Techniklexikon

Teleskop

OptikAstronomie und Astrophysik, Fernrohr, Bezeichnung für ein optisches Instrument, mit dessen Hilfe entfernte Objekte so abgebildet werden, dass sie unter einem grösserem Sehwinkel erscheinen und dem Auge ein helleres und vergrössertes Bild zugeführt wird. Die von weit entfernten Objekten, z.B. Sternen, auf das Auge einfallenden Strahlen verlaufen annähernd parallel und können ohne Akkommodation auf der Netzhaut abgebildet werden, d.h. die aus einem Teleskop austretenden Strahlen sollten ebenfalls parallel sein. Dies wird mit Hilfe einer afokalen (teleskopischen) Anordnung erreicht. Alle Teleskoptypen bestehen aus mindestens zwei optischen Komponenten, dem Objektiv und dem Okular. Das langbrennweitige Objektiv besitzt eine sammelnde Wirkung, während das Okular als Lupe wirkt (Fernrohr).

Speziell in der Astronomie benutzt man Teleskope, um die elektromagnetische Strahlung entfernter Himmelskörper zu sammeln. In der Brennebene entsteht entweder ein Bild des Objekts oder es wird die Strahlung in einem Spektrographen spektral zerlegt. Im sichtbaren Wellenlängenbereich unterscheidet man zwischen Linsenfernrohren (Refraktoren) und Spiegelteleskopen (Reflektoren).

Nach der Erfindung des dioptrischen Fernrohrs durch den niederländischen Optiker Hans Lippershey im Jahre 1608 setzten die Astronomen zunächst ausschliesslich Refraktoren ein. Galileo Galilei verwendete ca. 1,5 m lange Fernrohre mit Objektiven, die er wegen ihrer schlechten optischen Qualität auf Durchmesser von 1,5-2,5 cm abdeckte. Sie verfügten über eine 15-20fache Vergrösserung. Um stärkere Vergrösserungen zu erzielen, wurden die Brennweiten immer mehr verlängert. Um 1670 baute Johannes Hevelius ein über 40 m langes Teleskop, bei dem der Tubus lediglich aus einem lichtdurchlässigen Holzgerüst bestand (siehe Abb. 1). Im Jahre 1668 entwickelte Isaac Newton den ersten Reflektor. Hier fokussiert ein sphärisch oder paraboloidisch geformter Metallspiegel das Lichtbündel, das ein zweiter, planparalleler Spiegel seitlich aus dem Tubus herauslenkt (siehe Abb. 2).

Bis zum Ende des 19.Jh. wurden Refraktoren und Reflektoren parallel weiterentwickelt. Der grösste jemals gebaute Refraktor ging 1897 am Yerkes-Observatorium der Universität Chicago in Betrieb. Er besitzt einen Objektivdurchmesser von 1,04 m und eine Brennweite von 19,4 m. Seitdem wurden jedoch fast ausschliesslich Reflektoren gebaut. Im Gegensatz zu den Refraktoren leiden sie nicht an chromatischer und sphärischer Aberration und absorbieren kein Licht. Während anfänglich als Spiegelmaterial Metallegierungen verwendet wurden, ging man später dazu über, die Spiegelträger aus Glas oder spezieller Glaskeramik zu giessen. Anschliessend wird die Oberfläche geschliffen, poliert und mit Aluminium bedampft. Auf diese Weise entstanden 1948 der 5-m-Spiegel des Mount-Palomar-Observatoriums und 1976 der 6-m-Spiegel des Selentschuk-Observatoriums im nördlichen Kaukasus. Letzterer arbeitete jedoch nur unregelmässig. Seit den 90er Jahren des 20. Jh. werden erstmals monolithische Spiegel mit 8 m Durchmesser hergestellt (Very Large Telescope). In anderen Fällen wurden die Hauptspiegel aus mehreren Segmenten zusammengesetzt. Auf diese Weise lassen sich Spiegel mit 10-12 m Durchmesser bauen (Keck-Teleskop). Da diese Spiegel so dünn sind, dass sie sich unter dem Eigengewicht verbiegen, müssen sie durch aktive Optik in ihrer Optimalform gehalten werden.

Die klassischen optischen Teleskope sind ebenso für den UV- und IR-Bereich einsetzbar. Auch Radioteleskope besitzen eine vergleichbare Bauweise, jedoch andere Detektoren. Gänzlich anders funktionieren Röntgenteleskope, da Röntgenstrahlung nur unter bestimmten Bedingungen an Oberflächen reflektiert wird. Für den Gammabereich gibt es keine Teleskope. Hier werden, wie beim Compton Gamma Ray Observatory, nur mässig richtungsauflösende Detektoren eingesetzt. Wichtig zur Himmelsbeobachtung ist die Art der Aufhängung der Teleskope, die Teleskopmontierung.

Teleskop 1: Das um 1670 entstandene 40 Meter lange Teleskop von Johann Hevelius (aus: J. Hevelius, Machina Coelestis, 1673).

Teleskop 2: Einer von Newtons ersten Reflektoren aus dem Jahre 1671. Der Spiegel besass einen Durchmesser von fünf Zentimetern.

Teleskop 3: Ein um 1684 von Christiaan Huygens gebautes Luftfernrohr ohne Tubus (aus: C. Huygens, Astroscopium Compendiaria, 1684).