Review CFF 30 cm f/20 Classical Cassegrain

Il Cassegrain classico della CFF da 30 cm f/20 è uno strumento di classe, destinato ad amanti dell'alta risoluzione dai gusti raffinati. Il rapporto focale, rallentato a f/20 per minimizzare il coma, rende questo OTA un "fratello minore" del leggendario T1M del Pic du Midi: un Cassegrain classico da 1 m f/17, rifigurato dal grande Texereau in persona e posto a 3000 m di quota nelle Alpi francesi, con cui sono state scritte importanti pagine di astronomia planetaria. L'assetto ottico scelto per il CFF garantisce un campo con aberrazioni al di sotto della soglia di diffrazione pari a più di 12 primi d'arco (contro appena 1' di un Newton da 30 cm con lo stesso primario). Questo telescopio non ha dunque bisogno di nessun correttore di coma, e, tipicamente, nemmeno di Barlow.

Il diametro generoso, seppure non ancora enorme, garantisce un ottimo potere risolutivo (0.4″) e una raccolta di luce circa 3600 volte pari a quella dell'occhio umano (magnitudine limite visuale intorno a circa 16, sotto cieli mediamente bui).

Optical design, weights and size

Il primario è stato previsto con rapporto di apertura pari a f/3, per contenere gli ingombri (1030 x 410 x 450 mm, L x W x H) e l'ostruzione, che infatti è insolitamente bassa per un Cassegrain: appena il 25%. Va notato che questo valore comprende i pur sottili (0.8 mm) supporti del secondario e il suo paraluce, e non semplicemente il diametro del secondario come talvolta si vede -scorrettamente- in giro, allo scopo di dichiarare un valore più basso di quello effettivo. Il secondario ha un rapporto di amplificazione pari a 20/3=6.66, il che ha implicazioni pratiche sul backfocus come vedremo sotto.

Lo strumento è equipaggiato da un primario in Supremax33 (spessore circa 1/8 del diametro), ma sono disponibili su richiesta anche substrati più nobili (e costosi), come il quarzo o i vetri ULE (Zerodur/Clearceram), mentre il secondario è realizzato in quarzo. I materiali usati per i truss e lo chassis del primario sono la fibra di carbonio e la lega di alluminio, in grado di contenere i pesi sotto i 20 kg (il peso di un C14). Il design è accattivante, con finiture ben fatte, come ci si aspetta da uno strumento di questo pregio. E' possibile scegliere tra due colori, rosso e blu, ed è disponibile anche una versione "solare", naturalmente bianca, e con specchio primario non alluminato. Lo chassis del primario è rivestito internamente di serie con vellutino nero, che insieme al lungo paraluce del primario schermano il più possibile da riflessi nell'oculare. Il velluto usato è risultato molto assorbente, come ho avuto modo di constatare comparandolo con il barilotto di un oculare verniciato con Musou Black alla luce di una torcia. Alcune scelte progettuali (nonché la testimonianza esplicita della casa produttrice) confermano che il telescopio è pensato non solo per l'imaging. La contenuta ostruzione e il grande campo corretto garantiscono stelle punformi fino ai bordi del campo con tutti gli oculari da 1 ¼" che mi sia capitato di usare, compreso il Panoptic da 24 mm. Non ho provato estensivamente gli oculari da 2", ma la CFF garantisce le medesime prestazioni visuali (va detto come il campo corretto di 25 mm circa sia inferiore al field stop di un oculare da 2″, per cui le aberrazioni presenti sono invisibili all'occhio). L'unico accessorio che realmente serve al visualista con questo CFF è un diagonale: il treno ottico è ridotto all'essenziale, con tutti gli immaginabili vantaggi e comodità.

Le leve dello strumento sono maggiori di quelle degli SCT. Questo si traduce in pesi maggiori, a parità di diametro, ma anche in un bilanciamento più facile sull'asse di declinazione. Il CoG (baricentro) è infatti assai più avanzato rispetto a quello degli Schmidt-Cassegrain (in cui è molto vicino alla culatta costringendo a ricorrere a pesi addizionali sulla barra) permettendo un agevole posizionamento del tubo sulla slitta.

La culatta comprende naturalmente tre ventoline per il raffreddamento, che non hanno mostrato di dar luogo a vibrazioni quando sono in marcia nemmeno ad elevatissimi ingrandimenti (1000x, raggiungibili facilmente con un oculare da 6 mm), consentendo di tenerle accese anche durante l'osservazione o la ripresa. E' prevista di serie una fascia riscaldante dello specchio primario, alimentata come le ventoline da cavo RCA, che a dire il vero non mi è mai capitato di dover usare. Il focheggiatore fornito di serie è un lussuoso Feather Touch da 2″ della Starlight, che io ho fatto sostituire con un Moonlite Hi-res motorizzato per comodità nelle sessioni di imaging.

Nel complesso, si tratta di uno strumento che meccanicamente punta al sodo, e che da questo punto di vista fa bene il suo lavoro. Da rimarcare come una delle qualità migliori i pesi decisamente ridotti (chi scrive lo solleva abbastanza spesso sull'equatoriale senza aiuti esterni).

Collimation and tuning

La regolazione dello strumento avviene separatamente per il primario e il secondario. Chi acquista uno strumento simile dovrebbe sapere (e generalmente sa) che questo schema ottico è meno tollerante di altri (Newton, SCT, DK), ed è bene quindi essere informati prima di attribuire ai vetri difetti ottici che hanno la loro causa altrove. Le operazioni necessarie diverranno presto routine, e, azzardo, anche piacevoli. Una volta domato, lo strumento saprà ripagarci con prestazioni di prim'ordine e, all'oculare, con emozioni impagabili.

Per regolare l'inclinazione del primario ci sono tre grosse manopole sulla culatta, assai dure e provviste anche di scala graduata, più tre lunghe viti di bloccaggio con manopolina. Dalla cella del primario (a 9 punti di appoggio) si può accedere a tre piccoli grani tangenziali in teflon per evitare micro-shift; con tutti questi vincoli è facile immaginare come, nonostante il peso contenuto, il telescopio mantenga bene la collimazione da un capo all'altro del meridiano, cosa da me verificata numerose volte. Qualche piccolo aggiustamento potrebbe essere fisiologicamente necessario tra l'estate e l'inverno (a causa della differente dilatazione delle parti) o qualora si desiderino le massime prestazioni (imaging).

La buona ingegnerizzazione dello strumento è dimostrata, tra l'altro, dallo chassis del primario, ben sovradimensionato rispetto al diametro dello specchio (1 pollice circa in più), a tutto vantaggio dell'entrata in temperatura. Il bordo è mascherato da un anello in plastica, tenuto in sede da tre brugolette perimetrali.

Il secondario ha anch'esso tre grani per la collimazione, di cui uno fisso, e una manopola per lo spostamento assiale. Questa manopola, graduata, consente la regolazione fine della distanza tra gli specchi (1 giro = 1 mm di spostamento) e di conseguenza il backfocus, che è abbondante (35 cm, calcolati dal centro del primario) consentendo di accomodare anche i più complicati treni di accessori. Ordinariamente, sarà però necessario ricorrere a degli spacer per raggiungere il fuoco. Un ring metallico filettato blocca il secondario nella sua sede, e, al contempo, ha lo scopo di schermare il bordo, frequente sede di difetti ottici. I miei timori sulla mancata coassialità della corsa del secondario si sono rivelati infondati, non avendo trovato traccia né di coma né di astigmatismo allo star test per escursioni di pochi mm nei due versi.

Although it is advisable not to move the mirrors too far from the design value (no more than a few mm), the slow focal ratio allows ample room for adjustments, without introducing significant aberrations as happens with other faster Cassegrains such as Ritchey-Chrétien, in which even small deviations are paid with large spherical aberration. On this aspect I carried out extensive tests on the instrument using star tests, never detecting anything significant.

Il generoso rapporto di amplificazione del secondario si traduce in una sensibilità piuttosto esasperata del backfocus rispetto alla distanza tra gli specchi. Infatti, un solo millimetro di spostamento del secondario equivale a ben 4.5 cm di variazione nel BF, che si accorcia se il secondario si allontana dal primario o si allunga nel caso contrario. Ben difficilmente si avrà bisogno di tutta questa escursione di fuoco, a maggior ragione è sempre bene attenersi alla distanza progettuale tra gli specchi indicata da uno spot rosso all'interno del paraluce del primario. Questa distanza fondamentale viene calcolata al millimetro per ogni esemplare, e riportata nei documenti forniti dalla CFF all'acquisto. Nel mio caso, è pari a 702 mm.

It goes without saying that every time the distance between the mirrors is changed, the instrument undergoes variations in focal length, and this must be taken into account in certain works where precision is required (such as astrometric ones).

La collimazione del Cassegrain è un tema già trattato in questo sito a proposito del fratello minore da 8″, alla cui recensione cui si rimanda per le considerazioni generali. La maggiore lunghezza del CFF rispetto al GSO rende in verità abbastanza difficile individuare col solo tappo forato (e quindi ad occhio nudo) la piccolissima croce che marca al centesimo di mm il centro geometrico del secondario, rendendo più comodo l'uso del collimatore Takahashi, accessorio purtroppo piuttosto costoso.

Come ultimo caveat, è bene tenere presente che le due ghiere di bloccaggio (quella del secondario di cui si è già parlato, e quella del primario alla base del paraluce) vanno serrate in modo moderato ma deciso, pena l'insorgere di astigmatismo. Se si interviene sulle ghiere per qualche motivo, qualche prova sul cielo suggerirà il giusto momento da applicare.

Optical performance

Il produttore, nel test interferometrico allegato, dichiara uno Strehl ratio di ben 0.97 nel verde, e una correzione del fronte d'onda intorno a lambda/6 PV.

I performed several star tests and Roddier tests of the instrument, all of which showed very limited SA (which was my main concern). The amount of astigmatism, also very modest, was however variable, and I attributed this to some unspecified thermal effect, while some defect could possibly be also in the glass.

Voglio qui aprire una parentesi sullo star test. Innanzitutto, ricordando le parole di A. E. Douglass, che fu assistente di W. Pickering e fece estensivi studi sul seeing astronomico: our instruments are way better than their atmospheres, che ci devono indurre a ricordare la grande sensibilità del test, e a non diventare matti inseguendo la chimerica, perfetta uguaglianza delle due figure extrafocali. Dall'altro lato, va anche riconosciuto che il test va eseguito correttamente, cioè, tipicamente, molto vicino al fuoco (non più di 10 o 15 onde di interferenza). Solo in questo modo si ha un'immagine chiara del fronte d'onda, mentre allargando ulteriormente otteniamo piuttosto un'immagine della pupilla d'entrata, cioè dell'obiettivo del telescopio e del secondario con i suoi supporti. Grandi distanze dal fuoco sono utili solo nel caso si vada alla ricerca di difetti specifici, come quelli zonali.

Va ricordato inoltre che la soluzione progettuale scelta dalla CFF è piuttosto estrema, visto che anche i migliori ottici non scendono quasi mai sotto f/4 per il rapporto focale del primario (e il summenzionato Texereau, nel suo seminale How to make a telescope dice che occorre un ottico di prim'ordine già in questo caso).

Quanto al test di Roddier (effettuato mediante il software WinRoddier) è risultato dalle mie numerose prove sempre abbastanza dipendente dalle condizioni in cui si esegue il test (ad esempio dal defocus), con una variabilità nello Strehl anche di 5 centesimi. Ciò è stato confermato anche per le due misure eseguite per testare il Cassegrain, che allego per completezza e trasparenza; del test con il risultato più alto includo anche la schermata completa. Per un'accuratezza maggiore andrebbe eseguita una media su un campione significativo di misure (che, se fatte bene, sono piuttosto lunghe e tediose).

The telescope in its original packaging, with a nice gift. The bag must be purchased separately

The rear cell of the telescope. This model is the 10th manufactured by CFF of its type.

L'elegante manopola per la regolazione della corsa del secondario e i sottili spider. Visibili, sullo sfondo, i due tappi semicircolari che coprono il primario

Il red dot all'interno del paraluce del primario, che serve come riferimento per calcolare la distanza di progetto tra gli specchi

Strehl ratio (in ordinate) against the half-field (in degrees). The scope is diffraction limited within its fully illuminated field (around 25 mm). Simulation with ATMOS by Massimo Riccardi.

Ray-tracing dello strumento (simulazione ATMOS). Il cerchietto bianco è il disco di Airy, in scala. L'immagine al piano focale è sempre più piccola del disco di Airy anche ai bordi del campo: lo schema ottico è dunque diffraction limited su tutto il campo inquadrato.

Le principali aberrazioni presenti sono il coma (stella allungata) e la curvatura di campo rivolta verso il cielo (dimensioni diverse dello spot, alla stessa distanza dal fuoco). L'astigmatismo è, invece, trascurabile.

Star test and Roddier test

The star test performed with the G Astronomik filter on Alphecca (alpha CrB, mv=2.2). Extrafocal on the left. Defocus 15 λ.

The SA is better assessed (rather than by the dimensions of the secondary) by the distribution of light on the two sides of the focus, very regular, with a very slight reinforcement on the first and last intrafocal ring (undercorrection). The overall figure appears smooth enough, considering the Supremax support, with regular Fresnel rings.

Un leggero astigmatismo è presente (ore 8/14 – ore 11/17), ed imputato ad effetti termici o a qualche leggero tensionamento nel vetro.

Sono stati eseguiti 2 test di Roddier sulla stella precedente. Quello mostrato qui di 0.96 è il più alto, ed è in ottimo accordo con il test interferometrico del produttore. L'altro test in condizioni diverse ha dato SR=0.90, per una media di circa SR=0.93.

 

Final thoughts

 

Il Cassegrain classico è considerato (almeno sulla carta) lo strumento ideale per l'alta risoluzione. Il velocissimo primario (generalmente parabolizzato ad almeno f/4, ma previsto con rapporti focali più spinti dalla piccola e coraggiosa CFF) e il difficile secondario iperbolico lo rendono, necessariamente, un telescopio non economico se confrontato con gli strumenti mass-market pari diametro, destinato ad appassionati che sanno cosa vogliono e non vogliono scendere a compromessi.

In a few years of use (from Aversa or Turin) I have sometimes obtained images that I would define as almost exceptional for a 30 cm scope. I attach a couple of examples (Venus clouds in UV, and Plato crater at filter B).

Unfortunately I made visual observations certainly less than I would have liked, and I do not attach detailed reports. However, the instrument gives very fine, razor-sharp images; in the Great Opposition of 2020 I managed to see Deimos distinctly, without black cardboard, only bringing the planet out of the field, from the urban sky of Aversa (Italy).

Attualmente (fine 2023) lo strumento viene proposto a 8.389 euro (listino CFF), iva inclusa. L'importatore per l'Italia è Skypoint Srl.

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