ATM (Amature Telescope Making)โครงการสร้างกล้องดูดาวสมัครเล่น 

      คนส่วนใหญ่จะมีประสบการณ์เกี่ยวกับการสร้างกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงมาบ้าง ซึ่งสามารถทำได้ง่ายและราคาถูกด้วยเลนส์ 3 นิ้ว  จากร้านศึกษาภัณฑ์ แต่เพราะว่าหน้ากล้องเล็ก ความสามารถในการรับแสงก็จะน้อย ภาพที่เห็นผ่านกล้องจึงมืดและมัวมาก นอกจากนั้นยังมีปัญหาความคลาดสีของเลนส์ (chromatics) เหตุผลนี้เป็นสาเหตุสำคัญให้ Sir Isaac Newton ประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงมาใช้งาน วิธีของ Newton ยังใช้สืบเนื่องมาจนถึงปัจจุบัน ซึ่งเราสามารถสร้างกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงได้ขนาดใหญ่กว่า Newton มากด้วยเทคโนโลยีที่สูงขึ้น        
     ในการสร้างกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง สิ่งที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งก็คือกระจกหลัก (Primary mirror) ซึ่งโดยทั่วไปต้องสั่งจากต่างประเทศในราคาประมาณ 150-200 เหรียญ(USD) รวมทั้งต้องเสียค่าขนส่งและภาษี ทำให้ต้องใช้เงินมากกว่าหมื่นบาทในการซื้อกระจก(ขนาด 6-8 นิ้ว) เข้ามาในประเทศไทย ในเอกสารนี้ จะกล่าวถึงการขัดกระจกเพื่อสร้างกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงขนาด 6 นิ้ว

       กระจกหลัก เป็นอุปกรณ์ที่สามารถสร้างเองได้ในราคาประมาณ 2000 บาทต่อชิ้น โดยขัดเองสิ่งที่คุณจะได้รับก็คือประสบการณ์ที่มีค่าและความอดทนสูงมาก เนื่องจากการขัดกระจกขนาด 6 นิ้ว ชิ้นหนึ่งอาจจะต้องใช้เวลาถึง 16 ชั่วโมง
       กระจกที่ขัดเองมีข้อเสีย(ซึ่งไม่ว่าจะขัดอย่างไร หากขัดด้วยมือก็หลีกเลี่ยงไม่ได้ หากไม่ใช้ผู้ชำนาญพิเศษทางด้านการขัดกระจก) คือความคลาดเคลื่อนของทรงกลมหรือ spherical aberration เนื่องจากกระจกที่ขัดได้ส่วนโค้งของกระจกจะเป็นทรงกลม ซึ่งทำให้ภาพพร่าเบลอไปมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับลักษณะการขัด อย่างไรก็ตาม ด้วยขนาดของกระจกหลักที่ใหญ่กว่าเลนส์ ปัญหานี้จึงไม่ได้รบกวนคุณภาพของภาพมากเท่ากล้องหักเหแสงขนาด 3” ที่เราคุ้นเคย ในกรณีของกระจกที่สั่งเข้ามาจากต่างประเทศ (ดูได้จาก www.telescope.com) ปัญหานี้จะถูกแก้ไขโดยกระจกจะเป็นโค้งของพาราโบลา คือเป็น parabolic mirror แทนที่จะเป็น spherical ปัญหา spherical aberration ก็จะหมดไป

ภาพของกระจกที่ใช้ในการขัดรวมทั้งขัดเสร็จแล้ว ในภาพ กระจกชิ้นใสทางด้านมุมซ้ายคือกระจกที่ได้จากโรงงาน (ขนาด 6”) มุมซ้ายบนคือกระจกที่ใช้เป็นชิ้นขัด (หล่อยางสน) ทางด้านมุมขวาบนคือกระจกที่เคลือบเงาแล้ว แต่เป็น prototype จึงแตกบิ่นเล็กน้อยและไม่สมบูรณ์ ขวดเล็กที่เห็นด้านบนของภาพคือทรายขัดที่ใช้ในการขัดกระจก

      อุปกรณ์ต่างๆ

1. กระจกขนาดที่ต้องการ คุณสามารถสั่งหล่อได้จากโรงงาน ปัญหาก็คือคุณจะต้องสั่งมากๆ คือ 100 ชิ้นเป็นอย่างน้อย ไม่มีขายปลีก แต่ถ้าคุณต้องการกระจกขนาด 6” ไปลองขัด กรุณาemail มาหาผู้เขียน เนื่องจากมีเพื่อนที่สั่งทำไป 100 ชิ้นเพื่อเอามาทำกล้อง แล้วยังเหลืออยู่อีก 60 ชิ้น ราคาชิ้นละ 400 บาท (w/o P&S) ในการทำชิ้นงานสำเร็จ 1ชิ้น จะต้องใช้กระจก 2 ชิ้นมาขัดกันเอง ชิ้น หนึ่งจะได้เป็นกระจกเว้า ส่วนอีกชิ้นเป็นกระจกนูน ซึ่งจะทิ้งไป (วิธีนี้ใช้กันมาตั้งแต่สมัยนิวตัน และปัจจุบันในต่างประเทศก็ใช้กันอยู่)

แท่นขัดกระจก ซึ่งสามารถทำเองได้

2. แท่นขัดกระจก (แบบที่เห็นในรูป) อาจจะใช้อุปกรณ์อื่นช่วยแต่ควรจะสามารถยึดจับชิ้นเลนส์ได้มั่นคงเหมือนกัน
3. ผงขัด หาได้ตามร้านขายอุปกรณ์ ซื้อตั้งแต่เบอร์หยาบๆ ไปจนถึงเบอร์ละเอียดมากๆ (เบอร์ 1,2,3,…200,600…)  ยิ่งละเอียดจะยิ่งแพง เบอร์ที่ละเอียดที่สุดซึ่งต้องใช้ตอนท้ายเพื่อให้ผิวเรียบราคากลัก(เล็กกว่ากลักฟิล์ม) ละ 200 บาท ซึ่งจะต้องนำกลับมาใช้ใหม่เนื่องจากราคาแพงมาก
4. ยางสน ใช้หล่อแบบโค้งสำหรับขัดในช่วงสุดท้ายก่อนเคลือบปรอท
5. น้ำ ใช้หล่อระหว่างการขัดตลอดเวลา

1. เตรียมแท่นขัด และอุปกรณ์ต่างๆ รวมทั้งสถานที่ที่เหมาะสม เนื่องจากการขัดจะทำให้ห้องสกปรกพอสมควร ควรระวังเรื่องความสะอาด
2. ยึดกระจกกับแท่นขัด [หัวใจของการขัดกระจกอยู่ที่นี่] นำกระจกอีกชิ้นมาวางทับ โดยโรยผงขัดเบอร์หยาบที่สุดและพรมน้ำไว้ และเริ่มขัดโดยถูกระจกชิ้นบนไปมาอย่างช้าๆ 5-6ครั้ง ปล่อยมือ แล้วเปลี่ยนตำแหน่งไปประมาณ 30 องศา และเริ่มจับกระจกขัดต่อกลับไปกลับมา 5-6 ครั้ง แล้วปล่อยมือ และหมุนไปอีก 30 องศา ไปเรื่อย ห้ามเผลอจับที่เดิมเด็ดขาด เพราะจะทำให้รอยเว้าของกระจกกินลึกเข้าไปเพียงจุดที่เราขัด ขัด 5-6ครั้ง ปล่อยมือ หมุน 30 องศา แล้วขัดต่อ ทำเช่นนี้ไปเรื่อยๆ ประมาณ 2-3 ชั่วโมงจะเริ่มเห็นได้ชัด (หากทำอย่างสม่ำเสมอและไม่เผลอจับกระจกไม่ปล่อย) ว่าชิ้นที่เราจับหรือชิ้นบน เริ่มเว้าลงไป ในขณะที่ชิ้นล่างนูนขึ้นโดยอัตโนมัติ ทั้งนี้ในการขัด การคุมน้ำหนักของมืออย่างสม่ำเสมอเป็นสิ่งที่สำคัญมาก และอย่าให้กระจกซ้อนกันพอดี (เพราะหากซ้อนกันพอดีก็จะเป็นกระถูกกันไปธรรมดา ไม่เกิดการเว้า ต้องให้เบี่ยงมาทางขอบประมาณ ½ กระจก) หากขัดต่อไปประมาณ 15 -20 ชั่วโมง จะได้กระจกที่ความยาวโฟกัสประมาณ 800 – 1000 มม.
   

   ผู้เขียนกำลังขัดกระจกตัวอย่างในการอบรมทางดาราศาสตร์ครั้งล่าสุด ของสถาบันราชภัฏกาญจนบุรีร่วมกับหอดูดาวเกิดแก้ว เมื่อปลายเดือนมีนาคม 2544

3. เมื่อกระจกเริ่มเข้ารูป ลดความหยาบของทรายขัดลง จนละเอียดขึ้นเรื่อยและผิวของกระจกก็จะเรียบขึ้นเรื่อยจนมือเริ่มไม่รู้สึกถึงความหยาบ
4. ใช้กระจกชิ้นนูน (ซึ่งไม่ได้ใช้อะไร) หล่อยางสนด้วยส่วนโค้งเว้าของกระจกเว้า เพื่อทำเป็นชิ้นขัดความละเอียดสูง (เพราะยางสนนุ่มกว่ากระจก) ภาพของชิ้นที่เป็นยางสนหล่อเคลือบคือชิ้นที่เป็นสีออกดำๆในภาพที่แนบมาด้วย
5. ส่งโรงงานเคลือบ (ถ้าขัดไม่ละเอียดพออาจจะถูกโรงงานปฏิเสธ ต้องนำมาขัดใหม่ให้เรียบขึ้น)
6. ตรวจสอบโฟกัสด้วย sphereometer

1. “เอากระจกมาขัดกันเองแค่นี้เอง ได้เป็นกระจกโค้งจริงๆหรือ ง่ายขนาดนั้นเชียว?”

ตอบ : จริง. ขัดกันไปเรื่อยๆ ต้องให้เหลื่อมกันไปตามที่อยู่ในวิธีการ จะเห็นผลในเวลาประมาณ 2-3 ชั่วโมง

2. “เราจะกำหนดความยาวโฟกัสได้อย่างไร?”

ตอบ : กำหนดไม่ได้ในเวลาที่ขัด ในกรณีของผู้เริ่มตั้น (ถึงจะเป็นผู้ชำนาญแล้วก็ยังยาก) สิ่งที่ทำได้คือตรวจสอบด้วย sphereometer แล้วก็พยายามแก้ความคลาดเคลื่อนไปเรื่อยๆจนกว่าจะได้ตามต้องการ เมื่อคุณขัดไปประมาณ 15 ชั่วโมง ลองเอาไปรับแสงอาทิตย์แล้วฉายขึ้นเพดาน คุณควรจะเห็นจุดโฟกัสของแสงเป็นจุดสว่างๆ จะใช้วิธีวัดระยะจากเพดาน-กระจกในขณะที่ภาพของจุดสว่างเล็กที่สุดเพื่อหาความยาวโฟกัสก็ได้

3. “วิธีนี้ขัดเลนส์ได้ไหม?”

ตอบ : ได้เช่นกัน

4. “ถ้าคุณจะทำกล้องดูดาวสำหรับถ่ายภาพดีๆสักตัว คุณจะซื้อกระจกหรือขัดเอง?”

ตอบ : ซื้อจากต่างประเทศเป็นทางเลือกที่ดีกว่า เพราะว่าภาพที่ได้จากกล้องนี้ถ้าขัดอย่างดีที่สุดก็จะเทียบได้กับกล้องตลาดกลาง – ล่าง (middle – lower line) ทั่วไป เช่นหักเหแสง 60 มม. หรือ ETX 60,70 ซึ่งไม่ใช่กล้องสำหรับทำงานด้านดาราศาสตร์ แต่สามารถใช้สังเกตด้วยตา (visual observations) ได้ดีมาก

5. “กระจกที่ได้จะเอาไปทำอะไรได้บ้าง?”

ตอบ : กระจกที่ได้จากการขัดนี้จะสามารถนำไปใช้สร้างกล้องดูดาวเพื่อการสังเกตด้วยตาที่ดีมาก ถึงแม้จะมีความคลาดเคลื่อนบ้าง แต่ด้วยสายตาก็เป็นสิ่งที่รับได้ และจะเป็นกล้องดูดาวที่คุณภูมิใจมาก เพราะว่าได้สร้างเองตั้งแต่ขัดกระจกจริงๆ หอดูดาวจะเขียนวิธีการสร้างกล้องดูดาวแบบสะท้อนแสงขึ้นบนเว็บในเร็วๆนี้

6. “กระจกนูนที่ได้มาสามารถนำไปทำประโยชน์อย่างอื่นนอกจากทิ้งไปเปล่าๆได้หรือไม่?”

            ตอบ : กระจกนูนที่ได้ อาจจะนำไปเคลือบผิวสะท้อนแล้วไปติดไว้ที่ตรงข้ามบ้านเพื่อที่จะมองรถในซอยเวลาถอยรถได้ดีมาก (ควรขออนุญาตเพื่อนบ้านก่อนติดด้วย)

หากมีข้อสงสัย กรุณา email มาที่ วิภู รุโจปการ wiphu@kirdkao.org   หอดูดาวเกิดแก้ว