Spiegelteleskop und Refraktor Teleskop
Arbeitsmittel der Astronomen

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Fasziniert vom Sternenhimmel

Vermutlich solange es Menschen gibt, geht ihr Blick in klaren Nächten an den Sternenhimmel.
Der Anblick tausender funkelnder Sterne und des schimmernden Bandes des Milchstraße kann so manchen faszinieren, das Gefühl erzeugen, selbst nur ein Staubkorn in der Unendlichkeit zu sein oder aber den Drang wecken, mehr darüber zu erfahren, was da zu sehen ist.
Schon vor mehreren tausend Jahren wurden dazu Ideen entwickelt und kontinuierliche Beobachtungen mit großem Aufwand und teilweise erstaunlicher Präzision durchgeführt. Doch alles geschah nur mit dem bloßen Auge, denn optische Hilfsmittel standen noch nicht zur Verfügung. Deshalb gab es über viele Jahrhunderte kaum neue astronomische Erkenntnisse.

 

Linsenfernrohr – Refraktorteleskop

Vermutlich etwa um das Jahr Dreizehnhundert wurden erstmals geschliffene Kristall- oder Glaslinsen als Sehhilfen bei Weitsichtigkeit benutzt. Es dauerte aber weitere 300 Jahre bis man auf die Idee kam, zwei Linsen unterschiedlicher Brennweite an den Enden eines Rohres passender Länge (Summe der Brennweiten) anzuordnen und so dass erste Fernrohr zu bauen.

Raumflugplanetarium Cottbus

Das Linsenfernrohr, auch als Refraktorteleskop bezeichnet, ermöglichte eine vergrößerte Ansicht der beobachteten Objekte. Das Objektiv des Refraktor-Teleskops ist um ein Vielfaches größer als die Linse des menschlichen Auges und sammelt deshalb eine wesentlich höhere Lichtmenge. Dadurch konnten nun viele astronomische Objekte, die bisher durch ihre Winzigkeit oder Lichtschwäche unsichtbar waren, beobachtet und genauer untersucht werden.

 

In der Folge kam es zur Entdeckung der Krater, Gebirge und Mare (große Ebenen) auf dem Mond, der vier großen Monde des Jupiter, der Phasen der Venus (analog dem zu- und abnehmenden Mond) und der Sonnenflecken.

Anfangs hatten die Teleskope nur kleine Objektive und geringe Vergrößerungen. Je leistungsfähiger die astronomischen Instrumente wurden, um so vielfältiger und umfangreicher wurden auch die wissenschaftlichen Entdeckungen und Erkenntnisse.

 

Spiegelteleskop – Reflektorteleskop

Wenige Jahre nach dem Bau der ersten Refraktoren, wurden dann auch optische astronomische Instrumente konstruiert, die nach einem anderen Prinzip funktionieren. Schon länger war bekannt, das Hohlspiegel, wie der Rasierspiegel, die betrachteten Dinge größer erscheinen lassen.
Ein solcher Hohlspiegel wurde nun mit einer darüber und leicht seitlich angeordneten Okular-Linse kombiniert und so das erste Spiegelteleskop geschaffen.

Die seitliche Anordnung des Okulars war notwendig, damit der Beobachter nicht mit seinem Kopf selbst das Blickfeld verdeckt, führte aber zu Verzerrungen des Bildes.
Bei einer anderen Bauart wurde deshalb exakt auf der optischen Achse des Spiegels – also genau senkrecht über der Spiegelmitte – ein kleiner ovaler um 45 Grad geneigter Spiegel montiert, der die Lichtstrahlen auf das im rechten Winkel dazu angeordnete Okular warf.

 

Der sogenannte Fangspiegel befindet sich im Blickfeld und vermindert dadurch die aufgenommene Lichtmenge etwas. Das kann durch einen vergrößerten Hauptspiegel kompensiert werden. Durch die zentrale Anordnung kommt es aber nicht mehr zu den vorher genannten Bildverzerrungen.

 

Das Funktionsprinzip des Spiegelteleskops vermeidet einige Probleme des Linsenfernrohrs.
Zum Beispiel werden beim Refraktor die Spektralfarben des Lichtes beim Durchgang durch die Objektivlinse unterschiedlich stark gebrochen. Der Brennpunkt der einzelnen Farben und damit auch die Position der scharfen Abbildung befinden sich an verschiedenen Stellen. Daraus resultieren Unschärfen und farbige Säume um die hellen Objekte. Dieser Effekt lässt sich durch Korrekturlinsen und eine große Brennweite des Objektivs verringern.

Am Spiegel werden dagegen alle Spektralfarben gleich stark gebrochen. Dafür verursachen die Kante des Fangspiegels und seine Halterung eine Lichtbeugung, die die Trennschärfe des Spiegelteleskop negativ beeinflusst.

 

Objektivlinsen für Refraktorteleskope haben in der Regel flache sphärische Oberflächen (Kugelkalotte). Die Oberfläche der Spiegel für Teleskope benötigt aber zur Erzeugung eines scharfen Abbilds einen parabolischen Schliff. Diese parabolische Spiegeloberfläche mit ausreichend geringen Abweichungen herzustellen, stellte lange Zeit ein großes Problem dar.
Nachdem dieses technische Problem gelöst war, entwickelte sich das Spiegelteleskop bis heute zur vorrangigen Bauform für große optisch-astronomische Teleskope.