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Montierungen

Inhalt
1. Allgemeines zu Montierungen
2. Azimutale und parallaktische Montierungen
3. Montierungstypen
4. Gabelmontierungen
5. Deutsche Montierungen
6. Dobsons
7. GoTo-Montierungen
8. Stative

Allgemeines zu Montierungen

Die Montierung ist das Bindeglied zwischen dem optischen Tubus und dem Stativ. Sie muss die Optik auch bei starken Vergrößerungen möglichst schwingungsarm tragen, die Nachführung in der Astrofotografie bei Langzeitbelichtungen präzise durchführen und sich auf jeden Punkt des Himmels ausrichten lassen. Die Montierung ist also maßgeblich an der Qualität des Gesamtsystems beteiligt.

Eine gute Montierung ist sowohl für eine erfolgreiche visuelle Beobachtung als auch Astrofotografie erforderlich. Bei der visuellen Beobachtung sind die Ansprüche jedoch nicht ganz so hoch. Hier kommt man mit einer nicht ganz so präzisen Nachführung aus, die dann nur ab und zu manuell korrigiert werden muss, damit das Objekt nicht aus dem Gesichtsfeld driftet. Bei geringen bis mittleren Vergrößerungen genügt sogar eine manuelle Nachführung ohne elektrischen Antrieb.

Die Stabilität bei der visuellen Beobachtung ist von den individuellen Ansprüchen abhängig. Einige Amateurastronomen wollen auch hier eine größtmögliche Stabilität und greifen zu schweren, stabilen Montierungen. Andere nehmen eine etwas stärkere Schwingungsanfälligkeit zu Gunsten einer größeren Optik oder besseren Transportabilität in Kauf und verwenden stattdessen eine größere Optik.

Jedoch sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Fokussierung aufgrund von Schwingungen bei nicht ganz so stabilen oder gar unterdimensionierten Montierungen viel schwerer ist, da das Bild stärker im Okular wackelt. Bei zu schwachen Montierungen kann eine visuelle Fokussierung im Extremfall sogar völlig unmöglich sein.

Das Gewicht einer Montierung ist kein alleiniger Indikator für eine gute Stabilität. Schwere Montierungen sind zwar tendenziell stabiler als leichte Konstruktionen, jedoch ist hierfür auch eine solide, schwingungsarme Gesamtkonstruktion, ein solides Stativ und die Ausbalancierung von großer Bedeutung (siehe unten). Sehr kleine und leichte Montierungen, wie die von Kaufhausfernrohren, bieten in der Regel keine hinreichende Stabilität für die visuelle Beobachtung und schon gar nicht für die Astrofotografie. Bereits das Gewicht einer Spiegelreflexkamera lässt sie mitunter entlang einer Achse kippen.

Ein sehr wichtiger Aspekt ist, dass eine Montierung nicht durch ein zu schweres Teleskop überladen und somit instabil wird. Die an sich stabilste Montierung ist unbrauchbar, wenn sie überlastet wird und das aufgeladene Gewicht nicht tragen kann. Im Extremfall kann das sogar zur Beschädigung des Antriebes führen. Viele Hersteller wollen gerade in der unteren bis mittleren Preisklasse eine möglichst gute Optik fürs Geld bieten, was oft zu Lasten der Mechanik und Montierung geht. Die Montierungen sind bei solchen billigen Komplettangeboten für das aufgesattelte Teleskop oft zu schwach. Man sollte bei einer gegebenen, zur Verfügung stehenden Geldsumme lieber eine kleinere Optik und dafür eine stabile Montierung wählen. Die teuerste und beste Profi-Optik ist nutzlos, wenn das Bild durch eine zu schwache, instabile Montierung verwackelt. Ein stabil montiertes 10cm-Teleskop bereitet mit Sicherheit mehr Freude als ein wackeliges 15cm-Gerät. Bei zu schwachen Montierungen zittert das Bild bei der kleinsten Berührung des Gerätes so stark, dass eine exakte Fokussierung unmöglich ist.

Desweiteren sollte eine leichtgängige, aber dennoch stabile und ruckfreie Nachführung per Hand möglich sein.

Ein wichtiger Aspekt für den praktischen Umgang mit der Montierung sind die Stellschrauben für die schwenkbaren Achsen und Feinbewegung: Sie müssen auch in dunkler Arbeitsumgebung gut erreichbar und griffig (auch mit Handschuhen!) sein. Gleiches gilt für die Tasten einer eventuell vorhandenen Steuerbox.

Als Untergrund sollte ein fester und möglichst ebener Boden gewählt werden.

Eine astronomische Teleskopmontierung, die für die Astrofotografie mit langen Belichtungszeiten geeignet ist, muss sich über lange Zeiträume exakt der scheinbaren Bewegung der Gestirne nachführen lassen. Unabhängig von der Bauart der Montierung geschieht dies idealerweise über zwei Motoren, die per Handkorrektur angesteuert werden können, um Nachführfehler auszugleichen. Je genauer die Nachführung arbeitet, und je exakter die Ausrichtung des Fernrohres ist, umso weniger muss die automatische Nachführung bei der Astrofotografie korrigiert werden.

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Azimutale und parallaktische Montierungen

Das sind die beiden Möglichkeiten, ein Teleskop aufzustellen und auszurichten. Die einfachste Art der Aufstellung ist die azimutale Montierung. Hierbei handelt es sich in den meisten Fällen um eine ein- oder zweiarmige Gabel, in der das Teleskop befestigt wird. Azimutale Montierungen arbeiten im Prinzip wie Fotostative, die Verstellung der Position des Tubus und die Nachführung erfolgen waagerecht (in Azimut) und senkrecht (in der Höhe). Auch die weit verbreiteten Dobson-Teleskope (siehe unten) gehören zu den azimutal montierten Geräten. Wir werden unten bei den azimutalen Gabelmontierungen sehen, dass sich azimutale Montierungen nur eingeschränkt für die Astrofotografie eignen.

Hier sind die parallaktischen Montierungen, auch äquatoriale Montierungen genannt, besser geeignet. Bei ihnen wird eine Achse auf den Himmelspol ausgerichtet. Senkrecht auf dieser Achse steht die Deklinationsachse. Sie heisst so, da an ihr die Koordinaten astronomischer Objekte in Deklination (die Höhe am Himmel bzw. der Abstand vom Himmelsäquator) eingestellt werden. An der Deklinationsachse werden auch die in der Regel notwendigen Nachführkorrekturen ausgeführt, die auf eine ungenaue Einnordung zurückzuführen sind. Auf dieser Achse steht senkrecht die Stundenachse. An ihr werden die Koordinaten in Rektaszension eingestellt. Bei korrekter Ausrichtung auf den Himmelspol muss nur in einer Achse, nämlich der Rektaszensionsachse, nachgeführt werden.

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Montierungstypen

Es gibt zwei Grundtypen von parallaktischen Montierungen bei Geräten für Amateurastronomen, auf die sich fast alle handelsüblichen Montierungen zurückführen lassen: Die Gabelmontierung und die Deutsche Montierung. Es gibt noch weitere Arten von Montierungen, zum Beispiel die Englische Jochmontierung und die Kugelmontierung, die hier nicht näher besprochen werden, da sie entweder kaum angewendet werden oder diverse Nachteile gegenüber den oben genannten Grundtypen aufweisen und daher nicht empfehlenswert sind.

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Die Gabelmontierung

Bei der Gabelmontierung ist der Fernrohrtubus in einer ein- oder zweiarmigen Gabel befestigt. Gabelmontierungen gibt es von primitiven Ausführungen bei "Kaufhausteleskopen" bis hin zu professionellen Sternwartenmontierungen mit Computersteuerung.

Der Tubus darf in der Gabel kein Übergewicht zu einer Seite haben. Sollte er bei gelöster Klemmschraube in eine Richtung abkippen, muss das Gewicht durch ein Gegengewicht auf der entgegensetzten Seite ausgeglichen werden, um Nachführungenauigkeiten oder im Extremfall der Beschädigung des Antriebes vorzubeugen. Dies ist meistens erforderlich, wenn okularseitig mit sehr schwerem Zubehör gearbeitet wird.

Es wird zwischen azimutaler und parallaktischer Gabelmontierung unterschieden.

Die azimutale Gabelmontierung hat keine Ausrichtung einer Achse auf den Himmelspol. Sie wird zusammen mit einem Stativ einfach aufgebaut und in Azimut und Höhe dem Lauf der Gestirne nachgeführt. Dies hat Vor- und Nachteile:

In der azimutalen Aufstellung steht das Instrument symmetrisch zur Schwerkraft, vorausgesetzt, der Schwerpunkt des Systems befindet sich direkt über dem Mittelpunkt des Statives. Dies hat bei einer sorgfältigen Verarbeitung und Konstruktion eine Stabilität zur Folge, die kein anderes System bieten kann.

Die Nachführung auf die Beobachtungsobjekte ist bei diesen Systemen kompliziert: Sie muss ständig über zwei Achsen, nämlich in Azimut und Höhe, gleichzeitig erfolgen. Die Komplexität dieser Aufgabe wird einem bewusst, wenn man versucht, einen Stern mit einer solchen Montierung permanent manuell in der Mitte des Gesichtsfeldes zu halten. Daher wird die Nachführung von Computern übernommen, die zu jeder Zeit die beiden Motoren mit der jeweils benötigten Geschwindigkeit ansteuern. Diese Computersteuerungen arbeiten so präzise, dass so gut wie keine Nachführkontrollen, abgesehen vom Ausgleich des periodischen Schneckenfehlers, erforderlich sind. Das System muss man lediglich mit einer Wasserwaage oder Dosenlibelle, die in die Montierung eingelassen wird, parallel zur Schwerkraft ausrichten. Dies geschieht mit den Höhenverstellungen der Stativbeine.

Bei Belichtungszeiten über fünf Minuten macht sich die Bildfeldrotation störend bemerkbar. Dieser Effekt äussert sich in einer Drehung des Bildfeldes und somit der Himmelsobjekte um den Bildmittelpunkt. Das ist der gleiche Effekt, den man bei langen Mondbeobachtungen mit bloßem Auge wahrnimmt: Nach Mondaufgang erscheint der Mond nach links gekippt, im Zenit steht er aufrecht, und vor Monduntergang erscheint der Mond nach rechts gekippt. Für einige Teleskoptypen gibt es Bildfeldderotatoren, die die Kamera entsprechend der Bildfeldrotation drehen und dieser Fehler somit ausgeglichen wird.

An dieser Stelle wurde auf eine Abbildung verzichtet, da die Montierung wie eine parallaktisch montierte Gabel, jedoch ohne Polhöhenwiege, aussieht.

Bei der parallaktischen Gabelmontierung hängt das Teleskop analog zur azimutalen Version in einer Gabel. Diese Gabel wird jedoch mit einer Vorrichtung, die zwischen Gabelmontierung und Staiv gesetzt wird, auf den Himmelspol ausgerichtet. In der Regel findet hier eine sog. Polhöhenwiege Verwendung. Sie wird in der Höhe auf die geographische Breite des Beobachtungsortes und im Azimut auf die Nordrichtung eingestellt. Diese Einnordung ist bei dieser Art von parallaktischer Montierung jedoch äusserst kompliziert und erfordert extrem viel Geduld und Übung.

Foto einer parallaktischen Gabelmontierung:

parallaktische Gabelmontierung

Da die Konstruktion jetzt nicht mehr symmetrisch zur Schwerkraft steht, muss man geringfügige Einbußen in der Stabilität in Kauf nehmen. Meiner Erfahrung nach ist sie aber dennoch sehr gut.

In der parallaktischen Version hängt die Nachführgenauigkeit sehr stark von der Genauigkeit der Einnordung und Ausrichtung parallel zur Schwerkraft ab. Je genauer diese Einstellungen erfolgen, umso weniger muss während der Beobachtung eingegriffen werden.

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Die Deutsche Montierung

Die Deutsche Montierung ist die bei Amateurastronomen beliebteste parallaktische Montierung. Ihr auffälligstes Merkmal ist das Gegengewicht, auf dessen Bedeutung später eingegangen wird.

Wie jede parallaktische Montierung hat die Deutsche Montierung zwei aufeinander senkrecht stehende Achsen: Die Stundenachse (= Rektaszensionsachse) und die Deklinationsachse. Die Polachse wird auf den Himmelspol ausgerichtet. Meist geschieht das mit einem in die Achse integrierten Polsucherfernrohr, das diese Arbeit sehr leicht und exakt durchführbar macht. Somit zeigt die Achse im Idealfall exakt auf den Himmelspol, so dass die Optik zur Nachführung nur um die Stundenachse bewegt wird. Die Stunden- und Polachse fallen zusammen.

Das Foto zeigt eine Deutsche Montierung am Beispiel einer "EQ-2-Montierung". Löst man die Feststellschraube der Stundenachse, kann der gesamte Tubus zum Betrachter hin oder von ihm weg gekippt werden. Bei der Lösung der Klemmung der Deklinationsachse bewegt sich der untere Teil des Tubus zum Betrachter hin und der obere von ihm weg oder umgekehrt, je nach Schwenkrichtung.

Deutsche Montierung

Bei der Deutschen Montierung sind einige wichtige Dinge zu beachten:

  • Das Ausbalancieren des Tubus: Der Tubus muss mit dem Gegengewicht im Gleichgewicht sein, sonst bekommt die Konstruktion Übergewicht und der Antrieb kann Schaden nehmen. Ausserdem wird die Nachführgenauigkeit beeinträchtigt.

    Zur Ausbalancierung werden alle Schrauben der Stunden- und Deklinationsachse (NICHT jedoch der Polhöheneinstellung) gelockert, das Gerät mit Tubus und Gegengewichtsstange parallel zum Erdboden ausgerichtet und dann sich selbst überlassen (Vorsicht, am besten die Hände unter Tubus und Gegengewicht halten!). Kippt die Konstruktion in eine Richtung, müssen Fernrohrtubus und Gegengewicht so lange verstellt werden, bis bei losgelassenem Garät und gelockerten Schrauben keine Neigung in eine Richtung erfolgt.

  • Bei langen Fernrohrtuben kann der Tubus im Laufe einer Beobachtung gegen die Stativbeine stoßen. Dies sollte man vorher ausprobieren, da sonst die Beobachtung oder Belichtung abgebrochen werden und man das Gerät umschwenken muss. Bei einigen Modellen und kurzen Teleskoptuben besteht diese Gefahr nicht.

  • Der Bereich um den Himmelspol ist nur durch sehr umständliches Schwenken einzusehen. Dies ergibt sich aus der Geometrie der Montierung.

Die Stabilität ist bei Deutschen Montierungen bei guter Verarbeitung und Ausbalancierung hervorragend.

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Dobsons

Dobson-Teleskope sind Newton-Reflektoren mit einer speziellen Form der azimutalen Montierung: Der Schwerpunkt des Teleskoptubus liegt knapp oberhalb des Hauptspiegels. Im Schwerpunkt befindet sich eine Aufhängung, mit der es in einer sog. Rockerbox gelagert wird. Hier wird die Einstellung für die Höhe eines Objektes am Himmel vorgenommen. Diese Rockerbox ist auf einem Teller drehbar gelagert, mit ihm wird im Azimut eingestellt und nachgeführt. Bei hochwertiger Verarbeitung kann man mit diesen Montierungen selbst starke Vergrößerungen ruckfrei mit der Hand nachführen.

Das Foto zeigt ein Dobson-Teleskop in Aktion. Man erkennt deutlich die Höhenräder zur Einstellung der Höhe am Himmel.

Dobson

Aufgrund ihrer Stabilität, ihrer einfachen und intuitiven Bedienung sowie ihres exzellenten Preis-Leistungs-Verhältnisses setzen sich Dobsons im Bereich der visuellen Beobachtung immer mehr als Standard-Gerät durch. Bei keinem Teleskoptyp bekommt man mehr Öffnung für einen gegebenen Geldbetrag.

Dobsons sind eigentlich für rein visuelle Beobachtung konzipiert. Aufgrund ihrer hervorragenden optischen Abbildungsqualität kann man sie auch mit Einschränkungen für die Astrofotografie einsetzen: Die Kamera wird mittels eines Fokaladapters und T2-Ring am Okularauszug befestigt. Mit dieser Anordnung lassen sich Gesamtansichten des Mondes und der Sonne aufnehmen, ohne dass sich die scheinbare Bewegung der Himmelskörper störend bemerkbar macht.

Mit Hilfe von Webcams lassen sich mit Dobsons sogar professionelle Planetenaufnahmen gewinnen.

Möglicherweise kippt der Teleskoptubus beim Ansetzen einer schweren Kamera ab, da der Schwerpunkt des Systems hierbei verlagert wird (Dobsons haben keine Feststellschrauben an den Montierungsachsen). In diesem Fall müssen am unteren Tubusende Gegengewichte angebracht werden, die dem Gewicht der Kamera entsprechen.

Es gibt bereits Nachführeinrichtungen, die unter der Rockerbox eines Dobsons montiert werden und das Teleskop der täglichen Himmelsdrehung nachführen.

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GoTo-Montierungen

GoTo-Systeme gibt es für alle Formen der äquatorialen und azimutalen Montierungen. Es handelt sich um computergesteuerte Systeme, die mit Hilfe von GPS den genauen Standort bestimmen, die Ausrichtung des Fernrohres übernehmen, Himmelsobjekte auf Knopfdruck einstellen und auch die Nachführung durchführen. Je nach Modell kann man auch ganze Beobachtungsabläufe vorprogrammieren.

Je nach Qualitäts- und damit Preisklasse sind die Fähigkeiten und Objekte-Datenbanken der einzelnen Modelle zum Teil sehr unterschiedlich. Bei preiswerten Versionen muss zum Beispiel die Ausrichtung parallel zur Schwerkraft manuell erfolgen (bessere Systeme können ungenaue Aufstellungen bei der Nachführung ausgleichen).

Das Foto zeigt die Handsteuerbox einer GoTo-Steuerung:

GoTo-Steuerung

Abhängig vom Modell erfolgt die Initialisierung durch die Eingabe von Datum, Uhrzeit und Ort. Dann werden modellabhängig ein bis zwei helle Initialisierungssterne gesucht, die das System nach Zeit- und Ortsangabe unverbindlich vorschlägt. Einige Systeme kommen bereits komplett ohne Initialisierungsstern aus.

Nach der Ausrichtung darf das Gerät keinen Millimeter bewegt werden, sonst muss die Ausrichtungsprozedur wiederholt werden.

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Stative

Die Montierung ist das Bindeglied zwischen Fernrohrtubus und dem Stativ. Letzteres zählt streng genommen nicht zur Montierung dazu. Es gibt Holz- und Metallstative. Über das bessere Material scheiden sich die Geister:

Metallstative sind längerfristig gesehen haltbarer. Sie sind jedoch sehr schwingungsanfällig und benötigen bei der Astrofotografie eine wirkungsvolle Schwingungsdämpfung. Holzstative dämpfen auftretende Schwingungen sehr effektiv ab. Der Nachtel bei ihnen ist jedoch, dass die Schrauben zur Höhenverstellung im Vergleich zu Metallstativen mit der Zeit ausleiern.

Das Foto zeigt ein stabiles Aluminium-Stativ mit eingefahrenen Beinen. Die Gummifüße bewirken eine gewisse Schwingungsdämpfung.

Aluminium-Stativ

Viele Stative werden instabil, wenn die Beine weit ausgefahren werden. Man sollte auf eine stabile Gesamtkonstruktion achten und die Beine sicherheitshalber nur so weit wie unbedingt nötig ausfahren. Bei leichten Stativen, insbesondere denen von Kaufhausteleskopen, lässt sich die Stabilität erhöhen, indem die Schrauben des Stativs fester angezogen und die Beine mit Sand gefüllt werden. Sie sind werkseitig oft nicht fest genug angezogen.

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