من جاليليو (Galileo Galilei) الى هابل (Hubble)


نبذة تاريخية

ماذا تعني كلمة تلسكوب؟ التلسكوب: جهاز مصمم لمراقبة الاجسام البعيدة عن طريق تجميع الاشعة الكهرومغناطيسية. وكلمة تلسكوب " Telescope" ماخوذة من كلمة اغريقية "tele" يعني بعيد و "skopein" رؤية وكان جاليليو اول من اسنخدم هذا المصطلح في عام 1611 ميلادي وقبلها كان يطلق على التلسكوب كلمة ""perspicillum وكلتا الكلمتين تعني منظار.

وكان اول من تحدث عن خواص العدسات ومقدرتها على تكبير الاشياء هو رائد علم البصريات العالم والفيلسوف الكبير ابن الهيثم في سنة 1020 ميلادي في كتابه المناظر. لكن اول ظهور للتسكوب على الصورة المعروفة عليه حاليا كان من النوع الكاسر وقد سجل في هولندا في بداية القرن السابع عشر 1608 ميلادي على يد خبير صناعة النظارات (Hans Lippershey ) وشهد نفس العام ادعاءات من اشخاص عدة بختراع التلسكوب منهم (Zacharias Janssen ) و (Jacob Metius). وكان اول منظار مكون من عدسة شيئيىة محدبة وعدسة عينية مقعرة وقد صمم بطريقة لاتقلب الصورة ووصلت قوة تكبيره الى ثلاثة اضعاف.
ان كثير من المنصفين وعلماء الغرب عندما يتحدثون عن اختراع التلسكوب يرجعون الفضل الى العالم ابن الهيثم ويطرحون تساؤل عن السر في عدم تمكن اي من المهتمين خلال خمسة قرون منذ بداية القرن الحادي عشر الى القرن السابع عشر لتصميم مايعرف بالتلسكوب مع وجود المعرفة وتوفر انواع العدسات. بل ان بعضهم يذهب الى ابعد من ذلك حيث ينسب اختراع التلسكوب الى ابن الهيثم وربما ضاع كما ضاع كثير من التراث العربي القديم او اخفي عمدا لسبب من الاسباب. ويستدل بذلك بعلماء ومهتمين ذكروا في مؤلفاتهم الى انهم توصلو الى عمليت تقريب الاجسام البعيدة عن طريق اصطفاف العدسات استنادا الى ما أخذوه من علم ابن الهيثم لكن لم يسجل التاريخ لهم هذا الاختراع.

في عام 1609 ميلادي سمع جاليليو بختراع الهولنديين عندما كان في البندقية وفي اليوم التالي لعودته لي بادوفا قام بصنع اول تلسكوباته بقدرة تكبير وصلت الى ثلاث اضعاف وبعدها بايام الى ثمانية اضعاف واخر تعديل له وصل الى تحسين تلسكوبه ليصل الى ثلاثة وثلاثين ضعفا بعد حوالي السنة. وتمكن بواسطه التلسكوب من اكنشافات عظيمة في وقتها وهي اكتشف اقمار المشتري في عام 1610 ميلادي وبقع الشمس واطوار كوكب الزهرة وتلال ووديان القمر. وادى اكتشافه لاقمار المشتري وحركة دورانها الى ثورة في قلب مفاهيم حركة الاجرام السماوية.

بعدها اشارة كبلر (Johannes Kepler ) في عام 1611 ميلادي الى امكانية عمل تلسكوب بستخدام عدستين محذبتين. وفي عام 1616 شهد ظهور اول تلسكوب عاكس على يد (Niccolò Zucchi). لكن اول من صنع هذا النوع من التلسكوبات التي اشار اليها كبلر يعود الى (Christoph Scheiner) سنة 1630 ميلادي. وشاع انتشار استخدام تلسكوبات كبلر في منتصف القرن السابع عشر وتفوق على تلسكوب جاليليان بسبب اتساع مجال الرؤية فيه. واول تلسكوب من نوع كلبريان (Keplerian ) بمواصفات قوية تم صنعه على يد (Christiaan Huygens) بقطر عدسة شيئية 2.24 بوصة (57 ملم) وبعد بؤري بطول 3.7 م وكتشف بواسطته المع اقمار زخل (Titan) في عام 1655 ميلادي ونشر بعدها بعام اول شرح حقيقي يفسر حلقات كوكب زحل.

بعدها تم التنواب على تطوير هذا النوع من التلسكوب على يد كثير من العلماء عن طريق عمل عدسات محذبة ذات ابعاد بؤرية كبير تصل الى 60 م وتم على اثرها اكتشافات فلكية عظيمة لكنها بالمقابل واجهت كثير من المعوقات لتطوير هذا النوع من التلسكوبات من اهمها عمل عدسات بابعاد بؤرية كبيرة ومشكلة الزيغ اللوني والذي يعطي صور غير واضحة التفاصيل وصعوبة الاستخدام عمليا لطوب التلسكوب.

في عام 1668 ميلادي طور اسحاق نيوتن (Isaac Newton) المنظار العاكس وصمم تلكسوب عبارة عن مراة مائلة مسطحة صغيرة تعكس الضوء الى العدسة العينية المركبة على جانب التلسكوب ولتصق تسميته باسمه حيث اطلق عليه نيوتونيان (Newtonian). وفي عام 1672 ميلادي صمم كاسنجر (Laurent Cassegrain) تلسكوب عاكس به مراة محدبة ثانوية لتعكس الضوء داخل التلسكوب الى فتحة في منتصف المراة الرئيسية.

وفي عام 1733 ميلادي طور (John Dollond) العدسات الا لونية (achromatic lenses) وقد بدأ استخدمها بكميات تجارية في صناعة التلسكوبات منذ 1758 ميلادي. والعدسات الا لونية تقوم بتصحيح الالوان في العدسات البسيطة في المناظير الكاسرة. ومابين عام 1765-1866 ميلادي بدأ ظهور تلسكوبات عاكسة بعدسات شيئية كبيرة ويعود الفضل الى (Peter Dollond) وبعدها بدءة مراكز الابحاث والمراصد تتسابق بعمل تلسكوبات باحجام كبيرة حيث وصل اكبر تسلكوب عاكس عدسته شيئية اكبر من 10 م.

ومع تطور تصنيع التلسكوبات الا ان اقصى حد عملي للتلسكوب الكاسر كان 1 متر (40 بوصة) ولذلك كان اكثر مراصد الابحاث التي بنيت منذ القرن العشرين هي مراصد عاكسة. وفي القرن العشرين تطورت التلسكوبات لتشمل اطوال موجية واسعة (غير مرئية) كالراديوية (radio) حيث وضع اول تلسكوب راديوي قيد العمل في سنة 1937. كما شملت اشعة جاما (gamma-rays) واشعة اكس (X-ray telescopes) وفوق البنفسجية (Ultra-violet telescopes) وتحت الحمراء (Infra-red telescopes).

ولكن اشهر التلسكوبات المصنعة كان من نصيب تلسكوب هابل (Hubble) الفضائي نسبة الى عالم الفلك الامريكية (Edwin Hubble) وبالرغم من انه ليس اول تلسكوب فضائي لكنه واحد من اكبرها واكثرها شهرة وهو نتاج تعاون بين وكالة الفضاء الامريكية ناسا ووكالة الفضاء الاربيية بميزانية بلغة 1.75 مليار دولار. وقد اطلق عام 1990 ميلادي بعد تاجيل دام سنوات عدة بسبب مشاكل تقنية حيث كان من المفترض اطلاقه في سنة 1983 ميلادي وتعود فكرة التلسكوبات الفضائية الى بداية القرن العشرين لكن ما ان تم اطلاقه حتى اكتشف وجود اخطاء تقنية بالتصنيع مما ادى الى اطلاق مهمة اخرى بعد ثلاث سنوات للقيام بتصحيح الخطء والى يومنا هذا عانى تلسكوب هابل الكثير من المشاكل وهناك مخطط لاطلاق نسخة محسنة من تلسكوب هابل عام 2013 لكن لن تلغيه تماماً.

انواع التلسكوبات

تختلف تصنيفات انواع التلسكوبات فمنها من يصنفها الى نوعين بصرية وغير بصرية ومنها من يصنفها الى بصرية وراديوية واشعاعية ومنها من يصنف كل نوع على حدى.

ومن اشهر انواع التلسكوبات البصرية:

التلسكوبات كاسرة
ويستخدم هذا النوع من التلسكوبات عدسات شيئية لتشكيل الصورة. وتشتهر التلسكوبات الكاسرة بين الفلكيين بتألق جودة صورتها للقمر والكواكب وهي جيدة للرصد الارضي. وهي عبارة عن انبوب طويل يحتوي على العديد من العدسات. احداها تركز الاشعه الداخلة وتوجهها الى نهاية التلسكوب ويحتوي اقلها على عدستين وقد يزيد الى اكثر من ذلك لتقلل من الزيغ اللوني في كل مرة يمر الضوء من خلالها.

ومن انواع التلسكوبات الكاسرة:

جاليلين (Galilean)
ويعد من اول انوع التسكوبات ويستخدم عدسة شيئية محدبة وعدسة عينية مقعرة واستطاع انتاج صورة مكبرة 30 مرة تقريبا وبالرغم من الخطء في التصميم الاولي حيث كانت الصورة فيه ضبابية ومنحرفة الى انه كان جيدا بمافيه الكفاية لكتشاف السماء.

كبلريان (Keplerian)
ويعود الفضل الى مصممها (Johannes Kepler) وهو عبارة عن تطوير لتصميم جاليليو. ويستخدم عدسة محدبة بدل المقعرة كما في تصميم جاليليو. وميزت هذا النوع بان اشعة الضوء المنبعثة من العدسة العينية متقاربة. مما تسمح مجال رؤية واسع ومريحة للعين ولكن الصورة تظهر مقلوبة. بالاضافة الى ميزة الحصول على مقدار اعلى من التكبير بستخدام هذا النمودج ولكننا نحتاج للتغلب على الزيغ اللوني تصنيع عدسات باعداد بؤرية عالية.

اكروماتيك (Achromatic)
تم ابتكار العدسات العاكسة من النوع اكروماتيك في سنة 1733 ميلادي على يد المحامي الانجليزي (Chester Moore Hall) مع انها مسجلة لي (John Dollond) في حاولي 1758 ميلادي. التصميم تغلب على حاجة التسلكوبات الكاسرة الى بعد بؤري طويل بستخدام عدسة شيئية مصنوعة من قطعتين (التاج والصوان) من الزجاج بقدرات تشتيت للضوء مختلفة. لتقليل اثر الزيغ اللوني والانحراف الناتج من انكسار الضوء. وكل جزء منهما يسحق ويصقل على حدى ثم تجمع معا. تعمل العدسات الكروماتيك الى تصحيح اثنان من الاطوال الموجية هي الاحمر والازرق بشكل عام الى نقطه البؤرة.

ابوكروماتيك (Apochromatic)
هذا النوع من العدسة الشيئية مصنعه بمواد خاصة لها القدرة على تشتيت اقل للضوء. ومصممة لتجميع ثلاثة اطوال موجية هي الاحمر والاخضر والازرق بشكل عام في نقطة البؤرة مما ينتج عن ذلك صورة خالية من الزيغ اللوني وهي مصممة للهواة المحترفين. ويتوفر هذا النوع من التلسكوبات بعدسة شيئية مقاس قطرها 553 ملم ولكن اغلبها يتراوح مابين 80-152 ملم.

مميزات
التلكوبات الكاسر خفيفة الوزن وسهلت الحمل مصنوع عادة من مواد قوية ولاتحتاج الى صيانة وعادة تحتوي على صورة صافية وعدم وجود مرآة تعيق الضوء.

عيوب
التلسكوبات الكاسرة غالية السعر وبسبب انخفاض مستوى تجميع الضوء فيها يجعلها افضل ماتكون لرصد الاجرام اللامعة مثل الكواكب والقمر والنحوم المزدوجة وبعض الاجرام السحيقة. كذلك صعوبة تصنيع عدسات باطوال بؤرية قصيرة خالية من الزيغ اللوني. كما ان وجود اكثر من عدسة بينها مسافات قصيرة قد تأدي الى تجمع الاتربة والاوساخ مما يؤثر على مستوى الصورة الناتجة. كذلك صعوبة اتزان التسلكوب بسبب وجود العدسة في مقدمة التلسكوب.

ملاحظة مهمة: مقدار التكبير ليس مهما كما هو جودة الصورة وكل التلسكوبات محدود بمقادر معين للتكبير بمقادر 45-60 لكل بوصة او 144 مرة لكل 60 ملم.

التلسكوبات العاكسة
يستخدم هذا النوع من التلسكوبات مرآة محدبة واحدة او اثنتان تقومان بعكس الضوء لتشكل الصورة. وخترع في القرن السابع عشر كبديل للتلسكوب الكاسر الذي كان يعاني من مشاكل الزيغ اللوني. حيث تقوم المراة الرئيسية بعكس الضوء لتشكل الصورة في منتصف انبوبة التلسكوب. لذلك ابتكر الفلكيون تدابير مختلفة لتجميع الضوء في البؤرة في مكان ملائم للراصد وحاليا استبدل الراصد بكاميرات سي سي دي. وبالرغم من ان التلسكوبات العاكسة تعاني من مشاكل انحراف بصري مختلفة ولكن بالمقابل صممت لتسمح بتصنيع عدسات شيئية باقطار كبيرة ولهذا كثير من الاهواة يفضلون هذا النوع من التلسكوبات.

من انواع التلسكوبات العاكسة

النيوتونيان (Newtonian)

يحتوي على مرآة رئيسية مقعرة في اسفل البوق البصري تعكس الضوء لمرآة ثانوية مسطحة في نهاية المقدمة تقوم بايصال الضوء الى جانب التلسكوب. وسمي بذلك نسبة الى اسحاق انيوتن مخترع هذا النوع من التلسكوبات وهو رخيص السعر وبسيط وذو اداء جيد ومصمم ليزود التسلكوب باكبر قدار من الضوء باقل سعر للوحدة من اي تلسكوب اخر.

مميزات
منها عنصر الحجم النيوتونيان بعدسة شيئية بقطر 6 بوصة او قل يعتبر سهل الحمل والتنقل لكن اذا كان اكبر من ذلك سوف ياخد بالحسبان الحجم والوزن والحامل وهذا احد الاسباب وراء الاحتنرا ع التلسكوب Schmidt Cassegrain وهو متقن الصنع وبصرياته مرموق وتعطي صورة جيدة بتباين عالي وخصوصا للقمر والكواكب. والنيوتونيان تدعم جميع الطرق المختلف للحمل الخاصة لتسهيل المحاكة كالطريقة الافقية والطريقة الاستوائية وطريقة دبسونيان (Dobsonian) نسبة الى John Dobson.

عيوب
من عيوبه المرآة في النيوتونيان تحتاج دائما الى الموازة (collimation ) لكنها عملية سهلة وليست معقدة كما ان انبوبه مفتوح مما يسمح للغبار والاتربة من الدخول ولذلك ينصح دائما بستخدام الغطاء الحافظ عند عدم الاستخدام. وكما في جميع التلسكوبات العاكسة فهي غير مناسبة للمراقبة الأرضية لان الصورة تكون معكوسة الى الجانبين او الى اعلى واسفل.

كاسجيرين (Cassegrain)
يتكون من مرآة رئيسيىة على شكل قطع مكافئ (parabolic ) و مرآة ثانوية زائدية (hyperbolic) تعكس الضوء الى فتحة في المرآة الرئيسية وفي بعض النمادج تستبدل المرأة الثانوية بكاميرا خاصة لتجميع الضوء (CCD) وتكون عادة مثبته على صفيحة زجاج صافي تغلق نهاية التلسكوب. هذا ينهي مشكلة حيود الضوء الناتج من الحامل العنكبوتي الذي يثبت المرآة الثانوية. ويحفظ المرآة الرئيسية ويمنع دخول الاغبرة مع اذنى مستوى قدرة لخسارة تجميع الضوء.

رتشي- كريتين (Ritchey-Chrétien)
هو نوع خاص من تلسكوبات كاسجيرين حيث تم استبدال المرآة الرئيسية بمرآة زائدية فيصبح به مرآتين زائدية. للتغلب على الغيبوبة (Coma) اي طمس معالم الرؤية في حافة مجال الرؤية وكذلك انحراف الضوء لان كلتا المرآتين لهما نفس مقدار التقوس. وهو جدا مناسب لرصد بمجال رؤية واسع والتصوير الفلكي. وهو الاكثر انشارا بين المحترفين وابتكر على يد كل من (George Willis Ritchey) و (Henri Chrétien) في بداية عام 1910 ميلادي

جروجوريان (Gregorian)
اخترعه (James Gregory) حيث استبدل المرآة الثنوية المحدبة باخرى مقعرة نتج عن ذلك صور نظيفة وهو مناسب جدا للرصد الارضي. بعض التلسكوبات الصغير لازالت تصنع على نفس هذا المبدء.

كاتدري اوبتك (Catadioptric)
عبارة عن مزيج من عدسات والمرايا باشكال خاصة ويعود سبب تصنيع هذا النوع من التلسكوب لعدت اسباب منها سهولت تصنيع المرايا الكروية كما ان احجامها اصغر من الكاسيجرين وصممت لتحصل على اقل نوع من الصيانة بسبب ثبات اجزائها كما انه يسمح للانزلاق البؤري (focal plane) لحركة اوسع ليتناسب مع التصوير بالكاميرات وتحكم طبقة التصحيح البوق البصري من الغبار والاتربة مما يزيد ثبات الصورة. ومن عيوب هذا النوع من التلسكوبات ان المرآة الثانوي تحجب جزء من الضوء الداخل للتسلكوب.

من انواع التلسكوبات كاتدري اوبتك

شميث كاسجرين (Schmidt-Cassegrain)
اخترع في عام 1930 ميلادي على يد عالم البصريات السويدي Bernhard Schmidt الذي قضى معظم شبابه في المانيا. واول عناصره البصرية عبارة عن مرآة تصحيح صممت لتعديل انحراف الضوء الناتج عن المرآة الرئيسية ليتطابق مع مسار الانزلاق البؤري. هذه الايام الالاف من هواة الفلك يمتلكون هذا النوع من التلسكوبات لان سعره في متناول الجميع ويصنع بكميات تجارية كبيرة.

ماكستوف كاسجرين (Maksutov-Cassegrain)
اخترع بواسطة عالم البصريات الروسي (Dmitri Maksutov) سنة 1944 ميلادي حيث قام بستخدام مرآة رئيسية مكورة متتطابق مع قشرة تصحيح هلالية الشكل لتصحيح انحراف الضوء وهي مشكلة كبيرة في معظم التلسكوبات العاكسة. والعيب الرئيس في هذا التصميم انها لايمكن تصنيع تلسكوبات بفتحات كبيرة (aperture ) لان مرآة التصحيح سوف تكون كبيرة وثقيلة ومكلفة فاكثر المصانع التجارية تقف عند سبعة بوصة. كما ان مجال الرؤية فيها ضيق عادة واثقل من مثيلاتها.