- Astronomie im Berchtesgadener Land -

Monatsthema April 2006: "Teleskoptypen"

Seit Beginn der Menschheit galt der Sternenhimmel als etwas Besonderes und es wurde viel Zeit damit verbracht, ihn genauer zu beobachten. Ohne optische Hilfsmittel ist nur ein winziger Bruchteil des Universums zu erkennen. Mit wachsender Neugier und fortschreitendem Erfindergeist war man auf der Suche nach entsprechenden Hilfsmitteln. Im Laufe der Zeit wurden ganz verschiedene Teleskoparten entwickelt. Die ersten Entwicklungen reichen weit in die Geschichte zurück.

Für das erste optische Teleskop wurde im Jahre 1608 dem niederländischen Brillenmacher Hans Lipperhey ein Patent erteilt. Zunächst stand die militärische Nutzung im Vordergrund. Galileo Galilei gebührt der Ruhm, dieses neue Instrument als erster für astronomische Beobachtungen eingesetzt und damit bedeutende Entdeckungen gemacht zu haben. Über eine neunfache Vergrößerung kam man damals jedoch noch nicht hinaus, weil dann die Abbildung zu sehr litt.

Wie ist ein solches Teleskop nun aufgebaut. Zunächst besteht es aus einem langen Rohr, dem sogenannten Tubus. An beiden Enden befindet sich im einfachsten Fall eine Linse. Die dem Beobachtungsobjekt zugewandte größere Linse nennt man Objektiv, am anderen Ende finden wir eine kleinere Linse, das sogenannte Okular, durch das man einblickt. Diese Art von Teleskop gibt es heute noch. Man spricht dabei von einem Linsenfernrohr oder Refraktor. Das Licht des zu beobachtenden Objektes, z.B. einem Stern, wird durch die Objektivlinse gebündelt und trifft wie bei einer Lupe im Brennpunkt zusammen. An dieser Stelle befindet sich dann das Okular. Hier zeigt sich nun ein Problem einfacher Linsenfernrohre: Normales Licht besteht aus mehreren Farben und jede Farbe hat eine andere Wellenlänge. Eine Einzellinse hat nun die ungünstige Eigenschaft, Licht verschiedener Wellenlängen unterschiedlich stark zu brechen. Hat nun ein Teleskop nur eine Linse, kann man damit eine Farbe scharfstellen, das ganze Objekt erscheint jedoch trotzdem unscharf, weil die anderen Farben nicht im gleichen Brennpunkt vereinigt werden. Dieser Abbildungsfehler kann mehr oder weniger gut korrigiert werden, wenn man mehrere Linsen unterschiedlicher Glassorten und Krümmung geschickt kombiniert. So gleicht im Idealfall jede Linse den Fehler der anderen aus, und der Brennpunkt ist am Schluss auch bei unterschiedlichen Farben an der gleichen Stelle.

Der bekannteste Refraktortyp ist der "Fraunhofer Refraktor". Sein Objektiv besteht auch zwei Linsen unterschiedlichen Glases. Bei der Qualität eines Refraktors spielt neben den Linsen die Öffnung und die Brennweite eine wichtige Rolle. Teilt man die Brennweite durch die Öffnung, erhält man das Öffnungsverhältnis. Je kleiner das Ergebnis ist, desto lichtstärker ist das Gerät. Leider sind aber auch die optischen Fehler stärker ausgeprägt.

Um die Farbfehler zu umgehen, ersann das Universalgenie Newton (wir haben ihn erst kürzlich in dieser Serie vorgestellt) einen neuen Fernrohrtyp, das sogenannte Spiegelteleskop. Der klassische Newton-Reflektor enthält am hinteren Tubusende einen Hohlspiegel, der das Licht bündelt und zum vorderen Tubusende zurückwirft. Hier wird es durch einen kleinen Fangspiegel seitlich aus dem Tubus gelenkt, wo sich dann das Okular befindet. Der Hauptspiegel eines Newton hat die Form einer Parabel, nur sie gewährt eine absolut scharfe Abbildung auf der optischen Achse. Kleine und billige Fernrohre begnügen man sich manchmal auch mit einem Kugelspiegel, der leichter herzustellen ist.

Im Gegensatz zum Refraktor haben Newtonteleskope keine Farbfehler, da das Licht nicht durch Linsen hindurch muß. Meist sind Reflektoren mit gleicher Öffnung wie Refraktoren um einiges billiger, weil die Herstellung wegen der geringeren Anzahl optischer Flächen weniger aufwendig ist.

Die volle Leistung eines Newtons kommt aber erst bei Beobachtungsobjekten außerhalb des Sonnensystems zur Geltung. Je größer die Öffnung ist, desto mehr kann damit beobachtet werden. Ein klarer Nachteil bei der Beobachtung ist aber der Fangspiegel mit seinen Befestigungsstreben, es kommt zu Verzerrungen im Bild. Je größer der Fangspiegel ist, umso mehr nehmen die Beugungserscheinungen zu und das Gerät ist zur Beobachtung von Mond und Planeten weniger geeignet. Es gibt eine Faustformel, wie man einen Reflektor mit einem Refraktor vergleichen kann. Zieht man vom Durchmesser des Hauptspiegels den Durchmesser des Fangspiegels ab, bekommt man den effektiven Durchmesser, den man dann mit einem Linsenteleskop vergleichen kann. Dies gilt allerdings nur, wenn ein guter parabolischer Spiegel verwendet wird.

Eine Mischform sollte noch kurz erwähnt werden: die "Katadioptischen Systeme". Hierbei handelt es sich um eine Kombination aus Spiegel und Linsen. Der klare Vorteil ist eine gute Korrektur des gesamten Bildfeldes. Somit können diese Geräte als Universalgeräte bezeichnet werden. Das Licht gelangt durch eine Linse im vorderen Bereich auf den hinteren Hauptspiegel. Dieser reflektiert das Licht wieder nach vorne. In der vorderen Linse ist der Fangspiegel integriert, der das Licht wiederum nach hinten durch eine Öffnung im Hauptspiegel auswirft. Diese Geräte haben eine kurze Bauweise und eine verhältnismäßig große Öffnung. Die Hauptvertreter sind Maksutov-Cassegrain und Schmidt-Cassegrain.

Für die Forschung reichen Geräte, wie sie bisher beschrieben wurden, schon lange nicht mehr aus. Da entsprechende Anlagen immense Summen kosten, überlegt man sich schon vor dem Bau sehr genau, für welche Art Beobachtungen man es verwenden will und wo die idealen Standorte dafür sind (keine Lichtverschmutzung und beständiges Wetter). So kam man z.B. auf Chile. In der Atacama-Wüste, abgeschirmt durch die 6.000m hohen Anden im Osten, wurde das ESO (European Southern Observatory) errichtet. Hier zieht an 350 Tagen im Jahr keine Wolke über die Berge. Es besteht aus vier gigantischen Riesenspiegeln, die zusammen das VLT (Very Large Telescope) bilden.

Ganz andere Perspektiven bietet das im April 1990 in seine Umlaufbahn gebrachte Hubble Weltraumteleskop. Dieses Teleskop umkreist in einer Höhe von 589 km in 96 Minuten die Erde. Es besteht aus zwei hyperbolischen Spiegeln, wobei der Hauptspiegel einen Durchmesser von 2,4 Metern hat. In den ersten drei Jahren war es durch einen Herstellungsfehler nur eingeschränkt nutzbar, doch seit seiner Reparatur erbrachte es viele neue Erkenntnisse mit großer wissenschaftlicher Bedeutung. Allerdings ist die Lebensdauer begrenzt und auch die Unterhaltskosten sind enorm. Im ungünstigsten Fall wird es schon nächstes Jahr aufgegeben.

Florian Kronawitter

Zum Sternenhimmel April 2006

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