Все оптические телескопы можно разделить по типу основного собирающего свет элемента на линзовые, зеркальные и комбинированные - зеркально-линзовые. Все системы обладают своими достоинствами и недостатками, и при выборе подходящей системы требуется учитывать несколько факторов – цели наблюдений, условия, требования к транспортабельности и весу, уровню аберраций, цене и т.п. Попробуем привести основные характеристики наиболее популярных на сегодня типов телескопов.
Рефракторы (линзовые телескопы)
Рефлекторы (зеркальные телескопы)
Катадиоптрические (зеркально-линзовые) телескопы
Рефракторы (линзовые телескопы)

Исторически первыми появились линзовые телескопы. Свет в таком телескопе собирается с помощью двояковыпуклой линзы, которая и является объективом телескопа. Ее действие основано на свойстве выпуклых линз преломлять световые лучи и собирать в определенной точке – фокусе. Поэтому часто линзовые телескопы называют рефракторами (от лат. refract - преломлять).

В рефракторе Галилея (созданном в 1609 г.) для того, чтобы собрать максимум звездного света и позволить человеческому глазу его увидеть, использовались две линзы. Первая линза (объектив) – выпуклая, она собирает свет и фокусирует его на определенном расстоянии, а вторая линза (играющая роль окуляра) – вогнутая, превращает сходящийся пучок световых лучей обратно в параллельный. Система Галилея дает прямое, неперевернутое изображение, однако сильно страдает от хроматической аберрации, портящей изображение. Хроматическая аберрация проявляется в виде ложной окраски границ и деталей объекта.

 Более совершенным был рефрактор Кеплера (1611 г.), в котором в качестве окуляра выступала выпуклая линза, передний фокус которой совмещался с задним фокусом линзы-объектива. Изображение при этом получается перевернутым, но это несущественно для астрономических наблюдений, зато в точке фокуса внутри трубы можно поместить измерительную сетку. Предложенная Кеплером схема оказала сильное влияние на развитие рефракторов. Правда, она также не была свободна от хроматической аберрации, но ее влияние можно было уменьшить, увеличив фокусное расстояние объектива. Поэтому рефракторы того времени при скромных диаметрах объективов нередко имели фокусное расстояние в несколько метров и соответствующую длину трубы или обходились вообще без нее (наблюдатель держал окуляр в руках и «ловил» изображение, которое строил закрепленный на специальном штативе объектив).

Эти трудности рефракторов в свое время даже великого Ньютона привели к выводу о невозможности исправить хроматизм рефракторов. Но в первой половине XVIII в. появился ахроматический рефрактор.

 Среди любительских инструментов наиболее распространены двухлинзовые рефракторы-ахроматы, но существуют и более сложные линзовые системы. Обычно объектив ахроматического рефрактора состоит из двух линз из разных сортов стекла, при этом одна собирающая, а вторая – рассеивающая, и это позволяет значительно уменьшить сферическую и хроматическую аберрации (присущие одиночной линзе искажения изображения). При этом труба телескопа остается сравнительно небольшой.

Дальнейшее совершенствование рефракторов привело к созданию апохроматов. В них влияние хроматической аберрации на изображение сведено к практически незаметной величине. Правда, достигается это за счет применения специальных типов стекол, которые дороги в производстве и обработке, поэтому и цена на такие рефракторы в несколько раз выше, чем на ахроматы одинаковой апертуры.

Как и у любой другой оптической системы, у рефракторов есть свои плюсы и минусы.

Достоинства рефракторов:

сравнительная простота конструкции, дающая простоту в использовании и надежность;
практически не требуется специальное обслуживание;
быстрая термостабилизация;
отлично подходит для наблюдений Луны, планет, двойных звезд, особенно при больших апертурах;
отсутствие центрального экранирования от вторичного или диагонального зеркала обеспечивает максимальный контраст изображения;
хорошая цветопередача в ахроматическом исполнении и отличная в апохроматическом;
закрытая труба исключает воздушные потоки, портящие изображение, и защищает оптику от пыли и загрязнений;
объектив изготавливается и юстируется производителем как единое целое и не требует регулировок пользователем.

Недостатки рефракторов:
наибольшая стоимость на единицу диаметра объектива в сравнении с рефлекторами или катадиоптриками;
как правило, больший вес и габариты в сравнении с рефлекторами или катадиоптриками одинаковой апертуры;
цена и громоздкость ограничивают наибольший практический диаметр апертуры;
как правило, менее подходят для наблюдений небольших и тусклых объектов далекого космоса из-за практических ограничений на апертуру.

Рефлекторы (зеркальные телескопы) 

Зеркальный телескоп или рефлектор (от лат. reflectio - отражать) – это телескоп, объектив которого состоит только из зеркал. Также как и выпуклая линза, вогнутое зеркало способно собирать свет в некоторой точке. Если поместить в этой точке окуляр, то можно будет увидеть изображение.

Одним из первых рефлекторов был рефлекторный телескоп Грегори (1663), который придумал телескоп с параболическим главным зеркалом. Изображение, которое можно наблюдать в подобный телескоп, оказывается свободным и от сферических, и от хроматических аберраций. Собранный большим главным зеркалом свет, отражается от небольшого эллиптического зеркала, закрепленного перед главным, и выводится к наблюдателю через отверстие в центре главного зеркала.

Разочаровавшись в современных ему рефракторах, И. Ньютон в 1667 г. начал разработку телескопа-рефлектора. Ньютон использовал металлическое главное зеркало (стеклянные зеркала с серебряным или алюминиевым покрытием появились позже) для собирания света, и небольшое плоское зеркальце для отклонения собранного светового пучка под прямым углом и вывода его сбоку трубы в окуляр. Таким образом, удалось справиться с хроматической аберрацией – вместо линз в этом телескопе используются зеркала, которые одинаково отражают свет с разными длинами волн. Главное зеркало рефлектора Ньютона может быть параболическим или даже сферическим, если его относительное отверстие сравнительно невелико. Сферическое зеркало гораздо проще изготовить, поэтому рефлектор Ньютона со сферическим зеркалом – это один из самых доступных типов телескопов, в том числе и для самостоятельного изготовления.

Схема, предложенная в 1672 г. Лореном Кассегреном, внешне напоминает рефлектор Грегори, однако имеет ряд существенных отличий – гиперболическое выпуклое вторичное зеркало и, как следствие, более компактный размер и меньшее центральное экранирование. Традиционный рефлектор Кассегрена нетехнологичен в массовом производстве (сложные поверхности зеркал – парабола, гипербола), а также имеет недоисправленную аберрацию комы, однако его модификации остаются популярными и в наше время. В частности, в телескопе Ричи-Кретьена применены гиперболические главное и вторичное зеркала, что дает ему возможность развивать большие поля зрения, свободные от искажений, и, что особенно ценно - для астрофотографии (прославленный орбитальный телескоп им. Хаббла спроектирон по этой схеме). Кроме того, на основе кассегреновского рефлектора позднее были разработаны популярные и технологичные катадиоптрические системы – Шмидта-Кассегрена и Максутова-Кассегрена.

В наше время рефлектором чаще всего называется именно телескоп, сделанный по схеме Ньютона. Имея малую сферическую аберрацию и полное отсутствие хроматизма, он, тем не менее, не полностью свободен от аберраций. Уже недалеко от оси начинает проявляться кома (неизопланатизм) – аберрация, связанная с неравностью увеличения разных кольцевых зон апертуры. Кома приводит к тому, что изображение звезды выглядит не как кружок, а как проекция конуса – острой и яркой частью к центру поля зрения, тупой и округлой в сторону от центра. Кома прямо пропорциональна удалению от центра поля зрения и квадрату диаметра объектива, поэтому особенно сильно она проявляется в так называемых "быстрых" (светосильных) Ньютонах на краю поля зрения. Для коррекции комы применяются специальные линзовые корректоры, устанавливаемые перед окуляром или фотокамерой.

Как наиболее доступный для самостоятельного изготовления рефлектор, «ньютон» часто выполняется на простой, компактной и практичной монтировке Добсона и в таком виде является наиболее портативным телескопом с учетом доступной апертуры. Причем производством «добсонов» занимаются не только любители, но и коммерческие производители, и телескопы могут иметь апертуры до полуметра и более.
Достоинства рефлекторов:
наименьшая стоимость на единицу диаметра апертуры в сравнении с рефракторами и катадиоптриками – большие зеркала проще производить, чем большие линзы;
сравнительно компактны и транспортабельны (особенно в добсоновском исполнении);
в силу сравнительно большой апертуры превосходно работают для наблюдений тусклых объектов далекого космоса – галактик, туманностей, звездных скоплений;
дают яркие изображения с малыми искажениями, отсутствует хроматическая аберрация.
Недостатки рефлекторов:
центральное экранирование и растяжки вторичного зеркала снижают контраст деталей изображения;
массивное стеклянное зеркало требует времени на термостабилизацию;
открытая труба не защищена от пыли и тепловых токов воздуха, портящих изображение;
требуется периодическая подстройка положений зеркал (юстировка или коллимация), склонная утрачиваться при транспортировке и эксплуатации.

Катадиоптрические (зеркально-линзовые) телескопы 

Зеркально-линзовые (или катадиоптрические) телескопы используют как линзы, так и зеркала для построения изображения и исправления аберраций. Среди катадиоптриков у любителей астрономии наиболее популярны два типа телескопов, основанных на кассегреновской схеме – Шмидт-Кассегрен и Максутов-Кассегрен.

В телескопах Шмидта-Кассегрена (Ш-К) главное и вторичное зеркала – сферические. Сферическая аберрация исправляется стоящей на входе в трубу полноапертурной коррекционной пластиной Шмидта. Эта пластина со стороны кажется плоской, но имеет сложную поверхность, изготовление которой и составляет главную трудность изготовления системы. Впрочем, американские компании Meade и Celestron успешно освоили производство системы Ш-К. Среди остаточных аберраций этой системы заметнее всего проявляются кривизна поля и кома, исправление которых требует применения линзовых корректоров, особенно при фотографировании. Главное достоинство – короткая труба и меньший вес, чем у ньютоновского рефлектора той же апертуры и фокусного расстояния. При этом отсутствуют растяжки крепления вторичного зеркала, а закрытая труба препятствует образованию воздушных потоков и защищает оптику от пыли.

Система Максутова-Кассегрена (М-К) была разработана советским оптиком Д. Максутовым и подобно Ш-К имеет сферические зеркала, а исправлением аберраций занимается полноапертурный линзовый корректор – мениск (выпукло-вогнутая линза). Поэтому такие телескопы еще называются менисковыми рефлекторами. Закрытая труба и отсутствие растяжек – также плюсы М-К. Подбором параметров системы можно скорректировать практически все аберрации. Исключение составляет так называемая сферическая аберрация высших порядков, но ее влияние невелико. Поэтому эта схема очень популярна и выпускается многими производителями. Вторичное зеркало может быть реализовано как отдельный блок, механически закрепленный на мениске, либо как алюминированный центральный участок задней поверхности мениска. В первом случае обеспечивается лучшее исправление аберраций, во втором – меньшая стоимость и вес, большая технологичность в массовом производстве и исключение возможности разъюстировки вторичного зеркала.

В целом, при одинаковом качестве изготовления система М-К способна дать немного более качественное изображение, чем Ш-К с близкими параметрами. Но большие телескопы М-К требуют больше времени на термостабилизацию, т.к. толстый мениск остывает значительно дольше пластины Шмидта, а также для М-К возрастают требования к жесткости крепления корректора, и весь телескоп получается тяжелее. Поэтому прослеживается применение для малых и средних апертур системы М-К, а для средних и больших – Ш-К.

Существуют также катадиоптрические системы Шмидта-Ньютона и Максутова-Ньютона, имеющие характерные черты упомянутых в названии конструкций и лучшее исправление аберраций. Но при этом габариты трубы остаются «ньютоновскими» (сравнительно крупными), а вес увеличивается, особенно в случае менискового корректора. Кроме того, к катадиоптрическим относятся системы с линзовыми корректорами, установленными перед вторичным зеркалом (система Клевцова, «сферические кассегрены» и т.п.).
Достоинства катадиоптрических телескопов:
высокий уровень коррекции аберраций;
универсальность – хорошо подходят и для наблюдений планет и Луны, и для объектов далекого космоса;
там, где есть закрытая труба, она минимизирует тепловые потоки воздуха и защищает от пыли;
наибольшая компактность при равной апертуре в сравнении с рефракторами и рефлекторами;
большие апертуры стоят значительно дешевле сравнимых рефракторов.
Недостатки катадиоптрических телескопов:
необходимости сравнительно долгой термостабилизации, особенно для систем с менисковым корректором;
большей стоимости, чем у рефлекторов равной апертуры;
сложности конструкции, затрудняющей самостоятельную юстировку инструмента.