Bestandteile astronomischer Fernrohre

Bestandteile astronomischer Fernrohre:

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Refraktoren - grundsätzlicher Aufbau und Funktion:

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Newton-Reflektor - Optischer Aufbau:

Schmidt-Newtons

Vorteile
In diesem Bereich gibt es erhebliche Unterschiede in der Fernrohrqualität. Während z.B. aus Rußland hervorragende Maksutov Newton Systeme kommen, die den Vergleich zu einem hochwertigen apochromatischen Refraktor mit nur etwas weniger Öffnung nicht zu scheuen brauchen, gibt es einfachere Systeme, die man durchaus kritischer betrachten sollte. Das Motto ist: Newton ist nicht gleich Newton:
Die Funktionsweise der Systeme ist immer ähnlich: Der Korrektor gleicht die Fehler Kugelspiegels aus. Der Korrektor kann vor dem System liegen, wie bei den Maksutov Newtons, er kann aber auch im System integriert sein. Der Vorteil eines guten Systems ist, daß auch bei hoher Lichtstärke das nutzbare Feld größer ist, als beim klassischen Newton mit gleicher Lichtstärke. Einen ähnlichen Effekt erreicht man, wenn man bei einem klassischen Newton einen Koma Korrektor, für die Astrofotografie, benutzt.

Grundsätzlich gilt: jedes optische Element, welches in den Strahlengang gebracht wird, kostet Licht und ist natürlich auch eine mögliche Fehlerquelle. Eine gute Vergütung minimiert den Lichtverlust. Hier gibt es eine gute Testmöglichkeit: Richten Sie das Gerät auf eine gleichförmig weiße Wand. Schauen Sie durch den Okularauszug (ohne Okular) und vergleichen Sie, wie weiß die Wand wirklich ist. Dies ist zwar kein exakter Test aber er kann Ihnen einen ersten Eindruck geben, ob die Verspiegelung und natürlich die Vergütung des Korrekturelementes (Schmidt Platte - Maksutov Linse oder Korrektorelement) in Ordnung ist.

Systeme mit Korrektorlinse oder Platte am vorderen Tubusende:
Ein großer Nachteil von Systemen mit Schmidtplatten oder Maksutov Linsen darf nicht verschwiegen werden. Die exponierte Fläche neigt dazu, schnell zuzutauen. Gerade die dünnen Schmidt Platten haben da mehr Probleme, als z.B. dickere Linsen. Ein klassischer Newton ist da besser, da der Tubus quasi als Taukappe dient. Man ist gezwungen, mit Heizungen, die ja auch eine leichte Luftunruhe produzieren, oder mit langen Tauschutzkappen zu arbeiten, die das Gerät verlängern und die Windangriffsfläche erhöhen. In der Regel ist die Gefahr der Verschmutzung der vorderen Fläche auch größer, da sie exponierter ist, als der Hauptspiegel beim Newton.

Ein Vorteil der Systeme birgt auch einen weiteren Nachteil - das geschlossene System. Wenn das Gerät ausgekühlt ist, ist ein geschlossenes System von Vorteil. Der Kamineffekt bleibt aus, die Luft im Tubus ist ruhig. Allerdings ist dies auch ein Nachteil, da sich die Auskühlzeit verlängert. Das Gerät braucht also länger, um für hohe Vergrößerungen einsatzbereit zu sein. Lüfter können helfen, die Auskühlzeit zu verringern, da sie aktiv kühle Luft ins Fernrohr bringen.

Systeme mit einem Korrektorelement im Tubus:
Ein Vorteil dieser Systeme ist die kurze Bauweise, die das Gerät ähnlich kompakt macht, wie z.B. ein Maksutov oder Schmidt Cassegrain. Die Stabilität des Gesamtsystems erhöht sich. Gegenüber einem klassischen Newton, mit gleichem Öffnungsverhältnis, hat das Gerät aber einen größeren Fangspiegel - eine Konzession an die kurze Bauweise. Das macht diese Geräte für die Mond- und Planetenbeobachtung weniger geeignet, als ein klassischer Newton. Das Korrektorsystem korrigiert die Fehler des Hauptspiegels und wirkt darüber hinaus brennweitenverlängernd.

Die Grundidee dieser Geräte ist eigentlich recht gut, leider gibt es große Unterschiede in der Qualität. Die Korrektorlinse muß sehr gut in den Strahlengang eingepasst sein. Eine geringe Verkippung führt sofort zu einer dramatischen Verschlechterung der Abbildung. Die Geräte, wo die Linse vor dem Fangspiegel - in Richtung Hauptspiegel - eingebaut sind, können empfohlen werden. Von den Geräten, wo die Korrektorlinse im Okularauszug integriert ist, ist eher abzuraten.

Der Einsatzbereich dieser Geräte ist in der Astrofotografie und im Deep Sky Bereich zu suchen. Durch die verbesserte Feldschärfe gelingen hier gute Ergebnisse.

Nachteile
Um mit einem klassischen Newton mit hoher Lichtstärke, Astrofotografie betreiben zu können, braucht man einen Koma Korrektor. Ansonsten sind die Sterne am Rand zu kleinen Kometen verzerrt. Geräte mit einem Korrektorelement im Tubus oder vor dem Tubus haben dieses Problem nicht.
Geräte mit geschlossenem System brauchen zwar länger für die Auskühlung, dafür wird dann der Kamineffekt gemildert. Auch die Fangspiegelstreben fallen weg, da in der Regel der Fangspiegel an der Korrektorplatte befestigt wird. Gerade die Maksutov Newtons werden aus diesem Grund gerne für Planetenbeobachtung hergenommen.



Der Okularauszug
Mit Abstand am meisten benützt wird der Okularauszug. Jeder Beobachter- oder Okularwechsel erfordert eine neue Einstellung der Schärfe.

Der Okularauszug hat die Aufgabe, das Okular oder die Kamera stabil zu halten. Er muß eine feinfühlige und wackelfreie Verstellung ermöglichen.

Auf folgendes sollten Sie achten:
Der Auszug soll mindestens für 1,25" Okulare ausgelegt sein. Ab 20cm Öffnung wäre ein 2" Okularauszug zu empfehlen, da nur mit 2" Okularen das ganze Gesichtsfeld des Gerätes ausgenutzt werden kann oder auch fotografisches Zubehör und Koma Korrektoren verwendet werden können.

Der Auszug sollte aus Metall sein. Bei kleineren Geräten sind oft Kunststoffauszüge dabei, diese sollten zumindest wackelfrei und gleichmäßig laufen.

Wenn mit dem Okular scharfgestellt wurde, darf das Auszugsrohr nicht zuweit in das Innere des Fernrohres ragen, da ansonsten das Bild abgeschattet wird und die Schärfe und Kontrast reduziert werden.

Bedenken Sie, die schönste Optik nutzt nichts, wenn der Auszug wackelt, auch eine perfekte Justierung ist sinnlos, da das Okular dann nie genau auf der optischen Achse ist.





Fangspiegelspinne

Ein taiwanesischer Newton mit einer vorbildlichen Fangspiegelhalterung

Fotografisch optimierte Geräte haben meist eine Abschattung um 30%. Geräte, die besonders gut für Planeten-Beobachtung geeignet sind, haben eine Abschattung von unter 25%.



Obstruktion durch Fangspiegel und Fangspiegelspinne
Die Abschattung durch den Fangspiegel ist beim Newton nicht zu verhindern. Sie beeinflusst die Qualität der Abbildung mehr, als kleine Qualitätsunterschiede des Hauptspiegels, wie zum Beispiel das Trägermaterial.

Die Abschattung des Fangspiegels wird immer linear angegeben. Bei 200mm Öffnung und 50mm Fangspiegeldurchmesser (kleine Achse) hat man also eine Abschattung (Obstruktion) von 25%. Je kleiner die Abschattung, desto besser ist das Gerät für hochauflösende Beobachtungen von Mond und Planeten geeignet.

Allerdings darf der Fangspiegel nicht zu klein sein, denn sonst ist der Hauptspiegel nicht vollständig ausgeleuchtet und Sie nutzen nicht die volle Öffnung des Gerätes.

Einfacher Test:
Drehen Sie den Okularauszug ein wenig raus und schauen Sie, ohne Okular, durch den Okularauszug. Sie müssen den kompletten Hauptspiegel mit den seitlichen Halteklammern sehen. Wenn Sie diesen sehen, ist alles in Ordnung, wenn nicht, ist der Fangspiegel höchstwahrscheinlich zu klein.

Genauso wichtig sind die Spinnen!
Die Halterung der Fangspiegelfassung ist genauso wichtig, wie die Abschattung selbst. Was nützt eine gute optische Qualität, wenn alles durch dicke Fangspiegelstreben kaputt gemacht wird. Die starken Beugungserscheinungen können die Abbildungsqualität stark reduzieren.

Achten Sie darauf, daß die Fangspiegelstreben so dünn, wie möglich sind. Je dünner die Streben, desto weniger stark sind die "Strahlen" bei hellen Sternen und desto schärfer ist das Gerät auch bei Mond und Planeten. Auch dies ist ein wichtiges Unterscheidungskriterium, welches für die gesamte Abbildungsqualität sehr wichtig ist.

Die Innenausschwärzung des Gerätes
Die Innenausschwärzung des Tubus ist sehr wichtig für den Kontrast der Abbildung.

Gerade bei der Beobachtung von helleren Objekten oder auch in der Nähe von Streulicht, wirkt ein Tubus mit einer guten Innenausschwärzung Wunder. Schauen Sie in den Tubus rein und richten Sie den Tubus gehen eine Lichtquelle. Wenn Sie starke Reflektionen bemerken, sollten Sie etwas dagegen tun.




Die Justagevorrichtungen

Ein Newton entwickelt erst dann seine volle Leistung, wenn er gut justiert ist.

Wesentlich wichtiger, als irgendwelche Lambda- und Strehl Werte ist eine gute Justage. Bei einem etwas lichtstärkeren Newton genügt eine winzige Dejustage und eine hervorragende Newton Optik ist nicht mal mehr in der Lage, beugungsbegrenzt abzubilden.
Eine wichtige Vorraussetzung für angenehmes und erfolgreiches Arbeiten mit Newton Teleskopen ist also eine vernünftige Justiervorrichtung. Sowohl der Hauptspiegel, als auch der Fangspiegel müssen also gut und einfach justierbar sein.

Die Justage muß natürlich halten. Einfache Billigfassungen taugen da meist nicht. Die Fassung sollte auf jeden Fall steif gebaut sein und selbstverständlich, zumindest ab 150mm Öffnung, aus Metall.

Bestehen Sie bitte immer auf eine deutsche Justageanleitung. Wir zeigen Ihnen gerne die wichtigsten Handgriffe der Justage und mailen Ihnen, auf Anfrage, gerne eine Justageanleitung zu.



Die optische Qualität des Hauptspiegels
Erst wenn diese mechanischen Grundlagen alle stimmen, lohnt es sich, über die Qualität des Hauptspiegels zu sprechen.
Es gibt zwei Möglichkeiten, wie man sich dieser Thematik nähern kann.

Die Definition der Oberflächenqualität mit Lambda p/v - RMS - und Strehl und natürlich der praktische Test am Stern.




Unscharfe Sternabbildung

Die ideale Optik sollte auf beiden Seiten des Fokus ähnliche Abbildungen liefern. Der dunkle Fleck in der Mitte kommt durch den Fangspiegel.




Beugungsscheibchen

Im Fokus ist dann eine saubere runde Beugungsscheibe, umgeben von 2-3 Beugungsringen (je nach Sternhelligkeit) zu sehen.



Der praktische Test am Stern
Viele Sternfreunde haben nicht die Möglichkeit, das Gerät auf einer Optischen Bank zu testen. Wir bieten derartige Sterntests Ihnen gerne an, bitte sprechen Sie uns darauf gerne an. Lassen Sie sich immer ein Rückgaberecht garantieren, sollte die Optik nicht in Ordnung sein.

Jeder Sternfreund kann das Gerät testen und selbst bestimmen, ob seine Optik eine gute Qualität hat oder nicht.

Ein sehr schöner Teststern ist der Polarstern. Er hat zum einen die richtige Helligkeit und er hat kaum eine scheinbare Bewegung. Auch ohne Nachführung bleibt der Stern im Zentrum des Gesichtsfeldes stehen.

Testablauf:
Stellen Sie das Fernrohr raus und lassen Sie dem Fernrohr ca. 1 Stunde Zeit, um sich der Temperatur optimal anzupassen.

Kontrollieren Sie dann die Qualität der Luft, nur wenn der Polarstern selbst bei einer Vergrößerung, die der Öffnung Ihres Fernrohres in Millimeter entspricht, ruhig ist und nicht flackert, lohnt es sich, den Test durchzuführen.

Bleiben Sie bei der Vergrößerung, die Ihrer Öffnung in Millimeter entspricht (200mm Öffnung = etwa 200fach) und stellen Sie den Stern unscharf. Wenn Sie entdecken sollten, daß der schwarze Fleck nicht genau in der Mitte ist, sollten Sie das Gerät erst justieren. Wir mailen Ihnen gerne unsere Justageanleitung zu.

Wenn der Fleck genau in der Mitte ist, dann sollte eine ideale Newton Optik Bilder liefern, wie auf den beiden Aufnahmen auf der linken Seite. Kleine Abweichungen, insbesondere leicht unterschiedliche Bilder auf beiden Seiten des Fokus können akzeptiert werden. Der Test ist sehr empfindlich und zeigt nahezu alle Fehler auf - Motto: die perfekte Optik gibt es nicht.

Wenn Ihre Abbildung deutliche Unterschiede aufweisen sollte, können Sie mit folgender Seite versuchen, den Fehler zu finden. Drücken Sie dann einfach auf das "Zurück" Feld, um zu dieser Seite zurückzukommen.

Wenn Ihre Optik eine ähnliche Abbildung hat, wie die Aufnahmen auf der linken Seite, können Sie sich getrost zurücklehnen. Sie wissen zwar nicht, welche genauen optischen Werte Ihre Optik hat, aber Sie wissen, daß die Abbildungsqualität stimmt und daß Ihre Optik jeden Qualitätstest überstehen würde.

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Die Definition der Oberflächenqualität eines Spiegels
Bevor wir uns mit den Definitionen an sich beschäftigen, sind ein paar Bemerkungen wichtig:



Zu allem Überfluss kommen viele Anbieter mit geschönten oder unvollständigen Angaben über die optische Qualität in den Markt. Es werden Lambda Werte angegeben, ohne eine Erklärung, ob es sich hier um die Oberfläche des Spiegels oder die Wellenfront, also das tatsächliche Bild, handelt. Das wäre das Gleiche, als wenn ich angebe, daß Rosenheim von München nur 50 weg ist. Nur welche? 50 Meilen, 50 Kilometer oder 50 Millimeter auf der Landkarte?


Definitionswerte
Isoliert gesehen haben nur der Strehl Wert und der RMS Wert Aussagekraft. Der Strehl Wert resultiert aus dem RMS Wert.
Die Werte sollen immer in "wave" also der Wellenfront angegeben werden. Ein "wave" Wert setzt immer eine doppelt so genaue Oberfläche des Spiegels voraus. Sollte hinter einer Angabe nicht wave(Wellenfront) oder surface (Oberfläche) stehen, sollten Sie kritisch nachfragen, ansonsten hat diese Aussage keinen Wert und Sie können im Zweifelsfall den Händler nicht auf eine bestimmte Spiegelqualität festnageln.

PV (Peak to Valley / Berg zu Tal)
Der P/V Wert drückt immer den Abstand des größten Fehlers aus. Dabei ist es nicht wichtig, über welchen Bereich des Spiegels sich der Fehler erstreckt. Theoretisch könnte der Fehler auch hinter dem Fangspiegel sein und damit für die Abbildung völlig unerheblich sein. Der P/V Wert sagt nur aus, daß ein Fehler in einer gewissen Größe da ist. Er sagt nichts darüber aus, wo der Fehler ist und welcher Bereich des Spiegels davon betroffen ist. Es ist also keine Aussage da, inwieweit die Abbildung von diesem Fehler beeinträchtigt wird. Die Aussage, daß 1/4 Lambda p/v (Wellenfront) für eine beugungsbegrenzte Abbildung genügt, it eher irreführend, da ein Spiegel, der im Extremfall auf seiner ganzen Oberfläche Fehler in dieser Größenordnung hat, völlig unbrauchbar ist.

RMS (gemittelter Oberflächenwert)
Der RMS Wert bildet eine Aussage über die Beschaffenheit der gesamten Spiegeloberfläche. Der RMS Wert (Root Mean Square) trifft eine Aussage über die gesamte Oberfläche. Er teilt uns viel mehr, über die Qualität des Spiegels mit, als der P/V Wert. Das Bild des Spiegels ist das Resultat seiner gesamten Oberfläche. Also ist auch der RMS Wert, der die Qualität der gesamten Spiegeloberfläche beschreibt, sehr wichtig. Ein RMS Wert von 1/20 Lambda oder 0,05 Lambda zeigt schon eine vernünftige Optik, je niedriger der RMS Wert ist, desto besser.

Strehlwert
Der Strehlwert bietet die beste Aussage. Der Strehlwert ist ein Produkt des Computerzeitalters. Er bietet für den Sternfreund die beste Aussage und ergibt sich primär aus dem RMS Wert. Ein Strehl von 1 bedeutet eine perfekte Optik, wobei systembedingte Erscheinungen, wie die Abschattung durch den Fangspiegel.... dabei nicht berücksichtigt werden.

Ab einem Strehlwert von 0,8 arbeitet eine Optik beugungsbegrenzt. Optiken, die diesen Wert nicht erreichen, sind ein klarer Reklamationsfall. Deshalb ist es immer am besten, beim Händler einen verbindlichen Strehl Wert zu vereinbaren. Optiken, die Einen Strehl Wert von über 0,9 erreichen, kann man schon als besonders gut kennzeichnen. Ab und zu gibt es auch Ausnahmeoptiken, die Werte jenseits von 0,95 erreichen. Hersteller, die solche Optiken machen können, sind zur Oberliga der Teleskopproduzenten zu rechnen.

Wir als Händler empfehlen keine Optiktester aber der geneigte Leser wird sicherlich in diversen Foren viele Anregungen finden.