W.ハーシェルの
   7ft金属反射鏡の複製

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                                    更新='04.9/7(1),10/5(2),'05.1/26(3)
                                        '05.2/9(4),2/14(5),3/13(6),11/5(7)
                                        '06.3.10,12/1,'08.3/2, '14.6.13

 

   

T 試作品の作成
    イングランド西部の世界遺産の町バース市には、W.ハーシェルが天王星を発見した時に
   住んでいた家(そこの裏庭で天王星が発見された)が,「ハーシェル博物館」として保存されて
   いる。
    ここにはW.ハーシェルが天王星を発見したときに使われた可能性が高いと思われている
   7ft反射望遠鏡の大変精巧な複製品が展示されている。

    上左の写真はその複製品である。

    ところが、この複製望遠鏡の光学系はハーシェル当時の金属鏡ではなく,現代式のアルミナ
   イズされたガラス製の反射鏡が収めていた。
    一方日本ハーシェル協会会員の福村治雄氏が金属鏡を研磨しておられたことから、福村氏
   に7ft金属鏡の研磨を御願いして,これを上記博物館へ寄贈してはどうかというプランが日本ハ
   ーシェル協会で持ち上がった。金属鏡は2002年に一応できあがったが焦点距離が予定の
   2.2mよりかなり長いため寄贈するには至らなかった。
    この金属鏡の再研磨の計画の中で、福村氏から「大金が新しい材料で研磨をしてみないか」と
   の提案がだされ,研磨の計画を引き継ぐことになった。大金が研磨した金属鏡の試作品は
   2004年3月ハーシェル博物館へ取りあえず寄贈してきたが,非常に不満足な作品のため,直ち
   に新作にとりかかった。

     試作品作成の詳しい経過については「日本ハーシェル協会」のホームページに詳しく記載
    されているので,同ホームページ内、デジタルアーカイブの「7フィートハーシェル鏡の複製」
    ご覧下さい。

     右上の写真は、W.ハーシェルから5代目の子孫にあたるJ.ハーシェル・ショーランド氏の
    お宅のアーカイヴズで大切に保管されているW.ハーシェル作のオリジナの7ft反射望遠
    鏡
である。

U 英国ハーシェル協会へ寄贈予定の金属鏡の作成

    まる1年がかりの試作品の研磨で数多くの知識と反省点が得らた。これらの経験を基礎として
   富山県高岡市の銅鋳物専門家へ主鏡用の2面ほかの鋳造を依頼して、熱処理・旋盤による整
   型加工を経た後、研磨にかかった。
    2005年2月になってようやくハーシェル・ショーランド家のオリジナル鏡と非常かなり似た面精
   度の鏡面が一応仕上がった。

 経 過
    2004年3月,イングランドのバース市にあるハーシェル博物館へ金属鏡の試作品を寄贈。 
    2004年4月,富山県高岡市の銅合金鋳造の専門家(2003年度瑞宝単光章受賞者を含む)
          によって,金属材料を鋳造。非常に良好な材料が鋳上がった。
           国立天文台天文機器開発実験センターへ「7ftハーシェル望遠鏡の金属鏡の複
          製」のプロジェクトを立ち上げる。
     同年 4月,東京都武蔵村山市の多摩冶金株式会社で熱処理(焼き鈍し)。
     同年 6月,国立天文台先端技術センターの「マシンショップ」において鏡材の旋盤加工が
          終了。
            今回は鏡面に予定焦点距離に相当するカーブ(曲率半径=4400mm)をつけてい
          ただいた。
     同年 8月,砂擂り開始。仕上げ擂り完了。鏡材に曲率がついているので、非常に楽に研磨
          が進行した。
         9月はじめ,猛暑を避けて気温がピッチ研磨の適温になるまで待機。
         9月中旬,A・B2面の金属材料の内A面がほぼ完成に近い状態に磨き上がったが,
          整型研磨の
           進行すると同時に鏡面に不規則な乱れが生じ始めたたために整形研磨を中止す
          る。

        9月下旬,B面も研磨を完了。研磨作業に
      時間がかかりレモンピール状の面の荒
      れが著しいため,砂擂りへもどることに
      する。
       濃いベンガラ(研磨材)を使用した場
      合,研磨磨時間で40分を過ぎると小さ
      く不規則に荒れた反射面が現れる。こ
      れは金属結晶の影響かと思われるが,
      詳細は未調査。
同年 10月〜2005年2月中旬まで、研磨面に
      傷の発生や金属面の不規則な乱れの
      問題が繰り返されて,A面は6回・B面
      は9回も砂擂りまでもどっての再研磨
      がくり返された。

  右の写真
      2面の金属鏡の研磨終了した状況。
      2回目に寄贈したのは左側の金属鏡。 
 

    2005年1月下旬〜,研磨をしては星像の確認がくり返されたが、気流が悪い日が続き星像
           の良否の詳細を判断することが困難だった。
            私のピッチ研磨では,軟らかめのピッチ盤(ガラス鏡では堅め)を使用した場合
           にW.ハーシェルのオリジナル鏡と似た傾向の、鏡周がターンダウン状の過修正
           となりやすい傾向があった。
     同年 2月,A・B面併せて15回の研磨の繰り返しの結果、金属鏡研磨の要領がかなり掴め
           てきた。
            最終的に,フーコーテストでは種々の欠点は見られるものの,B面を12.5mmアイ
           ピース(F8鏡では7mm相当),倍率約180倍で一見シャープに見える像が得られた
           が,コントラストが極めて不良なたため分解能も良くない鏡となった。

      同年 3月5日,ハーシェルのオリジナル鏡とよく
           似たた光学面の金属鏡のレプリカを,英
           国バース市のW.ハーシェル博物館で,
           英国ハーシェル協会へ2度目の試作品
           を贈呈した。
     同年 8月末,ダイヤモンドペーストを使用して再
           研磨を実施。非常にクリアーな光沢でコ
           ントラストは良好に見えた。
     同年11月,ダイヤモンドペーストによるテスト研磨
           後の金属鏡で火星・土星を観察したとこ
           ろ,火星は黄雲に覆われていたが,土星
           ではカシニの間げきが確認できた。
            これでようやくコントラストの良好な金
           属鏡研磨の道が開けたようだ。
 
 
          右上の写真は,同博物館のハーシェル7フィート望遠鏡の精巧なレプリカを作成した
                タッブ氏へ2度目の金属鏡をお渡した時の様子である。('05.3.5)。
                 写真の中央の望遠鏡は同氏作成のレプリカ。なお、今回の金属鏡の焦点
                距離は予定の2200mmより7.5mm長かった。

   2006年 3月, 金属鏡の口径の1/3〜1/2程度の大きさの研磨盤に羊毛の特殊な生地(商品名
           FINAPLAN)を貼って,粒径2.5μmのダイアモンドペーストを使用して短時間に磨きあ
           げると,非常にきれいな金属光沢となることが分かった。
             当然のことながらこの研磨では鏡面の修整が不可能なので,仕上げ擂り完了まで
           に球面化しておかなければならない。しかし,擂りでの鏡盤の一致が非常に困難であ
           る。その理由は未解決。
    同年12月, 羊毛の研磨盤とダイヤモンドペーストの組み合わせによる上向き部分研磨を試行し
           ているが。鏡面の修整が不能であることやスリークの発生を抑えにくく作業は難航し
           ている。
   2007年 2月, 短径30mm斜鏡用の鏡材3面の擂り合わせで平面鏡の研磨を行い,1/2λ程度の誤
           差の平面鏡が完成する。もう少し精度を上げるために再研磨を行うが精度は悪化して,
           3面とも2λ程度の凹面となる。仕上げ砂が鏡盤の中央に集中することと判明するが,
           その理由が不明。

  ↓ 平面斜鏡の研磨状況     ↓光沢よく仕上がった3面の平面鏡
   

   2007年 5月, 国立天文台先端技術センターの「マシンショップ」で、平面鏡鏡材の2倍ほどの直
           径の鋼鉄製研磨盤3面の作成を依頼する。この研磨盤相互の擂り合わせで光学平
           面に近い平坦な盤を作成しようとした。ところが不可解にも今回は3面とも凸面とな
           ってしまった。
   2008年 3月, 凸面になった3面の鉄製盤の擂り合わせは,アランダムでは進行が遅すぎるため
           ♯800のカーボランダムで長短さまざまのストロークで試行を行う。カーボランダムで
           も進行は極めて遅いことが分かる。
            仕上擂りにかなりの時間が必要のようだ。

   研磨技術の詳細は下記ページをご覧下さい。
    「金属鏡研磨の困難点とその対応策」


    

       ア ル バ ム

   
    ↑ 坩堝内の撹拌    ↑温度計による温度の計測
 左側の方が瑞宝単光章受賞者の金谷清 氏
   
   
     ↑ 鋳型への注入       ↑ 鋳型からの鏡材の取り出し
   
   
 ↑ 富山県高岡市金屋町の銅鋳物業者の方々
左:金谷氏(瑞宝章受賞者),右:野寺氏(銅合金専門家)
   東京都武蔵村山市の多摩冶金(株)の
      大型熱処理炉(流気式電気炉)
   
   
   ↑ 国立天文台マシンショップでの旋盤加工
       硬く脆いので切削屑が粉末状になる
 ↑ 研磨用ハンドルをつけた旋盤加工後の鏡材
    小型のものは平面鏡用の鏡材
   
   
      ↑ ピッチ研磨    ハーシェル博物館への搬入用に作成した
   木製ケースに納められた金属
   
   
 ↑ 「ひかり天体観測所」の25cm反射赤道儀の
     鏡筒を延長して取りつけた7ft金属鏡
 ↑ 寄贈した金属鏡で撮影した月面の拡大写真
 冬のシーイングの関係でかなり不鮮明な画像となった
 が、眼視では×180でシャープな感じに見えた



         

                「金属鏡研磨の困難点とその対応策」

                         
日本ハーシェル協会
               7ftハーシェル鏡の複製(1)


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