Teil 13 - Welche Fernrohre für die Astrofotografie geeignet sind

Aus dem reichhaltigen Angebot das für die eigenen Bedürfnisse bei dem zur Verfügung stehenden Budget passende Teleskop herauszufischen, ist keine leichte Aufgabe.

Teil 13: Welche Fernrohre für die Astrofotografie geeignet sind

Wer an der Astronomie im Allgemeinen und der Astrofotografie im Besonderen Interesse hat, wird früher oder später den Wunsch nach einem eigenen Teleskop verspüren. Zwar gelingen visuelle Beobachtungen durchaus bereits mit dem bloßen Auge oder einem Fernglas und selbst eindrucksvolle Astrofotos können ohne Teleskop entstehen (siehe Teile 1 bis 4 dieser Tutorial-Reihe), aber erst ein Fernrohr verschafft den Zugang zu zahllosen kleineren und/oder lichtschwächeren Himmelsobjekten.

Das Angebot an Teleskopen ist riesig und anfangs schier unüberschaubar, die Werbeversprechungen vollmundig. Dieses Tutorial soll sich daher mit der Frage beschäftigen, welche Fernrohre für die Astrofotografie geeignet sind und empfohlen werden können. Um es vorwegzunehmen: Ein für alle Zwecke ‚bestes’ Teleskop gibt es nicht. Die angebotenen Bauformen und optischen Systeme haben jeweils spezifische Vor- und Nachteile, manche sind für ein breites Anwendungsspektrum leidlich zu gebrauchen, andere sind Spezialisten und spielen ihre Vorzüge nur bei der Beobachtung bestimmter Objekte aus. Und auch ein großes, leistungsstarkes Teleskop kann die falsche Wahl sein, wenn seine Größe und sein Gewicht dazu beitragen, dass es nur selten benutzt wird, weil die Handhabung und der Transport zu viel Aufwand und Mühe bedeuten.

Grundsätzlich ist anzumerken, dass an ein Teleskop für astrofotografische Zwecke bedeutend höhere Ansprüche gestellt werden müssen als an ein Gerät zur visuellen Himmelsbeobachtung. Während sich zum reinen Durchschauen auch Fernrohre im unteren Preissegment eignen können, bleibt für die Fotografie nur die Wahl von besseren, aber auch kostspieligeren Modellen.

Hier eine Auswahl von Punkten, die von Bedeutung sind:

• Abbildungsqualität

Auf der optischen Achse liefert jedes Teleskop mit einer präzisen Optik eine akzeptable Abbildungsgüte. Für visuelle Zwecke ist das ausreichend, für die Fotografie jedoch ist es wichtig, dass auch abseits der optischen Achse die Sterne scharf abgebildet werden – möglichst bis in die Bildecken. Je größer der Aufnahmesensor in der verwendeten Kamera ist, desto schwieriger ist es, diese Bedingung zu erfüllen.

• Ausgeleuchtetes Feld

Die meisten Teleskope sind nicht dazu imstande, einen „Vollformat-Sensor“ der Größe 24x36 Millimeter vignettierungsfrei auszuleuchten; dann entstehen bei jedem Bild dunkle Ecken. Selbst bei Sensoren im „APS-C-Format“ (1,6-fach-Crop, 15x22 Millimeter) zeigen einige Fernrohre noch Schwächen in dieser Disziplin.

• Okularauszug

Bei Verwendung einer digitalen Spiegelreflexkamera (DSLR) muss ein Okularauszug mit einem Mindestdurchmesser von zwei Zoll vorhanden sein. Wichtig ist aber auch die mechanische Ausführung des Okularauszugs. Er sollte stabil genug sein, sodass nach dem Anschluss einer (im Vergleich zu einem Okular) schweren DSLR keine Verkippungen auftreten. Zur exakten und feinfühligen Fokussierung ist eine Untersetzung des Fokussiermechanismus von Vorteil.

Stabiler 2-Zoll-Okularauszug mit untersetztem Fokussiermechanismus: Das große schwarze Rad dient der groben Scharfstellung, das goldene ist zehnfach untersetzt und ermöglicht eine feinfühlige Verstellung.

Auch dieser Okularauszug von Meade bietet eine Getriebeuntersetzung beim Fokussieren. Im Bereich des blauen Rings besteht zusätzlich die Möglichkeit, ihn um die optische Achse zu rotieren, um den besten Bildausschnitt einzustellen.

Dieser 1,25-Zoll-Okularauszug ist zu klein, um daran eine digitale Spiegelreflexkamera anzuschließen. Das Chromfinish täuscht darüber hinweg, dass er komplett aus Kunststoff gefertigt ist und fotografischen Ansprüchen an die Stabilität nicht gerecht werden kann.





• Temperaturstabilität

Üblicherweise sinkt die Temperatur während einer Nacht kontinuierlich ab. Je nach den verwendeten Materialien für Tubus und Okularauszug kann sich dadurch der Fokuspunkt verschieben, und ein häufiges Nachfokussieren wird fällig. Mehr Freude macht ein Gerät, bei dem ein wiederholtes Nachstellen der Schärfe trotz sinkender Temperatur nie oder nur selten nötig ist.

• Bildfeldebnung

Die meisten optischen Systeme der Amateurteleskope leiden unter Bildfeldwölbung, d.h. die Schärfenebene ist keine Ebene, sondern eine Halbkugel. Das führt unweigerlich zu partiellen Unschärfen auf den Fotos, je nachdem, auf welchen Punkt fokussiert wird. Je größer der Aufnahmesensor ist, desto problematischer wird es. Abhilfe schafft eine speziell für ein optisches System „gerechnete“ Bildfeldebnungslinse, die aber nicht für alle Teleskope erhältlich ist.

• Öffnungsverhältnis

Das Öffnungsverhältnis ergibt sich, wenn die Brennweite durch die freie Objektivöffnung der Frontlinse oder des Hauptspiegels dividiert wird. Das Ergebnis ist eine Zahl, die identisch ist mit der Blende eines Fotoobjektivs. Je kleiner die Zahl ist, desto lichtstärker ist das Teleskop. Eine hohe Lichtstärke bedeutet kurze Belichtungszeiten, was bei der Fotografie von lichtschwachen Deep-Sky-Objekten ein großer Vorteil ist. Wegen der kurzen Belichtungszeiten werden lichtstarke Optiken auch als „schnell“ bezeichnet, diejenigen mit geringer Lichtstärke als „langsam“.

• Bildfehler (Aberrationen)

Fotografisch nutzbar sind nur Teleskope, deren Abbildungsfehler (Aberrationen) so gering sind, dass sie auf den Fotos nicht oder nur mit Mühe erkennbar sind.

Das Auflösungsvermögen und die Fähigkeit, möglichst viel Licht zu sammeln, hängt einzig und allein vom freien Durchmesser des Fernrohrobjektivs (Linse oder Spiegel) ab, der von Astronomen gerne Öffnung genannt und in Zoll angegeben wird (1 Zoll = 2,54 Zentimeter). Für die Fotografie jedoch ist das Öffnungsverhältnis, also die Blende, wichtiger, denn von ihr hängt die resultierende Belichtungszeit ab. Freilich: Möchte man längere Brennweiten mit einem „schnellen“ Öffnungsverhältnis, ergeben sich automatisch auch große Öffnungen.

Festzustellen bleibt an dieser Stelle auf jeden Fall, dass der Preis, das Gewicht und die Abmessungen eines Teleskops mit steigender Öffnung sehr schnell anwachsen.





Entwicklung des Gewichts und des Preises in Abhängigkeit zur Teleskopöffnung. Die Grafik basiert auf der ACF-Geräteserie von Meade, ist aber von dem zu erkennenden Trend praktisch auf alle anderen Teleskope übertragbar. Absolutpreise und –gewichte spielen in dieser Darstellung keine Rolle und wurden weggelassen.

Neben diesen Anforderungen sind es natürlich auch die individuellen Wünsche und Vorlieben, die bei der Teleskopwahl zählen. Namentlich entscheidet die Brennweite in Kombination mit dem Sensorformat über den effektiven Bildwinkel. Während ausgedehnte Himmelsobjekte wie die Andromeda-Galaxie oder der Orionnebel bereits mit 500 Millimeter Brennweite formatfüllend aufgenommen werden können, verlangen kleinere Objekte wie zum Beispiel der Ringnebel oder ein Planet nach bedeutend längerer Brennweite.

Linsen oder Spiegel?

Eine grundlegende Unterscheidung bei Fernrohren ergibt sich, wenn man die optischen Komponenten betrachtet, die das Bild erzeugen. Besteht das Objektiv nur aus Linsen, spricht man von einem Linsenfernrohr oder Refraktor. Dienen ausschließlich Spiegel als Objektiv, handelt es sich um ein Spiegelteleskop bzw. einen Reflektor. Erzeugen sowohl Spiegel als auch Linsen das Bild, spricht man von einem katadioptrischen System.

1. Das Linsenfernrohr (Refraktor)

Der Refraktor entspricht am ehesten dem, was ein Laie sich unter einem Teleskop vorstellt: Am vorderen Ende des Tubus befindet sich ein Objektiv aus mindestens zwei Linsen, während am hinteren Ende die Kamera ohne weitere optische Elemente angeschlossen wird. Ein Linsenteleskop ist daher eine stark vereinfachte Form eines Teleobjektivs mit fester Brennweite. Teleobjektive sind allerdings aufwendiger konstruiert, sodass ihre Baulänge kürzer ist als die effektive Brennweite. Bei Refraktoren ist das nicht der Fall, sodass die Baulänge der tatsächlichen Brennweite in etwa entspricht.

Schematische Darstellung eines Refraktors. Das Sternenlicht fällt von links ein, trifft auf das Objektiv aus Glaslinsen und wird von diesen auf dem Sensor der Kamera in einem Brennpunkt konzentriert.





Refraktoren leiden unter der Problematik der chromatischen Aberration, einem Farblängsfehler, der dadurch entsteht, dass das Licht in den Linsen wellenlängenabhängig unterschiedlich stark gebrochen wird.



Schematische Darstellung des Farblängsfehlers (chromatische Aberration): Eine Linse wirkt gleichzeitig auch als Prisma und zerlegt das Licht in seine Bestandteile. Für jede Wellenlänge (=Farbe) entsteht ein anderer Brennpunkt.



Eine Linse wirkt demnach gleichzeitig als Prisma und zerlegt das Licht in seine spektralen Bestandteile. Die Folge davon ist, dass ein einlinsiges Objektiv keinen wirklichen Brennpunkt hat, sondern die Farben Blau, Grün und Rot in unterschiedlich gelagerten Brennpunkten zusammenführt; insgesamt ergibt sich eine „Brennlinie“. Die effektive Brennweite für rotes Licht ist dabei länger als die für blaues Licht. Sowohl für die visuelle Beobachtung als auch für die Fotografie ist ein solches Objektiv, das als Chromat bezeichnet wird, schlichtweg unbrauchbar, weil die Abbildungsqualität durch stark ausgeprägte, farbige Halos um die Sterne unakzeptabel ist. Chromaten findet man aus diesem Grund allenfalls in „Spielzeugteleskopen“.

Eine Verbesserung wird durch ein Objektiv aus zwei Linsen erreicht, die aus unterschiedlichen Gläsern geschliffen worden sind. Damit können zumindest zwei der drei Hauptwellenlängen in einem Brennpunkt vereint werden. Die Fokuslage der dritten (in der Praxis meist des blauen Lichts) hingegen ist nach wie vor unterschiedlich, sodass bei hellen Sternen trotz bester Fokussierung blaue Höfe auf den Fotos störend in Erscheinung treten. Fernrohre dieses Typs werden als Achromat oder fraunhofersche Fernrohre bezeichnet und relativ preiswert angeboten. Für fotografische Zwecke eignen sie sich wegen des verbleibenden Farbfehlers nicht bzw. nur sehr bedingt. Je lichtstärker ein Refraktorobjektiv ist, desto größer ist die Auswirkung der chromatischen Aberration.



Schematische Darstellung eines Achromaten: Zwei Linsen aus unterschiedlichen Glassorten werden so miteinander kombiniert, dass zumindest zwei Hauptwellenlängen (hier rot und grün) in einem gemeinsamen Brennpunkt vereinigt werden, während das blaue Licht weiterhin eine andere Fokuslage aufweist.

Der achromatische Refraktor von Bresser mit 5 Zoll Öffnung und integrierter Bildfeldebnungslinse ist bereits ein gewaltiges Instrument. Der verbleibende Farbfehler wird sich in Form blauer Höfe um helle Sterne herum bemerkbar machen. Kostenpunkt: 480 Euro.

Das Objektiv dieses Refraktors zeigt nach dem Entfernen der Taukappe drei Paare mit Justageschrauben (je eine Zug- und Druckschraube). Damit lässt sich das Objektiv so positionieren, dass die optische Achse mit der Mittel-Längslinie des Tubus zusammenfällt. In der Praxis wird eine derartige Justage aber nur sehr selten nötig sein. Die grünlich schimmernde Vergütung der Linsen vermeidet große Lichtverluste durch Reflexion.

Die perfekteste Form des Refraktors ist der Apochromat, bei dem ein meist dreilinsiges Objektiv für die völlige Ausschaltung der chromatischen Aberration sorgt oder diese zumindest so stark reduziert, dass sie in der Praxis keine Rolle mehr spielt. Eine der Linsen ist aus einer exotischen und kostspieligen Glassorte hergestellt, sodass es gelingt, drei Wellenlängen in einem einzigen Brennpunkt zu vereinen. Es entsteht ein völlig farbreines Bild ohne störende Farbsäume am Rand heller Objekte. Leider unterliegen die Bezeichnungen Apochromat und das entsprechende Adjektiv apochromatisch keiner Industrienorm, sodass durchaus Geräte im Handel sind, die zwar die Bezeichnung Apochromat tragen, in der Praxis aber doch einen sichtbaren Rest der chromatischen Aberration aufweisen.



Schematische Darstellung eines Apochromaten: Ein (meist) dreilinsiges Objektiv ist in der Lage, praktisch alle Wellenlängen in einem gemeinsamen Brennpunkt zu bündeln – ein Foto ohne erkennbaren Farbfehler ist das Ergebnis. Eine der Linsen muss dazu aus einem kostspieligen Spezialglas hergestellt sein.

Dieser weitgehend farbrein abbildende Apochromat hat 90 Millimeter. Der Hersteller ist William Optics, sein Preis liegt oberhalb von 800 Euro.

Ein Blick auf das Objektiv zeigt eine hochwertige Vergütung, denn die Linsen sind fast nicht mehr wahrnehmbar. Die Brennweite beträgt 621 Millimeter, das Öffnungsverhältnis 1:6,9.

Apochromaten des Herstellers LZOS zählen zu den am besten korrigierten Refraktoren weltweit. Hier abgebildet ist ein Objektiv mit 115 Millimeter Öffnung (4,5 Zoll) und 805 Millimeter Brennweite (Blende 1:7). Inklusive Tubus und Okularauszug sind dafür über 3000 Euro zu veranschlagen.

Zwei Apochromaten von Astro-Physics: Das weiße Fernrohr ist ein 6,1-Zoll-Refraktor (155 Millimeter Öffnung) mit dem Öffnungsverhältnis 1:7, das kleinere, aufgesattelte Teleskop ein Apochromat mit 4,1 Zoll Öffnung bei Blende 1:6 (Brennweite 630 Millimeter). Man sieht deutlich, welchen Unterschied zwei Zoll Öffnung bezüglich Größe und Gewicht ausmachen.

Refraktoren mit mehr als 7 Zoll Öffnung sind kaum noch transportabel. Das große Gerät im folgenden Foto ist ein 10-Zoll-Apochromat mit Blende 1:14, das aufgesattelte, kleinere Gerät ein 5,1-Zoll-Apochromat mit Blende 1:8. Sie sind fest montiert in der Kuppel der Sternwarte Welzheim.

Zwischen dem Achromaten und dem Apochromaten sind die ED-, Semi- oder Halbapochromaten einzustufen, bei denen mit einem meist zweilinsigen Objektiv eine sichtbar bessere Farbkorrektur als beim Achromaten erzielt wird, ohne jedoch die Perfektion eines echten Apochromaten zu erreichen.

Möglich wird das durch die Verwendung eines Spezialglases für eine der beiden Linsen. Preislich sind diese Geräte durchaus interessant, und auch die fotografische Performance mancher Modelle kann sich sehen lassen.

Halbapochromaten tragen vielfach die Zusatzbezeichnung „ED“. Die Korrektur der chromatischen Aberration ist erheblich besser als die eines Achromaten, ohne die Perfektion eines echten Apochromaten zu erreichen. Das Preis-/Leistungsverhältnis muss als ausgewogen und attraktiv bezeichnet werden. Dieses Gerät mit 80 Millimeter Öffnung und 600 Millimeter Brennweite ist bereits ab 350 Euro zu haben:

Dieser ED-Refraktor hat 100 Millimeter Öffnung (4 Zoll) und 900 Millimeter Brennweite (Öffnungsverhältnis 1:9). Sein Preis liegt bei etwa 700 Euro.

Blick auf das (nicht justierbare) Objektiv des oben gezeigten ED-60/800-Refraktors:

Links eine Aufnahme des Orionnebels mit einem Achromaten. Deutlich sind die blauen Höfe um die hellen Sterne als Folge der chromatischen Aberration zu erkennen. Ein Halbapochromat (ED, rechtes Bild) reduziert diesen Abbildungsfehler erheblich:

Die Vor- und Nachteile des Refraktors liegen in den folgenden Bereichen:

• Einfache Handhabung
• Justage der Optik selten oder nie notwendig
• Schnelle Einsatzbereitschaft ohne lange Auskühlzeit
• Beste Wahl für die Fotografie der Sonne (s. Tutorial Nummer 6)
• Unempfindlich gegen seitlich einfallendes Streulicht
• Keine Obstruktion im Strahlengang durch einen Fangspiegel (s. auch Spiegelteleskope)
• Hohe Transmission ohne nennenswerten Lichtverlust durch Streuung und Reflexion
• Sternabbildung ohne „Strahlen“
• Die (theoretisch) bestmögliche Abbildungsleistung bei gegebener Öffnung (Apochromat)
  
  
• Größe und Gewicht ab spätestens sechs Zoll Öffnung erschweren die Handhabung
• Chromatische Aberration der Achromaten
• Hoher Preis der Apochromaten
• Öffnungen ab 7 Zoll nur noch als Sternwartengerät praktikabel
  
  

2. Das Spiegelfernrohr (Reflektor)

Das Objektiv eines Spiegelfernrohrs besteht aus einem Hohlspiegel, der in erster Näherung hohlkugelförmig in ein Glas- oder Glaskeramikmaterial geschliffen und dann mit einer reflektierenden Oberfläche versehen wird. Bei genauerer Betrachtung zeigt sich, dass je nach Bautyp die Oberfläche leicht von der einer sphärischen Hohlkugel abweicht.

Da der Brennpunkt eines Hohlspiegels im Strahlengang liegt, kann die Kamera (zumindest bei Teleskopen der Amateurklasse) nicht direkt dort angebracht werden, denn sie würde einen zu großen Teil des einfallenden Lichtes blockieren. Aus diesem Grund verfügen Reflektoren über einen zweiten Spiegel, den sogenannten Fang- oder Sekundärspiegel. Er ist vor dem Brennpunkt angebracht und lenkt das gebündelte Licht des Hauptspiegels aus dem Tubus heraus, wo es dann im Brennpunkt vereinigt wird und die Kamera angebracht werden kann.

Da der Fangspiegel seinen Platz mitten im Strahlengang hat, muss er mit Streben, der „Fangspiegelspinne“, gehalten werden, die ihrerseits an der Innenwand des Tubus befestigt ist. Der Fangspiegel samt der „Spinne“ im Strahlengang ist also ein notwendiges Übel, dessen Konsequenzen im Folgenden besprochen werden sollen.

Wichtig ist zunächst die Tatsache, dass der Fangspiegel auf dem Foto nicht erkennbar abgebildet wird, weder als scharfe noch als unscharfe Silhouette. Je nach Durchmesser schattet er allerdings einen Teil des einfallenden Strahlenbündels ab, was einen Helligkeitsverlust nach sich zieht. Dieser jedoch hält sich in Grenzen: Selbst ein Fangspiegel, dessen linearer Durchmesser 30 Prozent des Hauptspiegel-Durchmessers ausmacht, schattet mit seiner Fläche nur neun Prozent des einfallendes Lichtes ab.

Die zweite Auswirkung des Fangspiegels ist eine Minderung des allgemeinen Bildkontrastes, die umso stärker ausfällt, je größer der Durchmesser des Fangspiegels ist. Fotografisch ist dieser Einfluss vernachlässigbar, allenfalls bei der visuellen Beobachtung von Planeten mit ihren ohnehin kontrastarmen Details von Belang. Die Fangspiegelstreben hingegen hinterlassen auf Fotos sichtbare Spuren, und zwar in Form von „Strahlen“ um die hellen Sterne.

Die Strebenform wird doppelt abgebildet, wobei das zweite Bild um 180 Grad gegen das erste versetzt ist. Eine vierarmige Spinne erzeugt demnach vier Strahlen an hellen Sternen, eine aus drei Streben deren sechs.



Ein Refraktor bildet Sterne ohne „Strahlen“ ab (links). Die Fangspiegel-Streben eines Newton-Reflektors hingegen erzeugen durch Beugung des Sternenlichts die Abbildung von Strahlen (rechts).



Spiegelteleskope sind generell frei von chromatischer Aberration, weil die Reflexion des Lichtes unabhängig von dessen Wellenlänge stattfindet.

Drei gängige Typen von Spiegelteleskopen sollen nachfolgend vorgestellt werden.

2.1 Newton-Reflektor

Kleinere Geräte dieses Typs besitzen einen preiswerten, sphärisch geschliffenen Hauptspiegel, etwas größere einen Parabolspiegel, dessen Form von der Kugelgestalt abweicht, um die Abbildungsqualität zu verbessern. Vor dem Erreichen des Brennpunkts lenkt ein elliptischer, aber planparalleler Sekundärspiegel das Licht um 90 Grad durch ein Loch in der Tubuswand. Das bedeutet, dass sich die Einblicksposition bzw. die Position der Kamera am seitlichen Vorderende des Teleskoptubus befindet, eine anfänglich etwas ungewöhnliche Konfiguration. Da bei Fernrohren dieses Bautyps nur eine einzige Oberfläche optisch wirksam ist, lassen sie sich relativ preiswert herstellen.

Für die Fotografie sind Modelle mit großem Fangspiegel besser geeignet als solche mit kleinem, um auch größere Aufnahmesensoren noch bis in die Bildecken auszuleuchten. Man spricht dann auch von fotooptimierten Newton-Teleskopen oder einfach von einem „Foto-Newton“. Newtons können mit großer Öffnung und „schnellen“ Öffnungsverhältnissen hergestellt werden, zeigen aber systembedingt abseits der optischen Achse den Bildfehler Koma, der sich durch kometenartig verformte Sterne am Bildrand bemerkbar macht. Abhilfe schafft ein zusätzliches Linsensystem im Okularauszug, ein sogenannter Koma-Korrektor.



Schematische Darstellung eines Newton-Reflektors: Das von links einfallende Licht trifft zunächst auf den Hohlspiegel, wird durch diesen gebündelt und vor dem Erreichen des Brennpunktes durch einen um 45 Grad geneigten Fangspiegel mit ebener Oberfläche aus dem Tubus herausgelenkt.

Der Einblick bei einem Newton-Reflektor befindet sich seitlich am vorderen Ende des Teleskops (roter Pfeil).

Blick in die Öffnung eines Newton-Reflektors. Zu sehen ist der Fangspiegel, der an vier dünnen Streben aufgehängt ist. Weit hinten ist der Hauptspiegel zu erahnen. Nach rechts oben ragt der Okularauszug heraus.

Ein fotografisch optimierter Newton-Reflektor der Firma Vixen. Wiederum ist der Okularauszug, an dem die Kamera befestigt wird, mit einem roten Pfeil markiert. Dieses Gerät hat 8 Zoll (200 Millimeter) Öffnung und 800 Millimeter Brennweite, was ein Öffnungsverhältnis von „schnellen“ 1:4 ergibt. Rund 1100 Euro kostet das Teleskop ohne eine Montierung.

Der Blick in die Öffnung des Vixen-Foto-Newton-Reflektors zeigt, dass der Fangspiegel einen relativ großen Durchmesser hat, um auch größere Aufnahmesensoren auszuleuchten. Die Streben, an denen der Fangspiegel aufgehängt ist, sind ziemlich dick, aber auch entsprechend stabil.

Eine sehr einfach montierte Version des Newton-Reflektors ist als „Dobson-Teleskop“ bekannt. Aufgrund der Montierung scheiden solche Geräte für fotografische Zwecke jedoch aus.



Für visuelle Zwecke erfreuen sich die sogenannten „Dobson“-Teleskope großer Beliebtheit. Es handelt sich dabei um sehr einfach montierte Newton-Reflektoren, die sich aber aufgrund der Montierung nicht für länger belichtete Astrofotos eignen.

2.2 Cassegrain-Reflektor

Auch bei diesem Typ ist der Hauptspiegel parabolisch geformt. Der Fangspiegel jedoch ist nicht, wie beim Newton, plan, sondern konvex-hyperbolisch (also optisch wirksam) und so angeordnet, dass er das Strahlenbündel in Richtung des Hauptspiegels zurück reflektiert. Dieser ist in der Mitte durchbohrt, sodass ein Okular oder eine Kamera am hinteren Ende des Tubus befestigt wird. Die Einblicksposition entspricht damit derjenigen eines Refraktors.



Schematische Darstellung eines Cassegrain-Reflektors: Der Hauptspiegel (rechts) bündelt das einfallende Licht auf den Sekundärspiegel (links). Dieser reflektiert es durch eine zentrale Bohrung des Hauptspiegels hindurch, wo es schließlich außerhalb des Tubus in einem Brennpunkt vereinigt wird.

Der Okularauszug bei einem Cassegrain-Reflektor, an den auch eine Kamera angeschlossen werden kann, findet sich auf der Rückseite in Blickrichtung des Teleskops (roter Pfeil), so wie bei einem Refraktor:





Cassegrain-Reflektoren finden sich nur noch vereinzelt im Angebot. Ihr Bildfeld ist gekrümmt und zeigt abseits der optischen Achse Abbildungsfehler, unter anderem Koma. Nur mit einem entsprechenden Korrektor aus einem abgestimmten Linsensystem lassen sich diese Fehler so weit reduzieren, dass daraus ein fotografisch brauchbares Fernrohr mit ausreichend großem Bildfeld für das Sensorformat einer digitalen Spiegelreflexkamera entsteht.

2.3 Ritchey-Chrétien-Reflektor

Er ähnelt dem Cassegrain-Reflektor sehr stark, verwendet aber zwei hyperbolische Spiegelformen, eine für den Haupt- und eine für den Fangspiegel. Dadurch lässt sich die Koma der Cassegrains beseitigen, nicht jedoch die Bildfeldwölbung, die nach wie vor durch einen Korrektor aus Linsen bekämpft werden muss. Dann jedoch liefert dieser Bautyp eine gute Bildqualität bis in die Ecken selbst größerer Aufnahmesensoren. Das mag ein Grund sein, warum viele der weltgrößten Teleskope auf Erden sowie das Hubble-Weltraumteleskop als Ritchey-Chrétien-Reflektoren ausgeführt sind.

Derart kompromisslos für fotografische Belange ausgelegte Instrumente werden hin und wieder auch als Astrografen bezeichnet. Viele der Ritchey-Chrétien-Reflektoren werden nur mit relativ großer Öffnung hergestellt und sind ziemlich teuer. Sie bleiben daher dem ambitionierten Amateur vorbehalten.

Schematische Darstellung des Ritchey-Chrétien-Reflektors: Der Strahlengang ist absolut identisch mit dem eines Cassegrain-Reflektors; lediglich die beiden Spiegel haben eine leicht abweichende Oberflächenform, sodass Bildfehler abseits der optischen Achse besser korrigiert werden:

Ein Ritchey-Chrétien-Reflektor mit 20 Zoll (50 Zentimeter) Öffnung ist schon fast ein Profigerät. 46000 Euro kostet alleine das Teleskop von RCOS, USA, ohne Montierung.

Die Vor- und Nachteile eines Reflektors lassen sich wie folgt zusammenfassen:

• Große Öffnungen bei relativ niedrigen Anschaffungskosten (Newton)
• Keine chromatische Aberration
• Z.T. lichtstarke Versionen verfügbar (Newton)
• Mittlere Auskühlzeiten dank eines nach vorne offenen Tubus
• Sehr hohe Abbildungsgüte für große Aufnahmesensoren (Ritchey-Chrétien mit Bildfeldebnungslinse)
• Baulänge bedeutend kürzer als die Effektivbrennweite (Cassegrain, Ritchey-Chrétien)
  
  
• Durch den offenen Tubus kann Schmutz auf den Hauptspiegel gelangen
• Justage der Spiegel (Kollimierung) von Zeit zu Zeit notwendig
• Licht- und Kontrastverlust durch den Sekundärspiegel im Strahlengang
• Lichtverlust durch den eingeschränkten Reflexionsgrad der Spiegel
• Für Sonnenbeobachtungen nur eingeschränkt zu verwenden
• Für irdische Beobachtungen am Tag (z.B. Vögel) nur eingeschränkt zu verwenden
• Strahlenbildung um helle Sterne durch die Fangspiegel-Streben
  
  
  
  Drei Schraubenpaare (je eine Druck- und Zugschraube) erlauben die Feinjustage des Hauptspiegels bei einem Newton-Reflektor. Das Bild zeigt die Hinterseite des Tubus.
  
  
  
  

Mit drei weiteren Schrauben lässt sich der Fangspiegel eines Newton-Reflektors in seine optimale Position bringen. Die Optikjustage eines Newton-Teleskops ist kein Hexenwerk, muss aber erst erlernt werden.

3. Das katadioptrische System

Katadioptrische Teleskope verwenden zur Bilderzeugung Spiegel und Linsen, basieren aber auf den oben unter den Spiegelteleskopen beschriebenen Newton- und Cassegrain-Reflektoren. Hinter der Idee, ein zusätzliches Linsenelement am Vorderende, also im Bereich der Eintrittspupille, einzusetzen, steht der Wunsch nach einer Verbesserung der Bildqualität abseits der optischen Achse, oft in Kombination mit einer einfacher und damit preiswerter herzustellenden Oberflächenform des Hauptspiegels. Das verwendete Linsenelement hat einen resultierenden chromatischen Längfehler zur Folge, der jedoch – gemessen an einem achromatischen Refraktor – minimal und in der Praxis kaum zu bemerken ist. Ist die zusätzlich eingeführte Linse dünn und asphärisch geschliffen, wird diese auch als „Schmidt-Platte“ bezeichnet und die Teleskopbezeichnung mit einem vorangestellten „Schmidt-“ gekennzeichnet. Handelt es sich bei der Linse um ein relativ dickes, sphärisch gefertigtes Meniskus-Element, spricht man von einem „Maksutow-Teleskop“.

Die Linse dient gleichzeitig auch als Befestigungsmöglichkeit für den Sekundärspiegel, sodass die Fangspiegel-Halterung entfallen kann und keine Strahlen bei hellen Sternen entstehen.

3.1. Schmidt-Cassegrain

Der Aufbau entspricht grob einem Cassegrain-Reflektor, ergänzt um eine asphärische Schmidt-Platte. Diese erlaubt eine kugelförmige (sphärische) Gestalt des Hauptspiegels, der dadurch preiswerter zu fertigen ist. Gleichzeitig wird die Koma reduziert, wodurch sich rein theoretisch eine gute Abbildungsleistung ergibt. Leider ist die Herstellung der asphärischen Schmidt-Platte problematisch. Nicht immer gelingt das mit der gewünschten Genauigkeit, sodass die effektive Leistung mancher Schmidt-Cassegrain-Teleskope hinter den Erwartungen zurückbleibt. Dennoch war dieser Teleskoptyp lange Zeit bei Amateuren sehr beliebt, weil sich relativ große Öffnungen und Brennweiten bei moderaten Abmessungen des Teleskops realisieren lassen. Ein weiteres Problem vieler Modelle ist, dass die Ausleuchtung von großen Sensoren digitaler Spiegelreflexkameras nicht gelingt – starke Vignettierungen in Form dunkler Bildecken trüben das Bild.



Schematische Darstellung eines Schmidt-Cassegrain-Teleskops: Im Unterschied zu einem Cassegrain-Reflektor existiert eine Frontlinse, die als Schmidt-Platte bezeichnet wird. Sie ist asphärisch geformt und ermöglicht preiswertere Spiegel sowie eine Korrektur von Bildfehlern abseits der optischen Achse.

Celestron ist der bekannteste Hersteller von Schmidt-Cassegrain-Teleskopen. Das hier abgebildete Modell hat 8 Zoll (200 Millimeter) Öffnung und 2000 Millimeter Brennweite, also Blende 1:10. Der recht große Fangspiegel ist an der Schmidt-Platte befestigt, dadurch werden Haltestreben hinfällig. Durch die vergütete Schmidt-Platte ist der Hauptspiegel zu erkennen. Der Tubus ohne die Montierung ist für etwa 1150 Euro zu haben.

Justierbar an diesem Teleskop ist nur der Fangspiegel. Nachdem die zentrale Abdeckung entfernt wird, tauchen die entsprechenden Justageschrauben auf.

3.2 Maksutow-Cassegrain

Im Prinzip entspricht es dem Schmidt-Cassegrain, nur dass statt der Schmidt-Platte eine Meniskuslinse verwendet wird. Alle Oberflächen sind sphärisch, lassen sich also preiswert und mit hoher Präzision fertigen. Der Sekundärspiegel besteht aus einer mit einer reflektierenden Schicht überzogenen Fläche auf der Rückseite der Meniskus-Linse. Das optische Prinzip erlaubt eine hohe Abbildungsqualität und findet besonders in sehr kompakten, kleineren Teleskopen sowie in einigen Fotoobjektiven eine Anwendung. Mit steigender Öffnung wird ein Maksutow-Cassegrain-Teleskop wegen der dicken Meniskuslinse ziemlich schwer.

Wegen der meist „langsamen“ Öffnungsverhältnisse müssen lichtschwache Deep-Sky-Objekte lange belichtet werden. Seine Vorteile spielt der Maksutow-Cassegrain besonders bei der Fotografie des Mondes und der Planeten aus.



Schematische Darstellung des Maksutow-Cassegrain-Teleskops: Der Strahlengang entspricht demjenigen eines Schmidt-Cassegrains, nur wird anstelle der Schmidt-Platte eine sphärisch geschliffene Meniskuslinse verwendet, auf deren Rückseite der Fangspiegel aufgedampft ist.

Dieses handliche Maksutow-Cassegrain-Teleskop von Meade hat 5 Zoll Öffnung (exakt sind es 127 Millimeter) und 1800 Millimeter Brennweite, ist also mit einem Öffnungsverhältnis von 1:15 ziemlich lichtschwach. Der Mond und die Planeten sind besonders geeignete Ziele für eine solche Optik. Leider ist dieses Teleskop nur inklusive der Gabelmontierung zu haben; der Preis beträgt dann 900 Euro.

Der Blick von vorne auf das Maksutow-Cassegrain-Teleskop lässt die vergütete Meniskuslinse erkennen, auf deren Rückseite der Fangspiegel aufgedampft ist, hier gut zu erkennen als reflektierende, helle Scheibe.

3.3. Schmidt-Newton

Der Strahlengang entspricht im Wesentlichen dem eines Newton-Reflektors, nur dass im Bereich der Eintrittsöffnung des Teleskops eine Korrektorlinse angebracht ist. Vieles, was über den Schmidt-Cassegrain gesagt wurde, ist auch für den Schmidt-Newton zutreffend. Die Korrektorlinse erlaubt die Verwendung eines sphärischen Hauptspiegels und reduziert die auftretende Koma. Aber auch die nicht unproblematische Herstellung der Schmidt-Platte kann bei diesem System die Gesamtleistung beeinträchtigen. Lichtstarke, schnelle Optiken sind verfügbar.



Schematische Darstellung des Schmidt-Newton-Teleskops: Im Gegensatz zu einem Newton-Reflektor enthält dieses Teleskop eine Schmidt-Platte als Frontlinse. Diese wiederum dient als Befestigungsmöglichkeit für den Fangspiegel, sodass die Haltestreben entfallen können.

Dieses Schmidt-Newton-Teleskop von Meade hat 8 Zoll Öffnung (200 Millimeter) und 810 Millimeter Brennweite, woraus sich ein „schnelles“ Öffnungsverhältnis von 1:4 errechnet. Gut zu erkennen ist die Schmidt-Korrektorlinse, in deren Mitte der Fangspiegel befestigt ist. Der Preis für ein solches Teleskop beträgt etwa 715 Euro.

3.4 Maksutov-Newton

Wiederum dient der Newton-Reflektor als Ausgangsbasis, ergänzt um eine Meniskuslinse in der Eintrittsöffnung zur Korrektur der Bildfehler des sphärischen Hauptspiegels. Im Handel verfügbar sind vor allem Geräte mit sehr kleinem Fangspiegel. Ideal eignen sich diese nur für hoch aufgelöste Aufnahmen des Mondes und der Planeten, während sie aufgrund der Fangspiegelgröße nicht dazu in der Lage sind, den Sensor einer digitalen Spiegelreflexkamera vignettierungsfrei auszuleuchten.



Schematische Darstellung des Maksutow-Newton-Teleskops: Eine Meniskuslinse dient als Frontlinse, ansonsten entspricht es im Wesentlichen dem Schmidt-Newton-Teleskop.

Dieses Maksutow-Newton-Teleskop von Intes Micro hat sieben Zoll Öffnung (180 Millimeter) und 1080 Millimeter Brennweite (Blende 1:6). Der Einblick ist seitlich und oben (roter Pfeil). Rund 1800 Euro kostet das abgebildete Gerät mit erstklassiger Optik.

Die Meniskuslinse des unten vorgestellten Maksutow-Newtons trägt in ihrer Mitte den sehr kleinen Fangspiegel, der linear nur 18 Prozent des Gesamtdurchmessers ausmacht. Optional kann das Gerät auch mit Blende 1:8 geordert werden, dann ist der Fangspiegel noch kleiner (13 Prozent der Öffnung). Diese kleinen Fangspiegel sorgen zwar für exzellenten Bildkontrast, leuchten aber selbst den Sensor einer digitalen Spiegelreflexkamera mit „Crop-Faktor“ nicht aus. Damit sind es Spezialisten für Detailaufnahmen des Mondes und der Planeten.

Fast wie ein normaler Newton-Reflektor sieht dieser Maksutow-Newton von Bresser aus, dessen Fangspiegel in der Luft zu schweben scheint, weil die sehr wirksame Vergütung der Meniskuslinse fast alle Lichtreflexe unterdrückt. Der Einblick ist – Newton-typisch – seitlich (roter Pfeil). Das Gerät hat rund 6 Zoll Öffnung (152 Millimeter) und 740 Millimeter Brennweite, was einem Öffnungsverhältnis von 1:5 entspricht. Der Preis beträgt rund 1000 Euro.

Der Fangspiegel des Bresser-Maksutow-Newtons ist bedeutend größer als das des Modells von Intes Micro. Allerdings gelingt damit die Ausleuchtung von Sensoren im APS-C-Format (digitale Spiegelreflexkamera mit 1,6-fachem Crop-Faktor).

Varianten

Zusätzlich zu den beschriebenen Bauformen existieren noch zahlreiche Abwandlungen, die als Exoten gelten müssen. Viele davon versprechen durch eine leichte Modifikation der Oberflächengestalt des Haupt- und/oder Fangspiegels und/oder der Korrektorlinse eine gegenüber dem „Vorbild“ nochmals verbesserte Abbildungsleistung.

Ein Beispiel sind die „Advanced Coma-Free“-Teleskope von Meade, deren Abbildungsleistung gegenüber einem Schmidt-Cassegrain gesteigert werden konnte.

Relativ neu auf dem Markt sind Teleskope von Meade, die vom Hersteller „Advanced Coma-Free“-Teleskope genannt werden. Aufgrund dieser Weiterentwicklung hat Meade keine Schmidt-Cassegrain-Teleskope mehr im Programm. Abgebildet ist das Modell mit 8 Zoll Öffnung (200 Millimeter). Die Brennweite beträgt 2000 Millimeter (Blende 1:10). Einsteigen sollte man mit geringerer Brennweite, denn die exakte Nachführung eines solchen Teleskops bei langen Belichtungszeiten ist keine einfache Aufgabe. Für den Tubus ohne Montierung müssen etwa 1380 Euro bezahlt werden.

Blick von vorne in das Advanced Coma-Free-Teleskop. Die Vergütung der Frontlinse ist sehr hochwertig, denn sie schaltet fast alle Reflexe aus – der Fangspiegel scheint in der Luft zu schweben. Zu erkennen sind auch die Justageschrauben des Fangspiegels und der Hauptspiegel weiter hinten im Tubus. Der lineare Durchmesser des Fangspiegels beträgt stolze 38% der Öffnung. Er schattet 14 Prozent der Fläche der Eintrittspupille ab – beides ist im fotografischen Einsatz hinnehmbar.

Die Vor- und Nachteile katadioptrischer Teleskope in Stichworten:

• Geschlossenes System, daher geringe Verschmutzungsgefahr für den Hauptspiegel
• Praktisch keine chromatische Aberration
• Baulänge bedeutend kürzer als die Effektivbrennweite (außer Schmidt-Newton und Maksutow-Newton)
• Keine Strahlenbildung um helle Sterne, weil es keine Fangspiegel-Streben gibt
• Hohe Abbildungsqualität bei sorgfältiger Ausfertigung
  
  
• Lange Auskühlzeiten (z.B. nach dem Transport aus der geheizten Wohnung ins Freie)
• Justage der Spiegel (Kollimierung) von Zeit zu Zeit notwendig
• Licht- und Kontrastverlust durch den Sekundärspiegel im Strahlengang
• Lichtverlust durch den eingeschränkten Reflexionsgrad der Spiegel
• Für Sonnenbeobachtungen nur eingeschränkt zu verwenden
• Für irdische Beobachtungen am Tag (z.B. Vögel) nur eingeschränkt zu verwenden
• Große Frontlinse anfällig gegen Taubeschlag
• Hohes Gewicht (insbesondere die Maksutow-Geräte)
  
  
  
  In der nachfolgenden Tabelle sind die wichtigsten Systeme und ihre Eignung für die Astrofotografie aufgelistet, je zwei Refraktoren, Reflektoren und katadioptrische Systeme. Da kein Teleskoptyp für alle Anwendungen gleichermaßen gut geeignet ist, enthält die Tabelle eine Gliederung nach den verschiedenen astronomischen Motiven.

Empfehlung

Fakten sind eine Sache, Meinungen eine andere. Daher möchte ich aus meiner subjektiven Sicht eine konkrete Empfehlung nicht schuldig bleiben.

Für Neueinsteiger in die Astrofotografie, die mit einer digitalen Spiegelreflexkamera ausgestattet sind und lang belichtete Aufnahmen von lichtschwachen Himmelsobjekten machen möchten, würde ich einen kleinen, apochromatischen Refraktor empfehlen, dessen Brennweite zwischen 400 und 600 Millimeter betragen sollte. Damit halten sich die Probleme der exakten Nachführung während der Belichtungszeit in Grenzen, wobei dennoch eine ganze Fülle von attraktiven Motiven (Sternhaufen, Gasnebel, Galaxien) in Reichweite liegt. Ein solches Gerät ist kompakt und absolut leicht zu handhaben, wenn die Öffnung maximal vier Zoll beträgt. Die benötigte Montierung (s. Tutorial Nummer 9 der Reihe „Astro- und Himmelsfotografie“) hält sich bezüglich Gewicht und Preis ebenfalls im Rahmen. Entsteht ein Budgetproblem, kann ein Halbapochromat bzw. ED-Refraktor eine brauchbare Alternative sein. In jedem Fall sollten Sie vor dem Kauf klären, ob für das Modell Ihrer Wahl eine funktionierende Bildfeldebnungslinse verfügbar ist.

Mittels einer Barlow-Linse kann die effektive Brennweite eines solchen Refraktors verlängert werden, was detailreiche Aufnahmen des Mondes ermöglicht. Zudem steht Ihnen der Weg für Fotos der Sonne im Weißlicht oder H-Alpha-Licht mit einem solchen Teleskop offen (s. Tutorial Nummer 6 der Reihe „Astro- und Himmelsfotografie“).

Sollen später, mit der gesammelten Erfahrung, längere Brennweiten (1000 bis 1500 Millimeter) zum Einsatz kommen, ist es schwieriger, konkrete Empfehlungen auszusprechen. Für Deep-Sky-Objekte mit langen Belichtungszeiten kommt ein Newton-Reflektor mit Koma-Korrektor, ein Schmidt-Newton- oder ein Maksutow-Cassegrain-Teleskop infrage, wenn Sie nicht wirklich tief in die Tasche greifen und als ultimative Lösung einen großen apochromatischen Refraktor (bis sechs oder sieben Zoll Öffnung) oder einen Ritchey-Chrétien-Reflektor beschaffen möchten.

Wenn Sie vorwiegend Interesse an Planetenaufnahmen und Detailfotos des Mondes haben, müssen Sie lange und längste Brennweiten verwenden, werden dann aber vielleicht lieber mit einer Web- oder Videokamera (s. Tutorial Nummer 14 der Reihe „Astro- und Himmelsfotografie“) anstelle einer digitalen Spiegelreflexkamera arbeiten wollen. Dann entfällt die Forderung nach einem großen, ausgeleuchteten Bildfeld und die Auswahlmöglichkeiten werden reichhaltiger. Infrage kommt dann ein Schmidt-Cassegrain, Maksutow-Cassegrain, Maksutow-Newton und ein langbrennweitiger Newton-Reflektor, jeweils mit Öffnungen von acht bis vierzehn Zoll.

Danksagung

Der Firma Fernrohrland, Fellbach (www.fernrohrland.de) gebührt mein Dank. Dort durfte ich eine Vielzahl der in diesem Tutorial enthaltenen Teleskop-Abbildungen aufnehmen und in langen Gesprächen die aktuelle Marktsituation diskutieren, ohne die dieses Tutorial nicht vollständig wäre.

Alle gemachten Preisangaben sind Richtwerte mit dem Stand April 2009.