Introducción

El moderno telescopio Dobson es un instrumento magnífico. Capaz de ser transportado bajo cielos oscuros, su espejo de gran abertura y corta relación focal, en combinación con oculares de gran campo bien corregidos y filtros interferenciales, nos proporciona fantásticas vistas de objetos cercanos y lejanos. Sin embargo, en principio los instrumentos de este tipo están limitados por su incapacidad para realizar el seguimiento como una montura ecuatorial, lo cual reduce las posibilidades de aplicar grandes aumentos en estos telescopios. El seguimiento manual se hace impracticable entre 500´ y 750´ no sólo por la dificultad de centrar el telescopio sobre el objeto de interés, sino también porque el telescopio debe ser reposicionado cada minuto o menos. Para empeorar la situación, a f/5 —una relación focal frecuente en telescopios dobsonianos— el círculo libre de coma en al menos ¼ de onda tiene un diámetro equivalente a sólo unos pocos discos de Júpiter. Tener que volver a centrar el campo cada diez segundos es frustrante porque nos priva de los pocos momentos en que la visión se vuelve cristalina por la mejora instantánea de las condiciones atmosféricas. Con un telescopio Dobson dotado de seguimiento motorizado y excelente calidad óptica, la observación en condiciones de total estabilidad da un nuevo significado al concepto de máximo aumento.

Telescopio Dobson motorizado ultraligero del autor, con 50 cm de abertura a f/5.

Si las condiciones de seeing lo permiten, yo utilizo regularmente mi telescopio de 50 centímetros f/5 a 1000 aumentos. Ocasionalmente llego hasta 2000 aumentos y mi récord se encuentra en 6000. Los planetas, los cúmulos globulares y pequeñas nebulosas brillantes responden bien en la observación a aumentos muy altos. Contrariamente a lo que podría suponerse en principio, estrellas como la central de la nebulosa planetaria de Lyra (M57) se muestran bien puntuales a 2000 aumentos. Por otra parte, la visión de detalles en objetos extensos depende de la posibilidad de aplicar el aumento necesario para que las zonas de contraste diferenciado ocupen un número suficiente de bastones en la retina. Eventualmente el aumento óptimo será superior a 50 aumentos por pulgada de abertura —Roger Clark explica esto en Visual Astronomy.

Un instrumento controlado por ordenador nos proporciona un nuevo tipo de experiencia observacional —imaginemos poder comparar sin esfuerzo la forma y densidad aparente de docenas de cúmulos globulares en las regiones de Sagitario, buscados y centrados automáticamente por el telescopio. Finalmente, el seguimiento de precisión abre un mundo de excelentes posibilidades en la obtención de imágenes de larga exposición, ya sea mediante CCD o fotografía convencional. Si nuestro objetivo es observar el cielo realmente a fondo, el uso de cámaras CCD con nuestros reflectores de gran abertura para capturar objetos al borde del universo es algo de lo que no debemos prescindir. Con el paso de los años aprecio el valor de mi telescopio newtoniano computerizado porque ha transformado mi experiencia observacional, impulsándola de forma excitante al permitirme ver objetos y hacer cosas que de otra forma hubieran quedado fuera de mi alcance.

El Dob Motorizado

Comparado con un telescopio ecuatorial tradicional, un instrumento sobre montura altacimutal motorizada y controlada por ordenador es mecánicamente más simple, mucho más ligero, mucho más fácil de transportar, mantiene el plano focal siempre cómodamente accesible, y sustituye la delicada puesta en estación (alineación polar) por un rápido y sencillo procedimiento automatizado de alineación. Por otra parte, los espejos delgados de gran abertura y bajo coste, que caracterizan a los telescopios Dobson, sufren importantes flexiones sobre monturas ecuatoriales debido a la variedad de posiciones que ha de adoptar el tubo óptico. Aunque los inconvenientes de los telescopios dobsonianos motorizados incluyen la necesidad de controlar el instrumento mediante un ordenador, el uso obligatorio de dos motores para realizar el seguimiento y la existencia de rotación de campo —que puede ser corregida con la incorporación de un tercer motor que haga girar el portaoculares—, el Dobson motorizado es con mucho la solución más conveniente en mi opinión.

Figura 1— Esquema de un telescopio altacimutal controlado por ordenador.

Como la velocidad de seguimiento para cada eje —de acimut y altitud— varía constantemente, un ordenador debe calcular continuamente el movimiento de una montura altacimutal. Si el telescopio va a ser transportable, lógicamente el ordenador ha de ser también portátil. El software, a través del puerto paralelo de un ordenador personal IBM-PC o compatible, controla directamente la forma de onda aplicada a cada uno de los motores paso a paso, a través de un circuito amplificador de corriente. El conjunto forma un sencillo sistema de seguimiento automático de bajo coste y gran versatilidad. Los motores paso a paso son controlados mediante micropasos de forma que su movimiento es extremadamente suave en seguimiento. La alta velocidad de rotación necesaria para la búsqueda y posicionamiento se logra mediante medios pasos bajo sobretensión. Los componentes electrónicos y el circuito impreso correspondiente cuestan menos de 100 dólares. Opcionalmente, el programa de control soporta codificadores en ambos ejes, lo cual permite un riguroso control de errores y la actualización automática de coordenadas cuando el telescopio es movido a mano.

La montura del telescopio de 50 cm de Mel Bartels es especialmente fácil de transportar.

Algunas de las posibilidades de actuación que permite el control de los motores por ordenador son las siguientes:

• Controlar el consumo de corriente de los motores paso a paso, utilizando sólo la energía necesaria.
  
  
• Utilizar múltiples puntos de inicialización a lo largo de todo el cielo y aplicar modelos de errores sistemáticos en ambos ejes simultánea e independientemente para obtener un seguimiento de gran precisión.
  
  
• Realizar seguimiento específico sobre objetos con movimiento propio, como la Luna, cometas y asteroides.
  
  
• Realizar seguimiento automatizado sin intervención del usuario.
  
  
• Programar movimientos automatizados de desplazamiento para sobrevolar objetos extendidos a gran aumento.

La mayor parte del software actualmente se basa en las rutinas de conversión de Toshimi Taki que fueron publicadas en el número de febrero de 1989 de Sky & Telescope. Richard Berry sugirió extender la rutina de inicialización para poder asignar manualmente una tercera estrella, lo cual incrementa la precisión de la puesta en estación. Una ventaja de las rutinas de Taki es que no se necesita conocer el acimut inicial. Dave Sopchak encontró un algoritmo que deduce la altitud inicial del proceso mismo de inicialización, con lo cual la altitud inicial no tiene que ser conocida con precisión. Al no necesitar conocer los valores iniciales precisos del acimut y la altitud, el procedimiento de inicialización es muy rápido.

Aspectos Mecánicos

La montura altacimutal del telescopio de 50 cm de Mel Bartels combina ligereza y una gran estabilidad. La base está en su mayor parte realizada en madera. El soporte del espejo primario, que a su vez es el eje de altitud, es de aluminio con bandas de rodadura de acero. La montura incorpora codificadores en ambos ejes.

Las monturas dobsonianas estables ofrecen grandes superficies móviles susceptibles de adaptar un mecanismo de arrastre. El sistema de seguimiento del telescopio puede ser realizado utilizando diferentes métodos. En un artículo mío de abril de 1979 en Sky & Telescope describo un sistema directo basado en una barra estriada presionada contra el borde de un gran círculo de arrastre, que a su vez dispone de estrías impresas mediante masilla para madera o fibra de vidrio. Mi artículo se basaba en otro aparecido en junio de 1974, también en Sky & Telescope.

Muchos telescopios profesionales modernos utilizan grandes rodillos circulares movidos por cojinetes mecanizados. Esto evita los errores periódicos y no periódicos inherentes en los sistemas basados en coronas dentadas y tornillos sin fin. En estos sistemas, los errores periódicos son causados por la forma elíptica de la corona dentada y por el descentramiento del tornillo sin fin respecto de los cojinetes en los que gira. Los errores no periódicos se deben a diferencias entre los dientes de la corona y a holguras existentes en el mecanismo de arrastre, que producen pequeños saltos, especialmente cuando el seguimiento comienza o cambia de dirección.

Utilizando un engranaje reductor en la etapa preliminar del mecanismo de seguimiento y un rodillo de arrastre en la etapa final, los errores presentes en el reductor son divididos por la relación del rodillo final. Por ejemplo, si el reductor inicial tiene un error de un minuto de arco, y la relación del rodillo final es de 30:1, entonces el error real presente en el plano focal del instrumento es de dos segundos de arco.

Las superficies de apoyo y deslizamiento tradicionales de la montura Dobson —normalmente realizadas en Teflón— deberían ser sustituidas por rodamientos de bolas tanto en acimut como en altitud. Los rodamientos pueden actuar sobre la habitual placa de formica en telescopios pequeños, o en contacto con una lámina de aluminio, metal galvanizado o acero inoxidable en instrumentos mayores. Uno de los cuatro rodamientos que soportan el eje de altitud es sustituido por un cilindro de arrastre, el cual lleva acoplado un reductor de engranajes movido por un motor paso a paso. El arrastre en acimut se realiza de forma similar, sustituyendo uno de los tres rodamientos mediante un eje cuyo extremo, mecanizado en forma cónica, está en contacto con un aro circular de metal. Como las superficies de rodadura son muy grandes, la montura adquiere una enorme estabilidad. Una ventaja de la montura Dobson sobre cualquier montura ecuatorial es que la gravedad juega a favor, manteniendo en tensión todas las superficies móviles y los cojinetes de forma natural. Si se requiere mayor tensión que la proporcionada por el peso del propio instrumento, ésta se puede forzar mediante potentes muelles de acero dispuestos de forma que aseguren el contacto entre las superficies móviles.

En el eje de acimut, los tradicionales apoyos de teflón han sido sustituidos por dos rodamientos a bolas, que junto al eje de arrastre soportan la carga axial, y un rodamiento central que se encarga de las cargas radiales.

Los motores paso a paso pueden ser muy silenciosos o tremendamente ruidosos. Para hacer que funcionen en silencio, se les debe aislar de cualquier material resonante —madera, especialmente— mediante finas láminas de goma dura, foam o algún material similar que proporcione amortiguación. Se pueden utilizar tornillos y tuercas de nylon para asegurar los motores en sus alojamientos, así como piezas muy cortas de material amortiguante duro para las uniones entre los ejes de los motores y los reductores de engranajes.

Si bien el software es capaz de compensar los errores presentes en la mayoría de las monturas de los telescopios dobsonianos, los mejores resultados se obtienen cuando la mecánica ha sido construida con precisión. Los ejes de altitud y acimut deben ser perpendiculares con la mayor aproximación posible, y el eje óptico del telescopio debe coincidir con el eje mecánico del tubo, que a su vez debe girar en un plano perpendicular al eje de altitud. Para conseguir que la superficie circular de arrastre en acimut sea lo más plana posible puede utilizarse algún procedimiento de mecanizado, por ejemplo haciendo girar el anillo de arrastre mientras entra en contacto con una superficie abrasiva que permanece fija.

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