El término "gran refractor" hace referencia a un telescopio de grandes dimensiones dotado con una lente de diámetro considerable y montura ecuatorial, normalmente el mayor instrumento refractor de un observatorio determinado. La preeminencia y el éxito de este tipo de astronomía observacional abarcó el siglo XIX y el comienzo del siglo XX. Los grandes refractores eran telescopios dotados con lentes acromáticas, y representaban una clara alternativa a la tecnología de espejos.
Eran a menudo los más grandes del mundo o los más grandes de una región determinada. A pesar de sus diseños habituales con menores aperturas que los reflectores, los grandes refractores ofrecían numerosas ventajas que favorecieron su uso en astronomía durante una prolongada época. No fue hasta entrado el siglo XX cuando fueron gradualmente superados por los grandes telescopios reflectores en la astronomía profesional.
Un gran refractor era a menudo la pieza central de cada nuevo observatorio del siglo XIX, típicamente acompañado por un séquito de otros instrumentos astronómicos como un círculo meridiano, un heliómetro, un astrógrafo y un refractor más pequeño, como un buscador de cometas. Eran a menudo utilizados para observar estrellas dobles, equipados con un micrómetro filar. Los grandes refractores protagonizaron numerosos descubrimientos de planetas menores, de satélites, o del planeta Neptuno, así como de una considerable cantidad de estrellas dobles. El trabajo pionero en astrofotografía también se acometió con este tipo de telescopios.
La elección de construir grandes refractores en vez de reflectores era una cuestión esencialmente tecnológica. Las dificultades para fabricar los dos discos de vidrio óptico necesarios para formar una gran lente acromática eran formidables. Pero la construcción de grandes telescopios reflectores presentaba problemas todavía mayores. El material utilizado en los espejos primarios era el denominado metal de espejos, una aleación de cobre y zinc que tan solo refleja hasta un máximo del 66 por ciento de la luz que recibe, empañandose a los pocos meses. En consecuencia, tenían que ser desmontados para ser abrillantados y pulidos de nuevo con la geometría correcta. Esta operación a veces resultaba muy difícil, dando como resultado que los espejos quedaban inutilizados y debían ser sustituidos. Debido a estos problemas, un gran refractor solía ser la mejor elección.
A pesar de que hubo grandes (y poco manejables) telescopios aéreos no acromáticos a finales del siglo XVII, y de que Chester Moore Hall y otros experimentaron con pequeños telescopios acromáticos en el siglo XVIII, el inicio de la técnica de los grandes refractores no fue posible hasta que John Dollond (1706–1761) inventó y creó un objetivo acromático que permitía fabricar telescopios de entre 8 y 13 cm de apertura. El paso definitivo lo dio el suizo Pierre-Louis Guinand (1748–1824), quien descubrió y desarrolló una manera de fabricar piezas aún más grandes de vidrio crown y flint. Trabajó con el fabricante de instrumental Joseph von Fraunhofer (1787–1826) para utilizar esta tecnología a comienzos del siglo XIX.
La época de los grandes refractores empezó con el primer telescopio refractor acromático moderno, construido por Joseph von Fraunhofer a comienzos de la década de 1820. El primero de estos instrumentos fue el Gran Reflector de Dorpat, también conocido como Fraunhofer de 9 pulgadas, instalado en lo que entonces era el Observatorio de Dorpat en el Governarato de Estonia (más tarde denominado Observatorio de Tartu). Este telescopio fabricado por Fraunhofer tenía una lente acromática con una apertura de 9 pulgadas de París (aproximadamente 24 cm) y una distancia focal de 4 m. También estaba equipado con la primera "montura ecuatorial alemana" desarrollada por Fraunhofer, un tipo de montura que se convertiría en un estándar en los grandes refractores de la época. Dando muestras de su gran resolución, un refractor Fraunhofer de 9 pulgadas (24 cm) perteneciente al Observatorio de Berlín fue utilizado por Johann Gottfried Galle en el descubrimiento de Neptuno.
Los telescopios refractores habían cuadruplicado su apertura a finales del siglo XIX, culminando con el refractor práctico más grande nunca construido, el telescopio del Observatorio Yerkes de 40 pulgadas (1 metro) de apertura, instalado en 1895. Este gran refractor amplió los límites tecnológicos de la época: la fabricación de los dos elementos de la lente acromática (la lente más grande fabricada hasta entonces), requirió 18 intentos y la cooperación entre Alvan Clark & Sons y Charles Feil de París. Para conseguir su apertura óptica de diseño, las lentes debían ser ligeramente más grandes físicamente, con un diámetro de 41 3/8 de pulgada (1 m y 51 mm). Los refractores habían llegado a su límite tecnológico debido a los problemas de flechado de las lentes provocados por la gravedad. Esto significaba que los refractores no superarían alrededor de 1 metro de diámetro, a pesar de que Alvan G. Clark (que había fabricado el objetivo de 40 pulgadas de Yerkes) pronosticó que sería posible fabricar lentes de hasta 45 pulgadas (114 cm). Además de la lente, el resto del telescopio exigía en la práctica una altísima precisión a pesar de sus medidas. Por ejemplo, tan solo el tubo del telescopio de Yerkes pesó 75 toneladas, y tenía que ser capaz de seguir las estrellas con tanta exactitud como los instrumentos más pequeños.
El Telescopio de la Gran Exposición Universal de París (1900), tuvo que fijarse en posición horizontal para evitar la deformación que hubiera provocado la gravedad en su lente de 1.25 m de diámetro. Era apuntado hacia el firmamento mediante un espejo de 2 m de diámetro (denominado siderostato Foucault). Este instrumento de demostración fue demolido poco después del cierre de la Exposición Universal.
La época de los grandes refractores llegó lentamente a su fin cuando fueron superados por los grandes reflectores. Entre 1856 y 1857, Karl August von Steinheil y Léon Foucault introdujeron un proceso que permitía depositar una capa de plata sobre el vidrio de los espejos telescópicos. Este proceso de plateado supuso una gran mejora respecto a la antigua técnica del metal de espejos, e hizo del telescopio reflector un instrumento realmente práctico. La era de los grandes reflectores había comenzado, con instrumentos como el telescopio Crossley de 36 pulgadas (91 cm) de 1895; el telescopio Hale de 60 pulgadas (1.5 m) del Observatorio del Monte Wilson de 1908; y el telescopio Hooker de 100 pulgadas (2.5 m) también en el Monte Wilson desde 1917.
Los grandes refractores fueron admirados por su fiabilidad, durabilidad y utilidad, características asociadas a la calidad de sus lentes y de sus monturas, así como a sus grandes aperturas y longitudes. La longitud era importante, porque a diferencia de los reflectores (que pueden ser plegados y acortados), una gran distancia focal de la lente del objetivo (ligada con la longitud física del telescopio) ofrece algunas ventajas significativas relacionadas con la óptica del instrumento y con su calidad de imagen.
Progresión histórica aproximada:
La progresión de los mayores grandes telescopios refractores en el siglo XIX, incluye algunos telescopios en observatorios privados que no fueron realmente muy utilizados o tuvieron problemas.
Grandes Refractores, notables por algún otro motivo:
Progresión histórica aproximada de la distancia focal a finales del siglo XIX:
A pesar de su gran longitud, eran de hecho mucho más cortos que los más largos telescopios aéreos diseñados con lentes no acromáticas.
Vídeo diurno del Großer Refraktor de 1896 en el Observatorio Treptow, más tarde rebautizado como Observatorio Archenhold
Grande Lunette del Observatorio de Niza, con 77 cm de apertura (1886)
Telescopio James Lick, con 91 cm de apertura (1888)
Cuatro instrumentos astronómicos del Observatorio de Estrasburgo, incluyendo su Großer Refraktor
Telescopio Merz del Observatorio Astronómico de Quito (1875)
Telescopio de 11 pulgadas "Merz y Mahler" del Observatorio de Cincinnati (1848)
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