Ich werde oft um Rat gefragt, wenn es darum geht, ein passendes Teleskop zu kaufen. Leider kann ich da wenig weiterhelfen. Ich bin zwar Astronom, aber war selbst nie ein Hobby-Astronom und habe auch nie selbst ein Teleskop besessen. Meine berufliche Erfahrung mit der beobachtenden Astronomie beschränkt sich auf die Arbeit mit professionellen Großteleskopen an Sternwarten und da laufen die Dinge ganz anders, als bei der privaten Hobby-Astronomie. Außerdem ist es enorm schwierig, allgemeine Hinweise zum Teleskop-Kauf zu geben. Es kommt dabei sehr stark darauf an, wie viel Geld man ausgeben will; was man beobachten möchte; wo man beobachten möchte; ob man mobil bleiben oder sich eine eigene kleine Sternwarte einrichten will – und so weiter. Ich verweise daher meistens immer auf eine ausführliche und persönliche Beratung im Fachhandel. Damit man sich aber trotzdem voran schon ein wenig informieren kann, hat Blog-Leser Alderamin netterweise eine sehr ausführlichen Gastbeitrag in fünf Teilen verfasst, der in den nächsten Tagen hier im Blog veröffentlicht wird. Teil w und Teil 2 sind schon erschienen; jetzt folgt Teil 3
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Mein erstes Teleskop – Teil 3

Im Teil 2 der Reihe lernten wir ein paar Grundlagen über die Leistungsgrößen eines Fernrohrs. Im nun folgenden 3. Teil werden wir nun verschiedene Bauformen von Teleskopen kennen lernen.

Teleskoptypen – Spiegel oder Linse?

Die vorgenannten Leistungsparameter gelten für alle Teleskoparten. Welche Arten von Teleskopen gibt es? Und warum gibt es deren so viele?

Zunächst muss unterschieden werden zwischen Linsenteleskopen (Refraktoren) und Spiegelteleskopen (Reflektoren).

Strahlengang im Linsenteleskop: (1) Objektivlinse, (2) Okularlinse, (3) Auge, (4) Objekt, (5) Reelles Bild des Objekts, (6) umgekehrtes, vergrößertes Bild des Objekts, (7) Fernrohrtubus; f₁ = Objektivbrennweite, f₂ = Okularbrennweite (Bild: Michael Schmid, CC-BY-SA 2.0 AT)

Refraktoren haben einen einfachen Strahlengang: Das parallel einfallende Licht eines fernen Objekts wird vom frontseitigen Objektiv in einem Brennpunkt im Abstand der Brennweite des Teleskops fokussiert, wo ein reelles Bild entsteht (reell, weil man es z.B. scharf auf ein Blatt Papier abbilden kann, oder auf fotografischen Film). Dieses reelle Bild wird durch das Okular wie durch eine Lupe vergrößert. Das Okular muss dazu in eine Entfernung vom reellen Bild gebracht werden, die seiner Brennweite entspricht. Das reelle Bild steht dabei auf dem Kopf, und so zeigt ein astronomisches Fernrohr den Sternhimmel dementsprechend umgedreht, was jedoch keine Rolle spielt, da es im All ohnehin kein Oben und Unten gibt. Wichtig ist, der Strahlengang des Linsenteleskops ist gerade, das Teleskop ist etwas länger als seine Brennweite, und es befinden sich keine Hindernisse im Strahlengang. Ein weiterer Vorteil ist, dass sie praktisch völlig wartungsfrei sind; man sollte sich hüten, sie jemals zu zerlegen!

Der wesentliche Nachteil des Refraktors liegt darin, dass es keine fehlerfreien Linsen gibt. Eine einzelne Linse wirkt an den Rändern wie ein Prisma und zerlegt das Licht in seine Spektralfarben. Jede Farbe wird in einer anderen Brennweite fokussiert, insbesondere bei einem großen Öffnungsverhältnis, so dass der Betrachter bei jeder Fokusstellung bunte Ränder um das Objekt sehen würde (dieser Fehler nennt sich chromatische Aberration). Schon einfachste Refraktorobjektive verwenden deswegen eine zweite Linse aus einer anderen Glassorte mit umgekehrtem Fehler, welche die verschiedenen Lichtfarben im Brennpunkt wieder annähernd zusammen bringt. Dies gelingt mit zwei Linsen (sogenannter Achromat) jedoch nur für zwei Farben exakt, was entlang von hell-dunkel-Kanten zu bläulichen und gelblichen Farbsäumen führt. Sehr gute Objektive verwenden drei Linsen (Apochromat), welche das Licht dreier Farben im Fokus zur Deckung bringen können und für die Farben dazwischen nur eine sehr geringe Abweichung verursachen. Echte Apochromaten sind jedoch richtig teuer. In jüngster Zeit gibt es eine neue Art von Zweilinsern, die sich Semi-Apochromaten oder ED-Achromaten (ED = „extra-low dispersion”) nennen. Diese verwenden für die zweite Linse eine besondere Glassorte mit einem anormalen Brechverhalten und erzielen mit zwei Linsen ein nahezu so farbreines Bild wie ein echter Apochromat, zu einem Bruchteil des Preises. Erst seit es Semi-Apos gibt, sind Linsenfernrohre mit großem Öffnungsverhältnis (kurze Bauform, großes Blickfeld, hohe Lichtstärke bei fotografischem Einsatz) erschwinglich geworden. Heute liegen sie bei einem Öffnungsverhältnis von 1/7 bis 1/10, während früher 1/15 und weniger die Regel war, so dass ein Teleskop von 10 cm Öffnung schon über 1,5 m lang war. Wem ein Semi-Apo dennoch zu teuer ist, der sollte darauf achten, dass das Teleskop ein Öffnungsverhältnis von 1/12 oder weniger hat, dann hält sich die chromatische Aberration noch in Grenzen.

Reflektoren haben keinerlei Farbfehler, da sie das Licht nicht brechen, sondern durch verspiegelte Flächen ablenken. Deswegen braucht bei ihnen nur eine Oberfläche perfekt zu sein, bei Linsenteleskopen sind es deren 4 oder 6, und auch darf deren Glas im Inneren keine Fehler haben. Deswegen lassen sich Spiegelfernrohre günstiger und viel größer fertigen, als Linsenteleskope. Das größte Linsenteleskop der Welt hat eine Linse von 1,02 m Durchmesser, der größte aus einer zusammenhängenden Fläche bestehende Teleskopspiegel misst 8,4 Meter im Durchmesser.

Strahlengang im Newton-Reflektor (Bild: Bild: Szőcs Tamás Tamasflex, CC-BY-SA 3.0)

Reflektoren gibt es in verschiedenen Varianten. Die einfachste ist der Newton-Reflektor. Hier befindet sich der Licht sammelnde Hohlspiegel (Hauptspiegel) am hinteren Ende des Teleskops und der Brennpunkt liegt am vorderen Teleskopende. Damit der Betrachter nicht mit seinem Kopf die Teleskopöffnung blockiert, wird das Licht über einen kleinen Planspiegel (Fangspiegel) zur Seite abgelenkt. Man schaut also seitlich in das Teleskop hinein, im rechten Winkel zur Blickrichtung. Das hat mehrere Vorteile. Mit dem Teleskop schaut man ja nach oben, d.h. beim Linsenfernrohr muss man in das untere Ende des Teleskops schauen und das ganze Teleskop entsprechend hoch montieren, was eines hohen (und damit weniger stabilen) Stativs bedarf und was bei hoch stehenden Objekten äußerst unkomfortabel wäre, wenn man nicht vor dem Okular den üblichen Umlenkspiegel (Zenitspiegel oder manchmal Zenitprisma) verwenden würde. Beim Newton-Teleskop schaut man oben in das Teleskop hinein und kann es entsprechend tiefer und stabiler aufstellen. Außerdem schaut man meistens nahezu waagerecht in das Teleskop, was den Nacken weniger strapaziert. Umlenkspiegel kann man sich sparen.

Der Newton-Tubus (Tubus: Bezeichnung für das Rohr des Teleskops) ist in etwa so lang wie seine Brennweite. Der Fangspiegel und seine Haltestreben behindern das einfallende Licht, was sich als Strahlen um helle Sterne und einem verringerten Kontrast gegenüber einem gleich großen Linsenfernrohr äußert, jedoch sind Newtons viel günstiger herzustellen als gute Linsenfernrohre und daher für das gleiche Geld normalerweise deutlich größer, was den Kontrast-Nachteil mehr als aufwiegt. Newtons können außerdem mit Öffnungsverhältnissen von 1/5 und mehr gefertigt werden, so dass man eine kurze Bauform und hohe Lichtstärke bei großer Öffnung erhält, noch mehr als bei Semi-Apos. Aber auch Newton-Teleskope sind nicht fehlerfrei, insbesondere solche mit großem Öffnungsverhältnis. Newton-Teleskope verwenden parabolisch geformte Spiegel um das Licht zu fokussieren. Fällt das Licht nicht genau entlang der optischen Achse senkrecht auf einen Parabolspiegel, sondern schräg (wie es bei Objekten am Bildrand der Fall ist), dann wird es nicht scharf in einem Punkt abgebildet, sondern der Stern franst gewissermaßen aus (man spricht von „Komafehler” [Koma = griech. „Haar”], da Sterne am Bildrand wie kleine Kometen [„Haarsterne”] mit Schweifen aussehen). Komafehler werden von guten Okularen weitgehend kompensiert und sind bei Öffnungsverhältnissen von 1/5 noch erträglich. Es gibt speziell für die Fotografie, wo es auf ein großes, randscharfes Bild ankommt, Korrekturlinsen (Koma-Korrektoren); das visuell überblickte Sichtfeld ist normalerweise kleiner und man braucht solche Korrektoren nicht unbedingt, wenn man das Teleskop nur zum Durchschauen verwendet.

Ein weiterer Punkt, der beim Newton zu beachten ist, ist die regelmäßige Kollimation des Teleskops: dies bedeutet einfach, dass man die Spiegel exakt aufeinander ausrichten muss. Das kann mit so einfachen Mitteln wie einer mittig durchbohrten Filmrolle als Peilhilfe und einem als Zentriermarkierung auf dem Hauptspiegel geklebten Lochringverstärker geschehen. Man muss dazu einfach den Fangspiegel an seinen Stellschrauben so ausrichten, dass der Hauptspiegel mit seiner zentralen Markierung mittig im Bild erscheint, und dann den Hauptspiegel seinerseits an Stellschrauben so neigen, dass man das Spiegelbild des eigenen Auges in der Mitte des Lochrings sieht. Nur dann sieht ein Okular den komafreien Zentralbereich des Blickfelds. Ein Newton ist aufgrund des schweren Hauptspiegels und der Verstellbarkeit der Optik relativ stoßempfindlich und daher ist eine regelmäßige Kollimation Pflicht.

Ein dritter Punkt, der beim Newton zu beachten ist, ist seine offene Bauform. Im Gegensatz zum Linsenteleskop ist der Tubus vorne offen, was dazu führt, dass beim Abkühlen des Geräts in der Nacht Luftströmungen im Tubus entstehen, die das Bild vor allem bei hoher Vergrößerung wie durch Wasserwellen verzerrt erscheinen lassen. Dies gilt insbesondere für Geräte mit großem Spiegel, der länger warm bleibt. Man kann die Strömungen vermeiden, wenn man den Spiegel mit einem Lüfter kühlt, so dass er schnell die Temperatur der Umgebung annimmt. Newton-Teleskope bewahrt man am besten im Keller oder in der Garage auf, damit sie zum Beobachtungsbeginn schon ungefähr die Umgebungstemperatur haben.

Strahlengang im Cassegrain-Reflektor (Bild: MesserWoland, CC-BY-SA 3.0)

Eine andere geläufige Bauform für Spiegelteleskope ist der Cassegrain. Beim Cassegrain ist der Fangspiegel nach außen gebogen (konvex) und er reflektiert das Licht zurück zum Hauptspiegel, der in der Mitte eine Durchbohrung besitzt, durch welche das Okular das Bild betrachten kann. Es gibt verschiedene Ausführungen solcher Cassegrain-Teleskope, die sich in der Form der Spiegelflächen und ggf. Korrekturlinsen unterscheiden. Manche Spiegelformen sind aufwändiger zu fertigen, deshalb unterscheiden sich die Teleskope im Preis.

Den Ur-Cassegrain, der nur Spiegelflächen verwendet, findet man kommerziell gar nicht mehr. Die geläufigste Form des Cassegrains ist der Schmidt-Cassegrain, der keinen Parabolspiegel wie der Newton, sondern einen sphärischen Hauptspiegel verwendet. Der hat zwar wegen seiner kugelsymmetrischen Form weniger Komafehler und ist besonders leicht herzustellen, jedoch bilden Kugelspiegel selbst senkrecht einfallende Strahlen nicht sauber ab, sondern weiter außen einfallende Strahlen haben einen anderen Brennpunkt als zentral einfallende (sphärische Aberration). Dies korrigiert der Schmidt-Cassegrain jedoch durch eine speziell geformte Glasplatte, die nach ihrem Erfinder Bernhard Schmidt benannte Schmidt-Platte. Diese ist vorne im Teleskop montiert und dient gleichzeitig dazu, den Fangspiegel zu halten, so dass die Haltestreben des Newtons entfallen – helle Sterne haben keine Strahlen. Damit ist der Tubus des Schmidt-Cassegrain geschlossen und leidet wie der Refraktor weniger unter Luftströmungen im Tubus. Ein weiterer Vorteil des Schmidt-Cassegrain ist seine kurze Bauform, denn durch den nach außen gewölbten Fangspiegel treffen sich die Lichtstrahlen im Fokus so, als ob sie von einem sehr viel weiter entfernten Hauptspiegel über einen Planspiegel reflektiert worden wären. Ein Schmidt-Cassegrain mit 2 m Brennweite ist daher nur ca. 40 cm lang. Das spart Gewicht und macht den Schmidt-Cassegrain transportabel und leicht zu montieren. Man schaut zwar wie beim Linsenfernrohr wieder in das untere Ende des Teleskops, aber da es kurz ist, braucht man kein so großes Stativ.

Der Vorteil des Schmidt-Cassegrain ist gleichzeitig sein Nachteil: Er ist langsam, hat also ein kleines Öffnungsverhältnis. Dies stört aber eigentlich nur beim fotografischen Einsatz: sein Blickfeld ist klein, die Vergrößerung groß, die Anforderung an die Nachführgenauigkeit ist hoch, die Lichtstärke gering. Beim visuellen Beobachten spielt dies keine Rolle, man braucht lediglich Okulare mit langer Brennweite und erreicht evtl. nicht ganz die lichtstärkste Vergrößerung.

Hinzu kommt, dass der Fangspiegel recht groß ist im Vergleich zum Hauptspiegel. Beim Newton nimmt er etwa 20-25% der Öffnung ein und verdeckt 1/25-1/16 der Licht sammelnden Fläche. Beim Schmidt-Cassegrain misst er üblicherweise 33% der Öffnung und verdeckt 1/9 ihrer Fläche. Der Lichtverlust ist dabei weniger bedeutsam als der Verlust an Kontrast. Deswegen liefern Newtons ein wenig knackigere Bilder bei gleicher Öffnung.

Auch ein Schmidt-Cassegrain will gelegentlich kollimiert werden. Dies geschieht ausschließlich am Fangspiegel, wobei man einfach einen hellen Stern anpeilt und ihn etwas unscharf stellt, bis er als Scheibchen erscheint. Man sieht dann den Fangspiegel als dunkle Silhouette vor der unscharfen Sternenscheibe und dreht an den Stellschrauben so lange, bis die Silhouette genau mittig zu liegen kommt, wenn der Stern sich in Bildmitte befindet. Was ein wenig tricky ist, da der Stern beim Drehen an den Schrauben aus der Bildmitte und aus dem Blickfeld wandert.

Zwei Punkte sollten noch erwähnt werden: die meisten Schmidt-Cassegrains fokussieren, indem der Hauptspiegel verschoben wird. Dies kann bei einigen Geräten dazu führen, dass der Hauptspiegel ein wenig Spiel hat und beim Schwenken von Objekt zu Objekt oder beim längeren Verfolgen eines Objekts nachfokussiert werden muss, was visuell kein Problem ist, aber lang belichtete Fotos ruinieren kann. Der zweite Punkt betrifft die exponierte Lage der Korrekturplatte an der Vorderseite des Teleskops. Diese neigt dazu, in feuchter Nachtluft schnell zu beschlagen. Linsenfernrohre haben deshalb vor dem Objektiv noch eine kleine Tubusverlängerung, die Taukappe, die die Optik ein wenig vor der Kälte abschirmt. Der Newton hat sein Objektiv unten und sein ganzer Tubus ist damit eine große Taukappe. Die Schmidt-Cassegrains haben keine fest montierte Taukappe, es lässt sich jedoch leicht eine solche aus Pappe oder Moosgummi mit Klettverschluss basteln, oder man erwirbt ein kommerzielles Produkt.

In letzter Zeit populär geworden ist eine andere Variante des Cassegrains, das Maksutov-Cassegrain. Das „Mak” verwendet einen sphärischen Hauptspiegel, als Korrekturplatte eine stark gebogene, dicke Glasplatte, auf deren Innenseite der Fangspiegel befestigt wird oder bei der ein Stück der Platte einfach mit Aluminium bedampft ist, das als Fangspiegel dient. Solche Maks können und brauchen nicht kollimiert zu werden, sie sind sehr robust. Bis zu einer Größe von 6-7 Zoll werden sie heute in Massenfertigung hergestellt, während größere Geräte wegen der aufwändigen, schweren Glasplatte wenig verbreitet und teuer sind. Die Abbildungsqualität eines Maks ist besser als die eines Schmidt-Cassegrains. Maks sind genau so langsam wie Schmidt-Cassegrains oder eher noch langsamer. Ansonsten gilt das für das Schmidt-Cassegrain Gesagte ebenso für das Maksutov.

Schließlich sei noch das Ritchey-Chrétien-Teleskop erwähnt, das ein hyperbolischen Hauptspiegel verwendet, der völlig frei von Koma aber sehr teuer in der Fertigung ist, und es verwendet keine Korrekturplatte, was es besonders geeignet für Großteleskope macht (auch das Hubble-Weltraumteleskop ist von dieser Bauart). RCs haben ein größeres Öffnungsverhältnis (schnellere Optik) als Schmidt-Cassegrains oder Maksutovs und sind daher für den fotografischen Einsatz bestens geeignet. Wegen ihres hohen Preises kommen sie für den Anfänger jedoch eher nicht in Betracht.

Ich werde oft um Rat gefragt, wenn es darum geht, ein passendes Teleskop zu kaufen. Leider kann ich da wenig weiterhelfen. Ich bin zwar Astronom, aber war selbst nie ein...