The classical Cassegrain, as the name suggests, is one of the most consolidated optical designs. Its origins date back to the mid-17th century, when Father Mersenne (Descartes' friend) described the optical properties of a reflector with two mirrors, one concave with holes and the other convex. A few years later, and apparently without being aware of Mersenne's results, Professor Laurent Cassegrain patented the optical scheme that bears his name, which was however only of academic interest since no one knew how make aspheric surfaces (including Newton himself). Cassegrain design indeed has both the mirrors aspherical, more precisely a parabolic primary and a hyperbolic secondary, and two centuries will be necessary to see the first telescopes created by the opticians.

Il fascio di luce raccolto dallo specchio principale viene intercettato un po’ prima della convergenza verso il suo proprio fuoco da uno specchio secondario, che lo rimanda indietro (per questo gli anglofoni parlano di folded design, letteralmente design piegato). Il primario viene quindi forato per rendere accessibile il piano focale posto poco più indietro, mentre l’iperbolico ha l’importante funzione di amplificare la focale dello specchio principale. Si deve essenzialmente a ciò la grande compattezza che caratterizza questo schema ottico: in pratica, la loro lunghezza fisica effettiva è sempre molto minore della loro lunghezza focale.

I principali inconvenienti del Cassegrain risiedono nel secondario, difficile da lavorare correttamente e da testare, e nel coma, che diviene problematico se si vogliono effettuare riprese a campo largo e lavori di astrometria. Anche la curvatura di campo è più accentuata di quella di un Newton equivalente. Rilassando l’uno o l’altro vincolo sono nati tutta una serie di derivati, molti dei quali in uso ancora oggi: il Dall-Kirkham, ad esempio, ha il secondario sferico (molto più facile da realizzare dell’iperbolico), mentre il Ritchey-Chrétien, al prezzo di avere iperbolici entrambi gli specchi, offre campi piani e liberi da coma assai ampi. A questi si aggiungono naturalmente gli Schmidt-Cassegrain, i Maksutov-Cassegrain, ed altri ancora.

Classical Cassegrain scheme (by Wikipedia)

Inspection certificate released by Agena

The GSO of Taiwan recently launched two interesting instruments: a classic 6″ f/12 Cassegrain, accompanied by its bigger brother 8″ f/12, occupying a market segment largely the prerogative of the Newton or Schmidt-Cassegrain. The telescopes, with negligible differences, are marketed by other brands (Orion, Teleskop Express, etc.) but the design is the same.

Lo strumento oggetto di questa recensione è quello da 8″, ordinato da Agena Astro negli USA. Ho preferito acquistare da loro soprattutto per i test supplementari cui ogni esemplare viene sottoposto, certificati da un documento rilasciato insieme al telescopio (v. immagine). Agena offre questo servizio gratuitamente, sebbene poi noi europei finiamo per pagarlo sotto forma di oneri doganali e spese di spedizione. Il telescopio è arrivato ben protetto in doppio imballaggio, senza nessuna traccia di graffi o urti e ben collimato. Sul polistirolo sagomato è leggibile la scritta “RC8” a conferma dei sospetti di parziale riutilizzo di alcuni componenti già impiegati per il Ritchey-Chrétien della stessa Casa produttrice.

Il telescopio viene fornito di serie con 2 barre (una Vixen e una Losmandy), un focheggiatore GSO e 3 prolunghe, necessarie per raggiungere il fuoco. Una è da 2 pollici (5 cm) e due sono da 1″. Il focheggiatore, del tipo Crayford, si presenta abbastanza leggero e robusto, con scala millimetrata sul drawtube e manopola di riduzione micrometrica 1:10, con possibilità di ruotare su sé stesso.

Below some measurements made on the scope:

– Peso effettivo senza focheggiatore: 6 kg (senza la barra Losmandy che pesa 700g, e che conviene smontare se si usa la Vixen)

– Lunghezza reale con il focheggiatore e senza prolunghe: 64 cm

– Diametro del paraluce del secondario: 70 mm circa

– Ostruzione reale: 35% (v. dopo)

– Diametro interno OTA: circa 23 cm, 1 pollice circa più largo del primario

Si tratta quindi di uno strumento assai compatto, di pochi centimetri più lungo del naturale competitor C8 f/10, e di pochi etti più pesante. La prima caratteristica peraltro non è necessariamente un difetto, perché il baricentro più lontano dal primario permette un agevole bilanciamento in declinazione senza l’aggiunta di costosi contrappesi da agganciare alla barra.

Classical Cassegrain and its numerous derivatives, as is known, require a baffle on both mirrors to limit the phenomenon of sky-flooding, (that is the glare resulting from the eyepiece looking directly the sky) unlike lateral focus instruments such as Newtonians. The actual obstruction is therefore measured by the diameter of the secondary lens hood, and not by the diameter of the secondary itself. The obstruction was thus equal to approximately 35%, a good compromise value also for lovers of visual observations. Instruments with a higher focal ratio (f/18 or f/20) which would have appealed to the high resolution enthusiast, would have been less obstructed but also much more specialized, and it is probable that this too influenced the choices of the designer who favored the versatility of an all-rounder.

Il secondario risulta sostenuto da 4 razze piuttosto spesse (2 mm) che aggiungono un quid trascurabile al valore dell’ostruzione, e danno luogo naturalmente ad altrettanti spikes di diffrazione, ma dall’altro lato garantiscono una buona stabilità della collimazione che viene mantenuta anche dopo lunghi salti del meridiano. Lo specchietto è collimabile attraverso 3 brugole, ed ha un adesivo centrale per aiutare nella procedura di allineamento sulla quale conviene soffermarsi.

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Classical Cassegrain collimation, which could scare many amateur astronomers, is actually quite simple if you have clear what you're doing, even easier than that of the Newton as it lacks the 45 degree lateral beam. The only device you really need is a collimation cap, priced just a few euros (this cap, strangely enough, is not supplied). I don't particularly like lasers, which also become discollimated and which tend to lose alignment during tightening.

E’ importante anzitutto identificare bene tutti gli elementi che si vedono, e distinguere quelli reali dai loro riflessi, come peraltro richiedono anche i Newton. La collimazione si esegue di giorno, puntando lo strumento contro il cielo chiaro o comunque in un ambiente bene illuminato. L’immagine sotto proposta, presa dal portaoculari senza il tappo forato, dà un’idea di cosa si vede quando lo strumento è ben allineato ed aiuta ad individuare i riferimenti utili. Quelli che si vedono sono, in realtà, quasi tutti riflessi: l’unico elemento reale è lo specchietto con il suo paraluce e il suo marker adesivo. Anche il bordo del paraluce del primario è reale, ma non serve per collimare le ottiche, quindi una volta identificato, lo si può ignorare. Questi due ultimi elementi, se lo strumento è ben progettato, se visti dal piano focale hanno praticamente lo stesso diametro , e per tale motivo si fa fatica a distinguerli.

1) Per prima cosa occorre collimare il secondario, che deve “guardare” tutto il primario. Ci si posiziona all’oculare, con il cap forato montato, e con l’aiuto dell’adesivo si agisce sulle 3 viti del secondario finché il riflesso circolare del primario non appare centrato. E’ fuorviante, in questa fase, concentrarsi su altro. Ci può aiutare svitando il paraluce del primario, in modo da avere una vista meno ostruita. Fatto questo, il riflesso del primario deve apparire centrato, ma quello del secondario (cerchio nero interno, vedi immagine) probabilmente apparità disassato.

2) Si deve quindi collimare il primario, ossia riportare il riflesso scuro del paraluce del secondario al centro del riflesso del primario, che se abbiamo correttamente eseguito lo step precedente apparirà come un cerchio luminoso ben centrato. Usiamo le 3 viti a brugola sulla culatta, avendo cura di allentare i 3 grani di fermo prima di procedere agli aggiustamenti necessari, e facciamo attenzione a non confondere il riflesso del paraluce del secondario con il riflesso del supporto del paraluce del primario (nell’immagine sotto, per semplicità, è indicato solo il primo). Aiutiamoci poi con gli spider del secondario finché la vista sia ben simmetrica. Se tutto è stato eseguito accuratamente, la vista dal portaoculare deve essere simile a quella riportata nell’immagine.

The secondary is generally adjusted only once, while the primary will probably need some small additional adjustments from time to time, which is best done on a real star.

Vista frontale dello strumento. Notare la diaframmatura all’interno del tubo ottico

View from the eyepiece holder of the collimated Cassegrain

The star test was made on a spring night with average seeing on Denebola (see image below) and demonstrates that we have really good optics for a commercial OTA, and not an easy one to make. The test was performed (contrary to many of those seen online) close to the focus, about 1 cm, and is therefore extremely sensitive. This must be kept in mind if you do not want to overestimate errors.

La principale aberrazione è un leggero astigmatismo, rilevabile dalla forma ovale della stella che ruota di un angolo retto passando da un lato all’altro del fuoco (IF sta per intrafocale, EF per extrafocale). Peraltro non è necessariamente detto che sia nel vetro, potendo essere indotto da qualche tensionamento. La sferica, sebbene da un primo esame dell’ombra del secondario potrebbe sembrare importante, la ritengo invece trascurabile per più ordini di motivi:

– Lo star test è stato eseguito nei pressi del fuoco, come detto;

– Il reticolo di Ronchi mostra 3 o 4 linee regolari e ben dritte;

– Un test di Roddier preliminare ha evidenziato una correzione della sferica eccellente;

– Il profilo di luminosità della stella sfocata è regolare, senza anelli brillanti periferici o intorno al secondario, indici sicuri di sferica;

– Lo snap test è molto preciso.

In termini pratici, in virtù della sensibilità dei sensori e delle condizioni stringenti già menzionate, all’ispezione visuale le due immagini intra- ed extrafocale risultano molto simili.

The Cassegrain is a design with an intrinsic high degree of correction, although it works best at high focal ratios (f/15-f/20). It was not possible for me to find precise data from the manufacturer, probably fearful of reverse engineering by some competitor, regarding the focal ratio of the primary, which from my calculations should be equal to or slightly higher than f/3 , nor about backfocus which I estimated at around 25 cm. The fully illuminated field was instead communicated to me by Agena, resulting in it being equal to 15 mm.

Field testing was overall very positive. The instrument soon reaches temperature, and I noticed neither heat plumes nor noteworthy disturbances attributable to instrumental turbulence. The manufacturer declares that the mirrors are made of quartz, a rather expensive material that has very low thermal expansion and allows more accurate figuring of the mirror surface. I confess that I was initially rather skeptical about it, for a telescope of this cost. However, having transported the instrument from inside to outside and prepared to observe almost immediately, I did not observe the effects of the thermal transient of the glass on the defocused star, which agrees well with the properties of the quartz. It should be said that the temperature gradients in this period (end of April) are quite mild, and it is necessary to wait for the winter period for a more precise evaluation.

Il Cassegrain classico non è tollerante come gli SCT riguardo la distanza tra gli specchi, che è bene non si discosti mai molto dal valore di progetto. E’ possibile (sebbene in pratica sconsigliato, a meno di esigenze particolari) modificare la distanza tra gli specchi svitando la ghiera posta vicino al paraluce del secondario, che può così muoversi assialmente. Ovviamente così facendo si andrà a modificare anche il backfocus (e non poco!) e la lunghezza focale, oltre ad introdurre della sferica, ed è bene quindi che questa operazione sia compiuta da un esperto.

Lo strumento come detto è corredato diverse prolunghe. Con un diagonale prismatico Baader da 1 1/4″, e ovviamente il focheggiatore montato, il fuoco viene raggiunto con la prolunga da 2″. Le altre sono utili se si fa imaging, dove non c’è il diagonale a “consumare” centrimetri di retrofuoco.

Con il Panoptic da 24 mm era possibile notare un allungamento delle stelle ai bordi del campo, ma molto leggero e per niente fastidioso. Con il medesimo oculare la “Doppia doppia” in Lira appariva già nelle sue 4 componenti, a testimonianza della puntiformità delle stelle offerta dallo strumento. Anche Izar (separazione 3″) nel Boote era facilmente separabile con il Plössl da 9mm e molto godibile grazie alla purezza dei colori.

I panorami lunari, incisi, non sono stati da meno: sono riuscito anche ad avvistare due o tre dei 4 craterini maggiori all’interno di Plato. La turbolenza, purtroppo, non consentiva di spingere molto con gli ingrandimenti.

When the weather and seeing will be better, it is my intention to supplement this review with images taken with the instrument and a Roddier test.

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In conclusion, it is really difficult to ask for more from an instrument in this price range (it is offered at around 1000 euros). The purely catoptric scheme, i.e. composed only of mirrors, presents all the advantages deriving from the absence of a corrector plate: faster temperature entry, no dew problems, and equal efficiency in all wavelengths (absence of spherochromatism). Since the distance between the two mirrors is fixed, the inconveniences linked to the infamous movements of the Schmidt-Cassegrain primary mirror (mirror flop) are also absent. Finally, the limited weight and lenght make it perfectly marched to a cheap mount: the AVX is perfect for this telescope.

Solo pregi quindi? Purtroppo no. Lo strumento, da alcune misurazioni fatte, sembra avere un secondario leggermente sottodimensionato, sicché la sua apertura utile è un po’ minore dei 20 cm dichiarati (tra i 185 e i 190 mm) e di conseguenza la sua ostruzione è un po’ maggiore del valore dichiarato (37%). Non saranno tuttavia molte le notti dove, in Italia, si potrà sentire la mancanza del centimetro mancante. Dal lato pratico, la collimazione del secondario può essere un po’ laboriosa perché lo specchietto fatica a “vedere” tutto il primario, ma basta cercare di ottenere un’immagine il più possibile simmetrica e circolare per bypassare il problema (v. paragrafo sulla collimazione).

Furthermore, the diffraction spikes may be annoying those who are used to refractors (or other scope not having them) but this is also and perhaps above all a subjective aspect as the loss of contrast involved is very modest.

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Below, some images taken with the scope on the evening of January 15, 2022 with ASI183MM and R Astronomik filter (no Barlows were needed thanks to the small pixels of the sensor).

15 January 2022 session

Kepler and its rays

Birt and Rupes Recta

Gassendi and its rimae

Plato with a dozen of craterlets

Mons Rümker and its domes