Le torrette binoculari

Giugno 2005

Effettivamente la vita ti mette davanti a degli episodi a cui dare una spiegazione sensata diventa impegnativo... Dai tempi dei maestri ottici Danesi in avanti, sostanzialmente quasi mezzo millennio dalla scoperta delle proprieta' ottiche del vetro, i passi avanti sono stati incredibili. Credo sia facile capirlo anche per chi non si interessa piu' di tanto di strumenti. I materiali sempre piu' sofisticati, i vetri sempre piu' esotici e l'aiuto della matematica hanno permesso di sfidare piu' volte le leggi dell'ottica fino a spingersi talvolta a ridosso della umana agognata perfezione. Se si pensa ai doppietti acromatici con focali al limite del ridicolo (30 metri...) e li si confrontano con i moderni doppietti in fluorite esterna o i piu' diffusi tripletti non si puo' che rimanere estasiati davanti a tanta tecnica e tanto progresso. Lo stesso poi dicasi confrontando i primi specchi utilizzati da Newton o i terrificanti mastodonti (Leviatani... appunto!) in ottone lucidato di Lord Rosse, Herschel e compagni. Anche negli oculari, un oggetto importante tanto quanto il telescopio (sebbene questa idea non entri molto in testa alla gran parte degli astrofili), i passi avanti sono stati incredibili, portandoci dai 30 terribili gradi di campo apparente, pieni di limitazioni di ogni tipo, agli attuali schemi Nagler da 82 gradi e aberrazioni spesso al di sotto della percettibilita'. Insomma... un trionfo.

Pero' in tutto questo tripudio di progresso si son dimenticati tutti del secondo occhio... Da che' si costruiscono strumenti per l'astronomia si e' sempre guardato con un occhio solo! E questo se confrontato con quanto appena detto e' allucinante, non trovate?trovate

Le premesse

Al marzo 2005 la situazione torrette e' molto semplice, si tratta di un giocattolo di STRA-lusso, dato che i prodotti che forniscono prestazioni all'altezza delle aspettative (legittime) sono sostanzialmente 3, due dei quali sono probabilmente lo stesso prodotto rimarcato. Televue, Denkmeier, Baader - Zeiss vengono offerte sul mercato a prezzi fantasmagorici che vanno dai 1200 ai 1800 euro. A questo costo si deve aggiungere una lente di Barlow o comunque un dispositivo negativo per estrarre il fuoco nel caso se ne progetti l'uso sulla maggior parte dei telescopi esclusi gli SCT per le ragioni esposte piu' avanti. Infine almeno due coppie di oculari, una per 100x circa e l'altra per 200x circa. Facendo le somme ci si rende conto immediatamente che si sta parlando di una cifra che non e' IN ALCUN modo giustificata, dato che in fondo si tratta di TRE prismi a facce piane e NON di lenti asferiche super apocromatiche, asturgiche e vibronizzate.
L'alternativa a queste torrette di ottima qualita' e' rappresentata da alcuni modelli derivati da torrette binoculari da microscopio, ne offre Celestron, Takahashi e qualche altra marca, tra cui Lomo. Il costo di queste torrette e' sensibilmente inferiore ma le prestazioni sono indecenti. Personalmente ho provato una Celestron e di sfuggita una Takahashi ed al di la' di un vago effetto stereoscopico tutto il resto (cromatismo, pulizia ai bordi, campo pienamente illuminato) e' stato profondamente deludente. Risultati migliori li ho ottenuti adattando la torretta del mio microscopio binoculare ma il progetto si e' presto arenato per via della eccessiva complessita' delle modifiche meccaniche necessarie ad adattare oculari da 31,8mm.
Nell'Aprile 2005 il caro Gianluca Carinci di Aleph mi segnala che ha disponibili delle nuove torrette marcate Burgess (che per una volta non e' un prodotto rimarcato ma progettato e realizzato dal signor Burgess in persona). Mi informa che gran parte delle torrette che invaderanno il mercato nei prossimi mesi hanno prismi da 18mm circa mentre ne sono in arrivo con prismi da 23mm circa. Prismi piu' grossi significa meno vignettatura con oculari lunghi e quindi aspetto. Strabiliante... il prezzo e' poco sotto i 300 euro compresi due oculari... Ed ecco che finisce un'altra puntata del telefilm preferito dai fonitori di prodotti per astrofili: "Vi abbiamo preso per il cuBo un'altra volta", dato che e' IMPOSSIBILE che una torretta costi 1500 euro e un'altra solo 300... e non ci sono trattamenti o prismi di qualche mm piu' grossi che tengono... Comunque dato che i furbetti sono sempre attivissimi e' possibile pagare una torretta con prismi da 18mm PIU' di una con prismi da 22... insomma, come sempre STATE ATTENTI.

La teoria

Il sistema di funzionamento delle torrette (o sdoppiatori) binoculari e' presto spiegato. Un prisma particolare riflette il 50% della luce a 90° mentre lascia passare direttamente l'altro 50%. In questo modo, una volta separato il fascio di luce in entrata, inviarlo ai due oculari con dei banali prismi a 90° e' abbastanza facile. In questo modo la luce che raggiunge ogni singolo occhio e' ovviamente solo la meta' della luce che raggiungerebbe l'occhio utilizzando un solo oculare.

In pratica pero' succede qualcosa che va oltre le spiegazioni numeriche, ovvero il cervello sembra effettuare una sorta di "somma" delle due quantita' di luce. In pratica la sensazione e' di avere un 25/30% di luce in meno rispetto all'uso senza torretta e non il 50% in meno. Alcuni osservatori americani (molto piu' avvezzi alle binoculari di noi) hanno misurato la differenza di luce reale in un range che va da 1/4 a 1/2 di magnitudine. Inoltre su alcuni newsgroup americani e' stato riportato che ogni percezione di differenza di luminosita' cessa sopra i 15" (45 cm circa) di diametro.

Nella mia esperienza pratica il calo di luminosita' su Giove e la Luna e' risultato semplicemente "inavvertibile". Questo non significa che non ci sia ma che in ogni caso la percezione e' di una immagine luminosa "a sufficenza". Questo e' da ritenersi valido sia per il 10" che per il Tak 128 a parita' di oculari usati. Si direbbe che due occhi sono disposti a valutare "buona" una illuminazione che sarebbe giudicata "carente" da un occhio solo.

La prima luce...

Arrivo a casa dopo aver ritirato la torretta. E' bella, e' pesante, e' robusta. I movimenti del regolatore interpupillare sono morbidi e sapientemente frizionati. Gli oculari sono tenuti in sede da 3 viti in plastica a 120° che permettono (oltre a tenerli fermi...) di compensare leggermente eventuali disassamenti degli oculari. Apparecchio il 10" e metto la torretta sul diagonale. Il baraccone che ne risulta e' piuttosto pesante.

Inserisco volontariamente UN solo oculare e cerco Giove. Le condizioni sono pietose, ha piovuto tutto il giorno, c'e' uno squarcio di sereno in mezzo a nuvole di passaggio. Tutti sanno che in queste condizioni il seeing e' pessimo. Le stelle brillano dappertutto. Accosto l'occhio e tutto e' come previsto. Giove a 160/170x (il perche' di questo doppio valore sara' spiegato piu' avanti) e' il solito pallino con qualche riga aranciata e le lune attorno. Niente dettagli, troppa turbolenza. Tolgo allora l'oculare e metto l'altro. Con l'altro occhio ripeto l'operazione ed ottengo ovviamente gli stessi risultati. Poi deglutisco, il cuore accelera, metto tutti e due gli oculari e faccio il fuoco.

Dopo circa una mezzora mia moglie insospettita dal silenzio esce in giardino e mi rianima.

E' semplicemente sapventoso. Appena il secondo occhio comincia a trasmettere dati... il cervello si mette in moto e i dettagli sul disco saltano fuori OVUNQUE. E' una cosa a cui NON avrei MAI creduto se mi fosse stata raccontata come io l'ho vissuta. Da quel giorno in avanti ho ripetuto svariate volte le osservazioni su Giove e il risultato e' SEMPRE stato lo stesso. A parte un paio di serate con il seeing veramente oltre il limite della decenza, le altre sere con due occhi ho visto di tutto. Indipendentemente dal seeing. I festoni sulla EZ sono ordinaria amministrazione, i WOS si scorgono anche con turbolenza, le lune sono sempre tonde. Spaventoso. Il commento di mia moglie e' stato: in tanti anni mai visto niente del genere con questa frequenza. Contemporaneamente gli stessi identici risultati venivano ottenuti da Matteo con la stessa torretta su un C9,25.
Sulla Luna il miracolo e' meno evidente. In compenso la sensazione di "volo radente" o se preferite di "tridimensionalita'" e' piu' accentuata. Le montagne diventano effettivamente montagne e non zone colorate diversamente. Si perde il senso del piatto e' si ha l'impressione che l'intero oggetto che si sta osservando sia effettivamente un oggetto sferico. In pratica la deformazione prospettica dei crateri verso il bordo, che viene in gran parte trascurata dal cervello con un solo occhio, viene letta correttamente con due e innesca nel cervello la presa di coscienza che si tratta di una sfera e non di una fotografia.

Reali miglioramenti

Sono abbastanza cauto comunque su attribuire a queste osservazioni un valore universale. La ragione e' abbastanza semplice, non abbiamo tutti il cervello che ragiona nello stesso modo. Ci sono individui che hanno difficolta' ad osservare la Luna perche' il loro cervello "inverte" la lettura della tridimensionalita'. In sostanza a questi individui i crateri appaiono in alto-rilievo invece che in basso. E non si tratta di un difetto della vista ma di una arbitraria interpretazione del gioco ombre-luce da parte del cervello. In pratica la percezione del senso di tridimensionalita' non e' dipendente da un reale effetto prospettico dovuto alla distanza tra i due occhi, risultando l'angolo di parallasse di dimensioni insignificanti data la distanza di gran parte degli oggetti osservati anche a terra. E' evidente quindi che si tratti di una soggettiva interpretazione e in quanto tale e' difficile prevedere quanto il vostro cervello vi fornira' la sensazione 3D con una torretta binoculare.

Quello che viceversa non e' in discussione e' che il cervello attui una sorta di fusione delle immagini dei due bulbi omettendo cio' che c'e' di peggio in ogni immagine. La prima cosa che scompare sono i "floaters", ovvero le particelle galleggianti nel liquido lacrimale che ricopre l'occhio. Dato che le particole fluttuanti non sono simmetriche il cervello finisce per escluderle e questo e' un bel vantaggio soprattutto per le osservazioni invernali dove un solo alito di vento provoca immediatamente copiosa lacrimazione e conseguente aumento delle fluttuanti.

Le eventuali differenze visive tra i due occhi vengono inoltre compensate con un beneficio generale nella qualita' dell'immagine. Nel mio caso (ma anche in quello di almeno altri due amici) l'occhio sinistro si e' sempre mostrato piu' sensibile alla luce ma meno definito mentre l'occhio destro si comporta in modo contrario. Questo ha sempre significato per me scegliere se vedere piu' luminoso o piu' definito. Con la torretta il problema e' praticamente eliminato... l'immagine definita del destro viene sovrapposta dal cervello all'immagine piu' luminosa del sinistro.

L'immagine osservata in torretta sembra piu' grande della stessa immagine osservata con un solo occhio. Questo e' facilmente verificabile chiudendo arbitrariamente uno dei due occhi durante l'osservazione. Mentre non e' immediatamente avvertibile, basta attendere 20/30 secondi e poi riaprire l'occhio per rendersi conto che cio' che prima veniva giudicato "piccolo" dopo diventa "adeguato" (almeno per quel che riguarda Giove e Luna sui 160/170x).

L'osservazione prolungata risulta infinitamente piu' confortevole (anche se con una benda alla Yul Brinner non si sta poi cosi' scomodi) e sicuramente piu' naturale, dato che non andiamo in giro con un occhio chiuso durante il giorno. Questo di per se' non influsice direttamente sulla qualita' dell'immagine ma si ripercuote sulla quantita' di tempo passata in oculare che si presume produca una pari quantita' di godimento...

In termini pratici, i dettagli evenescenti di qualsiasi tipo risultano piu' evidenti. Riassumendo quanto gia' anticipato poco sopra: su giove e' molto difficile riuscire a scorgere solo le bande, indipendentemente dal seeing (che comunque peggiora in ogni caso la qualita' dell'immagine ptenziale) c'e' sempre qualcosa, siano dei festoni sulla EZ (copiosi quest'anno) che semplici riccioli sulle bande equatoriali (SEB e NEB).
Purtroppo per sapere come reagisce Saturno dovro' aspettare l'anno prossimo perche' quando ho comprato la torretta era gia' praticamente tramontato.
La luna e' effettivamente il pezzo forte di questo attrezzo ma solo perche' sulla Luna le formazioni hanno un riferimento sulla Terra per il nostro cervello. Voglio dire che non appena i due occhi trasmettono immagini di rupi, montagne, scarpate e terrazzamenti il cervello ci mette nulla a ricostruire l'immagine (non dimenticate mai che non sono gli occhi che vedono... ma il cervello) riferendosi a particolari gia' noti nella vita quotidiana. Questo significa che le rime diventano canali e non solo righe di tonalita' diversa, che le montagne sono a punta e che il senso di "volarci sopra" e' apprezzabile. I domi si scorgono piu' facilmente e anche i dannati craterini sul fondo di Plato (tanto per citare un riferimento di moda...) sono piu' o meno sempre visibili (SCT10"). Anche per la Luna si ha la sensazione che la torretta lavori come un "turbolence killer".
Utilizzata con il Vixen 102SS l'immagine e' davvero bella ma il diametro esiguo non permette di andare oltre agli ingrandimenti dati dagli oculari di serie.
Il sole in presenza di macchie di una certa consistenza ha reagito benissimo alla torretta montata sul Vixen 102SS che con la barlow e i 16mm fornisce un immagine comprendente i 2/3 del disco. La granulazione, non visibile con un solo occhio se non con molta fantasia, diventa evidente e le aureola delle macchie mostra chiaramente la struttura a raggi.

Viceversa allo stato attuale delle prove non ho ancora ottenuto un risultato davvero degno sul deep sky. Le ragioni di questo sono da ricercare nella perdita di luce che diventa apprezzabile quando l'oggetto non "spinge" piu'. Inoltre dovendo usare sui rifrattori la barlow per le ragioni spiegate sotto, e' difficile ottenere campi larghi. Una prova su M13 col 10" e i 16mm di serie non ha dato risultati entusiasmanti e comunque peggiori di quelli ottenuti con un solo oculare. Una migliore impressione l'ho avuta da M57, quasi staccata dal fondo del cielo. Non sono sorpreso che l'unico oggetto che ha reagito bene sia proprio questo... che notoriamente beneficia di alti ingrandimenti. Comunque sua relativamente al deep sky uscira' una appendice a questo scritto non appena avro' provato con altri oculari e diversi strumenti.

Problemi

Non esistono pranzi gratis... e la torretta non fa eccezione. In cambio di tutte queste meraviglie ci sono costi da sostenere e non sto parlando dei 300 euro.

La torretta richiede circa 10 cm di fuoco. Questo significa che la luce percorre all'interno della torretta circa 10 cm e che quindi il piano focale va avvicinato all'obbiettivo di pari misura. In soldoni significa che il vostro sistema deve potersi muovere rispetto alla normale posizione di fuoco di 10cm VERSO L'OBBIETTIVO. Questo e' ESTREMAMENTE improbabile nei Newton e nei rifrattori. A parte il Borg, che ha una struttura meccanica a soffietto e il SolaMax 90mm che costa 17.000 eu (a oggi), non ho sentito di rifrattori che vanno a fuoco senza segare un pezzo del tubo o senza costruire un raccordo specifico (il Tak 128 va a fuoco al pelo di mm ma solo con un raccordo costruito apposta). La soluzione a questo problema e' rappresentato dall'uso di un sistema tele-negativo che estragga il piano focale. Ovvero volgarmente parlando di una lente di Barlow. Ne esistono anche di apposite con valori di 1.2x, 1.5x, 1.7x, che si avvitano sul barilotto della torretta e che permettono di estrarre il fuoco "il minimo necessario", in modo da limitare l'effetto ingrandimento.
Viceversa non ci sono problemi di sorta se la si utilizza con gli SCT, dato che qui il fuoco avviene come noto per traslazione del primario e questo permette di spostare il piano di decimetri alla volta... Si tenga comunque conto del fatto che per le intrinseche caratteristiche dello schema ottico in oggetto, spostando il primario per fare il fuoco si altera la lunghezza focale del sistema. Quindi accade che i miei 2500mm di focale al fuoco normale diventino 2700mm circa quando il fuoco della torretta mi costringe a spostare lo specchio di una non trascurabile quantita'. Ne segue che i teorici 2500/16=156x, diventino 2700/16=170x (circa). Se ne tenga conto...

Il peso. A parte l'uso su schemi Newton, la torretta richiede il diagonale come tutti gli altri oculari, ameno di non avere un collo da pitone. Il "balocco" risultante, diago + torretta + 2 oculari, e' PESANTE. E questo non e' mai bello. Nel mio SCT fare il fuoco manualmente senza torretta non e' un problema. Le vibrazioni sono sostanzialmente inesistenti. Con la torretta viceversa l'uso del focehggiatore elettrico diventa apprezzabile. Inoltre l'osservazione di oggetti che non sono al meridiano diventa un po' complessa dato che per il peso e per lo sbraccio la torretta tende a ruotare constringendo a stringere le viti del diago MOLTO bene (c'e' gente che se vede un segnetto sul collare del diago finisce in analisi...). Infine se (come me) si gradisce vedere gli oggetti orientati in un certo modo (a me saturno con gli anelli verticali rispetto al mio occhio oppure giove con le bande di traverso.. NON PIACCIONO) si tenga conto che on si puo' ruotare la testa...

La messa a fuoco del sistema complessivamente e' piuttosto compelssa e NON affrontabile da un principiante almeno a mio parere. Si deve procedere a fare il fuoco con un singolo occhio, dopo aver posizionato la corsa della regolazine diottrica sotto l'oculare a meta'. Il fuoco deve avvenire senza accomodamento e questa e' la parte difficile. L'osservatore deve essere capace di controllare il suo cristallino evitando accuratamente di effettuare compensazioni di fuoco in modo involontario. Una volta che il fuoco e' raggiunto con un occhio si procede con l'altro utilizzando pero' non il focheggiatore del sistema ma la regolazione diottrica (a vite) dell'altro oculare. A costo di apparire noioso... e' VITALE che le due messe a fuoco siano affettuate senza accomodamento. Altrimenti quando aprirete i due occhi vi verra' tendenzialmente da vomitare... Accade infatti che il cristallino sia in crado di effettuare un suo accomodamento alla condizione di fuori fuoco ma non e' in grado di effettuare questa oeprazione in grado diverso sui due occhi. Quindi se il fuoco sul singolo occhio non e' "a riposo" sara' anche differente da un occhi all'altro e quando proverete ad usarli insieme... faranno a cazzotti dato che ogni occhio tendera' ad accomodare la sua quantita'. Comunque ad onor del vero c'e' da dire che una volta effettuata questa regolazione difficilmente dovrete rifarla, dato che le differenza tra i vostri due occhi rimarranno invariate a lungo.

La dimensione dei prismi e' vitale se si intende usare la torretta con oculari lunghi. Le torrette in corcolazione, a parte quelle che costano come uno scooter, sono da 17mm o meno. Questo NON va bene se si usano oculari piu' lunghi di 20mm e con piu' di 50 gradi di campo. Non ho ancora una tabella degli accoppiamenti ma vi esorto a non comprare torrette con meno di 22mm di apertura libera sul prisma. Accade infatto che se l'oculare e' troppo lungo o troppo largo il suo campo apparente, la pupilla di uscita del prisma e' inferiore al diaframma di campo e questo provoca non solo vignettatura ma anche bordi campo sfumati. Allo stato attuale delle nostre prove abbiamo verificato come il limite inferiore sia intorno ai 20mm con 70 gradi di campo, utilizzando una torretta Burgess con prismi da 23mm. Non vi e' alcun problema invece ad accorciare la focale degli oculari.

La collimazione e' un aspetto DETERMINANTE perche' tutti i miracoli raccontati sopra accadano. Se i due fasci non sono perfettamente paralleli... siete rovinati. Il mal di testa vi assalira' entro 15 minuti e avrete al sensazione che viene di solito pittorescamente esternata con la frase: "mi tira un occhio" o a scelta: "mi vien da vomitare".

Effettuare la collimazione in proprio e' una cosa che rasenta il dolore fisico e quindi vi esorto CALDAMENTE a comprare la torretta da chi SA come tararla e NON la spedisce in giro per il mondo se qualcosa non va. Per verificare l'allineamento dei prismi ci sono due sistemi (a parte guardarci dentro e verificare che "un occhio tira"): uno maccheronico che consiste nel chiudere alternativamente un occhio e poi l'altro verificando che un oggetto di riferimento appaia nella stessa posizione in entrambi gli occhi, l'altro un po' piu' serio prevede l'uso di un laser e di due oculari tipo chesire o comunque da collimazione.

Conclusioni

Se nella trattazione del problema cerco di darmi un contegno... in conclusione questo contegno lo butto alle ortiche. Quello che vi dico soggettivamente e spassionatamente e' : "MAI PIU' SENZA", almeno per quel che riguarda il sistema solare. Anche se so che le cose non stanno cosi' io ho vissuto questo orpello come un annullatore di cattivo seeing! Come ho scritto, ogni sera ho potuto osservare qualcosa che non riuscivo ad osservare se usavo un solo occhio e questo per me e' gia' abbondantemente sufficente. Abbiamo speso negli anni montagne di denaro per stupide trovate commerciali, questi sono i 300 euro meglio spesi degli ultimi 5 anni... (oltre alla diago dielettrica). Mi sento di consigliarne l'uso sugli SCT e un po' meno sui rifrattori anche se l'immagine del Tak 128 su Giove erano impeccabili e la Luna beneficiava della secchezza delle ombre che negli specchi sono solo una pallida brutta copia. In ogni caso non credo sia molto sensato utilizzare torrette su telescopi sotto i 100mm di diametro, apo o non apo che siano.

Un ringraziamento a Gianluca Carinci di Aleph Zero per il disegno dello schema ottico e le foto della torretta smontata.