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AVISO - WARNING
A manutenção, desmontagem, montagem, medidas corretivas e ajustes de qualquer instrumento óptico deve ser realizado por pessoa devidamente capacitada tanto em técnica quanto em equipamento e materiais porventura necessários para se obter um procedimento correto e eficiente. Improvisos são absolutamente proibidos sob pena de danificar ou mesmo inutilizar determinado instrumento científico. Se você nunca realizou a manutenção do seu telescópio, procure alguém mais experiente ou mesmo um profissional capacitado. Ignorar isto pode trazer consequências desastrosas.
Uma fina camada de poeira depositada sobre o espelho primário de um telescópio newtoniano, pode ser mais inofensiva do que a limpeza deste espelho de forma improvisada, sem nenhuma técnica ou conhecimento do material que se deve utilizar.
A técnica descrita neste artigo é referente a limpeza de espelhos primários de telescópios newtonianos. A limpeza de oculares e lentes é diferente e não deve ser efetuada com os materiais aqui descritos
As pesssoas percebem que a poluição severa do ar encontrada em ambientes urbanos e industriais pode significativamente danificar materiais e a própria saúde. Em uma zona rural, onde a poluição do ar pode ser menor, poderia-se pensar que não haveria nenhum tipo de problema; entretanto, isto pode ser um engano. O que diferencia um ambiente de outro é o tipo de agressividade e velocidade com que o processo de dano ocorre em seu equipamento.
Um conjunto de fatores ambientais podem afetar tanto espelhos quanto lentes de telescópios. Entre eles, os mais representativos são: umidade, poluição do ar e particulados suspensos na atmosfera. O próprio observador contribui com a quantidade de particulados no ar ao seu redor. Um ser humano, imóvel em determinado ponto, ao agitar seus braços para cima e para baixo em um único movimento, libera no ar cerca de 1 milhão de partículas. Uma percentagem destas partículas formam um grupo denominado de "partículas viáveis"; isto é, partículas que podem originar alguma forma de contaminação biológica (bactérias, fungos, etc). Um exemplo: uma sala de preparação de medicamentos injetáveis ou de fabricação de discos rígidos de computador, deve ser no mínimo Classe 100 ou ISO 5; isto é, deve existir menos de 3.520 partículas de tamanho menor que 0.5 micra (uma bactéria possui de 0.4 a 12 micra de tamanho) em uma área de 1 metro cúbico, o que daria 100 partículas por pé cúbico.
A poluição do ar é um componente importante neste cenário. Em regiões urbanas e industriais, os níveis de gases sulfurosos e nitrogenados no ar é bastante elevado. Em presença de água, estes gases originam ácidos, principalmente, sulfúrico e nítrico, que retornam à terra na forma de chuva, neve, sereno ou particulados ácidos. Naturalmente, regiões próximas as fontes produtoras destes gases sofrem mais impacto deste problema do que regiões mais afastadas; entretanto, estas também são impactadas pois estes componentes poluidores são levados pelas correntes de ar até grandes distâncias.
Ao utilizar um telescópio no ambiente, este é exposto as condições atmosféricas do sítio de observação. Telescópios newtonianos e cassegrain puros, por serem abertos, possuem seus espelhos primário e secundário suscetíveis a estas condições. No caso dos Schmidt-Cassegrain, Maksutovs, Maksutovs-newtonianos e refratores, a placa corretora ou a objetiva refratora é o objeto mais exposto do equipamento. O grau de comprometimento depende de diversos fatores, incluindo recursos alocados pelo observador para reduzir o impacto ambiental sobre seu equipamento, por exemplo, o uso de protetores de orvalho e sistemas de aquecimento.
Se durante a sessão de observação a temperatura externa atinge o "ponto de orvalho", ocorrerá condensação de umidade em todas as partes do telescópio, incluindo sua óptica, caso nenhum procedimento tenha sido adotado para minimizar esse efeito. A condensação poderá ocorrer nas partes metálicas do tubo e, dependendo do tempo de exposição, água poderá escorrer pelas paredes do tubo.
Um modo de reduzir esse problema é o uso de protetores de orvalho ou de fitas aquecidas eletricamente. Um protetor de orvalho não é nada mais que uma extensão do tubo do telescópio. Os telescópios refratores já possuem esse protetor por padrão, sendo alguns retráteis (podem ser recolhidos após o uso). Nos telescópios catadióptricos (Schmidt-Cassegrain, Maksutovs, RC, etc) em geral, estes protetores devem ser providos pelo próprio observador e muitos confeccionam o seu protetor de orvalho nos mais diversos materiais (Figura 1).
Figura 1. Protetores de orvalho.
Alguns protetores de orvalho comerciais, incluem sistemas de aquecimento incorporado (Figura2), mas nada impede que você construa seu próprio modelo. Um protetor deste tipo para um telescópio com 200 mm de abertura Schmidt-Cassegrain custa hoje por volta de 80 dólares.
Figura 2. Telescópio Schmidt-Cassegrain com protetor de orvalho com aquecimento.
Entretanto, um outro problema esta dentro de casa. Ao se transportar um telescópio de um local mais frio para dentro de casa, onde normalmente é mais quente, ocorrerá condensação de umidade em todo o telescópio, incluindo sua parte óptica. Se este equipamento for guardado nesta condições, isto é, com suas partes ainda úmidas, você estará favorecendo o desenvolvimento de fungos sobre suas lentes e espelhos; um dos piores pesadelos que você poderá ter.
Tomando por exemplo um telescópio newtoniano, mas isso se aplica a qualquer telescópio, com o uso ocorre deposição de particulados sobre seus espelhos, principalmente sobre o espelho primário. Esses particulados possuem uma composição muito variada mas, basicamente, apresentam partículas de poeira, esporos de fungos, polém, fuligem, e outros materiais. Como há neste particulado a presença de esporos (partícula viável) juntamente com umidade e temperatura adequada, este poderá germinar e termos uma infestação por fungos.
Fungos significa uma infestação de equipamento óptico com esporos de fungos que germinam e produzem mais esporos. A superfície da lente ou espelho pode ser severamente danificada pelos metabólitos do fungo (por exemplo, ácidos). O dano causado pode variar de uma leve turbidez até completa opaciedade (Figura 3 e 4).
Como os esporos dos fungos estão dispersos por todos os ambientes, não há como evita-los em áreas externas. Entretanto, determinadas condições precisam ser sastifeitas para que o fungo se prolifere:
- Umidade relativa de pelo menos 70 % por 3 dias;
- Pouca ou nenhuma circulação de ar;
- Ausência de luz (escuridão);
- Nutrientes (providos pelos particulados depositados sobre a superfície óptica);
- Temperatura entre 10 e 35 graus Celsius.
Figura 3. Telescópio Questar modelo padrão, fabricado em 1984, apresentando severa deterioração dos revestimentos (coatings) devido a infestação por fungos. Esquerda: placa corretora. Centro: espelho primário visto através da placa corretora. Direita: detalhe do espelho primário. Crédito: Company Seven.
Figura 4. Detalhe do espelho do telescópio Questar mostrando a extensão dos danos causados pelos fungos. Este modelo de telescópio possuia seu espelho primário feito em Zerodur, um tipo de vidro cerâmico de baixíssima espansão térmica. Crédito: Company Seven.
O grau de infestação por fungos pode ser de leve a severo. Naturalmente, quanto maior, menor será a probabilidade de se recuperar a óptica em sua total perfomance, ocorrendo casos de perda total do equipamento. A imagem ao lado é de um filtro de vidro com 32 mm de diâmetro, de absorção de calor de uma lâmpada para iluminação do campo em um microscópio Leitz Dialuz. A infestação é tão elevada que houve comprometimento da integridade física do filtro.
O limite de 60 % de umidade relativa do ar é considerado como mínimo para o crescimento dos fungos. Carbohidratos e proteínas são fornecidos pela poeira e mesmo pelo ser humano ao se movimentar junto ao instrumento óptico.
Curiosamente, os fungos não se alimentam do vidro e isso acaba por provocar a pergunta: então como o ácido oriundo do metabolismo do fungo ataca o vidro? O ácido fluorídrico (HF) é um ácido altamente corrosivo e que ataca os recipientes de vidro, sendo utilizaddo pela indústria em processo de gravação dos vidros. Entretanto, este é um ácido mineral e que não aparece no metabolismo dos fungos.
A maioria dos vidros é resistente ao ataque ácido. Por outro lado, os vidros utilizados na produção de equipamentos ópticos são bastante específicos e exóticos, podendo ter baixa resistência ao ataque de ácidos. Outro componente que é degradado pela ação dos ácidos é o revestimento das lentes e espelhos.
O revestimento das lentes, incluindo objetivas de telescópios e oculares, é realizado pela evaporação de materiais específicos em câmeras de alto-vácuo. Camadas de material em espessura nanométricas são depositadas sobre a lente formando uma película que protege a lente e pode ter funções adicionais dependendo da composição química do revestimento. Um exemplo é o revestimento antireflexo com objetivo de reduzir ou eliminar a perda por reflexão nas superfícies ópticas eliminando fantasmas da imagem e redução do contraste.
Um dos primeiros revestimentos utilizados foi o fluoreto de magnésio. As lentes revestidas com esse material apresentam uma cor azul-violeta bem característica. Com multiplas camadas de revestimento (multi coated) essas lentes tendem a revelar uma cor esverdeada, dependendo do projeto para o qual o resvestimento foi idealizado. Ao atacar o revestimento, ocorre destruição de parte importante da óptica.
PREVENÇÃO
Prevenir sempre foi o melhor remédio. É mais fácil e de menor custo se aplicar a prevenção do que medidas corretivas do problema instaurado por negligenciar simples procedimentos preventivos.
Como medidas preventivas, você pode:
- Nunca guarde seu equipamento umido. Espere secar para poder coloca-los nas caixas dde armazenamento.
- Reduza a umidade relativa para menos de 60 %, mas não exceda o limite inferior de 30 %, pois também pode danificar seu equipamento por outra via.
- Idealmente, utilize caixas que possam ser climatizadas.
- Use um termo-higrometro em seu observatório e no local onde armazena seus componente ópticos. Um equipamento destes pode ser obtido no Brasil por menos de cem reais.
- Utilize silica-gel com indicador dentro das caixas que armazenam seu equipamento óptico. Existe silica-gel verde e silica-gel azul, quando saturada de umidade, ela muda de cor para laranja e rosa, respectivamente. Para restaura-las, coloque-as em uma estufa a 105 ou 110 graus Celsius até retornarem a sua cor original. Espere esfriar para utiliza-la e guarde-a em recipiente bem fechado.
- Se o seu armário ou caixa de guardar equipamento óptico possuir sistema de aquecimento, use-o ! Uma temperatura de 40 graus Celsius é o ideal e pode ser obtido por utilizar secadores de cabelo, lâmpadas incandescentes ou resistências elétricas controladas por um potenciômetro (Figura 5).
Figura 5. Caixa de oculares com sistema de aquecimento controlado por potenciômetro.
- Caixas herméticas contendo em seu interior saquinhos com silica-gel e que possam ter a pressão equalizada são uma excelente opção, mas dispendiosa; entretanto, isso depende do ponto de vista comparado com o custo de um equipamento óptico (Figura 6).
Figura 6. Caixas de armazenamento com sistema de equalização dde pressão, resistentes a água e poeira. Crédito: Pelican Inc.
- Tenha o hábito de periodicamente expor suas oculares a um banho de sol no horário de 11:00 a 13:00 h do tempo local. Neste horário, além do calor, há um nível elevadíssimo de radiação ultra-violeta que atuará como esterilizante eliminando possíveis esporos ou fungos que tenham começado a se desenvolver nas oculares, principalmente na lente de campo que fica próxima ao olho do observador. NÃO UTILIZE ESTE PROCESSO PARA OS TELESCÓPIOS SOB RISCO DE DANIFICA-LOS DEFINITIVAMENTE E MESMO CAUSAR ACIDENTES GRAVES COM VOCÊ OU OUTRA PESSOA DESAVISADA.
Limpeza do Espelho Primário de um Telescópio Refletor Newtoniano
Como regra geral:
- SÓ LIMPE O ESPELHO PRIMÁRIO DO SEU TELESCÓPIO QUANDO ABSOLUTAMENTE NECESSÁRIO !
- NUNCA, MAS NUNCA, COLOQUE SEU ESPELHO SOBRE A ÁGUA CORRENTE SAINDO DE UMA TORNEIRA !
A primeira regra visa preservar seu espelho. Muitas das vezes a limpeza do espelho pode ser mais prejudicial do que uma fina camada de poeira depositada sobre o mesmo. Isso é oriundo do fato de que processos de limpeza errados, materiais errados e falta de conhecimento do operador podem danificar seriamente o espelho.
A segunda regra é devido aos inúmeros filmes disponíveis pela internet onde um indivíduo coloca um espelho dentro de uma pia sob um jato generoso de água saindo da torneira. O problema é que esses vídeos omitem um fato bastante relevante para moradores de países do terceiro mundo ou em desenvolvimento - caso do Brasil - onde não existe nenhum sistema de tratamento da água antes da torneira na residência do usuário. Em países como os EUA é comum ter um filtro de osmose reversa antes da torneira da pia e com isso se tem praticamente água pura saindo da torneira e você pode observar o cidadão norte-americano pegando e bebendo água diretamente da torneira. Isso não ocorre no Brasil, ainda mais em tempos de crise hídrica (Figura 7).
Figura 7. Água saída da torneira na cidade de Barretos (São Paulo). Crédito: Folha de São Paulo.
PREPARANDO O ESPELHO PARA LIMPEZA
A superfície do espelho primário, devido a sua grande área, esta sujeita ao acumulo de poeira, pólem, fuligem, particulados e mesmo pele humana. Se o espelho for submetido a uma temperatura abaixo do ponto de orvalho, a condensação que se forma fixará estes detritos à superfície do espelho, tornando-os mais difícil de remover. Entretanto, para uma limpeza eficiente é necessário remover o máximo de detritos. Para fazer isso, utilize uma pêra de borracha para sopro de ar de fotógrafos (Figura 8).
Figura 8. Pêras de borracha para sopro de ar.
Nunca limpe o espelho sem antes remover a poeira com o sopro de ar das pêras de borracha. Muitas das vezes apenas este procedimento é suficiente para elevar o desempenho do espelho. Não utilize ar comprimido de uma bomba pois o mesmo pode vir com partículas de óleo lubrificante e piorar a situação.
MATERIAL NECESSÁRIO PARA LIMPEZA
Você precisará dos seguintes materiais:
Álcool Isopropílico PA - também chamado de Isopropanol PA ou 2-Propanol PA. Esse é um álcool com alto grau de pureza (PA significa Pró Análise) com um teor mínimo em 97 %. Não utilize álcool isopropílico encontrado em lojas de eletrônica. Este álcool contém resíduos ou corantes que deixaram mancha sobre o espelho. Não use álcool isopropílico puro para limpeza de espelhos ou lentes.
Água destilada ou purificada por osmose reversa - algumas lojas de material dentário vendem água destilada em garrafas de 5 litros. A água purificada por osmose reversa é ainda superior em qualidade a água destilada, entretanto, mais dispendiosa e difícil de achar. Farmácias de manipulação em geral possuem sistemas de purificação de água por osmose reversa.
Detergente Neutro - o melhor é o Extran MA02 da Merck. Não possui corante nem perfume. É um detergente destinado ao uso em laboratórios por não deixar resíduos e aplicável a uma gama muito grande de materiais. O único inconveniente é que sua embalagem mínima é de 5 litros e você só precisará de gotas. Pode-se tentar conseguir um pouco deste detergente em farmácias de manipulação; mas pode ser difícil de achar. Em caso de dificuldade, outro detergente neutro poderá ser utilizado, mas é importante que não possua perfume nem corante.
Bolas de Algodão - existe diversas marcas no mercado, mas procure por aquelas com 100 % de algodão natural, como a Johnson & Johnson's. Não deve ser colorida nem ter outra fibra misturada como, por exemplo, poliéster.
Provetas de 100 mL - são cilindros de vidro borossilicato resistentes a produtos químicos e graduados em mL. Podem ser obtidos em lojas de material para laboratório como a Labsynth (veja nos links). Você pode comprar duas (uma para o álcool e outra para a água purificada).
Becher de 1000 mL - são copos de vidro borossilicato graduados. Você precisa apenas de um.
Bastão de vidro 30 cm X 1 cm - para agitar sua solução.
Bacia ou outro recipiente com diâmetro suficiente para comportar o espelho.
SOLUÇÃO DE LIMPEZA
Existe diversas formulações de soluções de limpeza que podem ser preparadas. Cada observador tem uma preferida, mas todas tem em comum uma base detergente suave e não agressiva em altíssima diluição. Existem formulações extremamente complexas, mas fogem ao escopo deste artigo, uma vez que, não adianta fornecer estas formulações se você não tiver como prepara-las, seja por falta de técnica laboratórial, ou pela ausência de acesso a um laboratório ou mesmo por dificuldade de obter seus componentes.
Assim, a formulação abaixo foi adaptada de outra formulação sugerida por um dos fabricantes de telescópios catadióptricos (Meade Inc.).
Álcool Isopropílico PA...................................... 160 mLÁgua purificada................................................ 320 mLDetergente Neutro........................................... 2 gotas
Meça separadamente o álcool e a água purificada com o auxilio das provetas. Para fazer isso, coloque água purificada na proveta até a marca de 100 mL. Faça a leitura segurando a proveta pela parte superior de modo que o menisco fique na altura dos seus olhos. A base do menisco deve tocar a linha dos 100 mL (Figura 9). Transfira para o becher a água purificada medida. Repita o processo até obter 320 mL.
Figura 9. Proveta de vidro graduada. A linha inferior do menisco (a curva formada pelo líquido) toca a marca de 18 mL neste exemplo. Com o dedo indicador e o polegar, segure a proveta pela extremidade superior de modo que o menisco fique na altura dos seus olhos, nem acima e nem abaixo, para uma correta leitura do volume.
Repita o processo, mas agora utilizando a outra proveta e usando o álcool isopropílico. Meça os 160 mL e adicione a água contida no becher. Agite a mistura com o bastão de vidro. Deixe descansar por alguns minutos.
Finalmente, com ajuda de um conta-gotas de vidro (você consegue fácil em farmácias de homeopatia ou manipulação), adicione duas gotas (apenas 2) do detergente neutro à solução obtida anteriormente. Agite com o bastão de vidro. Sua solução de limpeza esta pronta. Transfira para um frasco limpo e seco. Feche hermeticamente.
Você pode fazer qualquer quantidade desta solução, mas respeitando as proporções. Assim, se dobrar a quantidade (960 mL), você usará quatro gotas do detergente neutro.
PROCEDIMENTO DE LIMPEZA
1. Coloque o tubo óptico do telescópio sobre uma toalha que esteja forrando uma superfície horizontal, por exemplo, uma mesa. Remova a célula do espelho primário (Figura 10).
Figura 10. Remoção da célula do espelho primário de um telescópio Sky-Watcher (esquerda). Direita: detalhe de uma célula com seu espelho primário já devidamente limpo. O revestimento de alumínio já se encontra deteriorado e precisa ser removido e o espelho realuminizado. As setas vermelhas mostram as presilhas que prendem o espelho à sua célula.
2. Cuidadosamente solte os três presilhas, posicionados em 120 graus, que seguram o espelho primário em sua célula de metal.
3. Remova o espelho de sua célula cuidadosamente e sem tocar com os dedos a superfície espelhada. Coloque o espelho, com a face espelhada voltada para cima, sobre a toalha. Sopre toda a superfície do espelho com a pêra de borracha para remover o máximo de poeira e partículas depositadas sobre o espelho.
4. Peque uma bacia de plástico, de capacidade suficiente para comportar o espelho, e coloque água morna. Muitos colegas utilizam água da torneira (potável) nesta etapa inicial do processo de limpeza. Prefiro utilizar água purificada (destilada ou de osmose reversa), mas sinta-se a vontade para escolher por sua conta e risco. Aqueço um quantidade no microondas e mistura com água purificada a temperatura ambiente até obter uma água morna (35 graus Celsius é o ideal). Não utilize água quente, pois pode soltar a marca central do espelho utilizada para facilitar a colimação.
5. Coloque 10 a 15 gotas do detergente neutro nesta água e misture. Coloque o espelho dentro da bacia e espere por 5 minutos (Figura 11).
Figura 11. Bacia com água purificada e detergente com o espelho primário mergulhado.
6. Remova o espelho da bacia e derrame água purificada em cima do espelho, enxaguando-o.
7. Pegue uma bola de algodão molhada com a sua solução de limpeza (vide preparo acima) e limpe do centro do espelho para a periferia em um único movimento. NÃO FAÇA FORÇA SOBRE O ESPELHO. Troque de bola de algodão, não reutilize a mesma bola na próxima passagem (Figura 12). Repita este processo até limpar toda superfície, sempre trocando de bola de algodão.
Figura 12. Limpeza do espelho com a bola de algodão molhada em solução de limpeza. Ao chegar na borda, jogue fora esta bola e pegue outra molhada com a solução de limpeza.
8. Enxágue generosamente seu espelho com água purificada (destilada ou de osmose reversa) (Figura 13).
Figura 13. Enxaguando o espelho com água destilada após o processo de limpeza. Não seja econômico nesta fase.
9. Deixe o espelho apoiado na vertical até que seque completamente (Figura 14).
Figura 14. Espelho limpo secando.
10. Após estar completamente seco, recoloque o espelho em sua célula de metal e prenda-o com as presilhas. NÃO APERTE DEMAIS AS PRESILHAS, POIS ISSO CAUSA ASTIGMATISMO NO ESPELHO. O espelho deve ficar seguro, mas não apertado demais em sua célula.
11. Recoloque a célula no telescópio e refaça a colimação do telescópio. Faça um teste de estrela (Star Test).
Pulos do Gato
1. Sempre seja generoso com a quantidade de água purificada, destilada ou de osmose reversa. Um galão de 5 litros é uma boa média. Se sua água for de boa qualidade, após o espelho ter sido exaustivamente enxaguado e colocado para secar, nenhum resíduo ficará depositado sobre o espelho. Se isso ocorrer, sua água "purificada" não é o que diz ser. Se formar ilhas com água sobre o espelho, mesmo estando apoiado na vertical, seu espelho pode ter depósitos de óleo ou gordura sobre a superfície, ou não ter sido suficientemente limpo e enxaguado.
2. Nunca toque na superfície do espelho com os dedos. Isso deixará gordura e óleos difíceis de remover e será necessário o uso de solventes orgânicos para remoção destas marcas. O mais comum é Acetona PA, que tem venda restrita pela Polícia Federal. Nunca use acetona comprada em drogarias para manicure (não é acetona e sim uma solução com acetato de etila).
3. Não aperte demais as presilhas ao recolocar o espelho em sua célula metálica. Se isso ocorrer, vai aparecer astigmatismo. Isso é fácil de identificar, pois o teste da estrela (star test) vai revelar imagens muito ruins sem anéis concêntricos.
4. Sempre utilize produtos PA (Pró Análise) assim como água purificada de boa qualidade. Não economize, pois não vale a pena o risco.
5. Nunca use a água direto da torneira, mesmo na limpeza inicial. Você não tem controle sobre suas características físico-químicas e isso pode acarretar problemas para o seu procedimento de limpeza. Água purificada não possui nenhum aditivo incorporado à ela ou sais dissolvidos. É apenas água!
