Spiegelwelten

Drehbare Sternkarte

Nachdem wir uns mit unseren drehbaren Sternkarten warmgelaufen haben, standen am 6. Kurstag die Spiegelteleskope im Vordergrund. Denn es gibt nicht nur die Newton-Variante mit dem seitlichen Einblick, sondern auch Reflektoren, bei denen der gebündelte Lichtstrahl wie bei den Refraktoren am hinteren Ende des Teleskops wieder austritt. Doch warum gibt es diese Vielfalt?

Um diese Frage zu klären, wurde zunächst auf die optischen Hauptprobleme bei Teleskopen eingegangen, die mit einfachen (und kostengünstigen) optischen Elementen ausgestattet sind:

Die sphärische Aberration tritt an allen optischen Elementen auf, die eine kugelförmige Oberfläche haben (oder einen Ausschnitt davon). Sie betrifft sphärisch geschliffene Linsen ebenso wie sphärisch gefertigte Spiegel, welche relativ leicht hergestellt werden können und dementsprechend günstige Teleskopbauteile darstellen.
Dieser Fehler zeigt sich in einer von der Bildmitte zunehmenden Unschärfe bei Sternen; da nur die Lichtstrahlen exakt im Brennpunkt fokussiert werden, die nahe der optischen Achse einfallen. Lichtstrahlen, die am Rand auf den Spielgel fallen bzw. am Rand der Linse hindurchtreten, werden in einem Brennpunkt fokussiert, der weiter innen liegt. Dementsprechend besitzen sphärisch geformte optische Bauteile gar keinen Brennpunkt, sondern eine von Brennpunkt auf der optischen Achse nach innen verlaufende Brennlinie.

Der Koma-Fehler hingegen äußert sich darin, dass Sterne am Bildfeldrand einen nach außen gerichteten Schweif ausbilden, der umso stärker ausgeprägt ist, je dichter der Stern am Bildfeldrand erscheint. Maßgeblich für diesen Fehler ist nicht nur die sphärische Aberration, sondern schräg auf die optischen Bauteile fallendes Licht, welches ebenfalls nicht in dem theoretischen Brennpunkt fokussiert werden kann; man spricht hier auf vom Astigmatismus schiefer Lichtbündel.

Wie bekommt man die Fehler in den Griff?

Reale Spiegelteleskope weisen zwar im Gegensatz zu den Linsenteleskopen keine chromatische Aberration auf (s. Thema vom Vortag) jedoch leiden sie unter den oben genannten  Fehlern der spährischen Aberration und der Koma. Die sphärische Aberration bei einem Reflektor lässt sich jedoch eliminieren, wenn

• statt einem sphärischen Hauptspiegel ein parabolisch oder hyperbolisch geformter Spiegel verwendet wird oder
• ein Linsensystem dem sphärischen Hauptspiegel vorgeschaltet wird, welches dem Fehler der sphärischen Abberration und Koma durch geeignete Lichtbrechung entgegenwirkt.

Im Wesentlichen gibt es neben dem Newtonschen Spiegelteleskop die sogenannten Cassegrain-Teleskope in unterschiedlichen Ausführungen; alle bedacht, einen Spagat zwischen einer möglichst optimalen Optik bei gleichzeitig niedrigen Herstellungskosten hinzukriegen – mit unterschiedlchem Erfolg, wie die unten stehende Tabelle zeigt.

Bild	Reflek­tortyp	Form Haupt­spie­gel	Form Fang­spie­gel	Kor­rek­tur­lin­se	Be­mer­kun­gen	Preis
Cassegrain-Teleskop	Casse­grain	konkav, parabolisch oder sphärisch, mittig durchbohrt	konvex & hyperbolisch	– keine –	leichte Konstruktion, kurze Bauform bei langen Brennweiten	Günstig / Mittel
Schmidt-Cassegrain-Teleskop	Schmidt – Casse­grain	konkav, sphärisch,mittig durch­bohrt	konvex & hyperbolisch	Schmidt-Platte	Tau­bildung an Platte, kurze Bauform bei langen Brennweiten	Mittel
Maksutov-Cassegrain-Teleskop	Mak­sutov – Casse­grain	konkav, sphärisch,mittig durch­bohrt	konvex & sphärisch	Meniskuslinse	Im vorderen Teil, keine großen Öffnungen möglich, Tau­bildung an Meniskus­linse, schwerer Tubus, kurze Bauform bei langen Brennweiten	Mittel
Maksutov-Newton-Teleskop	Mak­sutov – Newton	konkav, sphärisch, keine Bohrung	plan	Meniskuslinse	Im vorderen Teil, keine großen Öffnungen möglich, Tau­bildung an Meniskus­­linse, schwerer Tubus, lange Bauform	Eher günstig
RC-Teleskop	RC (Ritchey – Chre­tien)	konkav, hyperbolisch, mittig durch­bohrt	konvex & hyperbolisch	Korrekturlinsen zur Bildfeld-Ebnung	Korrekturlinsen im hinteren Teil, RC-Bauweise eher für große Öffnungen geeignet, leichte Konstruk­tion, kurze Bauform bei langen Brennweiten	Teuer

Natürlich erhebt diese Übersicht kein Anspruch auf Vollständigkeit. Es gibt in Wirklichkeit noch viele weitere Teleskoptypen, auf die im Rahmen dieses Kurses aber nicht weiter eingegangen werden kann (z.B. Schiefspiegler, Nasmyth-Teleskop, Gregory-Teleskop, Klevtsov-Teleskop, Hypergraph-Teleskop usw.).