Techniklexikon

Spiegelteleskope

Astronomie und Astrophysik, Reflektoren, astronomische Fernrohre, deren lichtsammelndes Element aus einem parabolisch geschliffenen Hohlspiegel (Spiegel) besteht. Dieser sog. Primärspiegel befindet sich am unteren Ende des Tubus – im Gegensatz zu Refraktoren, deren Objektiv sich am oberen Ende befindet. Bei modernen Grossteleskopen besteht der Primärspiegel aus einer Glaskeramik mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten, so dass sich die Spiegelform bei Wärmeänderungen (etwa zwischen Tag und Nacht) nicht wesentlich verändert. Auf diese Keramik ist eine dünne Aluminiumschicht aufgedampft. Die von einem Objekt einfallenden parallelen Lichtstrahlen werden von dieser Schicht reflektiert und im Brennpunkt gebündelt, wo sie mit Hilfe eines Okulars (in der Regel nur noch bei Amateurteleskopen zu finden) oder unterschiedlichen astronomischen Detektoren (Astroplatten, CCD oder Spektrographen) registriert werden. Bei einigen älteren Teleskopen befindet sich der Primärfokus im Bereich der Eintrittsöffnung des Teleskops und ist von einer Beobachterkabine umgeben. In ihr legte früher ein Beobachter die Astroplatten etc. in entsprechende Halterungen ein. Reflektoren lassen sich grösser bauen als Refraktoren, da man die Spiegel besser unterstützen kann als optische Linsen, so dass die Masse des Spiegelträgers nicht zu Verformungen führt. Zudem weisen sie im Gegensatz zu Refraktoren keine chromatischen Abbildungsfehler auf. Bei grossen Bildfeldern kann jedoch durch schräg einfallende Lichtstrahlen eine Koma entstehen, eine längliche Verzerrung des Bildes, die durch entsprechende Formung des Spiegels korrigiert wird.

Je nach der Lage dieses Brennpunktes unterscheidet man unterschiedliche Teleskoptypen. Bei Newton-Teleskopen befindet sich am oberen Ende des Tubus ein um 45° geneigter Sekundärspiegel, der das Licht zur Seite in das Okular reflektiert. Die meisten Grossteleskope sind jedoch als Cassegrain-Teleskope gebaut. Sie besitzen in der Mitte des Hauptspiegels eine Bohrung. Der Sekundärspiegel ist hyperbolisch geschliffen und reflektiert das Licht durch diese Bohrung in die Detektoren. Bei den seltener benutzten Gregory-Teleskopen ist der Fangspiegel konkav und hinter dem Brennpunkt des Primärspiegels angebracht. Eine Variante des Cassegrain-Teleskops ist das Nasmyth-Teleskop, bei dem ein dritter Spiegel oberhalb des Primärspiegels das Licht durch eine seitliche Öffnung reflektiert. Bei Coudé-Systemen liegt dieser Spiegel in der Kreuzungsebene der Achsen von Deklination und Rektaszension, so dass das Licht immer durch die Rektaszensionsachse gelenkt werden kann. Dies ermöglicht den Einsatz grösserer und schwererer Detektoren, die nicht unmittelbar am Teleskop befestigt sein müssen. Bei Ritchey-Chrétien-Teleskopen sind Haupt- und Sekundärspiegel hyperbolisch deformiert, um Verzerrungen des Strahlengangs bei grossen Bildflächen zu reduzieren. Schiefspiegler besitzen einen schräg gestellten Primärspiegel und einen entsprechend geformten, neben dem Tubus liegenden Sekundärspiegel, so dass bei kleineren Teleskopen kein Licht durch den Sekundärspiegel verschluckt wird. Zum Einsatz kommen auch Kombinationen von Spiegeln und optischen Linsen, sog. katadioptrische Systeme, zu denen etwa Schmidt-Spiegel und Maksutow-Teleskope gehören. Letztere bestehen aus einem sphärischen Hauptspiegel und einer konkaven Meniskuslinse.

Die ehemals grössten Einzelteleskope, das Mount-Palomar-Observatorium in Kalifornien und das Selentschuk Astrophysikalische Observatorium im Kaukasus, besitzen Spiegeldurchmesser von 5 m bzw. 6 m. Mit ihnen scheint die Ära der grossen Einzelteleskope jedoch ein Ende gefunden zu haben. Neuere Teleskope wie das Very Large Telescope der ESO bestehen aus mehreren grossen Einzelteleskopen, die jedoch optisch miteinander gekoppelt werden können und deren Lichtsammelvermögen mittels der optischen Apertursynthese einem Teleskop mit wesentlich grösserem Durchmesser entsprechen. Zusammen mit Techniken der adaptiven Optik können so auch vom Erdboden aus Beobachtungen durchgeführt werden, deren Auflösung nur noch durch die Beugung an den optischen Elementen des Teleskops begrenzt wird. Andere Teleskope neuerer Bauart nutzen kleinere Spiegel von etwa 1-2 m Durchmesser, die – wie beim Multi Mirror Telescope – im Rahmen eines Spiegelarrays mit passendem Schliff einen viel grösseren Spiegel bilden, dessen Masse und Baukosten jedoch um ein vielfaches geringer sind als bei einem Teleskop entsprechender Grösse.

Spiegelteleskope: Typen verschiedener Spiegelteleskope: a) Cassegrain-Teleskop, b) Nasmyth-System (F: Fangspiegel, U: Umlenkspiegel), c) Newton-Teleskop (U: Umlenkspiegel, P: Parabolspiegel), d) Schmidt-Teleskop(KS: Kugelspiegel, P: Photoplatte, K: Korrekturspiegel), e) Maksutow-Teleskop (KL: Korrekturlinse mit zentralem Konvexspiegel).