Hướng dẫn chế tạo và lắp ghép kính thiên văn tự chế

Câu hỏi

Tôi muốn tự chế một chiếc kính thiên văn tốt để sử dụng, nhưng chưa biết cách làm sao để có được chiếc kính tốt, tôi có thể tham khảo hướng dẫn cơ bản và các kinh nghiệm cần thiết để tự chế tạo và lắp ghép một chiếc kính thiên văn không?

Trả lời

Việc tự tay chế tạo một chiếc kính thiên văn để sử dụng hoặc để làm quà tặng được rất nhiều người quan tâm và mong muốn thực hiện, tuy nhiên để chế tạo được một chiếc kính thiên văn thực sự tốt thì không phải ai cũng có thể làm được, ngoài chất lượng linh kiện tốt thì cần có thêm sự khéo tay và cẩn trọng trong quá trình lắp ráp và chế tạo thì mới mang lại kết quả tốt. Để câu trả lời được khách quan và giúp cho việc chế tạo được đơn giản hóa, hiệu quả nhất đối với người sử dụng thông thường, ThienVanViet.com xin giới thiệu quá trình tự chế tạo và lắp ráp một chiếc kính thiên văn khúc xạ, sử dụng các nguyên liệu cơ  bản từ thienvanviet.com, kết hợp với các dụng cụ và phụ kiện dễ tìm nhất khi chế tạo.

Cộng tác hình ảnh: anh Lê Khắc Thuấn và con trai 6 tuổi

Địa chỉ: B525 chung cư Bridgeview, đường số 11, P. Tân Thuận Đông, Quận 7, TPHCM

Nguyên vật liệu: Bộ linh kiện gồm các linh kiện bổ trợ để chế tạo kính thiên văn khúc xạ, keo dán nhựa, băng dính, ống nhựa, vài chiếc vít, sơn đen hoặc màu xám tối, chân đế máy ảnh (dùng để làm chân đế kính, có thể có hoặc không tùy ý), thêm vào 1 chút khéo tay nữa là xong.

Các bước chế tạo và lắp ghép gồm:

Bước 1: Xác định loại kính muốn sử dụng và chế tạo: Có 2 loại kính thiên văn thường được sử dụng là kính thiên văn khúc xạ và kính thiên văn phản xạ, do mang nhiều ưu điểm và có chất lượng ổn định, linh kiện dễ tìm nên kính thiên văn khúc xạ thường được chọn lựa để chế tạo hơn là kính thiên văn phản xạ, do vậy trong phạm vi bài viết này, chúng tôi sẽ hướng dẫn cách lắp ghép và chế tạo kính thiên văn khúc xạ theo cách dễ dàng và thuận tiện nhất dựa  trên các nguyên liệu sẵn có.

Bước 2: Chọn lựa loại các loại vật liệu linh kiện phù hợp khi chế tạo để sao cho kính đạt chất lượng tốt nhất trong khoảng chi phí bỏ ra, các linh kiện tối thiểu cơ bản cần phải có bao gồm vật kính, thị kính, chỉnh nét, giá đỡ vật kính...Nếu chưa biết chọn thế nào cho phù hợp, thì có thể xem thêm Danh mục các linh kiện sẵn có để chế tạo kính thiên văn tại đây.

Một số linh kiện cơ bản nên có trước khi chế tạo và lắp ráp

Khi lựa chọn vật kính, các bạn có thể sử dụng thấu kính hội tụ có tiêu cự phù hợp (kính lão) để làm vật kính, tuy nhiên điều này là không khuyến khích, do các loại thấu kính đơn nói chung hay kính lão (nói riêng) đều không thể cho chất lượng tốt bằng hệ thấu kính ghép chuyên dụng dành cho kính thiên văn, nếu cố tình sử dụng sẽ gây ra hiện tượng sắc sai (quang sai) khiến hình ảnh bị nhòe mờ rất khó chịu.

Ảnh minh họa cho thấy sự khác biệt lớn về chất lượng ảnh khi sử dụng vật kính tốt và và kém khi chế tạo kính thiên văn.

Để đạt chất lượng tốt, nên sử dụng hệ thấu kính quang học khử sắc sai chuyên dụng dành cho kính thiên văn để làm vật kính, giá thành của bộ vật kính này cũng rất dễ chịu, nhưng hiệu quả và chất lượng mang lại thì khác biệt hoàn toàn so với loại thấu kính đơn lẻ thông thường. Tùy theo nhu cầu sử dụng và quan sát mà lựa chọn bộ vật kính có thông số, kích cỡ và giá cả cho phù hợp.

Nên chọn đúng loại vật kính tiêu chuẩn khi chế tạo kính

Trong quá trình lựa chọn vật kính, cần đặc biệt chú ý đầu tư mua thêm bộ giá đỡ dành cho vật kính, bộ giá đỡ này có vai trò cực kỳ quan trọng trong việc giúp tăng độ nét và độ ổn định của hình ảnh khi quan sát, không nên nghe theo các hướng dẫn sơ sài và thiếu kinh nghiệm trên nhiều diễn dàn bằng cách tận dụng đoạn phồng ra của chỗ tiếp giáp 2 cỡ ống nhựa để làm giá đỡ kính, làm như vậy sẽ rất dễ khiến cho vật kính bị lệch trục quang học, làm chất lượng kính sau khi chế tạo bị giảm sút nghiêm trọng. Giá đỡ kính ngoài việc giữ cho bộ vật kính ổn định và chống lệch trục quang học, còn có khấc sẵn có để khớp luôn với mép ống kính thiên văn nên rất thuận tiện khi lắp ghép.

Sử dụng giá đỡ kèm vật kính sẽ khiến chất lượng kính được ổn định và nâng cao.

Sau khi đã có vật kính và giá đỡ thì tiến hành ghép vật kính vào giá đỡ, cần lưu ý ghép đúng các mặt thấu kính với nhau, không phải mặt nào của thấu kính trong hệ cũng giống nhau, nếu cần thiết thì có thể yêu cầu thienvanviet tư vấn thêm hoặc tham khảo bài viết về cách ghép đúng vật kính thiên văn khi chế tạo để ghép sao cho đúng tại đây. hoặc xem hình minh họa dưới đây

Bước 3: Tiếp theo là lựa chọn ống kính, ống kính có thể được làm từ nhiều vật liệu khác nhau như bìa cứng cuốn lại, ống nước bằng nhựa, ống kim loại, ống bằng lá nhôm, bằng lá thép cuộn lại, thậm chí có thể tiện bằng gỗ, bằng vật liệu composite, carbon hoặc bằng vật liệu cao phân tử nếu điều kiện cho phép. Tuy nhiên với kính thiên văn tự chế, cách thuận tiện nhất là sử dụng ống nước bằng nhựa, rất dễ kiếm tại bất kỳ tiệm phụ kiện điện nước nào, tùy vào kích cỡ vật kính mà chọn lựa kích cỡ ống nước cho phù hợp, trong bài viết này chúng ta sẽ cùng chế tạo một kính thiên văn khúc xạ có đường kính vật kính 60mm, tiêu cự hệ quang học là 700mm, vì vậy để khớp với giá đỡ và vật kính, chúng ta nên chọn ống nước có đường kính 60mm (ống phi Ø60), khi lựa đúng loại ống thì yêu cầu người bán cắt luôn đoạn ống có chiều dài phù hợp (không thì cầm về tự cưa cũng được nếu khéo tay), với ống kính dành cho kính thiên văn khúc xạ sử dụng kèm gương chéo hoặc đảo ảnh trong trường hợp này, độ dài ống sẽ là 53 cm, khi cắt cần để ý cắt ống sao cho mặt cắt thật phẳng và vuông góc với thân ống để khi ghép ống vào giá đỡ được cân bằng và chính xác nhất.

Mặt cắt ống cần được cắt thật phẳng, nếu chưa phẳng thì cần được gọt, mài hoặc dũa cho phẳng trước khi ghép vật kính vào

Sử dụng thước đo góc nếu cần thiết để kiểm tra độ phẳng và đồng đều của mặt cắt

Sau khi cắt ống và ghép vào vật kính, thông thường bạn sẽ thấy khớp nối giữa ống kính và bộ vật kính vẫn còn bị lỏng đôi chút, đừng lo lắng, hãy yêu cầu người bán cắt thêm cho vài vòng ống ngắn dự phòng để làm đệm nối, mỗi vòng chỉ cần dài tầm 1 cm là đủ, cắt 1 vòng rồi lồng ra bên ngoài thân ống, dán keo dán nhựa vào để cố định vòng đệm. Khi dán nhớ chú ý mép vòng đệm bằng khớp với mép ống để tăng tính thẩm mỹ và đỡ mất công cắt gọt sau này, chờ vài phút cho khô rồi dùng giấy ráp đánh nhám phần thân bên ngoài ống chỗ khớp nối, sau đó bôi keo và lồng giá đỡ kính đã có sẵn vật kính vào khớp nối để ghép chúng lại với nhau, như vậy là đã xong công đoạn lắp ghép chế tạo vật kính và thân ống kính.

Lồng đoạn ống nhựa ra ngoài để làm miếng đệm cho thêm chắc chắn phần khớp nối với giá đỡ vật kính

Tiến hành ghép giá đỡ với vật kính vào trong ống thiên văn, chú ý ghép sao cho cân bằng, phết keo và chờ vài phút cho khô đoạn nối để đảm bảo độ chắc chắn.

Bước 4: Lựa chọn bộ chỉnh nét, cần tránh các loại chỉnh nét tự chế bằng kiểu ma sát, dạng chỉnh nét này có chất lượng rất kém, thậm chí rất tồi, thiếu tính ổn định và cân bằng khi sử dụng, do vậy loại chỉnh nét dạng ma sát tự chế này chỉ có thể để làm mô hình, còn thực tế sử dụng thì gần như vô dụng, đừng nên phí thời gian cố chế tạo làm gì. (Chú ý: Một số người thường nhầm cơ cấu chỉnh nét này với loại chỉnh nét Crayford danh tiếng nên thường bắt chước để làm theo, đó là sự nhầm lẫn khá tai hại, do chỉnh nét Crayford vận hành trên cơ cấu truyền động qua hệ thống con lăn chứ không phải sử dụng cơ chế ma sát đơn thuần nên giá cả và chất lượng của chúng rất cao).

Chỉ cần một bộ chỉnh nét phổ thông với các tính năng cơ bản là đủ đáp ứng yêu cầu thông thường khi chế tạo kính.

Cách tối ưu là tự chế tạo hoặc chọn mua 1 bộ chỉnh nét sử dụng cơ cấu bánh răng để truyền động nên tốc độ rất ổn định và khá chuẩn xác, loại chỉnh nét này cũng dễ chế tạo hoặc dễ mua với giá rất rẻ nhưng vẫn có đầy đủ các bộ phận cơ bản cần thiết để sử dụng. Tùy theo kích cỡ thị kính mà chọn chỉnh nét có cỡ lòng ống khớp với loại thị kính 24.5 mm hoặc 31.7mm cho phù hợp. Ghép chỉnh nét vào thân ống bằng cách lồng vào trong lòng ống, nếu đoạn nối của chỉnh nét và thân ống chưa thực sự khớp hoặc bị lỏng thì tiếp tục sử dụng vòng đệm để nêm vào cho vừa với thân ống như khi ghép vật kính, dán keo và chờ khô keo là ta đã có một ống kính thiên văn với bộ chỉnh nét tiêu chuẩn rồi. Nếu cẩn thận hơn nữa thì có thể khoan 3 lỗ theo 3 hướng cách đều nhau trên thành ống để vít luôn chỉnh nét vào thân ống kính cho thêm chắc chắn.

Ghép chỉnh nét vào lòng ống và cố định cân bằng với keo hoặc ốc vít

Bước 5: Tiến hành ghép thị kính vào gương chéo 90 độ hoặc ống đảo ảnh, vít chặt chúng với nhau bằng vít chốt sẵn có trên đó rồi ghép vào đuôi kính (đuôi của bộ phận chỉnh nét), với tiêu cự 700mm thì ban đầu nên chọn thị kính  có tiêu cự từ 20mm đến 25mm để dễ quan sát nhất.

Thành quả đây rồi, vậy là ống kính đã hoàn thành

Vậy là là đã xong 1 chiếc kính thiên văn khúc xạ, có thể mang ra soi ngay với độ nét và chất lượng tốt hơn rất nhiều so với loại kính tự chế bằng các nguyên vật liệu dạng như: thấu kính đơn, ống cút nối và chỉnh nét loại ma sát. Hãy thử tận hưởng thành quả thu được bằng việc hướng kính ra mục tiêu cách xa vài trăm mét hoặc trên 1km để chỉnh nét và quan sát luôn.

Một số kinh nghiệm và quy trình bổ trợ cần biết:

Công đoạn chế tạo kính để quan sát đã xong, nếu khéo tay thì sau khi chế xong ống kính và phụ kiện, bạn nên chế thêm cho kính một bộ chân đế để tăng khả năng quan sát và đảm bảo tính ổn định của ảnh vì khi quan sát thiên văn ở độ phóng đại lớn, ảnh sẽ rung và lắc, rất khó cầm tay để quan sát các đối tượng thiên văn mà cần phải có sự hỗ trợ của chân đế.

Một chân đế tốt sẽ giúp nâng cao chất lượng quan sát

Tuy nhiên, việc tìm kiếm hoặc chế tạo một chân đế chuyên dụng hoặc loại đặc biệt thường có chi phí khá cao, vì vậy có thể tự chế tạo chân đế bằng gỗ hoặc bằng kim loại, thậm chí mua sẵn một bộ chân đế kính thiên văn để sử dụng ngay, nhưng với tiêu chí tận dụng những nguyên liệu sẵn có và dễ tìm, dễ mua, cách phù hợp nhất là sử dụng một chân đế loại phổ thông dành cho máy ảnh hoặc máy quay phim rồi chế thêm giá đỡ kính là nhanh gọn nhất (Tripod)

Cách làm như sau:

Tìm một đoạn ống hoặc một miếng nhựa như hình, hỏi ở cửa hàng điện nước hoặc nhôm kính, vật liệu xây dựng là có ngay, cưa hoặc cắt vát một hoặc 2 đầu để lấy chỗ bắt vít rồi ốp vào kính, bắt vít trực tiếp vào thân ống. Khoan một lỗ trên giá đỡ và sử dụng vít sẵn có trên chân đế để vít kính vào sử dụng ngay.

Cắt và vít vào ống như hình hướng dẫn

 Sau khi tạo miếng kết nối thì khoan lỗ và nối trực tiếp vào chân đế như hình dưới

Nếu muốn muốn thêm bộ phận tinh chỉnh thì mua thêm 1 thanh ti sắt và 2 miếng thép hình chữ L như hình, ghép miếng thép hình chữ L vào 2 đầu, luồn thanh ti sắt vào làm thanh tinh chỉnh, sẽ giúp kính có khả năng tinh chỉnh lên-xuống rất thuận tiện (nếu ai đã chỉnh chân đế quen thì có thể bỏ qua công đoạn chế tạo này)

Kinh nghiệm bổ trợ: Sau khi chế tạo ống kính hoàn chỉnh, dù đã soi được ảnh, và ảnh đã rất nét, nhưng các bạn sẽ thấy ảnh thỉnh thoảng hơi bị ánh sáng lóa làm giảm chất lượng khi quan sát các đối tượng có độ sáng cao, nguyên nhân do lòng ống nhựa làm kính thiên văn thường khá bóng và phản quang nên gây ra hiện tượng nhiễu sáng. Để khắc phục hiện tượng này có nhiều cách như lắp thêm vòng chắn sáng hoặc phun phủ vật liệu chống phản quang, làm nhám lòng ống bằng máy chà nhám... nhưng các cách trên đều khá phiền phức, thiếu vật liệu, đòi hỏi máy móc công nghệ hoặc khá mất thời gian để thực hiện. Thay vào đó, các bạn chỉ cần kiếm vài mảnh bìa cứng mỏng hoặc vài mảnh giấy chà nhám (giấy ráp), tẩm mực đen hoặc phun sơn vào mặt nhám của tấm bìa, chờ khô rồi cuộn lại, phết chút keo dán bên ngoài (keo con chó, con voi hay keo gì cũng được), nhét vào trong lòng ống, ép sát vào thành ống cho khô rồi hãy sử dụng, các bạn sẽ thấy chất lượng ảnh được cải thiện rõ rệt.

Nếu muốn biến kính thiên văn tự chế thành ống nhòm mặt đất với khả năng phóng đại cực mạnh thì hãy trang bị thêm cho ống kính một lăng kính đảo hình hoặc ống kính đảo ảnh, ghép với ống kính rồi đặt thị kính vào, chiếc kính thiên văn tự chế của bạn sẽ trở thành một chiếc ống nhòm dã chiến tầm xa chuyên dụng để theo dõi bí mật các mục tiêu hoặc để ngắm chim, hoa cỏ, động vật...

Sau khi lắp ống đảo ảnh hoặc lăng kính đảo ảnh thì kính thiên văn sẽ trở thành ống nhòm mặt đất với độ phóng đại rất lớn, chất lượng vượt xa các loại ống nhòm phổ thông.

Sau khi chế tạo và lắp ghép xong, nếu muốn thêm phần thẩm mỹ và chuyên nghiệp, thì chỉ cần sơn ống cho khác màu là xong, khi sơn thì sử dụng giấy hoặc băng dính che kín phần đầu và đuôi kính, chỉ để lộ phần thân kính, sử dụng sơn xịt để xịt lên bề mặt ống, chờ cho sơn khô rồi tháo ra là xong, nếu khéo tay thì ngay sau công đoạn cắt ống cũng đã có thể sơn luôn.

Kính sau khi sơn sẽ đẹp và chuyên nghiệp hơn

Hoàn thành xong thì có thể đem quan sát để kiểm tra chất lượng ngay để tận hưởng thành quả.

Hình quan sát mặt trăng trong môi trường ô nhiễm, khói bụi của đô thị nhưng vẫn rất sáng và nét, hiện đầy vết tích do va chạm với thiên thạch từ xa xưa.

Đứng trong nhà ngắm cảnh vật và sinh hoạt của con người bên ngoài cũng là một trải nghiệm đầy thú vị.

Như vậy là ThienVanViet.com đã hướng dẫn bạn tự chế tạo và lắp ghép một chiếc kính thiên văn khúc xạ có chất lượng tốt để quan sát thiên văn hoặc quan sát theo dõi từ xa các mục tiêu trên mặt đất, chỉ cần chú tâm và khéo tay một chút là sẽ thành công. Chúc các bạn có được chiếc kính thiên văn như ý. Bài hướng dẫn được viết bởi ThienVanViet.com, tham khảo thêm một số hình ảnh đóng góp của anh Lê Khắc Thuấn, người đã tự chế tạo kính để làm tặng giáo cụ học tập và quan sát cho con trai (món quà đầy ý nghĩa). Nếu kính được làm cẩn thận theo đúng các hướng dẫn như trên, đảm bảo chất lượng và độ ổn định sẽ cao hơn rất nhiều so với các hướng dẫn tạp nham, sử dụng các nguyên vật liệu và cách làm theo kiểu "làm cho có" hoặc chỉ để câu view của nhiều nơi hiện nay.

Cảm ơn đã theo dõi bài viết, chúc các bạn thành công khi tự mình chế tạo và lắp ráp kính thiên văn được như ý.

Trân trọng!

Nhóm tác giả: ThienVanViet.com, cần ghi rõ nguồn khi trích dẫn hoặc sử dụng