Primärspigel

Haaptspigel vun engem Teleskop am Paranal-Observatoire mat 8 m Duerchmiesser

D'Haaptspigelen (2x 8,4m) vum Large Binocular Telescope um Mount Graham (3267m) an Arizona

De Primärspigel oder Haaptspigel ass dee Spigel vun engem Teleskop deen d'Liicht sammelt. Meeschtens ass en als Paraboloid geschlaff, bei speziellen Optike wéi bei der Schmidtkamera och als Kugelspigel.
Bei Teleskope fir optesch Wellelängten (Liicht, UV, not Infrarout) besti Primärspigelen haut nëmmen aus Glas oder Glaskeramik. Bis 1900 goufen haaptsächlech Metallspigele gebraucht, well bei grousse Glasgossformen d'Problem vun der Onschäerft nach net geléist war.

Geschicht

An den Ufanksjore vun deene vum Newton erfonnte Spigelteleskope goufen d'Spigelen aus Spigelmetall fabrizéiert. Well d'Metall awer séier oxidéiert, hunn déi Spigelen dacks missen nopoléiert ginn. Dobäi gouf déi glat Uewerfläch dacks verschlechtert an déi genee Uewerflächeform gouf verännert. Dofir koum een op Glas als Support, dat mat Sëlwer verspigelt gouf. Haut ginn Teleskopspigelen am Héichvakuum mat enger dënner Aluminiumschicht bedämpt an ausserdeem dacks zum Schutz géint e séiert Blannginn mat enger Quarzschutzschicht iwwerzunn.

Déi riseg Spigele vun haitege Groussteleskopen (bis zu 10 Meter Duerchmiesser) ginn net méi an engem Stéck gegoss, mä aus Honnerte vu computergesteierte Segmenter zesummegesat. Déi gréisst Eenzelspigele sinn déi am Mount Palomar, USA (5 Meter, 1947) an am Selentschuk-Observatoire, Russland (6 Meter, 1975/78).

Straleverlaf a Bildfeeler

D'Spigele vu ganz klengen Teleskope si kugelfërmeg Huelspigelen. E Kugelspigel sammelt parallel Liichtstralen awer net genee an engem Punkt, mä an enger raimlecher Gréisst laanscht d'Längsachs vum Brennpunkt (sog. „Brennlinn“). Bei grousse Spigele gëtt dofir e Rotatiounsparaboloid hiergestallt, deen d'Liichtstrale richteg op engem Punkt sammelt. Ganz grouss Teleskope ginn haut meeschtens als Ritchey-Chrétien-Teleskop gebaut, bei deem de Primärspigel hyperbolesch deforméiert ass – de Faangspigel iwweregens och, zousätzlech zu der Hyperbelform, déi hie fir seng Aufgab am Cassegrainsystem souwisou brauch.

Hierstellung

Bei der Amateurastronomie gëtt als Spigelmaterial meeschtens Borosilicatglas gebraucht, dat ee ganz klengen Ausdeenungskoeffizient huet. D'Glasrolénge goufe fréier duerch Pressen oder Géissen a Metallformen hiergestallt. Haut gëtt Borosilicat-Floatglas (z. B. Borofloat) mat 25 mm Stäerkt produzéiert, aus deem d'Glasrolénge ausgeschnidde ginn.

D'Risenteleskopspigele vun der astronomescher Fuerschung ginn haut dogéint meeschtens aus Glaskeramik fabrizéiert. A speziellen Dréiiewe ginn d'Spigelrolénge direkt aus Glasbroch a Form geschmollt. Dobäi rotéiert den Uewe mat enger definéierter Dréizuel, déi di gewënscht Parabolform ergëtt. Beim Okille vum Glas gëtt den Temperaturverlaf sou gereegelt, datt duerch keramesch Kristallisatioun eng Mëschung aus 60 Prozent Keramik a 40 Prozent Glas entsteet. De negativen Ausdeenungskoeffizient vun der Keramik hieft sech mat dem positive vum Glas op, soudatt praktesch iwwerhaapt keng Ausdeenung méi optrëtt. Fir Spannungsfräiheet z'erreechen an de Keramikdeel auszekristalliséieren, dauert den Ofkillprozess entspriechend laang.^,,

Wann de Spigel fäerdeg ofgekillt ass, da kann d'Endform geschlaff a poléiert ginn. Beim Poléiere muss eng Uewerflächeprezisioun ënner Lambda/2 (d'Hallschent vun der Wellelängt, an där spéider observéiert soll ginn), meeschtens awer besser Lambda/8, erreecht ginn. Professionell agesat Spigele ginn op bis zu 20 Nanometer genee fabrizéiert.

Kleng Primärspigelen, déi mat engem Verhältnes vum Duerchmiesser zur Déckt vun 10: 1 hiergestallt kënne ginn, si vu sech aus formstabil. Vu 50 cm Duerchmiesser un, gi sou Spigelen allerdéngs schwéier. Wann ee s'awer méi dënn hierstellt, da verbéie se sech bei Ännerunge vun der Lag duerch hiert Eegegewiicht. Den Effet ass zwar méi kleng wéi bei der Lënsenduerchbéiung, e fält awer op.

Grouss Spigele goufe fréier fir d'Gewiicht ze reduzéiere vun der Récksäit hir ausgebuert. Haut ginn d'Spigelen direkt mat enger Wabestruktur op der Récksäit gegoss, wouduerch sech d'Gewiicht ëm iwwer 60% verklengere léisst.

Segmentéierte Primärspigel vum Southern African Large Telescope

Segmentéiert Spigelen

Trotzdeem si Spigele mat méi wéi 6 m Duerchmiesser (wéi fir d'lescht 1978 beim Selentschuk-Observatoire) wéinst der Verformung duerch hiert Eegegewiicht net méi ze fabrizéieren. Dofir goufen an den 1980er-Joren en ettlech Spigele mat 8 bis 10 Meter Ëffnung vu vir eran aus Dosende Segmenter hiergestallt. Déi sechseckeg, bis 1,5m grouss Segmenter goufen duerch d'Halterung (statesch) sou positionéiert, datt e feelerfräit Bild entsteet. Haut gëtt et aktiv Lagerungen, déi de Spigel dynamesch op villen Oplopunkte stäipen a sou d'Verbéien duerch säin Eegegewiicht oder Montagefeeler ausgläichen. Déi Korrektur ass och ofhängeg vum jeeweilegen Héichtewénkel vum Teleskop. Zudeem gouf déi adaptiv Optik entwéckelt, fir Stéierungsaflëss duerch d'Loftonrou auszegläichen.

Literatur

• Seb.Hoerner, Karl Schaifers: Optische Systeme. Kapitel 2.1 in Meyers Handbuch über das Weltall, Bibliogr.Institut, Mannheim 1960
• W. Jahn: Die optischen Beobachtungsinstrumente, pp 9–79 im Handbuch für Sternfreunde, Springer-Verlag 1981
• Rudolf Brandt: Das Fernrohr des Sternfreundes. Kosmos-Verlag, Stuttgart 1958
• Detlev Block: Astronomie als Hobby, Abschnitt Fernrohre (S.144–156). Bassermann-Verlag, München/Tešin 2005
• Günter D. Roth: Kosmos Astronomiegeschichte - Astronomen, Instrumente, Entdeckungen. 190 S., Franckh-Kosmos, Stuttgart 1989, ISBN 978-3-440-05800-8.
• Bernhard Mackowiak: Die neuen Superfernrohre - Untertitel: Um immer tiefer in das Weltall blicken zu können, müssen die Teleskope immer größer werden. Doch bei den Linsen gibt es technische Grenzen. Die Teleskope der Zukunft sind aus vielen kleineren zusammengesetzt. Welt Online, 30.September 2006, Verlag=Axel Springer, Berlin 2006.

Kuckt och

Portal Astronomie