SCT용 Crayford Focuser와 초점 허용 한계

Celestron의 SCT(Schmidt–Cassegrain Telescope)는 주경을 이동시켜서 초점을 조절하는 방식입니다. 그런데 그다지 정교하게 만들지 않았는지 태생적인 한계인지는 모르겠지만 초점 조절 중에 미러가 미세하게 기울거나 움직이게 되고 그 바람에 대상이 움직이는 현상이 발생하게 됩니다. 이런 현상을 이미지 또는 미러 시프트(Image or Mirror Shift)라고 하는데요. 문제는 단순히 이동만 하면 괜찮지만 아주 살짝만 주경이 기울어져도 광축이 어긋난 것과 비슷한 상황이 되어 버려서 고해상도 이미지 촬영에서 손해를 보게 되는 거죠. 안시 관측에서는 크게 문제가 되지는 않지만 고배율 행성 촬영에서는 신경이 쓰이는 현상입니다.

그동안 사용해 봤던 주경 이동 초점 조절 방식을 사용하는 경통들(Celestron SCT, SkyWatcher Mak.)은 모두 같은 문제를 가지고 있었고 Meade社의 제품도 마찬가지라고 하는군요. 심지어 예전에 사용했었던 Takahashi의 Mewlon210도 이미지 시프트가 있었습니다. 정도의 차이가 있을 뿐 주경 이동 방식은 모두 동일한 문제를 가지고 있는 것 같습니다.

게다가 Celestron SCT는 초점 조절 노브(Focus Knob)를 돌려서 초점을 맞추려면 미세 조절이 힘들어서 정확한 초점을 조절하기 힘들다는 문제도 있고요.

말이 나왔으니... 망원경의 초점은 어느 정도의 정밀도로 맞춰야 할까요? 다행히 계산 공식이 있습니다.
망원경의 초점 허용 한계는 구경비(F수)에 따라 달라지는데요. 구경비에 따른 초점 허용치는 아래의 공식으로 구할 수 있습니다.

CFZ(Critical Focus Zone)은 CCD 면에 정확하게 초점을 맞추기 위해 허용되는 허용 범위를 말합니다. 즉, 구경비의 제곱에 2.2를 곱한 값이 허용 범위(microns)가 되는 것이죠.

위의 그림을 보시면 CFZ(Critical Focus Zone)의 이해가 좀 더 쉬우실 겁니다.(엉성한 그림이라 죄송합니다...)
망원경에 들어온 빛은 주경에 의해 초점면으로 모이게 되는데 빛이 꺾인 각도에 따라 교차되어 겹치는 부분이 넓을 수도 좁을 수도 있게 됩니다. 이 겹치는 부분을 초점 허용 범위 즉, CFZ라고 부르는 겁니다. 그 CFZ 범위 안에 CCD 면을 맞추면 정확한 초점이 되는 거죠.

예를 들어서 제가 사용하는 C6은 구경이 150mm, 초점거리가 1500mm인 F/10인 망원경입니다. 이 망원경에 보통 2.5배 Barlow lens를 사용하니까 최종 초점거리는 3750mm가 되고 F/25인 망원경이 되는 셈입니다.

위의 식을 적용해 보면...

CFZ = (25 * 25) * 2.2 = 1375 (microns)

즉, 1.375mm가 되는 거네요. 약 1.4mm의 오차 내에서 초점을 맞춰야 하는 겁니다. 그런데 In/Out Focus의 한계가 1.4mm 라는 의미니까 ±0.7mm 내에서 맞춰야 하는 것이죠.

이건 어디까지나 이론적인 얘기고 실제로는 대략 30% 정도 허용 범위가 더 넓다고 합니다. 그래 봐야 ±0.8mm 정도 허용 한계가 되는 거네요.

F수가 길어지면 허용 한계가 넓어지고 F수가 짧아지면 허용 한계가 좁아지니까 단초점 망원경의 초점 조절이 더 어려운 거죠.  예를 들어 F/4.5만 되도 ±0.02mm 내에서 초점을 맞춰야 합니다. 저는 못하겠습니다... (포기는 빠를 수록 좋은 거죠!)

SCT에 붙어있는 초점 조절 노브를 돌려서 ±0.8mm 오차 내에서 초점을 맞춰야 하는 것도 결코 쉬운 작업은 아닙니다. 기류의 영향까지 더해지니까 순간순간 초점이 변하게 되죠. 그래서 이런저런 이유로 미세 조절이 가능하도록 감속 기어가 붙어있는 Focuser를 구매하기로 했습니다.

Baader社의 SteelTrack이 마음에 들었는데 단종됐네요. 새로운 제품을 개발 중이고 2014년 9월 말에 나온다는데 기다릴 수가 없군요. 그래서 대만의 GSO社의 Crayford focuser를 구매하려고 보니 동일한 제품을 이름만 바꿔서 OPT에서 판매를 하는군요.

그렇게 주문을 하고 거의 2달이 다 되어서야 Focuser를 받을 수 있었습니다. 중간에 제가 잘 못 이해하는 바람에 3주 정도를 지체했었네요.

튼튼하니 괜찮습니다. 가격도 저렴하고 C6에는 간신히 맞는군요. 5mm만 컸어도 안 맞을 뻔했습니다.

이제 Focuser에 모터만 달면 되겠습니다...