Células para espelhos finos

Quando limitados pela espessura (e) do vidro disponível, todos somos tentados a construir telescópios de maiores diâmetros (D), ainda mais quando sabemos que alguns fabricantes já disponibilizam os chamados "lightweight mirrors" (D/e = 8).
Depois do sucesso da montagem dobsoniana eles se tornaram quase que os espelhos padrões do mercado devido ao reduzido custo em função da abertura. Mas para o amador esta empreitada só deve ser enfrentada depois de uma análise de suas implicações.

O primeiro problema que encontraremos é a flexibilidade do vidro durante o trabalho de polimento. O bloco se torna muito mais sensível às cargas impostas pelas nossas mãos e a figura óptica não acompanha nossos esforços para a correção. A construção destes espelhos mais finos acaba exigindo a utilização de máquinas de polimento, que normalmente não dispomos.

Nunca tente polir um espelho com um bloco com uma relação:
D / e > 10
Você estaria investindo seu tempo em um espelho que dificilmente
teria padrões de qualidade aceitáveis.

Outro problema é encontrado na montagem. Se construirmos uma objetiva assim ou se optarmos pela compra de um "lightweight", vamos ter que usar uma célula mais elaborada para contornar ou minimizar as flexões durante o uso.

Alguns amadores têm usado simplesmente uma tela emborrachada sobre uma peça de madeira e garantem resultados surpreendentes! Mas este procedimento ainda carece de testes com o espelho na horizontal e me parece sujeito a deformações com o passar do tempo.

Se o bloco não atende aos requisitos básicos, para o plate glass de 19 mm poderemos sugerir o tipo de célula a ser usado:

Use o Raio e a espessura em centímetros

R4 / e2 Célula recomendada
menos de 1.000 3 apoios na borda
1.000 a 2.300 3 apoios a 65% do raio
2.300 a 5.700 6 apoios flutuantes
5.700 a 15.500 9 apoios flutuantes
15.500 a 39.000 18 apoios flutuantes
acima de 39.000 apoios ativos

As células mais simples, que quase todos os iniciantes usam, são as de 3 pontos de apoio. As garras de fixação são colocadas próximas aos apoios. É um sistema de fixação seguro e bastante estável durante o transporte do aparelho.

Esta célula pode atender bem se o espelho for de pequeno diâmetro e se os requisitos de espessura forem atendidos, ou ultrapassados.

Se nosso espelho estiver perto do limite de flexão, uma pequena alteração pode melhorar o desempenho desta célula: basta colocar os apoios a 65% do raio.

Esta simples providência pode reduzir a flexão a 1/3 do sistema padrão. Uma atenção especial deve ser dada às garras de fixação que não podem forçar a borda para baixo, sob o risco de piorar a condição de flexão empenando o espelho.

Uma alternativa muito usada antigamente era o uso de contrapesos que anulavam a carga nas áreas em balanço. No caso de uso de seis pontos de apoio, as pontas devem exercer uma força equivalente a 1/6 do peso total do espelho.

A vantagem deste sistema é que o bloco de vidro pode ficar rigidamente fixado pelas garras que são colocadas sobre os apoios fixos. Os contrapesos só atuam quando o telescópio é apontado para cima, e a força é proporcional ao ângulo. A desvantagem é o aumento de peças móveis e do peso do instrumento. As peças móveis devem ser bem construídas e ter tolerâncias rígidas para que os componentes não se soltem dentro do telescópio.

Um melhoramento deste sistema é usar o próprio espelho para contrabalançar os esforços. A célula de 6 pontos de apoio flutuantes consegue atingir a este objetivo e a colocação dos fulcros a 53,7% do raio combina as vantagens dos dois sistemas.

Uma outra alternativa, também com seis pontos de apoio flutuantes, é o uso de um apoio central, envolvido por cinco pontos equidistantes. Neste caso dois tamanhos de alavancas são utilizados.

A contrapartida dos sistemas flutuantes é que eles não podem ter uma fixação rígida. A construção dos elementos deve ser cuidadosa para permitir a liberdade de movimento sem comprometer o alinhamento do sistema óptico, mas de modo a garantir a integridade do conjunto.

A célula que reúne a melhor relação custo / benefício é a que usa 9 pontos de apoio flutuantes. Ela introduz erros 30 vezes menores que a célula padrão de 3 pontos. Consta de 3 triângulos isósceles de apoio, sustentados pelo ponto de encontro das medianas. As dimensões dos triângulos são de 72 e 49% do raio do espelho, e os sustentáculos dos triângulos são colocados a 48% do raio a partir do centro do conjunto. Isto garante uma equalização das cargas enquanto pinos-guias mantêm a geometria dos componentes.

Apesar do uso de muitas peças, o conjunto pode ser acomodado num espaço pequeno. Como no modelo anterior o espelho não pode ficar preso fixamente à estrutura, mas com um bom projeto e uma construção caprichada não é muito difícil de se manter alinhado.

Alguns amadores chegam a construir células com 12, 15, 18 ou até mais pontos de apoio, mas a quantidade de peças móveis aumenta muito a complexidade da construção e pode comprometer a integridade do conjunto.

A célula de 18 pontos tem sido muito usada para espelhos grandes construídos com os vidros finos disponíveis no nosso mercado, que nos dão uma relação D/e de até 14:1.

Estes sistemas funcionam muito bem em instalações fixas, mas não são recomendadas para telescópios móveis: peças podem se soltar no transporte e avariar os componentes ópticos.

Todas as dimensões fornecidas se referem a percentuais do raio do espelho em questão e foram calculadas para o vidro plano comum.