Fazit

Anmerkung: Unser Arbeitsjournal beginnt ganz unten auf dieser Seite. 

Das Teleskop ist fertig gebaut. Was noch bleibt, ist ein abschliessendes Fazit zu ziehen.

Im zweiten Beitrag hatten wir unsere Ziele formuliert. Nun wollen wir sehen, ob wir sie erreicht haben.

• Das Teleskop sollte stabil und leicht transportabel sein. Dieses Ziel haben wir eindeutig erreicht, dass Teleskop ist stabil, die Alurohrkonstruktion übersteht erstaunlich viel Belastung.
• Das Teleskop sollte möglichst kompakt sein. Auch dieses Ziel kann als knapp erfüllt beachtet werden. Es hat eine mittlere Länge von rund 45 cm und ist 13 cm breit und tief . Das Teleskop hat somit in einem kleinen Rucksack gerade noch Platz.
• Das Gewicht sollte unter 1 Kilogramm sein. Das Teleskop wiegt ohne Montierung und Okular 900 Gramm. Mit einer Montierung würden wir die Gewichtsgrenze von 1 Kilogramm leider weit übersteigen.
• Die Vergrösserung sollte ungefährt 20-30 fach sein. Nach unseren theoretischen Berechnungen stimmt dies etwa. Einen praktischen Test konnten wir aus Zeitmangel nicht mehr durchführen.

Unsere Ziele haben wir also zu einem grossen Teil erreicht. Wir bauten ca. 15 Stunden am Teleskop. Doch dies war gut investierte Zeit, denn der Bau des Teleskops hat viel Freude bereitet und Spass gemacht. Doch noch erfüllender war der erste Blick durch das Teleskop, denn es funktionierte auf Anhieb einwandfrei.


Das Teleskop ist fertig gebaut, doch es bleiben noch weitere kleinere und grössere mögliche Erweiterungen. Heute haben wir die nachbestellten Achromaten mit f=26.5 mm erhalten. Aus diesen könnten wir noch ein zweites Okular bauen, welches eine 30 fache Vergrösserung erlaubt. Das Material für eine einfache Dobson Montierung wartet auch noch auf den Zusammenbau. Doch bevor wir weiterbauen, wollen wir zuerst einige Sterne und Planeten betrachten. Und uns die selbe Frage wie Stephen King stellen.  

„Leben wir auf der falschen Seite des Teleskops?“ (Stephen King, "ES", 1986)

Hier beenden wir bis auf weiteres unser Arbeitsjournal und hoffen, dass Sie viel Spass und Freude beim Lesen hatten.

Florentin Dahler und Pascal Stark

Dritte Bauetappe

In der dritten Bauetappe widmeten wir uns dem Bau des Okulars und der Blenden für den Tubus.

Okular

Leider haben wir die falschen Achromaten erhalten, weil im Astromediashop ein Fehler in den Artikelnummern war. Dieser ist auf unseren Hinweis hin unterdessen behoben worden. Die gelieferten Achromaten haben eine Brennweite von f=39.5mm. Mit Hilfe dieser Formel errechneten wir, dass bei einem Abstand der Achromaten von 0 mm ist (die Linsen sind aneinander, praktisch ist der Abstand vermutlich etwas grösser, da die Linsen gerundet sind) die resultierende Brennweite 19.75 mm ist. Damit erreichen wir eine rund 23 fache Vegrösserung. (zumindest in der Theorie).

Im Baumarkt besorgten wir uns ein Abflussrohr mit   einem Aussendurchmesser von 0.96 Zoll hat. In dieses leimten wir ein PVC-Rohr mit einem Innendurchmesser von 18 mm ein. Somit halten die Linsen beinahe ohne Leim. Zur Sicherheit verleimten wir die Linsen mit Heissleim. Sehr wichtig beim Verleimen war, dass wir lösungsmittelfreien Kleber verwendeten, da sonst die Linsen von Innen beschlagen.

Das Okular verschlossen wir mit einem Deckel, welcher in der Mitte ein Loch hat. Diesen Verschluss schnitten wir aus Moosgummi aus und klebten ihn danach auf.

Tubus: Blenden

Um Einstrahlungen von störendem Umgebungslicht einzuschränken, schnitten wir aus Moosgummi Streulichtblenden zu. Das sind ca. 12 cm * 12 cm grosse Moosgummistücke, welche an zwei gegenüberliegenden Seiten je zweimal eingeschnitten wurden. Diese Blenden lassen sich an den benötigten Stellen im Teleskop - an den 4 Alurohren oder Gewindestangen - einhängen. Von diesen Blenden haben wir 5 Stück hergestellt.




Der Bau des Teleskops war nun vollständig abgeschlossen. Was bleibt, ist ein Fazit zu ziehen.

Zweite Bauetappe

Bei unserem zweiten Bautreffen war es unser Ziel, die Fangspiegelhalterung und die Okularhalterung zu bauen.

Okular

Unser Ziel war es, eine Okularhalterung zu bauen, in welche Okulare mit einem Steckdurchmesser von 0.96 Zoll gesteckt werden können. Leider fanden wir kein passendes Rohr, das wir nur noch hätten ablängen müssen. Deshalb nahmen wir eine alte Fotofilmbox und kleideten sie mit 2 Schichten Moosgummi aus. 0.96 Zoll Okulare passen nun genau und halten sehr gut.  Diese Okularhalterung leimten wir an einen Winkel fest. Den Winkel schraubten wir genau in der Mitte der Deckplatte fest. Der Winkel lässt sich nach vorne und hinten verschieben, aber nur, wenn die Schraube gelöst wird. Diese Lösung bot sich an, da es sehr schwierig wäre, den Okularhalter auf Anhieb genau über dem Fangspiegel zu platzieren. So konnten wir das Okular ausrichten und danach befestigen.

Fangspiegel

Wir versuchten eine zweiarmige Fangsspiegelspinne zu bauen, doch leider war diese nicht genügend stabil. Deshalb schauten wir uns nach einer neuen Lösung um. Wir entschieden uns, eine einarmige Fangsspiegelspinne zu bauen, welche sich drehen und verschieben lassen sollte. Dies ist auf den Bildern leicht zu erkennnen.Wir verwendeten ein Schraubwinkelelement,. Das ist ein Bauteil, durch welches sich zwei Schrauben schieben lassen, welche danach rechtwinklig zueinander stehen. Die eine Schraube montierten wir zusätzlich auf einer Laufschiene. Damit lässt sich der Fangspiegel nach oben und unten schieben. Drehen lässt sich das gesamte Element um eine Achse. Die Fangspiegelhalterung kommt zwischen die beiden Unterlagsscheiben, welche auf der rechten Seite des Bilds zu sehen sind. Dank diesen kann auch der Winkel des Fangspiegels eingestellt werden.

Den Fangspiegel leimten wir auf eine Holzlatte, die wir am vorderen Ende in einem Winkel von 45° abgesägt hatten. Am hinteren Ende bohrten wir genau rechtwinklig ein Loch mit 5 mm Durchmesser durch die Latte.








Wir klebten die Laufleiste auf zwei Holzpflöckchen auf, damit sich die Spinne weiterhin auf und ab schieben lässt. Die Fangspiegelhalterung montierten wir auf der Schraube. Die gesamte Halterung sollte das Bild nicht zu stark abdunkeln, das es sich um eine einarmige Spinne handelt.

Der Fangspiegel lässt sich somit um zwei Achsen drehen und in zwei Ebenen verschieben. Dies ist auf dem Bild rechts nochmals verdeutlicht.



Am Ende der zweiten Bauetappe konnten wir bereits durchs Teleskop schauen und es funktionierte tatsächlich. Wir schauten uns mit dem Teleskop noch keine Sterne an, aber dafür Bäume. Die Bäume und später auch die Sterne sehen unser Teleskop übrigens folgendermassen:

Unser Arbeitsplatz sah am Ende der zweiten Bauetappe  ziemlich unordentlich aus....

Das Teleskop war nun in groben Zügen fertiggestellt. Es stehen noch weitere Detailarbeiten ins Haus, der Bau des Okulars und von Blenden und eventuell das Lackieren des Teleskops.

Erste Bauetappe

Wir haben mit dem Bau des Teleskops begonnen. Der Baufortschritt wird in den üblichen Kategorien vorgestellt. Bei unserem ersten Bautreffen erstellten wir eine Materialliste. Der Aufbau ist in der ersten Zeile erklärt.

• Produkt; Händler; Verwendungszweck; Preis
• Tischlerholzplatte (20 mm dick; 2 Stück à 13 cm* 13 cm); Baumarkt (wir hatten diese Platten bereits); Tubus (Deckplatten); keine Kosten, da bereits vorhanden
• 2 Meter Alurohr (8 mm Durchmesser); Baumarkt, Tubus, 8 Franken
• Gewindestangen (M6), Baumarkt, Tubus, 8 Franken
• 8 Einschlagmuttern (M6), Baumarkt, Tubus (Befestigung der Gewindestangen), Befestigung des Hauptspiegels; 3 Franken
• Gewindeschrauben (M6), Baumarkt (schon vorhanden), Baumarkt, Hauptspiegelmontierung; bereits vorhanden
• Schaumstoff (2 cm dick, 13 cm*13 cm); Baumarkt; Hauptspiegel (um diesen justieren zu können), 7 Franken
• Alublech (1 mm dick); Baumarkt; Hauptspiegelmontierung; 8 Franken
• Aluwinkel (biegbar); Baumarkt; Okularhalterung; bereits vorhanden
• Gewindeschrauben (M5), Baumarkt (schon vorhanden), Hauptspiegelmontierung; bereits vorhanden 
• Winkel (verschiebbar) Baumarkt; Fangspiegelmontierung; bereits vorhanden
• Holzleiste (13 mm*13 mm); Baumarkt; Fangspiegelmontierung; bereits vorhanden
• Schraubwinkelelement; Baumarkt; Fangspiegelmontierung; bereits vorhanden
• Diverse Muttern und Unterlegsscheiben; Baumarkt; gesamtes Teleskop; bereits vorhanden
• Moosgummi (2 mm dick); Bastelbedarf; Streulichtblenden; 8 Franken
• Alte Fotofilmbox; Kamerazubehör; Okularhalterung; bereits vorhanden
• Hauptspiegel (70 mm Durchmesser, 450 mm Brennweite); astromedia.ch; Hauptspiegel; 20 Franken
• Vorderflächen-Fangspiegel klein; astromedia.ch; Fangspiegel; 5 Franken
• 2 Stück Achromaten (18 mm Durchmesser; 26.5 mm Brennweite); astromedia.ch; Okular; 7 Franken pro Achromat (-> Total: 14 Franken)

Tubus

Im Baumarkt machten wir uns auf die Suche nach Alurohren, welche sich ineinander schieben lassen. Leider gab es solche Rohre nicht zu kaufen. Deshalb entschieden wir uns, Gewindestangen zu verwenden, welche in ein 8 mm Alurohr passen.

In der Werkstatt sägten wir mit der Bandsäge die Deckplatten des Tubus zu. Sie sind 13 cm auf  13 cm gross und 2 cm dick. Die Holzplatten bieten eine sehr hohe Stabilität, haben aber leider auch ein hohes Gewicht. In die Grundplatte (die Deckplatte, auf welcher der Hauptspiegel montiert wird) bohrten wir 4 Löcher mit 8 mm Durchmesser. In diese Löcher leimten wir die Alurohre mit Zweikomponenten Kleber ein. Die Alurohre sind rund 30 cm lang. In die Deckplatte bohrten wir 4 Löcher und schlugen die Einschlagmuttern ein. Damit sich diese nicht versehentlich lösen können, leimten wir sie zusätzlich fest. Wir montierten sie auf der Aussenseite der Deckplatte, damit sie beim Ausziehen des Teleskops nicht aus dem Holz rutschen. Als nächstes bohrten wir das grosse Loch in die Platte. Es hat einen Durchmesser von 9 cm.

Die Gewindestangen sägten wir auf eine Länge von 40 cm ab und schraubten sie in die Einschlagmuttern ein. Ein erster Versuch, die Gewindestangen in die aufgeklebten Rohre zu schieben, scheiterte leider, weil sich die 4 Gewindestangen beim Sägen etwas verbogen hatten und nun verkanteten. Um dies zu vermindern, schliffen wir die Gewindestangen etwas ab. Die Gewindestangen passen nun optimal in die Alurohre. Jedoch sollten immer die gleichen Gewindestangen in die gleichen Alurohre geschoben werden. Um dies zu erreichen, beschrifteten wir die Gewindestangen und Alurohre. Der Tubus war somit im Groben fertig gestellt. Die Konstruktion mit den Gewindestangen ist nicht gerade feingängig, zum Fokussieren reicht es aber aus. Wir werden noch Streulichtblenden anbringen, um Umgebungslicht abzuschirmen.

Hauptspiegel

Wir entschieden uns doch für eine etwas andere Montierung als die unter "Planung" beschriebene. Die Montierung besteht aus einem Kreisring, welcher einen Innendurchmesser von 68 mm hat und somit etwas über dem Spiegel liegt. Diesen Ring beklebten wir mit Moosgummi, um den Spiegel vor Kratzern zu schützen. Er wird mit 3 Muttern befestigt. Unter dem Spiegel liegt 2 cm dicker Schaumstoff, der sich auf rund 1 cm zusammenpressen lässt, wenn man eine der Muttern anzieht. (Der Schaumstoff lässt sich leicht entfernen und einsetzen, hält aber trotzdem gut.)

Dank dem kann man den Hauptspiegel genau justieren.
Die Schrauben werden von unten durch die Deckplatte, den Schaumstoff und die Halterung durchgeführt und dann mit Muttern fixiert. Wir entschieden uns dafür, die Muttern als drehbares Element zu wählen, weil die Schrauben auch im Schaumstoff drehen würden und diesen dabei mitziehen und zerreissen. Im ersten Schritt sägten wir das Alublech rund zu und schnitten danach das innere Stück zu. Um eventuell auftretende Reflektionen zu verhindern, schwärzten wir die Spiegelhalterung mit Permanentmarker.




Wir schliffen den Moosgummi noch etwas ab, damit die Halterung besser aussieht. Auf dem Bild links ist die fertig aufgebaute Montierung zu sehen.















Damit war unsere erste Bauetappe auch schon zu Ende. Auf dem Bild links ist der Zustand des Teleskops am Ende des Bautags zu sehen.

In der zweiten Etappe werden wir die Fangspiegelhalterung und die Okularhalterung konstruieren.

Planung oder doch eher Planungsideen?

Wir haben einen Plan entworfen, der zeigt, wie das Teleskop aufgebaut ist. Der Plan wurde in Geogebra erstellt. Es handelt sich dabei um eine Seitenansicht.

Anmerkung

Die hier beschriebene Planung wurde später teilweise deutlich anders umgesetzt. Die Pläne entsprechen dem Stand vom 12 Mai 2010.
 
Tubus

Um fokussieren zu können, ist ein Okularauszug nötig. Doch dieser ist in der Herstellung zu arbeitsaufwändig und würde das Gewicht des Teleskops unnötig erhöhen. Um zu fokussieren ist der Tubus zusammenschiebbar/auseinanderziehbar. Beim Auseinanderziehen/Zusammenschieben verschiebt sich der Schnittpunkt der Strahlen ins Okular. Der Tubus entspricht somit einem überdimensioniereten Schlitten-Okularauszug. Damit dies funktioniert, ist er aus Alurohren aufgebaut, welche sich ineinander schieben lassen. Das Teleskop erreicht eine mittlere Länge von rund 50 cm.

Okular

Wir legten den Steckdurchmesser des Okulars auf 0.96 Zoll (25.4 mm) fest. Dies entspricht dem Standart (alter) gekaufter Okulare, welche somit einfach in die Okularhalterung eingesteckt werden können.

Hauptspiegel

Der Hauptspiegel wird mit 3 Gewindschrauben montiert. Der Spiegel wird von den Schraubenköpfen von der Seite gehalten. Unter dem Hauptspiegel werden 3 Schichten Moosgummi zu je 2 mm angebracht. Diese lassen sich auf rund 1/3 der Ursprünglichen dicke, also auf 2 mm zusammenpressen, wenn die Schrauben angezogen sind. Somit lässt sich der Hauptspiegel einfach justieren.

Fangspiegel

Die Spinne für den Fangspiegel werden wir vermutlich zweiarmig bauen. Dies bietet den Vorteil, dass wenig Licht verloren geht. Für den Spiegel selbst sind wir noch auf der Suche nach einer Halterung.

Ideen und Recherchen

Wir entschieden uns dafür, ein Newton Spiegelteleskop zu bauen. Dieser Teleskoptyp ist vom Aufbau gesehen relativ einfach und günstig zu bauen. Die grundlegende Konstruktion des Teleskops ist auf dem Bild zu sehen.

Das Spiegelteleskop besteht aus 3 optischen Teilen:

• Hauptspiegel: Der konkave geschliffene Hauptspiegel bündelt das einfallende Licht. Weil ein Spiegel Licht jeder Wellenlänge gleich reflektiert, treten keine Farbfehler auf. Allerdings können auch bei einem Spiegelteleskop Komaeffekte auftreten.
• Fangspiegel: Der plane Fangspiegel reflektiert das Licht des Hauptspiegels aus dem Strahlengang hinaus. Er wird um 45° zur Hauptachse angebracht.
• Okular: Das reflektierte Licht trifft in das Okular. Das Okular ist ein Linsensystem, welches wie eine Lupe wirkt. Blickt man mit dem Auge ins Okular, so kann man das vom Hauptspiegel erzeugte reelle Zwischenbild nochmals vergrößert dargestellt betrachten.   

Die Leistung eines Newton Refraktors wird dadurch eingeschränkt, dass der Fangspiegel im Strahlengang des einfallenden Lichts liegt. Dies führt zu Abschattungen im Bild. Die theoretische Lichtsammelleistung fällt gegen einen Refraktor ohne Fangspiegel leicht ab. Der Fangspiegel mindert durch Beugungseffekte den Kontrast des Bildes.

Wir hatten uns somit grundlegend informiert und machten uns auf die Suche nach Webseiten mit Infos.  Folgende Seiten waren sehr hilfreich:

• Auf der Seite von den eifelTwister wird unter anderem der Bau eines kleinen und leichten Netwtonteleskop vorgestellt. Die optischen Komponenten stammen von Astromedia. Wir verwenden den gleichen Spiegel und möchten uns an dem dort gezeigten Teleskop orientieren. 
•  Im AtmWiki werden viele Themen zu Teleskopen gründlich erklärt. Die Seite lieferte uns wertvolle Hinweise und klärte viele unserer Fragen.
• Auf der Homepage von Toni Mayer war für uns der Teil über Okulare sehr wichtig. Die Seite liefert einen guten Überblick über die verschiedenen Typen. Auch auf dieser Seite fanden wir den Teleskop-Rechner - ein Tool, welches alle relevanten Daten für das Teleskop ausrechnet.
• Auf der Ferromel Seite wird eine einfache Methode des Okular Selbstbaus erklärt. Unser Okular wird nach einem ganz ähnlichen Prinzip aufgebaut.
• Auf der Astro Homepage von Frank und Peter Ziegenhein finden sich viele Erklärungen zu Berechnungen von Achromaten und Abbildungsfehlern.
• Auf der Seite des 70mm Clubs werden verschiedene Teleskope vorgestellt, welche auf Basis des Astromedia 70 mm Spiegel gebaut wurden. Diesen verwenden wir auch. 
• Im Astronomie Forum findet sich ein Beitrag, wie sehr einfach eine Fangspiegelhalterung gebaut werden kann.

Nach dem wir diese Seiten zusammengesucht hatten, begannen wir zu planen. Wir verfolgten dabei folgende Ziele:

• Das Teleskop sollte stabil und leicht transportabel sein. 
• Das Teleskop sollte möglichst kompakt sein.
• Das Gewicht sollte unter 1 Kilogramm sein.
• Die Vergrösserung sollte ungefährt 20-30 fach sein.

  Unsere Pläne und den Bau des Teleskops werden wir in 5 Kategorien dokumentieren:

• Tubus
• Okular
• Hauptspiegel
• Fangspiegel
• Sonstiges

Tubus

Wir entschieden uns für einen Gitterrohr-Tubus. Dieser hat den Vorteil, dass er sehr leicht und stabil ist. Das Teleskop kann somit problemlos transportiert werden. Die Kosten sind auch niedriger als bei einem kompletten Gehäuse. Die Materialien sollten alle im Baumarkt erhältlich sein. Der Tubus wird etwa 45 cm lang, da der Hauptspiegel eine Brennweite von 450mm hat.

Okular

Unser Okular sollte möglichst keine Farbfehler erzeugen, aber auch sehr kostengünstig und im Eigenbau herzustellen sein. Diese Eigenschaften erfüllt ein Plössl Okular. Es ist aus zwei gegeneinander gerichteten Achromaten (= ein verkittetes Linsenpaar) aufgebaut. Durch die Linsenpaare werden Farbfehler vermieden (eine Linse ist aus Kronglas, die zweite aus Flintglas). Der prinzipielle Aufbau und der Strahlengang ist im Bild rechts zu sehen.


Wir entschieden uns für Achromaten mit einer Brennweite von 26.5mm. Auf Grundlage dieser Daten lässt sich mit folgender Formel die Brennweite in Abhängigkeit des Linsenabstand und der Brennweite der Achromaten berechnen.

f_g steht für Gesamtbrennweite
f_1,2 für die Brennweite der Achromaten
d für den Abstand der Achromaten


Die Gleichung formten wir nach d um:

Wir wollten, dass unser Teleskop 30x vergrössert. Wir errechneten uns mithilfe folgender Formel die benötigte Brennweite für das Okular.
Brennweite Teleskop/Vergrösserung =  Brennweite Okular
Unser Okular muss somit eine Brennweite von rund 15 mm haben. Mit der ersten Gleichung errechneten wir den nötigen Abstand der Linsen. Er beträgt rund 6 mm. Mit diesen Angaben sind wir nun bereit, einen Bauplan zu entwerfen.

Hauptspiegel

Als Hauptspiegel setzen wir einen sphärischen Hohlspiegel von Astromedia ein. Er hat eine Brennweite von 450 mm und einen Durchmesser von 70 mm. Für den Hauptspiegel müssen wir uns eine leicht justierbare und kostengünstig herzustellende Montierung überlegen.

Fangspiegel

Als Fangspiegel nutzen wir einen Vorderflächen Spiegel von Astromedia. Dieser vermindert Doppelbilder, weil die spiegelnde Fläche vor und nicht hinter dem Glas liegt. Der Fangspiegel muss möglichst in alle Richtungen justierbar sein. Dies fordert eine komplexe Montierung.

Was dieser Blog enthält

Herzlich Willkommen im Spiegelteleskop Blog von Florentin und Pascal.
Wir berichten im Rahmen eines Schulprojektes über den Bau eines Spiegelteleskops . Dieser Blog ist zugleich unser Arbeitsjournal.

Folgendes sind die Rahmenbedingungen:

• Bau eines funktionstüchtigen Spiegelteleskops
• Erstellen eines Arbeitsjournals, welches auch Pläne und einen kurzen Theorieteil enthält
• Umfang des Arbeitsjournals: 5-10 Seiten
• Zeit: 2-3 Wochen