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Teleskoptypen

Inhalt
1. Einleitung 8. Reflektoren nach Newton
2. Allgemeines 9. Das Newton-Teleskop als Allrounder
3. Linsenteleskope (Refraktoren) 10. Lichtstarke Newtons
4. Klassische Fraunhofer-Refraktoren 11. Lichtschwache Newtons
5. Lichtstarke Fraunhofer-Refraktoren 12. Maksutov-Cassegrains
6. ED-Refraktoren und APO-Refraktoren 13. Schmidt-Cassegrains
7. Spiegelteleskope (Reflektoren) 14. Fazit

Die Frage nach dem geeigneten Teleskop ist sowohl bei Einsteigern als auch bei fortgeschrittenen Beobachtern eine der am häufigsten gestellten Fragen zur astronomischen Ausrüstung. Das eine optimale Teleskop gibt es nicht, ansonsten bräuchte man nicht die derzeit auf dem Markt angebotene Instrumentenvielfalt. Die Schwierigkeit besteht darin, aus dem nahezu unüberschaubaren Angebot das für den eigenen Zweck geeignetste Teleskop zu finden. Dies fällt auch erfahrenen Beobachtern nicht immer leicht.

Dieser Artikel soll eine Übersicht über gängige Teleskoptypen geben, ihre Anwendungszwecke sowie Vor- und Nachteile ansprechen. Aufgrund der Komplexität der Materie und Vielfalt der Instrumente kann nicht auf alle zum Teil recht exotischen Teleskoptypen eingegangen werden.

Bei Teleskoptypen findet man häufig Angaben wie "4 Zoll FH" oder "8 Zoll SC". Zoll (engl. Inch oder mit Doppelapostroph, z.B. 8'' abgekürzt) ist ein älteres Längenmaß, mit dem heute noch traditionell die Öffnungen zahlreicher Teleskope bezeichnet werden. Ein Zoll entspricht 25,4 Millimeter. Daher kommen auch die oft recht krummen Öffnungen in Millimeter, wie 203mm für Spiegelteleskope mit acht Zoll Öffnung.

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Allgemeines

Prinzipiell gilt: Erst gutes okularseitiges Zubehör (Okulare und ggf. Zenitspiegel) lassen das Leistungsvermögen eines Teleskops voll ausschöpfen. Eine ausführliche Okularempfehlung für die verschiedenen Teleskoptypen kann hier nicht gegeben werden, da es den Rahmen dieses Beitrages sprengen würde.

Als Faustregel kann gesagt werden, dass der Anspruch an die Okulare mit der Lichtstärke des Teleskops zunimmt. Bei höheren Lichtstärken als ungefähr f/8 muss man in die Okulare je nach Teleskoptyp mehr Geld investieren als in die eigentliche Optik, wenn die Bildqualität gut sein soll. Lichtstarke Teleskope sind "okularkritisch".

Des Weiteren leiden alle Teleskoptypen mit zunehmender Lichtstärke verstärkt unter physikalisch bedingten Abbildungsfehlern. Auf die jeweils relevanten Fehler wird bei den einzelnen Teleskopen eingegangen.

Die Bezeichnungen "Deep Sky-Teleskop" oder "Planeten-Teleskop", die in Foren und auf Websites immer wieder verwendet werden, besagen lediglich, dass das jeweilige Teleskop aufgrund bestimmter optisch-physikalischer Eigenschaften für die jeweilige Objektklasse besonders gut geeignet ist und bessere Ergebnisse verspricht als andere Teleskotypen. In diesem Artikel werden bei den jeweils beschriebenen Teleskopen astronomische Objektgruppen genannt, die mit dem Gerät gut beobachtet werden können. Diese Einsortierung in "Schubladen" soll lediglich aufzeigen, für welche Objektgruppen die jeweiligen Teleskope besonders geeignet sind. Generell lassen sich mit allen Teleskoptypen alle Himmelsobjekte beobachten, jedoch kann nicht jedes Teleskop alle Objektgruppen gleich gut darstellen.

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Linsenteleskope (Refraktoren)

Refraktoren waren die ersten Teleskope überhaupt und sind gewissermaßen das "Sinnbild" des Fernrohrs: Ein im Verhältnis zum Durchmesser mehr oder weniger langes Rohr, an dessen hinteren Ende der Beobachter durch das Okular schaut. Linsenteleskope haben eine Baulänge, die in etwa der Brennweite des Objektivs entspricht. Das Foto zeigt einen Refraktor am Beispiel eines Teleskops mit 120 Millimeter Öffnung und 1000 Millimeter Brennweite. Das Bild vermittelt einen Eindruck von den großen Abmessungen dieser Teleskope relativ zur Öffnung:

Refraktor mit 120 Millimeter Öffnung und 1000 Millimeter Brennweite.

Linsenteleskope nutzen Linsen zur Bündelung des Lichts, um es im Brennpunkt zu vereinen. Genau wie eine Lupe das Sonnenlicht in einem Brennpunkt vereint, sammelt das Teleskopobjektiv (bestehend aus mindestens zwei Linsen) das einfallende Licht und bündelt es im Brennpunkt. Refraktorteleskopen mit langer Brennweite werden ein besonders gutes Kontrastverhalten und eine exzellente Bildschärfe nachgesagt. Die Abbildung zeigt eine Schnittzeichnung durch einen Refraktor mit Strahlengang.

Strahlengang im Refraktor

Aus der lichtbrechenden Eigenschaft der Objektivlinsen resultiert ein systembedingter Farbfehler, da blaues Licht stärker gebrochen wird als rotes Licht. Dieser Farbfehler (Chromatische Aberration, auch Farblängsfehler und sekundäres Spektrum genannt) äußert sich in einem Blausaum um helle Objekte, der mit einem leichten Gelbstich der Lichtquelle einhergeht (das Licht des Blausaums wurde ihr gewissermaßen entzogen). Eine Reduzierung des Farbfehlers auf ein nicht mehr störendes oder gar überhaupt nicht mehr sichtbares Maß wird auf verschiedenen Wegen erreicht.

Besonders deutlich erkennt man den Farbfehler beim sog. Schornsteinkanten-Test, auch Dachkanten-Test genannt. Hierbei wird das Teleskop bei Tageslicht so auf einen Schornstein oder eine Dachkante gerichtet, dass diese von hinten durch den hellen Taghimmel beleuchtet wird. Bei einer korrekten Fokussierung erkennt man nun am Taghimmel einen Blausaum, der sich von der Gebäudekante im Bild in den Himmel erstreckt. Hierbei erscheint der Farbfehler aufgrund des massiven Helligkeits-Kontrastes viel deutlicher als bei Nachtbeobachtungen. Es ist wichtig, dass die Optik exakt fokussiert wird, denn außerhalb des Fokus zeigen selbst die hochwertigsten und farbreinsten Apochromaten Restfarbfehler. Führt man diesen Test mit Spiegelteleskopen durch, lassen sich die verwendeten Okulare auf ihre Farbreinheit hin testen.

Bei einer gegebenen Teleskopöffnung (entspricht dem Linsendurchmesser) nimmt dieser Farbfehler mit der Lichtstärke zu. Bei gegebener Lichtstärke nimmt der Farbfehler wiederum mit der Öffnung zu. Für eine Vertiefung der Farbfehler-Problematik sei der Artikel von Sven Wienstein empfohlen. Er ist sehr ausgereift, so dass es hier wenig sinnvoll wäre, das Rad von Neuem zu erfinden.

Refraktoren sind konstruktionsbedingt weitaus weniger anfällig gegen Dejustage als Reflektoren. Eine einmal eingestellte Kollimation bleibt bei sachgerechtem Umgang lange erhalten. Bei lichtschwachen Refraktoren macht sich eine geringe Dejustage praktisch nicht bemerkbar. Lediglich apochromatische Refraktoren sind aufgrund der komplizierten Objektive und entsprechend aufwändig zu konstruierenden Objektivfassungen wesentlich anfälliger für Dejustage als Achromate. Eine Refraktor-Justage kann in der Regel nur vom Fachmann vorgenommen werden.

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Klassische Fraunhofer-Refraktoren

Der klassische Refraktor nach Fraunhofer (FH) hat ein zweilinsiges Objektiv ("Achromat") aus Kron- und Flintglas und eine Lichtstärke (Öffnungsverhältnis) von f/10 bis f/15. Diese Geräte sind in den letzten Jahren etwas aus der Mode gekommen, da es Alternativen mit ähnlichen Eigenschaften bei den preiswerteren Spiegelteleskopen und optisch höherwertigen ED-Refraktoren (siehe unten) gibt, die aufgrund der Produktion in Fernost bei guter Qualität extrem günstig geworden sind.

Die Abbildung zeigt einen schematischen Schnitt durch ein Fraunhofer-Objektiv. Die Abstandhalter werden als Ringe oder kleine Plättchen ausgeführt und sind hier als etwas dickere schwarze Striche zwischen den Linsen angedeutet.

Fraunhofer-Objektiv

Beim Fraunhofer-Objektiv wird der Farbfehler reduziert, indem das Licht von zwei Wellenlängen in einem Brennpunkt vereint wird. Da das menschliche Auge im grünen Wellenlängenbereich am empfindlichsten ist, erfolgt diese Korrektur für grünes und gelbes Licht. Als Resultat sehen wir in diesem Wellenlängenbereich ein scharfes Bild, und der blaue Anteil des Spektrums wird gestreut, was sich als Farbfehler bemerkbar macht. Eigentlich wird auch der rote Anteil des Spektrums gestreut, aber da unser Auge hier weniger empfindlich ist, wird dieser Teil des Farbfehlers kaum wahrgenommen.

Die klassischen FHs haben meistens Öffnungen von 60 bis 100 Millimeter. Aufgrund ihrer im Verhältnis zur Öffnung sehr langen Brennweite ist der Farbfehler, besonders bei f/13 bis f/15, je nach Öffnung auf ein visuell erträgliches bis kaum sichtbares Maß reduziert. Bei der fotografischen Anwendung erhält man dennoch einen störenden blauen Farbsaum um helle Objekte, der auch eine Kontrastminderung zur Folge hat.

Das Bild ist aufgrund des Öffnungsverhältnisses nicht sehr hell, was die Brauchbarkeit für Deep Sky-Beobachtungen einschränkt. Ein weiterer Nachteil für Deep Sky liegt in dem selbst mit Weitwinkelokularen erreichbaren relativ kleinen Gesichtsfeld. Solche Geräte haben eine sehr starke Hebelwirkung. Das stellt hohe Ansprüche an die Montierung. Verglichen mit kurzbauenden Teleskopen braucht man für eine gegebene Öffnung sehr schwere, stabile und teure Montierungen.

Das Haupteinsatzfeld dieser Refraktoren ist die Sonnen-, Mond- und Planetenbeobachtung und als Leitrohr in der Astrofotografie. Meiner Erfahrung nach ist die Kontrastleistung an harten Hell-Dunkel-Übergängen eines gut farbkorrigierten Refraktors von hervorragender Qualität.

Der klassische Fraunhofer stellt also im Endeffekt ein Nischenprodukt dar, das seine Stärken voll ausspielen kann, wenn es um kontrastreiche und ästhetische Beobachtungen von Mond, Sonne und Planeten geht. Modelle mit Objektivdurchmessern von 70-80 Millimeter eignen sich aufgrund ihrer extrem kurzen Auskühlzeit hervorragend als preiswerte Zweitteleskope für schnelle Beobachtungen zwischendurch ("Schnellspechteln"). Ansonsten sind diese Teleskope im Prinzip überholt.

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Lichtstarke Fraunhofer-Refraktoren

Lichtstarke FHs sind von der optischen Konstruktion her mit den klassischen Fraunhofer-Refraktoren identisch, sie sind lediglich wesentlich lichtstärker. Eigentlich darf streng genommen nicht von einem Fraunhofer gesprochen werden, da "echte Fraunhofer" nach einer Stärke des Restfarbfehlers definiert werden, die mit diesen Geräten nicht erreicht wird. Da sich der Begriff jedoch in der Astro-Szene allgemein eingebürgert hat, wird die Bezeichnung an dieser Stelle beibehalten. Als schnelle Fraunhofer werden Refraktoren mit einem achromatischen Objektiv bezeichnet, deren Lichtstärken zwischen f/8 und f/5 liegen. Es gibt sie handelsüblich mit Öffnungen von ca. 70 bis 150 Millimeter.

Diese Teleskope werden bei Öffnungen ab ca. 100 Millimeter in der Regel mit einem zwei Zoll-Okularauszug angeboten. Dies ermöglicht in Verbindung mit langbrennweitigen Okularen je nach Objektivbrennweite Gesichtsfelder von bis zu vier Grad, das entspricht acht Vollmonddurchmessern. Diese Teleskope sind somit Spezialisten für große Gesichtsfelder und Objekte mir großer Ausdehnung und geringer Flächenhelligkeit. Ein weiteres, klassisches Einsatzgebiet ist die Komenetsuche und -beobachtung. Kometen haben oft eine geringe Flächenhelligkeit und einen mehr oder weniger langen Schweif und sind deshalb Paradeobjekte für schnelle FHs. Früher wurden sie deshalb auch treffend "Kometensucher" genannt.

Der Hauptnachteil ist die geringe Vergrößerungsfähigkeit. Bereits ab etwa 20- bis 25-facher Vergrößerung macht sich der Restfarbfehler der lichtstarken Achromaten störend bemerkbar. Bei höheren Vergrößerungen wird das Bild aus dem gleichen Grund flau, kontrastarm und unscharf. Das geht hierbei so weit, dass durch den Farbfehler Details vollständig verschmiert werden, die ein Fernrohr mit entsprechender Öffnung rein rechnerisch auflösen müsste. Für Planetenbeobachtung sind diese Geräte aus diesem Grund völlig ungeeignet. Die hohe Lichtstärke bedingt auch eine stärkere Koma zum Bildfeldrand hin. Das ist eine kometenförmige Verzeichnung der Sterne. Solche Optiken benötigen hochwertige und teure Okulare, damit das große Bildfeld auch am Rand ansehnlich und scharf ist. Die Koma wird mit ihnen jedoch nicht beseitigt, sondern nur die Randschärfe verbessert sich merklich.

Schnelle Achromaten sind also der komplette Gegensatz zum klassischen Fraunhofer: Sie sind prädestiniert für Anwendungen mit schwacher Vergrößerung und ausgedehnten Objekten. Im Prinzip sind es riesige, einäugige Ferngläser. Allerdings gibt es auch leistungsfähigere Spiegelteleskope, die diese Aufgabe genauso gut erfüllen, beispielsweise Newton-Teleskope mit 150 Millimeter Öffnung und 170 Millimeter Brennweite. Aufgrund ihrer farbfehlerfreien Optik sind diese Geräte weitaus vielseitiger einsetzbar als schnelle Achromaten.

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ED-Refraktoren und APO-Refraktoren

Hierbei handelt es sich um Refraktoren mit verbesserter Farbkorrektur. Je nach Ausführung kann der Farbfehler bis unterhalb der Wahrnehmungsgrenze des menschlichen Auges reduziert werden. Das Bild erscheint dann also farbrein.

ED-Refraktoren sind zweilinsige Teleskope aus speziellem optischem Glas (ED steht für "Extra Low Dispersion"). Dies führt zu einer Farbkorrektur, die besser ist als die eines klassischen FHs, aber noch nicht ganz an die an die eines Voll-APOs (Apochromaten) heran reicht. Selten findet man auch Dreilinser, die im Gegensatz zu APOs aus nur zwei Glassorten bestehen. Es handelt sich also genau genommen um einen verbesserten Achromat und nicht um einen APO, wie es die Werbung oft suggeriert. Die langbrennweitigen Versionen erreichen jedoch fast die Farbkorrektur eines Apochromaten.

Von Interesse sind vor allem die kurzbrennweitigen ED-Refraktoren, die von den optischen Daten her mit den schnellen Achromaten vergleichbar sind. Diese erreichen eine Farbkorrektur, die mindestens an die eines klassischen FH um f/15 heran kommt, meist ist sie jedoch noch besser. Geräte mit Lichtstärken von f/6 bis f/8 werden deshalb gern für die Großfeld-Astrofotografie genutzt. Der Farbfehler fällt hierbei kaum auf. Aufgrund ihrer Fähigkeit, auch stärkere Vergrößerungen ohne stärkere Farbfehler zu ermöglichen, sind es auch gut geeignete Reiseteleskope. Lichtstarke Versionen sind jedoch genauso okularkritisch wie die entsprechenden Achromaten. Auf die Öffnung bezogen haben sie sehr gute Allround-Eigenschaften.

Für apochromatische Refraktoren (APO's) gilt fast das gleiche. Sie bestehen jedoch aus drei Objektivlinsen und erreichen eine nahezu perfekte Farbkorrektur. Diese wird dadurch erreicht, dass von den drei Linsen drei Wellenlängen in einem Brennpunkt vereint werden. Der resultierende Restfarbfehler ist so gering, dass er bei hochwertiger Verarbeitung und korrekter Wahl der Glassorten unterhalb der Wahrnehmungsgrenze gedrückt wird. Er ist also physikalisch noch vorhanden, kann aber vom Auge nicht mehr detektiert werden.

apochromatisches Objektiv

Die Abbildung zeigt einen schematischen Schnitt durch ein APO-Objektiv. Die Abstandhalter werden als kleine Plättchen ausgeführt und sind hier als etwas dickere schwarze Striche zwischen den Linsen angedeutet. Hierbei wird die Kompliziertheit der Konstruktion deutlich: Jede Linse besteht aus einer anderen Glassorte und zieht sich bei Temperaturreduzierung geringfügig anders zusammen. Bei schlechten Objektivfassungen, die das nicht berücksichtigen, besteht die Gefahr einer Dejustage der Optik.

Lediglich bei extrem lichtstarken Modellen um f/5 erkennt man im Hochvergrößerungsbereich einen schwachen Restfarbfehler. Aus diesem Grund (farbreine Abbildung ohne die vermeintlichen Nachteile der Obstruktion) werden APOs von einigen Sternfreunden als die endgültigen Teleskope angesehen. Dies trifft jedoch wenn überhaupt nur für eine gegebene Öffnung zu, da die Leistung in Bezug auf Auflösung und Lichtsammelvermögen unabhängig von der Bauart mit der Öffnung zunimmt. Ein optimiertes Spiegelteleskop bietet für weniger Geld eine nahezu vergleichbare Leistung.

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Spiegelteleskope (Reflektoren)

Spiegelteleskope benutzen einen oder mehrere Spiegel, um das Sternenlicht im Brennpunkt zu bündeln. Man unterscheidet zwischen reinen Spiegelteleskopen (Reflektoren) und den sog. katadioptrischen Reflektoren, die Linsen und Spiegel zur Bilderzeugung benutzen. Letztere erkennt man an der relativ zur Brennweite kurzen Baulänge (nur reine Cassegrains und Ritchey-Chretiens erreichen als reine Spiegelteleskope eine ähnliche Kompaktheit). Die Gemeinsamkeit beider Systeme liegt darin, dass ein Hauptspiegel das Licht bündelt, welches von einem Fangspiegel umgelenkt und ins Okular geleitet wird.

Spiegel sind mit einer sehr guten Qualität wesentlich einfacher und damit preiswerter herzustellen als ein Refraktorobjektiv mit gleicher Öffnung. Aus diesem Grund bekommt man bei Spiegelteleskopen für eine gegebene Geldsumme eine wesentlich größere und damit leistungsfähigere Optik. Das gilt insbesondere, wenn man sich für Newton-Teleskope als Dobson-Bauweise entscheidet. Reflektor-Tuben mit großen Spiegeldurchmessern benötigen parallaktisch montiert so schwere und teure Montierungen, dass sich der Preisvorteil der eigentlichen Optik schnell wieder relativiert.

Spiegel weisen keine Farbfehler auf, da das Licht nicht wie beim Durchgang durch eine Linse gebrochen wird. Sieht man von den sehr teuren APO-Refraktoren ab, sind Spiegelteleskope die Optiken, die in Bezug auf die Farbwiedergabe die besten Abbildungen liefern.

Alle Spiegelteleskope müssen justiert werden. Die Justage einer Optik ist bei Spiegelteleskopen einfacher als bei Refraktoren und kann vom Beobachter problemlos selber ausgeführt werden. Bei den ersten Versuchen ist es zwar relativ umständlich, aber nach etwas Übung ist diese Arbeit in maximal wenigen Minuten zu erledigen. Je nach Teleskoptyp muss die Justage mehr oder weniger häufig erfolgen. Diese Justage ist von elementarer Wichtigkeit für die Bildqualität. Das gilt insbesondere für lichtstarke Systeme mit f/5 und f/4, aber auch noch für die weit verbreiteten f/6-Optiken. Bereits sehr geringe Dejustagen rufen hier Unschärfen und Koma hervor. Teleskope mit f/8 oder lichtschwächer reagieren auf geringe Dejustagen nicht ganz so empfindlich, dennoch sollte auch bei ihnen die Justage regelmäßig geprüft werden.

Das Foto zeigt eine Justage-Einrichtung am Beispiel eines Schmidt-Cassegrain-Teleskops. Die Justage des Fangspiegels wird hier an den drei kleinen inneren Inbus-Schrauben eingestellt.

Justageschrauben eines Schmidt-Cassegrain-Teleskops

Reflektoren, insbesondere Newton-Teleskope, lassen sich im Gegensatz zu Refraktoren relativ einfach optimieren, um ein Maximum an Leistung zu erhalten. Im Auslieferungszustand sind Teleskope nur selten auf optimale Leistung optimiert. Das ist ein Umstand, der der großen Stückzahlen in der Massenproduktion geschuldet ist. Eine ausführliche Anleitung zur Optimierung der verschiedenen Teleskope kann hier nicht gegeben werden. Die meisten Optimierungsmaßnahmen betreffen den Luftaustausch mit der Umgebung des Teleskops, eine Anpassung der Fangspiegelgröße für visuelle oder fotografische Zwecke und die Kontraststeigerung des Bildes, zum Beispiel eine Tubus-Auskleidung mit Velours, speziell gegenüber des Okularauszuges bei Newtons.

Die Obstruktion durch den Fangspiegel ist ein weiterer wichtiger Punkt. Ihre Auswirkungen werden ähnlich strittig diskutiert wie der Farbfehler bei Refraktoren. Am Fangspiegel und bei vorne offenen Tuben auch an seiner Aufhängung wird das Licht gebeugt. Die sternförmigen Strahlen, die auf zahlreichen Astrofotos von Sternen ausgehen, sind ein Effekt dieser Beugung an den Fangspiegelstreben. An diesem Beispiel wird der erste negative Effekt der Obstruktion deutlich: Dem abzubildenden Objekt geht Licht und damit Bildinformation verloren. Dieses Licht geht in die sog. Beugungsringe. Folglich führt Obstruktion zunächst generell zu einem, wenn auch sehr geringen, Kontrastverlust. Die Beugungsringe werden heller als bei einem Refraktor gleicher Öffnung, da sie mehr gebeugtes Licht erhalten. Allerdings wird das eigentliche Beugungsscheibchen etwas kleiner.

Im Vergleich mit Refraktoren gilt hier die durch Erfahrung zahlreich bestätigte Faustformel des sog. Kontrastdurchmessers: Ein Reflektor mit gegebener Öffnung zeigt an Objekten mit weichen Kontrasten, zum Beispiel die Marsoberfläche, den gleichen Kontrast, wie es ein gut farbkorrigierter Refraktor tut, dessen Öffnung der des Reflektors abzüglich des linearen Obstruktionsdurchmessers beträgt. Ein Spiegelteleskop mit 200 Millimeter Öffnung und 50 Millimeter zentraler Obstruktion zeigt beispielsweise solche Objekte mit dem gleichen Kontrast wie ein guter Refraktor mit 150 Millimeter Öffnung. Bei harten Hell-Dunkel-Kontrasten gilt diese Regel jedoch nicht. Hier zeigen größere Reflektoren die volle Kontrastleistung. Diese Regel gilt jedoch nur, wenn die Optik eine einwandfreie Qualität hat und korrekt justiert ist. Sonst wirken sich diese Fehler stärker aus als der obstruktionsbedingte Kontrastverlust.

Obstruktion führt zu einem geringen Schärfeverlust, wenn sie mehr als 37 Prozent in Bezug auf den Durchmesser beträgt. Im Bereich hoher Vergrößerungen in Bezug auf die Öffnung nimmt die Unschärfe dann durch die Beugung zu. Solche hoch obstruierten Reflektoren gelten im Hochvergrößerungsbereich deshalb als anfälliger gegen Beugungsunschärfen als Linsenteleskope. Das Bild im Teleskop erscheint dann etwas weichgezeichnet. Bei Teleskoptypen mit solch starker Obstruktion kommt oft die sog. Bildfeldwölbung und Koma mit ins Spiel, die ebenfalls für Unschärfen abseits der optischen Achse sorgen. Aus diesem Grund ist bei solchen Teleskopen die große Obstruktiopn nicht der Hauptgrund für eine mitunter erkennbare Weichzeichnung: Verschiedene Teleskoptypen mit 37 Prozent Obstruktion bilden meiner Erfahrung nach unterschiedlich scharf ab, je nach Stärke der Bildfeldwölbung.

Bereits 25 Prozent machen sich wenn überhaupt nur im direkten Vergleich mit abschattungsfreien Optiken bemerkbar. Die Grafik (externer Link) demonstriert anhand einer Simulation die Auswirkungen der Obstruktion. Jede noch so geringe Dejustage oder schwächstes Seeing haben stärkere Auswirkungen auf die Bildqualität als die Obstruktion von 25 Prozent. Unter 20 Prozent ist in der Praxis kein Effekt der Obstruktion mehr erkennbar. Gerade bei geringen Obstruktionswerten scheint der Übergang zwischen realistischer, objektiver Wahrnehmung der hervorgerufenen Bildfehler und einem psychologischen Effekt auf der Basis "Ich weiß, dass ein abschattendes Hindernis im Strahlengang befindet." fließend und nicht eindeutig festlegbar zu sein.

Bei der Fotografie ist der Qualitätsverlust durch die Obstruktion praktisch vernachlässigbar. Hier muss lediglich der durch die Abschattung hervorgerufene Verlust an Lichtsammelvermögen berücksichtigt werden, eine Kontrastverstärkung kann nachträglich erfolgen. Ein größerer Fangspiegel ist hierbei sogar zwingend erforderlich, damit der Sensor ohne Vignettierung (Randverdunkelung) komplett ausgeleuchtet wird.

In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass bei Spiegelteleskopen die Fangspiegelstreben so dünn wie möglich gehaltren werden sollten, um Abschattungen und damit den Licht- und Kontrastverlust so gering wie möglich zu halten. Dicken von 0,5 Millimeter gelten hier als gute Kompromisslösung.

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Reflektoren nach Newton

Newton-Reflektoren sind bei Amateurastronomen die beliebtesten reinrassigen Spiegelteleskope. Sie bestehen aus einem parabolischen Hauptspiegel, der das Licht in Richtung der Öffnung reflektiert, wo es kurz vor dem Brennpunkt von einem planen Fangspiegel seitlich aus dem Tubus in den Okularauszug reflektiert wird. Es sind die am einfachsten aufgebauten und zugleich vielseitigsten Teleskope im Bereich der Amateurastronomie.

Die Abbildung zeigt eine Schnittzeichnung durch einen Newton-Reflektor. Das Licht fällt von links kommend auf den Hauptspiegel und wird gebündelt, bis es auf den Fangspiegel trifft. Dieser lenkt das Strahlenbündel seitlich aus dem Tubus, wo es sich im Brennpunkt vereint.

Strahlengang im Newton-Reflektor

Ein Newton ist, ähnlich wie ein Refraktor, etwa genauso lang wie seine Brennweite. Es werden bei längeren Teleskopen also genauso hohe Anforderungen an die Montierung gestellt wie bei Linsenteleskopen ähnlicher Öffnung. Aus diesem Grund werden für die visuelle Anwendung Newtons meistens als Dobson-Version gebaut: Im Schwerpunkt des Tubus befinden sich zwei Höhenräder, die in einer sog. Rockerbox gelagert werden. Diese ist im Azimut schwenkbar, so dass sich zusammen mit den Höhenrädern eine einfache und effektive azimutale Montierung ergibt. Das Foto zeigt ein Dobson-Teleskop bei der Beobachtung. Man erkennt deutlich die Höhenräder.

Dobson-Teleskop

Oft findet man Newton-Teleskope, deren Brennweite etwa doppelt so lang ist wie der Tubus. Bei diesen sog. Cat-Newtons wird ein Hauptspiegel in sphärischer Ausführung verwendet, dessen Brennweite der Hälfte der Nominalbrennweite entspricht. Im Okularauszug befindet sich eine Korrekturlinse, die den Abbildungsfehler des Kugelspiegels, die Sphärische Aberration, korrigiert und gleichzeitig die Brennweite um den Faktor zwei verlängert.

Diese Korrekturlinse ist oft von unzureichender Qualität und kann deshalb ihre Aufgabe meistens nicht verrichten. Hat man dennoch ein Exemplar mit einwandfreier Optik erwischt, ist das zweite Problem die Justage der Optik: Sie ist so umständlich, dass sie von einem Einsteiger kaum zu bewerkstelligen ist. Von solchen Teleskopen muss folglich dringendst abgeraten werden.

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Das Newton-Teleskop als Allrounder

Sehr weit verbreitet sind Newton-Teleskope mit einer Lichtstärke von f/6 und 20 Zentimeter Öffnung. Die hieraus resultierende Brennweite von 1200 Millimetern ermöglicht in Kombination mit der Öffnung sehr gute Mehrzweck-Eigenschaften:

Die Öffnung erlaubt bereits die Beobachtung zahlloser lichtschwacher Objekte. In Verbindung mit Zwei-Zoll-Okularen werden gleichzeitig sehr große Gesichtsfelder erreicht, wenn auch nicht so große wie mit den oben erwähnten Großfeld-Spezialisten. Beträgt die Obstruktion (Abschattung) durch den Fangspiegel weniger als 20% des Durchmessers, hat das Gerät in Bezug auf Schärfe und Kontrast an Mond und Planeten nahezu das gleiche Potential wie ein APO-Refraktor mit vergleichbarer Öffnung. Das Öffnungsverhältnis ermöglicht die Nutzung des gesamten Vergrößerungsbereiches von der minimal bis maximal sinnvollen Vergrößerung.

Die systembedingten Fehler, wie die Koma am Bildfeldrand, halten sich bei f/6 in vertretbaren Grenzen. Die bei Newtons relativ häufig notwendige Justage ist ebenfalls nicht so kompliziert wie bei lichtstarken Modellen. An Okularen werden zwar bereits etwas teurere Bauweisen benötigt, jedoch ist der f/6 Newton in dem Punkt bei weitem nicht so anspruchsvoll wie solche mit f/5 oder gar f/4.

Dieser Teleskoptyp stellt folglich das wahrscheinlich beste Allround-Teleskop dar, das ein Leben lang Freude bereiten kann.

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Lichtstarke Newtons

Das sind Newton-Teleskope mit Lichtstärken von f/5 bis f/4. Diese Geräte werden primär für die Großfeld Deep Sky-Beobachtung und -fotografie eingesetzt. Sie leiden bereits stark unter der oben beschriebenen Koma in Richtung Bildfeldrand. Diese kann mit einem sog. Koma-Korrektor behoben werden.

Ein weiteres, gerade für Anfänger oft schwieriges Problem ist die Notwendigkeit einer exakten Justage dieser Geräte. Nur dann zeigen sie ihr vollständiges Potential. Diese hochgenaue Justage erfordert einige Übung.

Diese Teleskope ermöglichen atemberaubende Großfeld-Beobachtungen von Sternhaufen und Nebeln, wenn sie zusammen mit hochwertigen Okularen mit zwei Zoll Steckdurchmesser verwendet werden. Bei f/4-Teleskopen kann ein guter Okularsatz jedoch schnell ein paar hundert Euro kosten.

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Langbrennweitige Newtons

Es gibt Newton-Teleskope mit Lichtstärken von f/8, die stark auf einen möglichst hohen Kontrast bei visueller Beobachtung ausgelegt sind. Der Fangspiegel kann bei der geringeren Lichtstärke kleiner gehalten werden, als es beim f/6-Allrounder erforderlich ist. Das Resultat ist ein Spezialteleskop mit hohem Kontrast für Mond- und Planetenbeobachtungen.

Diese Geräte sind weitgehend okularunkritisch. Bei langen Brennweiten benötigen sie jedoch eine extrem stabile Montierung oder eine Dobson-Montierung. Eine konsequente visuelle Ausrichtung mit kleinem Fangspiegel bringt beim fotografischen Einsatz ein anderes Problem mit sich: Das Bildfeld großer Sensoren wird nicht komplett ausgeleuchtet. Die Folge sind Randverdunkelungen, die sog. Vignettierung.

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Maksutov-Cassegrains

Maksutovs (Mak's) sind ein sog. katadioptrisches System. Das Sternenlicht fällt zunächst durch eine Meniskuslinse auf der Vorderseite, danach wird es vom sphärischen Hauptspiegel reflektiert. Von diesem gelangt das Strahlenbündel auf den Sekundärspiegel, der die Brennweite des Primärspiegels um etwa den Faktor fünf verlängert, bevor das gesammelte Licht im Fokus vereint wird. Die Abbildung zeigt den Strahlengang in einem Maksutov-Teleskop.

Strahlengang im Maksutov-Cassegrain-Teleskop

Die Meniskuslinse hat die Aufgabe, die Sphärische Aberration des Hauptspiegels zu korrigieren. Das Ergebnis ist ein Teleskop von geringen Lichtstärken (meist f/10 bis f/15) mit einer sehr kompakten Bauweise. Die Tubuslänge beträgt ca. ein Fünftel der Brennweite. Sie werden deshalb gern als Balkon- und Terrassenteleskope eingesetzt. Bei gegebener Öffnung benötigt man aufgrund der geringeren Hebelwirkung keine so schweren und teuren Montierungen wie bei Newtons oder Refraktoren. Kleine Maksutovs bis etwa 10 Zentimeter Öffnung lassen sich auf einem stabilen Fotostativ betreiben und sind damit geeignete Handgepäck-Teleskope.

Das Foto zeigt einen kleinen Maksutov am Beispiel der bekannten "Russentonne" mit zehn Zentimeter Öffnung (Apertur) und 1000 Millimeter Brennweite. Man erkennt deutlich die nach innen gewölbte Meniskuslinse mit dem zentralen Fangspiegel. Die Rückseite solcher Teleskope ist in der Regel mit denen der Schmidt-Cassegrains weitgehend identisch (siehe unten). Maks haben dort jedoch in der Regel Justageschrauben für die Hauptspiegel-Justage, die je nach Modell unterschiedlich ausgeführt sind.

Maksutov-Cassegrain-Teleskop

Maksutovs weisen bauartbedingt eine sehr gute Feldkorrektur auf, Sterne am Bildfeldrand werden kaum verzerrt dargestellt. Aus den Eckdaten ergeben sich ähnliche optische Eigenschaften wie bei langbrennweitigen Refraktoren, sie sind jedoch farbrein. Das macht sie zu hervorragenden Mond- und Planetenspezialisten. Leider haben zahlreiche MAKs eine zu hohe Obstruktion durch Fangspiegel (30 bis 40 Prozent), die kontrastmindernd wirkt. Sie sind okularunkritisch, auch einfache Okulartypen liefern sehr gute Ergebnisse.

Die meisten Maksutovs arbeiten mit einer sog. Hauptspiegel-Fokussierung. Hierbei wird der Hauptspiegel von aussen mit einem Drehknopf entlang der optischen Achse bewegt, bis der Fokus erreicht ist. Der Vorteil besteht darin, dass aussen am Tubus okularseitig keine beweglichen Teile benötigt werden. Es kann somit schweres Zubehör verwendet und spielfrei befestigt werden. Der Nachteil liegt im sog. Spiegel-Shifting, das beim Fokussieren durch ein leichtes Verkippen des Hauptspiegels eintreten kann. Dies erschwert die Fokussierung und kann in der Astrofotografie Langzeitbelichtungen erschweren. Nach Erfahrung des Autors wird dieses Shifting von den Herstellern derzeit recht gut beherrscht, so dass es praktisch nicht stört.

Bei Maksutov-Cassegrains kann ein zu enges oder zu langes Blendenrohr zu einer Vignettierung führen. Damit ist das Rohr gemeint, das von der zentrahlen Durchbohrung im Hauptspiegel in den Tubus ragt. Es soll Streulicht unterdrücken. Diese Rohre sind häufig sehr knapp und mit wenig Reserve konstruiert. Aus diesem Grund bringt ein nachträglich eingebauter 2 Zoll-Okularauszug keinen nennenswerten Gewinn an Gesichtsfeld.

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Schmidt-Cassegrains

Schmidt-Cassegrains (SC's) besitzen ebenfalls einen sphärischen Haupt- und Fangspiegel. Die sphärische Korrektur des Hauptspiegels erfolgt jedoch durch eine sog. Schmidt-Platte an der Frontseite des Teleskops. Dies ermöglicht bei gegebener Öffnung eine noch kompaktere Bauweise als bei Maksutovs. Ansonsten arbeiten sie nach dem gleichen Prinzip wie Maksutovs. Die Abbildung zeigt den Strahlengang in einem Schmidt-Cassegrain-Teleskop. Die Fokussierung erfolgt in der Regel wie bei den Maksutovs.

Strahlengang im Schmidt-Cassegrain-Teleskop

Dieser Teleskoptyp hat verglichen mit Mak's eine schlechtere Korrektur der Abbildung zum Bildfeldrand hin. Man erkennt deutlich Koma und Bildfeldwölbung. Bildfeldwölbung bedeutet, dass die Außenbereiche des Bildfeldes eine andere Fokuslage haben als die Bildmitte, sie befindet sich am Bildrand in Richtung des Fangspiegels versetzt. Die Bildebene ist also ähnlich wie eine Salatschüssel gekrümmt. Einige Hersteller bieten Derivate dieses Systems an, die diese Bildfehler, speziell die Koma, korrigieren. Die Fangspiegel-Obstruktion beträgt ca. 37 Prozent der Öffnung. Somit zeigen diese Optiken einen leichten, aber sichtbaren Weichzeichnungs-Effekt bei starken Vergrößerungen und verminderten Kontrast.

Das Foto zeigt Vorder- und Rückseite der Schmidt-Cassegrain-Weiterentwicklung "ACF" (Advanced Coma Free), deren äußerer Aufbau mit Schmidt-Cassegrains baugleich ist. Man erkennt auf der Rückseite den Fokussierknopf (langer chromfarbener Stift) und eine Hauptspiegel-Fixierung (kurzer chromfarbener Stift, oben).

Schmidt-Cassegrain-Teleskop

Koma und Bildfeldwölbung verursachen ebenfalls Unschärfen, die mitunter stärker ausfallen als die der Obstruktion. Klassische Schmidt-Cassegrains bilden bei gegebener Öffnung etwas weicher ab als andere Teleskope mit vergleichbarer Öffnung. Beim klassischen Schmidt-Cassegrain kann man der Bildfeldwölbung mit einem Bildfeldebener, der auch die Brennweite verkürzt, entgegen wirken.

Bei ihnen kann ein zu enges oder zu langes Blendenrohr (im linken Bild in der Hauptspiegelmitte erkennbar) wie bei den oben besprochenen Maksutovs ebenfalls zu einer Vignettierung führen. Die Konsequenzen sind hierbei die gleichen wie bei den Mak's.

Die Lichtstärke beträgt in der Regel f/10, so dass sie sich in Bezug auf Anwendungsgebiete und Okularverträglichkeit mit Mak's vergleichen lassen. Auch sie benötigen bei gleicher Öffnung keine so großen und schweren Montierungen wie Newtons oder Refraktoren. Bei gegebener Öffnung sind Schmidt-Cassegrains die "montierungsfreundlichsten" Telesklope.

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Fazit

Es gibt nicht das eine ideale Teleskop. Man muss sich je nach Beobachtungsbedingungen und persönlichen Vorlieben die Bauweise aussuchen, die den eigenen Wünschen und Beobachtungszielen am ehesten entspricht. Letztendlich hat jedes System seine individuellen Stärken und Schwächen und ist somit ein Kompromiss. Beispielsweise möchten viele Beobachter ein möglichst farbneutrales Bild und schließen für sich deshalb allein aus diesem Grund Linsenteleskope kategorisch aus. Andere bevorzugen widerum die einfachere Handhabung und Pflegeleichtigkeit eines Refraktors. Es ließen sich noch weitere Beispiele aufführen, wie Optimierbarkeit, Einblickposition oder Transportabilität, die einen direkten Einfluss auf die Wahl des optischen Systems haben

Es empfiehlt sich deshalb generell, vor einem Teleskopkauf auf Teleskoptreffen oder bei Volkssternwarten gemeinsam mit erfahrenen Hobbyastronomen zu beobachten und mehrere Teleskopsysteme kennen zu lernen. Kein noch so guter und vollständiger verbaler Bericht kann den persönlichen Eindruck ersetzen.

Die in Diskussionsforen und E-Mail Anfragen häufig gestellte Frage "Ist Teleskop x gut?" oder "Ich habe Angebot y (mit Link zum Angebot) gesehen. Soll ich da zuschlagen?" lässt sich also nur schwer pauschal, und wenn man das Teleskop selber nicht von Beobachtungen her kennt per Ferndiagnose schon gar nicht in letzter Instanz beantworten. Eine Antwort auf diese Fragen muss stets auf den geplanten Einsatzzweck und die Rahmenbedingungen bezogen werden.

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