In diesem Artikel erfahren Sie alles über die Funktion eines Spiegelteleskops, das auch Reflektorteleskop genannt wird. Im Amateurbereich ist dies häufig das so genannte Newton Teleskop. Es hat unsere Möglichkeit revolutioniert, das Universum zu erkunden. Denn es bietet eine hohe Lichtsammelleistung zu einem relativ niedrigen Preis.
Obwohl es viele Arten von Teleskopen gibt, konzentrieren wir uns deshalb hier auf Reflektorteleskope, die eine besondere Art von Optik verwenden, um den Himmel zu beobachten.
Der Reflektor nach Newton
Sir Isaac Newton, ist bekannt vor allem für seine bahnbrechenden Beiträge in der Physik: Viele kennen die angebliche Geschichte, dass er beim Anblick eines fallenden Apfels das Konzept der Schwerkraft entdeckt habe.
Er hat aber auch für die Theorie und Mechanik von Spiegelteleskopen Herausragendes entwickelt: Der von ihm entwickelte und nach ihm später benannte Newton-Reflektor ist seit Jahrhunderten ein zentrales Werkzeug für Astronomen, um ferne Galaxien, Sterne und Planeten zu beobachten. Und auch heute noch ist das Newton-Teleskop erste Wahl für Amateurastronomen, die möglichst günstig möglichst viel Licht einfangen wollen. Das liegt insbesondere an dem relativ einfachen und robusten Aufbau der Newton-Teleskope.
Mit Hilfe von Spiegeln anstelle von Linsen, bieten Reflektorteleskope generell eine Reihe von Vorteilen. Sie erlauben in der Regel größere Öffnungen, die mehr Licht einfangen können, und einen kompakteren und leichteren Aufbau. Zwar ist auch das hochpräzise Schleifen von Spiegeln mit zunehmender Größe aufwändig. Aber dies ist immernoch sehr viel leichter, als gleichgroße Linsen für Refraktoren herzustellen.
Zudem sind Newton-Reflektoren von Hause aus „APOs“, also farbrein. Um dies bei Refraktoren zu bewerkstelligen, bedarf es einer bestimmten Kombination spezieller und teurer Gläser, sowie meistens relativ langer Brennweiten.
Wie Spiegelteleskope funktionieren
Spiegelteleskope nutzen das Prinzip der Reflexion, um Bilder des Himmels einzufangen. Das Hauptelement eines Spiegelteleskops ist also ein großer Spiegel, der so genannte Hauptspiegel. Dieser sammelt das einfallende Licht und reflektiert es zunächst auf einen kleineren, diagonalen Spiegel – den Fangspiegel. Der Fangspiegel wiederum lenkt das Licht zur Seite des Teleskops. Dadurch versperrt der Beobachter nicht den Strahlengang des Hauptspiegels sondern beobachtet quasi von der Seite aus. Dort befindet sich ein so genanntes Okular, durch das der Betrachter das entstandene Bild betrachten kann.
Vorteile von Spiegelteleskopen
Im Gegensatz zu Linsenteleskopen, bei denen das Licht ohne Umlenkung durch Linsen gebündelt wird, ermöglicht die Verwendung von Spiegeln in einem Spiegelteleskop eine größere Öffnung. Das hat zur Folge, dass mehr Licht von Himmelsobjekten gesammelt werden kann: Man hat eine bessere Sicht auf Objekte am Himmel.
Ein weiterer Vorteil von Spiegelteleskopen ist ihre Fähigkeit, kompakt und tragbar zu sein. Durch die Verwendung von Spiegeln anstelle von Linsen können Spiegelteleskope in einer kürzeren Länge gebaut werden, was sie leichter zu transportieren und aufzubewahren macht.
Spiegelteleskope bieten eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber anderen Teleskoptypen. Ein großer Vorteil ist die größere Öffnung, die es ermöglicht, mehr Licht einzufangen. Dies ist besonders vorteilhaft für die Beobachtung von schwachen Objekten am Himmel, wie zum Beispiel entfernte Galaxien oder Nebel.
Darüber hinaus sind Spiegelteleskope aufgrund ihrer Bauweise kompakt und tragbar. Sie können leicht zerlegt und transportiert werden. Das macht sie zu einer idealen Wahl für Astronomen, die ihre Teleskope an verschiedene Orte mitnehmen möchten.
Geschichte der Spiegelteleskope
Die Geschichte der Spiegelteleskope reicht bis ins 17. Jahrhundert zurück. Damals entwickelte Isaac Newton das erste funktionierende Spiegelteleskop. Newtons Spiegelteleskop war ein Durchbruch in der Teleskoptechnologie und ermöglichte es Astronomen, eine bessere Sicht auf den Himmel zu bekommen.
In den folgenden Jahrhunderten wurden Spiegelteleskope weiter verbessert. Astronomen entdeckten neue Techniken, um die Spiegel herzustellen und zu polieren, was zu immer schärferen Bildern führte. Mit fortschreitender Technologie wurden Spiegelteleskope größer und leistungsstärker, was es den Astronomen ermöglichte, noch weiter in das Universum vorzudringen.
Einige der berühmtesten Spiegelteleskope der Geschichte sind das Hubble Space Telescope, das Keck Observatory und das Very Large Telescope. Diese Teleskope haben bahnbrechende Entdeckungen gemacht und unser Verständnis des Universums erweitert.
John Dobson macht das Teleskop für alle erschwinglich
Im Amateur-Bereich erfreut sich eine besondere Form des Spiegelteleskops seit vielen Jahrzehnten besonderer Beliebtheit: das „Dobson-Teleskop“. Erfunden wurde das Dobson-Teleskop in den 60er Jahren vom amerikanischen Amateur-Astronom John Dobson. Er hatte die Vision, ein erschwingliches Teleskop für alle zu bauen. Dies ermöglichte er, in dem er möglichst große Optiken mit möglichst einfachem mechanischem Aufbau kombinierte. Tatsächlich ruht die Optik im Prinzip auf einem drehbar gelagerten Holz-Kasten. Über am optischen Tubus angebrachte Höhenräder kann man die Beobachtungshöhe einstellen. Die Nachführung des Teleskop erfolgt von Hand, durch fortwährendes leichtes „Schubsen“.
Die Geschichte des Dobson Teleskops
John Dobson reduzierte die Mechanik seiner Teleskope sehr stark, baute seine Teleskope mitunter aus Teilen vom Schrottplatz selbst zusammen und schleifte die Spiegel der Optiken größtenteils selbst. Insofern gilt John Dobson auch zu Recht als einer der Urväter der „Amateur Telescope Making“-Szene (ATM). Hier bauen Amateurastronomen ihre Teleskope von Grund auf selber.
Durch seine Herangehensweise konnte John Dobson für die damalige Zeit -und selbst nach heutigen Maßstäben- revolutionär große Optiken einem großen Publikum zugänglich machen und erstmals atemberaubende Blicke auf unser Universum bieten.
John Dobson stellte seine Teleskop im wörtlichen Sinne „auf der Straße auf“. Dadurch ermöglichte er mit seinen „San Francisco Sidewalk Astronomers“ vielen Bürgerinnen und Bürgern zum ersten Mal einen Blick durch ein Teleskop. Dazu sagte er einmal:
„The importance of a telescope is not on how big it is, it’s not on how well made it is – it’s how many people, less fortunate than you, got to look through it.“
John Dobson
Mittlerweile gibt es Dobson-Teleskope in allen Möglichen Ausführungen. Teilweise sind diese so luxoriös ausgestattet, dass sie mit dem Ur-Typ nur noch wenig gemeinsam haben. Einige verlassen sogar das angestammte Prinzip, das scherzhaft gerne „Driven by muscle power“ genannt wird und haben mittlerweile sogar eine Nachführung. Einen gemeinsamen Nenner gibt es aber auch heute noch: „Möglichst große Öffnung“ bei möglichst geringem Materialaufwand. Was „möglichst“ dabei bedeutet, liegt heute allerdings sehr im Auge des Erbauers, oder Käufers.
Die Wahl des richtigen Spiegelteleskops für Amateurastronomen
Wenn Sie als Amateur-Astronom ein Spiegelteleskop kaufen möchten, gibt es einige wichtige Faktoren zu beachten. Die Wahl des richtigen Teleskops hängt von Ihren persönlichen Interessen, Ihrem Budget und Ihren Beobachtungsbedingungen ab.
Öffnung und Lichtstärke
Ein wichtiger Faktor bei der Auswahl eines Spiegelteleskops ist der Durchmesser. Je größer die Öffnung, desto mehr Licht kann das Teleskop einfangen und desto schärfere Bilder können Sie sehen. Eine größere Öffnung ermöglicht auch die Beobachtung schwächerer Objekte am Himmel.
Dies ist nicht gleichbedeutend mit dem so genannten Öffnungsverhältnis, also der Lichtstärke. Das Öffnungsverhältnis berechnet sich aus der Brennweite des Instruments geteilt durch den Durchmesser der Optik. Ein Instrument mit 2000mm Brennweite und einer Öffnung von 200mm hätte also ein Öffnungsverhältnis von f/10. Diese Zahl ist vor allem für die Fotografie von Interesse. In der Fotografie wird für Foto-Objektive fast immer die Lichtstärke als „Blendenzahl“ entsprechend angegeben.
Für die rein optische Beobachtung ist diese Lichtstärke eher von geringem Interesse.
Außerdem gibt der Durchmesser Aufschluss darüber, welche Objekte sich voraussichtlich noch „auflösen“ lassen. Will man zum Beispiel einen Kugelsternhaufen beobachten, erscheint dieser in den meisten Ferngläsern nur als kleiner Schneeball ohne Struktur. Mit steigendem Durchmesser eines Instruments lassen sich dann zunächst die Randsterne auflösen, also darstellen. Ist der Durchmesser hinreichend groß, kann man Kugelsternhaufen möglicherweise sogar bis zum Kern als hunderte kleine Sterne darstellen.
Die Montierung
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Montierung des Teleskops. Es gibt verschiedene Arten von Montierungen, zum Beispiel azimutale oder äquatoriale Montierungen. Die Wahl der richtigen Montierung hängt davon ab, welche Objekte man beobachten will, beziehungsweise teilweise auch davon, in welchem Umfang Astrofotografie geplant ist. Sie hängt aber auch davon ab, ob man ein relativ schweres Newtonteleskop oder ein kleines Linsenfernrohr nachführt.
Mechanische Eigenschaften
Darüber hinaus sollten Sie auch das Gewicht und die Portabilität des Teleskops berücksichtigen. Wenn Sie Ihr Teleskop an verschiedene Orte mitnehmen möchten, ist ein leichteres und tragbares Teleskop von Vorteil.
Häufig unterschätzt wird die mechanische Stabilität eines Teleskops und einer Montierung. Mit einer Montierung, die das Gerät nicht stabil trägt, hat man keine Freude. Scherzhaft sprechend Sternfreunde dann unter Umständen statt von einer Montierung von einem „Wackeldackel“. Gründe dafür können sein, weil das Gerät zu schwer ist, oder die Mechanik der Montierung schlecht ist.
Gleiches gilt für den Okularauszug eines Teleskops. Wenn dieser nicht stabil und leichtgängig zugleich ist, hilft das teuerste Okular auch nichts mehr.
Technologische Fortschritte
Die Technologie von Spiegelteleskopen entwickelt sich ständig weiter, und es gibt immer neue Fortschritte und Innovationen, die unsere Fähigkeit, das Universum zu erkunden, verbessern.
Ein Bereich, in dem es zukünftige Fortschritte geben könnte, ist die Entwicklung von noch größeren Spiegelteleskopen. Durch den Bau von Teleskopen mit noch größeren Hauptspiegeln könnten Astronomen noch weiter in das Universum vordringen und noch schwächere Himmelsobjekte beobachten.
Ein weiterer Bereich, der vielversprechend ist, ist die Verbesserung der Bildgebungstechnologie. Durch den Einsatz von fortschrittlichen Detektoren und Bildverarbeitungsalgorithmen könnten Astronomen noch schärfere Bilder erfassen und mehr Informationen über die beobachteten Himmelsobjekte extrahieren.
Moderne Beobachtungsvarianten
Dieser Trend hat mittlerweile auch die Amateurastronomie erreicht: Während viele Amateurastronomen den „echten“ unvermittelten direkten Blick durch ein Teleskop schätzen, hat sich mit der so genannten „Electronically Assisted Astronomy“ (EAA) in letzter Zeit ein interessanter neuer Bereich herausgebildet. Bei EAA setzen Amateurastronomen auf eine besondere Art der Astrofotografie: Statt eine fixe Belichtungszeit vorzugeben und am Ende der Belichtungszeit das fertige Foto anzuschauen, nimmt bei der EAA eine Digitalkamera fortlaufend immer neue sehr kurz belichtete Bilder vom angepeilten Himmelsobjekt auf. Sobald ein solches kurzbelichtetes Bild aufgenommen wurde, werden die neuen Bildinformationen in das bestehende, angezeigte Bild integriert.
Dadurch entsteht der Eindruck, als würde man allmählich immer tiefer ins Weltall eintauchen können. Wie von Geisterhand wird aus anfangs ganz schwachen Schemen ein immer deutlicheres Bild, je länger man die neuen Bilder in das erste Bild integriert.
EAA hat den Vorteil, dass man aufgrund der kurzen Belichtungszeit der Einzelbilder keine ganz so exakte Nachführung benötigt, wie bei der bisherigen Astrofotografie.
Zusammenfassung
Spiegelteleskope hatten und haben eine immense Bedeutung für unser Verständnis des Universums. Sie haben es Astronomen ermöglicht, entfernte Galaxien zu erforschen, neue Planeten zu entdecken und die Geheimnisse des Universums zu enthüllen.
Durch die Verwendung von Spiegeln anstelle von Linsen bieten Spiegelteleskope eine Reihe von Vorteilen, darunter größere Öffnungen, kompakte Bauweise und Portabilität.
Mit zukünftigen Fortschritten in der Spiegelteleskop-Technologie werden wir hoffentlich noch tiefer in das Universum eintauchen und noch mehr über seine Geheimnisse erfahren.
Titelbild: Alamy Stockfoto von JACOPIN / BSIP