una specie di barriera di protezione in fibra, montabile dall'utilizzatore in caso di necessità a difesa dello specchio primario.
Le prove sul campo consentono di classificare questo telescopio come uno strumento per uso molto specializzato, adatto quasi esclusivamente per eseguire riprese digitali in alta risoluzione. Va obbligatoriamente affiancato con telecamera di classe elevata, a basso rumore, con un bit rate adeguato e con una alto frame rate. Usare una webcam con questo mostro equivale ad usare un rifrattore apocromatico di altissima classe con l'oculare di un telescopio da supermercato.
Il Gladio 315 ha un prezzo elevato in assoluto, ma va detto che costa la metà del Takahashi Mewlon da 300mm, che ha uno schema ottico simile (e molto metallo in più..). Il prezzo è invece confrontabile con quello del Vixen VMC 330L e del Celestron C14 OTA. Tuttavia ha già attirato l'attenzione degli astro-imagers più esperti per l'originalità delle sue soluzione tecniche e per l'alta classe delle sue ottiche. Forse non diventerà un best seller, ma visti gli strabilianti risultati che permette di ottenere, attirerà di sicuro l'attenzione degli appassionati di High-Resolution.

Nota: è disponibile un modello da 250mm.

Caratteristiche Tecniche

Test ottico