Spiegelteleskop: Funktion, Aufbau und Bauformen

Spiegelteleskop Schmidt-Cassegrain
Goto-Teleskopmontierung mit 8-Zoll-Schmidt-Cassegrain und 70-mm-Refraktor huckepack. Kapege.de / CC BY-SA 3.0

Vielleicht sind Sie auf Ihrem Weg zum Hobbyastronomen ja gerade über den Begriff des Spiegelteleskops gestolpert. 

Möglicherweise ist da auch der Wunsch nach einem eigenen Fernrohr, egal welcher Bauart, nicht weit.

Ich habe diesen Artikel dem Aufbau und der Funktionsweise von einem Spiegelteleskop gewidmet. Außerdem gehe ich auf die gängigsten Bauformen ein.

Ich hoffe, Ihnen dabei zu helfen, etwas Licht ins Dunkel zu bringen. Dem versierten Fernrohr-Veteran wird der Artikel nicht viel Erkenntnis verschaffen: Er ist für Einsteiger in die Amateurastronomie geschrieben worden.

Was ist ein Spiegelteleskop?

Ein Spiegelteleskop (Reflektor) ist ein optisches Gerät, das elektromagnetische Wellen sammelt und bündelt, um weit entfernte Objekte betrachten zu können. Neben dem optischen Hohlspiegel (Primärspiegel) sind weitere zentrale Bauelemente ein oder mehrere Hilfsspiegel und das Okular, die in einem Tubus montiert sind.

Das Anwendungsgebiet der Spiegelteleskope ist die beobachtende Astronomie: Reflektoren werden gleichermaßen visuell, aber auch fotografisch und für die Spektroskopie eingesetzt. Neben den Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts sind sie für einen sehr weiten Teil des elektromagnetischen Spektrums (ultraviolett bis zum fernen Infrarot) geeignet.

Die wichtigsten Typen sind der Newton-Spiegel, Schmidt-Spiegel und der Cassegrain-Spiegel.

Auf modernen Forschungssatelliten sind derzeit Spiegelteleskope von etwa 0,5 bis etwa 3 Metern in Verwendung. Größere Sternwarten nutzen Reflektoren von etwa 2 bis 10 Metern Durchmesser.

Die ESO baut derzeit an dem weltweit größten Spiegelteleskop der Welt, dem ELT (Extremely Large Telescope), das einen Primärspiegel-Durchmesser von 39 Metern haben wird und in Chile entsteht.

Beliebteste Bauform des Spiegelteleskops: das Newton-Teleskop

Heute sind bei uns Amateurastronomen vor allem die Spiegelteleskope, die nach Isaac Newton benannt sind, äußerst beliebt. 

Warum ist diese Bauart bei unserer Community beliebt? 

Newton-Reflektoren haben den Vorteil, dass sie sowohl bei der lichtstarken Optik als auch bezogen auf die Öffnungsgröße preisgünstiger als andere Varianten sind. 

Eine Erklärung ist also der Preisvorteil, der einen kostengünstigeren Einstieg in das tolle Hobby möglich macht.

Newton Spiegelteleskop 150 750 von Celestron
Newton 150/750 von Celestron

Heute sind bei uns Amateurastronomen vor allem die Spiegelteleskope, die nach Isaac Newton benannt sind, äußerst beliebt. 

Warum ist diese Bauart bei unserer Community beliebt? 

Newton-Reflektoren haben den Vorteil, dass sie sowohl was die lichtstarke Optik angeht als auch bezogen auf die Öffnungsgröße preisgünstiger, als andere Varianten sind. 

Eine Erklärung ist also der Preisvorteil, der einen kostengünstigeren Einstieg in das tolle Hobby möglich macht.

Newton Spiegelteleskop 150 750 von Celestron
Newton 150/750 von Celestron

Dobson-Teleskop

Auch ich habe den Einstieg über ein Newton-Teleskop gefunden. Die Faustregel „Viel Öffnung für wenig Geld“ war damals für mich ausschlaggebend bei der Kaufentscheidung.

Das trifft vor allem zu, wenn Sie ein Newton-Teleskop als „Dobson“, das heißt mit Dobson-Montierung, kaufen. Der Vorteil einer solchen Montierung liegt nämlich darin, dass sie vergleichsweise große Teleskope tragen kann und dabei wirklich unschlagbar günstig ist.

Ein solch montiertes Newton-Spiegelteleskop lässt sich in Breite und Höhe frei bewegen. Mit sehr wenig Kraftaufwand kann man das Gerät in jede beliebige Position bringen.

Wenn Sie den Erwerb eines Spiegelteleskops in Erwägung ziehen, beachten Sie bitte die Kriterien beim Teleskop-Kauf.

Ein besonders günstiges und auch für Kinder hervorragend geeignetes Modell dieser Bauart habe ich in meinem Artikel über Fernrohre für Kinder vorgestellt.

Falls Sie momentan auf der Suche nach einem Einsteiger-Teleskop sind, kann ich Ihnen das folgende Modell ans Herz legen.

Skywatcher Heritage-130P FlexTube Dobson Teleskop

  • Viel Öffnung fürs Geld
  • relativ stabile Dobson Montierung
  • sehr platzsparend
  • Gut zu transportieren für Ausflüge

Lesen Sie für weitere Informationen auch unser Review zum Skywatcher Heritage 130P FlexTube Reflektor.

Mit dem Gerät machen Sie für den Anfang kaum etwas falsch: einen relativ günstigen und soliden Einstieg haben Sie damit auf jeden Fall erreicht. Auch hier noch mal mein Lieblingssatz zur Teleskop-Wahl:

Das beste Teleskop ist das, welches Sie auch tatsächlich benutzen. Für den Einstieg geht es schließlich vorwiegend darum, Erfahrungen zu sammeln, die Himmelsmechanik zu lernen und erste Beobachtungsausflüge zu starten. Später kann man immer noch teurere, bessere Ausrüstung kaufen, wenn das Hobby begeistert.

Reflektor versus Refraktor

Beim Spiegelteleskop (Reflektor Teleskop) wird das Licht vom Primärspiegel reflektiert. 

Anders beim Linsenteleskop (Refraktor Teleskop): Hier wird das Licht im Objektiv gebrochen. Oftmals kommen bei den teureren Linsenteleskopen mehrere Linsen zum Einsatz.

Über die Besonderheiten und den Einsatz im Alltag beider Teleskop-Typen haben wir schon an anderer Stelle berichtet. Für einen gesamten Überblick beider Bauarten schauen Sie sich daher den Abschnitt in unserem Beitrag zum Kauf eines Teleskops an.

Refraktor
Refraktor auf einer Gabel Montierung

Zentrale Bauteile beim Spiegelteleskop

Zentrale Elemente sind die beiden Spiegel, die im Tubus montiert sind: Hauptspiegel (Primärspiegel) und Fangspiegel (Sekundärspiegel). Beim Hauptspiegel ist das verwendete Baumaterial entscheidend für die erreichbare Größe. Bei Großteleskopen werden die Spiegelelemente des Hauptspiegels oft segmentiert.

Der Fangspiegel leitet das Licht gebündelt zum Okular weiter. An dieser Stelle trifft das Licht bei uns Hobbyastronomen auf unser menschliches Auge. Bei wissenschaftlichen Projekten ist der Detektor dagegen meist nicht das Auge, sondern hochwertige Sensoren.

Der Primärspiegel von größeren Teleskopen muss zusätzlich mit Stützkonstruktionen abgesichert werden, damit ein Durchbiegen verhindert werden kann. Sie können sich ja vorstellen, dass ein Spiegel von mehreren Metern Durchmesser ein hohes Gewicht hat.

Der Tubus ist als Rohr- oder Gitterrohrkonstruktion vorzufinden. Er trägt Hauptspiegel und Fangspiegel (oder Ablenkspiegel), vielfach aber auch Okular bzw. Bildaufnehmer. Der Tubus hält diese Elemente in einer optischen Achse. Ein Tubus als simples Rohr konstruiert gibt es eher bei kleineren Spiegelteleskopen. Je größer diese werden, desto eher findet man die Gitterrohrkonstruktion vor.

Ein letztes Element in einem Spiegelteleskop sind Streublenden: Sie dienen der Bildverbesserung. Auch sie kommen im Tubus zum Einsatz. Man will damit verhindern, dass durch eine Streuung Licht ins Okular gerät.

Strahlengang im Spiegelteleskop: Funktion und Aufbau

Spiegelteleskope tragen ihren Namen zurecht: Man verbaut einen Hohlspiegel als Objektiv. Das eintreffende Licht im Tubus wird zurückgeworfen und gebündelt. Viele Bauarten verwenden darüber hinaus Optikelemente wie Umlenk- und Fangspiegel, aber auch Linsen.

Spiegelteleskope sind neben Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts auch ausgelegt für den ultravioletten bis fernen Infrarot-Bereich des elektromagnetischen Spektrums.

Zu den wichtigsten Spiegelteleskopen gehören Newton-, Cassegrain- und Schmidt-Spiegel.

Strahlengang Newton-Teleskop

Newton Teleskop
Strahlengang eines Newton-Teleskops. ArtMechanic / CC BY-SA 3.0

Kurz vor dem Brennpunkt besitzt diese Bauform des Spiegelteleskops einen ebenen Hilfsspiegel. Dieser Hilfsspiegel lenkt das Licht aus dem Tubus heraus. Am Ausgang des Tubus sind das Okular oder Spezialgeräte bzw. Registriergeräte wie ein Spektrometer oder eine CCD-Kamera befestigt. 

Strahlengang Cassegrain-Teleskop

Cassegrain-Spiegelteleskop
Cassegrain Teleskop Design. Szőcs Tamás / CC BY-SA 3.0

Ein mittig durchbohrter Hauptspiegel ist zentrales Element beim Cassegrain-Teleskop. Am Hauptspiegel angelangt, wird das Licht zunächst einmal dort reflektiert und gebündelt. Wenn das Licht auf den Hilfsspiegel trifft, wird dieses zur Öffnung des Primärspiegels reflektiert. Hier befinden sich Okular oder Registriergeräte.

Strahlengang Schmidt-Teleskop

Schmidt-Teleskop
Strahlengang eines Schmidt-Teleskops. ArtMechanic / CC BY-SA 3.0

Anders verläuft der Strahlengang beim Schmidt-Teleskop: Hier ist der Primärspiegel kugelförmig geschliffen. So entstehen zwar Abbildungsfehler, die durch den Schliff entstehen; jedoch hat ein solches Teleskop eine gläserne Korrektionsplatte installiert, um diese Fehler zu korrigieren. Auf einer Fläche, die im Tubus kugelförmig ist, entsteht das Bild. Die Registriergeräte können entsprechend an dieser Stelle angebracht werden.

Das Schmidt-Teleskop wird auch Schmidt-Kamera oder Schmidt-Spiegel genannt und ist speziell für Astrofotografie ausgelegt. 

Zweispiegel-Varianten sind das Schmidt-Cassegrain-Teleskop und das Schmidt-Newton-Teleskop.

Ausgewählte Geschichtsdaten rund um das Spiegelteleskop

Das erste Spiegelteleskop baute im Jahre 1616 Nicolaus Zucchius, ein Jesuitenpater. Er verbaute den Hohlspiegel leicht gekippt, weswegen das erste Teleskop dieser Bauart starke Abbildungsfehler aufwies. Man ging im Laufe der Zeit von anfangs aus Glas geschliffenen Spiegeln zu Metallspiegeln über, bis schließlich der Glasguss verbessert wurde.

Ein Meilenstein war das 1672 von Laurent Cassegrain entwickelte Cassegrain-Teleskop. Diese Bauart ist bis heute im Einsatz.

Etwa zur gleichen Zeit, 1668-1672, baute Isaac Newton das Newton-Teleskop, welches einen Hilfsspiegel besaß und damit das Problem des gekippten Hauptspiegels umging. Er verwendete einen konkaven Primärspiegel aus Spiegelmetall, der gerade montiert wurde. Newton montierte zudem einen kleinen Fangspiegel, um 45 Grad geneigt, in der optischen Achse des Hauptspiegels, sodass das Licht im 90 Grad Winkel zum Okular gelenkt wurde.

1721 gelang den Brüdern Hadley der Bau eines parabolischen Hauptspiegels, mit dem Ziel ein fehlerfreies Bild zu erschaffen. Diese waren die Basis für immer größer werdende Teleskope in den nachfolgenden 150 Jahren.

Bis etwa zur Mitte des 19. Jahrhunderts wurden die Hauptspiegel aus Spiegelmetall gefertigt und hatten lediglich ein Reflexionsvermögen von etwa 60 %. Außerdem korrodierte das Metall mit der Zeit. Man musste also regelmäßig Polieren, was aber die parabolische Form leiden ließ.

Später entwickelten Foucault und Steinheil Glasspiegel, die über eine Reflexionsschicht aus Silber verfügten. Diese besaßen ein weitaus höheres Reflexionsvermögen und ließen sich auch noch leichter erneuern.

© AstronomieFans
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