Teleskope

Welche Teleskope gibt es?

Es gibt drei verschiedene Bauformen von Teleskopen. Die bei Amateurastronomen eingesetzten Teleskoptypen werden in den einzelnen Beiträgen vorgestellt:

Refraktorteleskope nutzen Glaslinsen zur Lichtbündelung. Sie erreichen eine kontrastreiche Abbildung für Planeten- und Mondbeobachtungen.

Das Reflektorteleskop verwendet Spiegel, um das Licht zu bündeln und kann eine große Öffnung für Deep-Sky Ziele erreichen.

Katadioptrische Teleskope sind eine Mischform aus Spiegeln und Linsen. Durch die kompakte Bauweise und die lange Brennweite sind sie unter anderem für die Astrofotografie interessant.

Der Refraktor (Linsenteleskop)

Glaslinsen brechen das Licht

Ein Refraktorteleskop mit 1.000 mm Brennweite

Beim Refraktorteleskop werden optische Linsen aus Glas verwendet, welche je nach Glassorte und Form die Eigenschaft der Lichtbrechung (Refraktion) nutzen, um das Licht zu bündeln. Der Strahlengang ist gradlinig: An der vorderen Öffnung (Objektivlinse) treten die Lichtstrahlen ein und werden im Brennpunkt gebündelt.

Durch den beweglichen Okularauszug wird das eingesetzte Okular in die optimale Position in der Nähe des Brennpunktes gebracht, um das Zwischenbild vergrößern zu können. Das durch das Okular betrachtete Bild wird auf diese Weise scharf gestellt.

Schema Refraktorteleskop, Bild von Szőcs TamásTamasflex (Eigenes Werk) Lizenz: CreativeCommons CC-BY-SA-3.0Die Länge eines Refraktors wird durch die Brennweite des Objektivs bestimmt. Ein Teleskop diese Bauart erreicht also bei einer Brennweite von beispielweise 1.000 mm auch eine Tubuslänge von einem Meter zuzüglich Okularauszug. Als Tubus wird der Teleskopkörper bezeichnet, in welchen alle Bauteile montiert sind.

Farbfehler durch Lichtbrechung

Unterschiedliche Brechung der LichtwellenlängenBei der Lichtbrechung wird eine physikalische Eigenschaft des Glases deutlich: Die unterschiedlichen Farben des Lichts werden nicht alle mit gleicher Brechung zum Brennpunkt gelenkt. Zum Rand der Linse wird das Licht immer stärker in seine Wellenlängen aufgespalten, wie es auch bei einem Prisma oder einem Regenbogen zu beobachten ist. Aufgrund der unterschiedlichen Wellenlängen ist die Brechung unterschiedlich stark (Chromatische Aberration).

Ausgleich des Farbfehlers

Strahlengang AchromatUm dies zu korrigieren oder zumindest größtenteils zu vermeiden, werden mehrere Linsen hintereinander verwendet, um möglichst alle Farben wieder in einem gemeinsamen Brennpunkt zu vereinen.

Linsenteleskope werden deshalb auch nach der Güte der Lichtbrechung unterschieden:

Chromat = einlinsig
Achromat = zweilinsig
Apochromat = dreilinsig

Das lateinische Wort Chroma bedeutet Farbe. Apochromat, Bild von Egmason (Eigenes Werk) Lizenz: CreativeCommons CC-BY-SA-3.0Der Achromat hat sinngemäß "weniger Farbe", der Apochromat ist „farblos“.

Die Grafiken rechts verdeutlichen die Wirkung der Lichtbrechung und der Korrektur durch die weiteren Linsen.

Der Zusatz ED (= extra-low dispersion) weist auf die Verwendung einer Glassorte mit besonders niedriger Zerstreuung hin.

Für Refraktoren mit geringem oder nahezu keinem Farbfehler müssen aufgrund der aufwändigen Herstellung auch höhere Anschaffungspreise investiert werden. Dem gegenüber steht natürlich auch eine bessere Abbildungsleistung.

Der Farbfehler, also der Farbsaum oder auch Blausaum genannte Umriss um das Objekt ist bei höherer Vergrößerung oder hellen Objekten umso auffälliger.

Beim Refraktor reduziert sich der Farbfehler nicht nur durch die Verwendung eines mehrlinsigen Objektivs. Auch eine lange Brennweite verringert die Ausprägung des Farbfehlers. Allerdings fällt der Farbfehler, bzw. der Qualitätsanspruch an die korrigierende Optik mit steigender Vergrößerung wieder stärker aus.

Kontrast

Die Kontrastleistung eines Refraktors und damit die Beobachtungsqualität ist im Vergleich zu anderen Systemen hoch. Im Strahlengang des Refraktors befinden sich keine beeinflussenden Bauteile und somit keine Hindernisse, welche zur Verringerung der Lichtmenge oder zu Beugungserscheinungen (= verringertes Auflösungsvermögen) führen würden.

Eigenschaften

Beim Refraktor lassen sich folgende Eigenschaften festhalten, welche von einem Einsteiger bei einer Anschaffung zu bedenken sind:

• Kontrastreiche Abbildung

• Einfache Handhabung (justierstabil und geringe Auskühlzeit)
  

• Hohes Gewicht mit steigender Öffnungsgröße durch große Glaslinsen

• einfache Pflege, gut zu reinigen

• großes Öffnungsverhältnis (z.B. f/5, schnelle Optik) bedeutet:

  • kurzer Tubus (transportabel, wendig)

  • sehr großes Gesichtsfeld bei geringer Vergrößerung, interessant für Weitfeldbetrachtungen

  • Neigung zu Farbfehlern, insbesondere bei hohen Vergrößerungen stark ausgeprägt

• kleines Öffnungsverhältnis (z.B. f/11, langsame Optik) bedeutet:

  • langer Tubus (sperrige Handhabung, Einblick wandert stark beim Schwenken)

  • Minimalvergrößerung kaum möglich, hohe Vergrößerung wird angestrebt

  • Farbfehler wird durch lange Brennweite reduziert,
    Maximalvergrößerung wirkt dem jedoch entgegen

Empfehlungen

Empfehlung Refraktor-Teleskop für Einsteiger:

Omegon Teleskop AC 90/1000 EQ-2Das Teleskop macht bereits äußerlich einen hochwertigen Eindruck. Die unobstruierte Öffnung von 90 mm ist ausreichend lichtstark für die Beobachtung von zahlreichen Objekten und sorgt für ein ausreichendes Auflösungsvermögen. Die lange Brennweite und das damit einhergehende Öffnungsverhältnis von f/11,1 bietet eine gute Farbkorrektur. Die parallaktische Montierung erlaubt den Ausgleich der Erddrehung und somit die exakte Nachführung des Teleskops zur Objektverfolgung während der Beobachtung. Auch ein direkter Kameraanschluss an das Teleskop mit entsprechendem Adapter oder die Kameramontage auf den Tubus ist möglich.

Weitere Informationen sind im Video verfügbar:

Skywatcher Teleskop AC 80/400 StarTravel OTA

Der Reflektor (Spiegelteleskop)

Das Newton-Teleskop

Newton-Reflektor mit 150 mm Öffnung (f/5)Bei einem Reflektorteleskop werden Spiegel verwendet, um das in den Tubus eintretende Licht zurückzuwerfen und zu bündeln. Da hierzu keine Glaslinsen verwendet werden, können keine Farbfehler (siehe Refraktor) auftreten und es ergibt sich ein klares, farbreines Bild.

Die von Hobbyastronomen am häufigsten verwendeten Spiegelteleskoptypen verwenden bauartbedingt ein reflektierendes Element im Strahlengang, um den entstehenden Brennpunkt zum Okularauszug zu lenken. Der bei Einsteigern und auch bei ambitionierten Beobachtern beliebteste Typ ist das Spiegelteleskop nach Isaac Newton. Dies ist aufgrund des relativ günstigen Preises in Bezug auf die Öffnungsgröße und der lichtstarken Optik zu erklären.

Hauptspiegel und Fangspiegel

Schema des Newton-Teleskops, von Szőcs Tamás Tamasflex (Eigenes Werk) Lizenz: CreativeCommons CC-BY-SA-3.0Am Ende des Tubus befindet sich der Hauptspiegel. Dieser wirft das Licht auf den Fangspiegel zurück, welcher um 45° geneigt ist, um das Licht zum seitlich angebrachten Okularauszug zu lenken. Hier wird das Okular eingesteckt, durch welches das Bild beobachtet wird.

Durch den Fangspiegel und in geringem Maße auch durch die Spiegelstreben wird eine Teilabschattung des eintreffenden Lichtes auf den Hauptspiegel erzeugt. Die Abschattung wird auch Obstruktion genannt (lat. Obstructio = Verschließung) und stellt beim Newton-Reflektor einen optischen Nachteil, ähnlich wie die chromatische Aberration beim Refraktor dar.

Obstruktion

Durch die Obstruktion verringert sich das Lichtsammelvermögen allerdings nicht in dem Maße, wie eventuell zu erwarten wäre. Andere Faktoren, wie beispielsweise die Lichtdurchlässigkeit (Transmission) der Okulare oder die Reflektionsgüte der Spiegel sind hierfür bedeutsamer.

Die Obstruktion beeinflusst allerdings die freie Öffnungsgröße, was zu einem verringerten Auflösungsvermögen durch die Lichtbeugung und zu einem kontrastärmeren Bild als beim Refraktorteleskop führt.

Die Lichtbeugung an den Fangspiegelstreben ist in Form von Abbildungseffekten, den sogenannten „Spikes“ erkennbar. Dies sind Lichtspitzen um helle Sterne, die je nach Strebenzahl auftreten. Ihr Vorhandensein vermittelt manchen Beobachtern allerdings eher einen ästhetischen Eindruck von bestimmten Beobachtungsobjekten und ist eher eine Frage des persönlichen Geschmacks als ein wirklicher Nachteil.

Bei einem großen Öffnungsverhältnis (z.B. f/5) wird zudem ein größerer Fangspiegel als bei langsameren Optiken (z.B. f/8) benötigt, wodurch die Obstruktion verstärkt wird. Die Größe wird durch den kurzen Tubus und das an der Fangspiegelposition breitere Lichtbündel erforderlich.

Auch die Krümmungsart des Hauptspiegels ist bei schnellen Optiken aufwändiger, da hier anstelle des sonst ausreichenden sphärischen (=kugelförmigen) Spiegels ein parabolischer (=parabelförmig) Spiegel für eine optimale Abbildungsleistung notwendig ist.

Justierung

Eine weitere Besonderheit von Spiegelteleskopen ist die Notwendigkeit der Justierung. Beim Transport des Teleskops kann der Hauptspiegel in seiner Halterung verrutschen. Dies macht eine Neuausrichtung zur optischen Achse erforderlich, um Abbildungsfehler zu vermeiden.

Vor jedem Beobachtungsbeginn ist daher der Zustand der Justierung zu prüfen und falls erforderlich, diese durchzuführen. Die Neuausrichtung des Strahlenganges wird auch Kollimation genannt. Mit etwas Übung wird dieser Vorgang jedoch schnell zur Routine und stellt keinen Nachteil dieses Systems dar. Der etwas erhöhte Aufwand bei der Beobachtungsvorbereitung garantiert schließlich ein optimales Abbildungsergebnis, welches bei anderen Systemen schwieriger einzustellen ist.

Eigenschaften

Der Okularauszug befindet sich am oberen Ende des Tubus in der Nähe der Öffnung. Dies macht je nach Montierungsart den Einblick in das Okular einfacher. Bei Teleskopen mit Dobson-Montierung ist bei hochstehenden Objekten in der Regel eine bequeme Sitzposition des Beobachters möglich.

Bei der parallaktischen Montierung, welche der scheinbaren Himmelsbewegung folgt, führt der sich in Längsachse drehende Tubus zu ungünstigen Einblickpositionen. Dies kann jedoch durch Lösen der Rohrschellen und einer Lagenkorrektur in Längsachse behoben werden. Systeme mit Einblick von der Teleskoprückseite sind hierbei von Vorteil, sie benötigen allerdings für einen bequemen Einblick eine weitere Umlenkung des Strahlenganges um einen 45 oder 90° Winkel.

Die Nähe zur Öffnung kann ggf. zur Verschlechterung der Luftruhe (Seeing) durch den eigenen Atem beitragen. Das Tubus-Seeing ist eine Schlierenbildung durch die Vermischung von Warmluft im Inneren des Teleskops mit kalter Umgebungsluft und führt zu einer unscharfen Abbildung. Eine ausreichende Auskühlzeit je nach Spiegeltyp und Umgebungsbedingung ist deshalb einzuplanen.

Die Eigenschaften des Newton-Reflektors sind zusammengefasst:

• günstiges Teleskop im Verhältnis zur Öffnungsgröße

• große Öffnungen sind auch für Hobbyastronomen realisierbar

• klares, farbreines Bild

• Offener Tubus (Staubablagerungen möglich)

• Teilabschattung (Obstruktion) des eintreffenden Lichts

• große Öffnungsverhältnisse (z.B. f/5 oder schneller):

  • erlauben Weitfeldbeobachtungen und sind für Astrofotografie lichtschwacher Objekte geeignet

  • vergrößern die Obstruktion

  • stellen höhere Ansprüche an die Qualität der Spiegel und Okulare

• kleine Öffnungsverhältnisse (z.B. f/8 oder langsamer):

  • verfügen über ein kleineres Gesichtsfeld

  • haben eine geringere Obstruktion

  • die Verwendung eines sphärischen Hauptspiegels ist ohne Nachteil möglich

Empfehlungen

Empfehlung Newton-Teleskop für Einsteiger:

Omegon Teleskop N 150/750 EQ-4Mit einer Öffnung von 150 mm und einer Brennweite von 750 mm ist dieses lichtstarke Teleskop für viele Anwendungen geeignet. Objekte unseres Sonnensystems, aber auch Kugelsternhaufen, Gasnebel und Galaxien können mit großem Gesichtsfeld und guter Auflösung beobachtet werden. Einsteiger mit allgemeinem Interesse können dieses Teleskop für viele Zwecke einsetzen. Die schnelle Optik ist mit entsprechendem Zubehör auch für erste Astrofotografien einsetzbar. Der kurze Tubus macht das Teleskop mobil einsetzbar und windstabiler als längere Ausführungen.



Weitere Informationen sind im Video verfügbar:

Als Dobson-Variante ist folgendes Teleskop zu empfehen:

Skywatcher Dobson Teleskop N 200/1200 Skyliner Classic DOB

Katadioptrische Teleskope

Spiegel und Linsen im Cassegrain-Teleskop

Strahlengang im Schmidt-Cassegrain Teleskop, von Szőcs Tamás Tamasflex (Eigenes Werk) Lizenz: CreativeCommons CC-BY-SA-3.0Bei Teleskopen dieses Typs handelt es sich um eine Mischform zwischen Spiegeln und Linsen zur Lichtbündelung. Diese bauen in der Regel auf dem Prinzip der Cassegrain-Teleskope auf. Bei einem Spiegelteleskop nach Cassegrain wird der Strahlengang durch die Verwendung eines Fangspiegels gefaltet und zum Hauptspiegel zurückgeworfen. Dieser hat im Zentrum eine Öffnung, durch die das gebündelte Licht austritt.

Objektivlinse zur Korrektur

Bei den gebräuchlichen katadioptrischen Systemen wird zur Korrektur von Abbildungsfehlern des sphärischen Haupt- und Fangspiegels eine Objektivlinse verwendet, um den Strahlengang positiv zu beeinflussen. Je nach Ausführung des katadioptrischen Teleskops wird es entweder bei Verwendung einer Schmidtplatte als Schmidt-Cassegrain-Teleskop (SCT) oder bei Verwendung einer Meniskuslinse des russischen Optikers Maksutov als Maksutov-Cassegrain-Teleskop (MAK) bezeichnet. Der Fangspiegel ist bei diesen Systemen gewölbt und sorgt zusätzlich für eine Verlängerung der Brennweite.

Eine weitere Variante ist das Schmidt-Newton oder Maksutov-Newton-Teleskop. Der Strahlengang entspricht hierbei wieder dem Newton-Teleskop mit seitlichem Einblick, es wird jedoch die typische Objektivlinse zur Korrektur des Strahlenganges verwendet.

Katadioptrische Systeme ohne Objektivlinse

Weiterhin werden katadioptrische Teleskope angeboten, welche ebenfalls auf dem Newton-Teleskop basieren und keine Objektivlinse verwenden. Diese verfügen über ein Barlowelement, einer brennweitenverlängernden Linse, welches sich fest eingebaut im Okularauszug befindet. Die Justierung ist durch das eingesetzte Barlowelement allerdings schwieriger als beim Newton-Teleskop und die optische Leistung etwas reduziert.

Kompakter Tubus

Typisch bei Schmidt-Cassegrain und Maksutov-Cassegrain Optiken ist ein kurzer Tubus im Verhältnis zur Brennweite. Diese Eigenschaft macht das System kompakt und gut für Transporte geeignet. Die Einblickposition wandert durch den kurzen Tubus nur gering beim Schwenken des Teleskops. Ein zusätzlicher Umlenkspiegel oder ein Umlenkprisma vor dem Okular ist jedoch für den bequemen Einblick Voraussetzung.

Durch den geschlossenen Tubus ist das System im Inneren vor Staub geschützt. Da der Sekundärspiegel direkt von der Objektivlinse gehalten wird, entfallen die bei anderen Systemen notwendigen Spiegelstreben, was die Abbildung ohne „Spikes“ ermöglicht. Durch die großen Objektivlinsen erhöht sich das Teleskopgewicht. Eine entsprechend stabile Montierung wird zum Betrieb notwendig. Die Objektivlinse ist durch ihre Position anfällig für Taubeschlag und verhindert durch die eingeschlossene Luftmenge ein schnelles Auskühlen und damit die schnelle Betriebsbereitschaft des Teleskops.

Die Fokussierung wird durch das Verschieben des Hauptspiegels erreicht. Hierdurch kann es konstruktionsbedingt zum minimalen Verkippen des Spiegels (Spiegelshifting) kommen, wodurch das Bild verspringen kann.

Eigenschaften

Die wichtigsten Eigenschaften von Schmidt-Cassegrain und Maksutov-Cassegrain-Teleskopen sind:

• kurzer Tubus bei großer Brennweite

  • kompakt

  • bequeme Einblickposition möglich

• geschlossener, staubdichter Tubus

  • lange Auskühlzeit erforderlich

• keine Spiegelstreben notwendig

• relativ große Obstruktion

• hohes Teleskopgewicht, stabile Montierung erforderlich

• Spiegelshifting

• Justierung möglich

• gute Eignung für Astrofotografie durch langen Fokussierweg

• Taubeschlag der Objektivlinse möglich

• hoher Anschaffungspreis

Empfehlungen

Als Schmidt-Cassegrain Teleskop ist folgendes Instrument zu emfehlen:

Celestron Schmidt-Cassegrain Teleskop SC 127/1250 Omni XLT 127 - astroshop.de

Das Teleskop ist durch den kurzen Tubus sehr kompakt und verfügt gleichzeitig über eine lange Brennweite. Es liefert eine kontrastreiche Abbildung für die Planetenbeobachtung und ist als Mehrzweckgerät auch für andere Beobachtungen geeignet. Die parallaktische Montierung erlaubt auch die Nutzung zur Astrofotografie bei Einsatz einer motorischen Nachführung. Durch zwei vorgespannte Kugellager wird das Spiegelshifting im Vergleich zu anderen Bauweisen minimiert.

Maksutov Teleskope:

Skywatcher Maksutov Teleskop MC 90/1250 SkyMax OTA - astroshop.deDas kompakte Maksutov Teleskop ist leicht transportierbar und ist durch die lange Brennweite für die Planeten- und Mondbeobachtung, sowie einige Deep-Sky Objekte geeignet. Es ist als OTA Ausführung oder mit einer Montierung erhältlich.










Skywatcher Maksutov Teleskop MC 127/1500 SkyMax BD NEQ-3 - astroshop.deDurch die größerer Öffnung verfügt das Teleskop über eine bessere Auflösung und ein hohes Lichtsammelvermögen. Die robuste parallaktischer Montierung ermöglicht die optionale motorische Nachführung des Teleskops zur fotografischen Nutzung. Durch die lange Brennweite von 1.500 mm ist bereits eine hohe Grundvergrößerung gegeben.