Spiegelteleskop

Spie|gel|te|le|skop 〈n. 11〉 = Spiegelfernrohr

* * *

Spie|gel|te|le|s|kop, das (Optik):

↑ Reflektor (3).

* * *

Spiegelteleskop,

 

Reflẹktor, Spiegelfernrohr, ein Fernrohr mit einem Hohlspiegel als Objektiv. Ein Spiegelteleskop besitzt ein abbildendes optisches System, mit dessen Hilfe das von dem beobachteten Objekt stammende Licht gesammelt und so fokussiert wird, dass wie bei jedem Fernrohr der Sehwinkel, unter dem das Objekt erscheint, vergrößert wird. Linsenfernrohre (Refraktoren) haben im Gegensatz zu Spiegelteleskopen eine oder mehrere Linsen als Objektiv.

 

Neben dem Licht sammelnden Haupt- oder Primärspiegel besitzen die meisten Spiegelteleskope einen oder auch mehrere weitere Spiegel zum Auffangen und Umlenken des vom Hauptspiegel reflektierten Lichts (Spiegelsysteme). Die verschiedenen Spiegelteleskoptypen werden u. a. nach der Art dieser Sekundärspiegel und dem Ort ihrer Anbringung unterschieden. Ein weiteres Unterscheidungskriterium ist die Form der spiegelnden Fläche des Hauptspiegels, die bei den meisten älteren Spiegelteleskopen die eines Rotationsparaboloids mit der optischen Achse als Symmetrieachse ist; ein solcher Spiegel wird als Parabolspiegel bezeichnet. Parabolspiegel sind frei von sphär. Aberration (Abbildungsfehler), nicht dagegen von Koma; das Gegenteil dieser Eigenschaften zeigen sphär. (kugelförmige) Spiegel. Um Spiegelteleskope für den jeweiligen Verwendungszweck zu optimieren, werden auch Spiegel mit von diesen beiden Grundformen abweichenden Oberflächenformen hergestellt (in Verbindung mit entsprechend geformten Sekundärspiegeln). Spiegel besitzen gegenüber Linsen den Vorteil, dass sie frei von chromatischer Aberration sind, außerdem sind Linsen nur bis zu einem Durchmesser von etwa 1 m verwendbar, da sie nur am Rand gefasst werden können und sich bei noch größeren Durchmessern durch ihr Eigengewicht in nicht akzeptabler Weise elastisch und auch plastisch verformen würden. Darüber hinaus nehmen mit der Größe einer Linse auch die Lichtverluste durch Absorption im Linsenkörper zu. Da astronomische Spiegel ein sehr hohes Reflexionsvermögen haben und sie nicht nur am Rand gefasst, sondern auch auf ihrer gesamten Fläche rückseitig unterstützt werden können, werden bei ihrer Verwendung die genannten beiden Quellen der Beeinträchtigung der optischen Qualität weitestgehend vermieden.

 

Die Halterung des Hauptspiegels befindet sich am unteren Teil des Tubus, des mechanischen Trägers aller optischen Komponenten des Spiegelteleskops sowie gegebenenfalls von Zusatzgeräten, der bei älteren und bei kleineren Spiegelteleskopen als seitlich geschlossenes Rohr, bei modernen Großteleskopen als rundum offene Gitterkonstruktion ausgeführt ist. Der Tubus ist in einer Fernrohrmontierung gelagert, die je nach ihrem Typ die Ausrichtung des Tubus und mit diesem des optischen Systems auf jeden oder nahezu jeden Punkt des Himmels gestattet. Größere Spiegelteleskope sind in einem besonderen Schutzgebäude untergebracht, meist unter einem halbkugelförmigen Dach, einer charakteristischen, drehbaren Kuppel mit dem durch einen Spaltschieber verschließbaren Spalt.

 

Die Herstellung großer Spiegelteleskope ist wegen der erforderlichen großen Genauigkeit technologisch außerordentlich anspruchsvoll. Das reicht von der Herstellung des Spiegelrohlings, dessen Feinschliff, Politur und Verspiegelung über die mechanische Stabilität von Tubus und Fernrohrmontierung (Schwingungsfreiheit beziehungsweise definiertes Schwingungsverhalten) bis zur Präzision des Positionierantriebs. Ein Spiegel, dessen optisch wirksames Element eine etwa 100-200 nm dünne, auf die Spiegelscheibe aufgedampfte Schicht (im Allgemeinen Aluminium) ist, muss auf etwa ¹/₂₀ der Wellenlänge der Strahlung, in der beobachtet werden soll, genau sein. Um dies auch bei wechselnden Temperaturverhältnissen zu garantieren, wird der Hauptspiegel großer Spiegelteleskope meist aus einem Glaskeramikmaterial hergestellt, dessen thermisches Ausdehnungskoeffizient praktisch vernachlässigbar klein ist. Kenngrößen für Spiegelteleskope sind neben dem Durchmesser des Hauptspiegels dessen Brennweite, der als Öffnungsverhältnis bezeichnete Quotient aus wirksamem Spiegeldurchmesser (Eintrittspupille) und Brennweite und insbesondere das Auflösungsvermögen, das bei guten Instrumenten beugungsbegrenzt ist (abgesehen von Beeinträchtigungen durch Luftunruhe).

 

Der Brennpunkt (Fokus) des Hauptspiegels wird als Primärfokus bezeichnet. In seiner Nähe ist bei den verschiedenen Spiegelsystemen ein Fang- oder Umlenkspiegel angebracht. Beim Newton-Teleskop, mit dem von I. Newton mit dem Bau des ersten Spiegelteleskops überhaupt eingeführten Spiegelsystem, befindet sich kurz vor dem Fokus eines Parabolspiegels ein schräg gestellter Planspiegel, durch den das Licht seitlich aus dem Tubus herausgeführt wird. Das in der Brennebene des Spiegelteleskops abgebildete Objekt kann dann z. B. mit einem Okular betrachtet werden. Andere häufig verwendete Spiegelsysteme beziehungsweise Spiegelteleskope sind das Cassegrain-Teleskop und das Coudé-System, beide ebenfalls mit parabolischem Hauptspiegel. Das Gregory-System (nach J. Gregory) ist dem Cassegrain-System ähnlich, verwendet aber einen ellipsoidisch geformten Hohlspiegel, der jenseits des Primärfokus angeordnet ist. Viele Spiegelteleskope vereinigen in sich zwei oder mehr Spiegelsysteme, die wahlweise benutzt werden können. Wenn größere Himmelsfelder fotografisch aufgenommen werden sollen, werden Systeme wie das Schmidt-Spiegelteleskop und das Maksutow-Teleskop verwendet, die einen sphärisch geschliffenen Hauptspiegel haben; ein weiteres katadioptrisches Spiegelteleskop ist das Medial. Eine Sonderstellung nimmt das Ritchey-Chrétien-System ein (nach G. W. Ritchey und H. J. Chrétien), ein modifiziertes Cassegrain-System, bei dem sowohl der Haupt- als auch der Fangspiegel so deformiert sind, dass die Bildfehler für achsferne Punkte vermieden werden; es ist im Allgemeinen nicht für Beobachtungen im Primärfokus geeignet. In der Regel können an Spiegelteleskopen auch Zusatzgeräte wie Photometer oder Spektralapparate eingesetzt werden.

 

Die derzeit größten in Betrieb befindlichen Spiegelteleskope mit einem monolithischen Hauptspiegel befinden sich am Mount-Palomar-Observatorium (Spiegeldurchmesser 5,08 m), am Selentschuk-Observatorium (6 m) sowie auf dem Cerro Paranal (Spiegeldurchmesser der vier Teleskope des Very Large Telescope je 8,2 m). Bei anderen Großteleskopen besteht der Hauptspiegel aus mehreren einzelnen Spiegelsegmenten, z. B. bei den Keck-Teleskopen auf dem Mauna Kea oder dem Hobby-Eberly-Teleskop des McDonald-Observatoriums (Durchmesser des Primärspiegels 11 m), oder es werden mehrere kleine Spiegelteleskope auf eine gemeinsame Montierung gestellt. - Andere Entwicklungen von Großteleskopen ermöglichen die optische Kopplung mehrerer Hauptspiegel zu einer Spiegelanordnung (Array) für interferometrische Aufgabenstellungen. Zu den neueren Technologien, die beim Bau moderner Großteleskope angewendet werden, gehören Verfahren der adaptiven und aktiven Optik.

 

* * *

Spie|gel|te|le|skop, das (Optik): ↑Reflektor (3).