Sonnenbeobachtung und H-alpha-Ansätze an Schmidt-Cassegrain-Teleskopen

Immer wieder erreichen uns Anfragen zur Nutzung von H-alpha-Ansätzen an Schmidt-Cassegrain oder EgdeHD-Teleskopen. Das ist prinzipiell machbar, und eine große Öffnung liefert auch an der Sonne eine wesentlich bessere Auflösung als kleinere Geräte. Bei Teleskopen mit Sekundärspiegel gibt es jedoch ein paar Details zu beachten; das Folgende gilt daher insbesondere für Schmidt-Cassegrain- und EdgeHD-Teleskope und lässt sich auch für Cassegrains, Newtons und andere obstruierte Systeme anwenden.

Das Problem: Um das Teleskop vor der Sonnenenergie zu schützen, muss ein Filter vor das Objektiv. Bei der Weißlicht-Beobachtung besteht sonst Gefahr für die Halterung des Sekundärspiegels, die so nah am Brennpunkt schmelzen kann, wenn die Nachführung nicht perfekt funktioniert (schließlich hat der Hauptspiegel eines Schmidt-Cassegrains etwa f/2), und für H-alpha ist ohnehin ein Energieschutzfilter nötig.

Wir erhalten die meisten Anfragen zu den C8, daher betrachten wir einmal vor allem dieses Teleskop.

Das Ziel: Ein Frontfilter für die ganze Öffnung

Wer ein großes Teleskop für die Sonnenbeobachtung nutzen will, hat es auf die höhere Auflösung abgesehen, die durch die große Öffnung möglich ist. Im Idealfall deckt also ein Frontfilter die gesamte Öffnung ab.

Für die Weißlichtbeobachtung geht das noch einfach: Im günstigsten Fall mit einem selbstgebauten Filter aus AstroSolar® Foto Folie OD 3.8 (verschiedene Versionen / Varianten erhältlich) . Bereits mit einem preiswerten Bogen im A4-Format (20x29cm) verliert man an einem C8 kaum Öffnung durch die Filterfassung. Besser ist ein gefasster ASTF: AstroSolar Teleskop Filter OD 5.0 (80mm - 280mm) ASTF: AstroSolar Teleskop Filter OD 5.0 (80mm - 280mm) (verschiedene Versionen / Varianten erhältlich) , der nicht nur die gesamte Öffnung ausnutzt, sondern auch über eine temperaturkompensierende Fassung verfügt: Die Folie ist spannungsfrei und beweglich gelagert, sodass sie nicht unter Spannung gerät, wenn die Fassung sich erwärmt. Eine einfache Fassung kann sich dagegen bei längeren Beobachtungen erwärmen und ausdehnen, sodass die Folie unter Spannung gerät. Dadurch bricht die Bildqualität ein, und das Bild wird matschig.

Ein Objektivfilter aus Glas würde zwar wertiger aussehen, bietet aber in der Regel keine bessere Bildqualität: Planoptisch polierte, ebene Oberflächen sind schwieriger herzustellen als gewölbte Flächen, daher sind die meisten Glas-Objektivfilter entweder wesentlich teurer als AstroSolar-Folie, oder wesentlich schlechter, oder viel zu oft beides.

Ein Herschelkeil ( Baader 2" Cool-Ceramic Safety Herschelprisma (Visuell / Fotografisch) (verschiedene Versionen / Varianten erhältlich) ), der das beste Bild liefert, scheidet wegen des Sekundärspiegels an obstruierten Systemen aus.

Für die H-alpha-Beobachtung ist ein Energieschutzfilter nötig, der nur das Licht in der Nähe der H-alpha-Linie passieren lässt. Da er mit "sündhaft" teuren H-alpha-Filtersystemen kombiniert wird, dürfen hier keinerlei Abstriche in der optischen Qualität gemacht werden. Auch daher gibt es keine ERF-Folie, und Energieschutzfilter aus Glas sind nur bis Durchmessern von 180 cm erhältlich. Sie sind somit lediglich für ein C5 oder C6 groß genug – und das zu einem Preis, der den hohen Aufwand für die erforderliche Qualität widerspiegelt. Eine beidseitige Politur auf λ/10 ist sehr aufwendig und in dieser Größe nicht für ein paar 100 Euro machbar – ein hochwertiger 180mm E-ERF mit Fassung ( D-ERF Energieschutzfilter (75 - 180 mm) D-ERF Energieschutzfilter (75 - 180 mm) (verschiedene Versionen / Varianten erhältlich) ) kostet bereits deutlich mehr als ein komplettes C8.

Der mit 180mm Durchmesser größte erhältliche D-ERF (rot) ist kleiner als die Schmidtplatte (blau) eines C8. Die freie Öffnung sinkt, während die Halterung des Sekundärspiegels (schwarz) gleich bleibt – die Obstruktion steigt.

Ein C8 mit dem größten erhältlichen Frontfilter mit 180mm Durchmesser (abzüglich der Fassung) wird also zwangsweise abgeblendet. Am Refraktor wäre das noch zu verschmerzen, auch 180 mm Öffnung zeigen noch sehr viele Details. Allerdings hat das C8 als katadioptrisches System eine Obstruktion durch den 6,9cm großen Fangspiegel. Mit einem 18cm-D-ERF würde diese Obstruktion von 34% auf rund 40% steigen – in der Praxis sogar noch stärker, weil der Filter ja auch noch eine Fassung braucht (die ebenfalls ihr Geld kostet). So wird aus dem 8"er rasch ein Teleskop mit lediglich 6 bis 7" Öffnung und übergroßer, kontrastmindernder Obstruktion. Fotografisch mag das durch Bildbearbeitung noch einigermaßen beherrschbar sein, visuell stört der Kontrastverlust mehr.

Die Lösung

Statt ERFs für große Schmidt-Cassegrains anzubieten, die deutlich mehr als das Teleskop kosten würden, haben wir uns entschieden, einen völlig anderen Weg zu gehen und die Schmidtplatten ausgewählter Schmidt-Cassegrains mit einem Energieschutzfilter zu versehen. So sind mit den Baader Triband-SCT - Multi-Purpose-Teleskop auf Schmidt-Cassegrain Basis, für Sonne und Deep Sky Triband-SCT - Multi-Purpose-Teleskop auf Schmidt-Cassegrain Basis, für Sonne und Deep Sky (verschiedene Versionen / Varianten erhältlich) Teleskope entstanden, die die gesamte Öffnung eines C8, C925 oder C11 nutzen und dennoch günstiger sind als ein entsprechendes Teleskop mit passendem Energieschutzfilter. Um den Anwendungsbereich der Teleskope nicht auf die Sonne zu beschränken, sind die Geräte mit einer aufwendigen Triband-Beschichtung versehen, die zusätzlich die Deep-Sky-Fotografie mit Schmalbandfiltern oder die Weißlicht-Sonnenbeobachtung mit einem Herschelkeil ermöglicht – auch wenn die Sonne dann statt reinweiß grünlich erscheint.

So lässt sich auch ein großes Schmidt-Cassegrain mit voller Öffnung für die Sonnenbeobachtung in Weißlicht oder H-alpha nutzen – lediglich der Umbau eines vorhandenen Schmidt-Cassegrains ist nicht möglich, ohne die Öffnung zu verringern und die Obstruktion zu vergrößern.

Kleinere Energieschutzfilter als Alternative?

Jetzt ist es natürlich verständlich, dass nicht jeder gleich ein neues Teleskop kaufen will, wenn schon ein bewährtes C8 o.ä. vorhanden ist.

Es liegt zunächst nahe, einfach einen kleineren Energieschutzfilter zu nehmen – schließlich sind schon mit 80mm sehr schöne Sonnenbeobachtungen möglich, und tagsüber begrenzt die Luftunruhe die möglichen Vergrößerung ohnehin, wenn man keinen sehr guten Standort hat.

Aber auch hier gilt: Während es am Refraktor kein Problem ist, ihn abzublenden und vielleicht gar ein Filtersystem wie den Baader SunDancer II H-alpha Filter (#1363056 , € 3545,-) zu verwenden, dessen integrierter Bockfilter bei Teleskopen bis 80mm Öffnung auch als ERF ausreicht, ist das bei einem Schmidt-Cassegrain nicht so leicht möglich. Um die Sekundärspiegelfassung zu schützen, ist auf jeden Fall ein teurer ERF nötig, und der Preisvorteil entfällt.

Übrigens: Auch bei einem so stark abgeblendeten Teleskop ist eine Telezentrik weiterhin nötig, da ein Etalon einen parallelen Strahlengang benötigt.
Welche Möglichkeiten gäbe es also, wenn kein neues Teleskop her soll?

Große, off-Center-montierte Energieschutzfilter

Wenn ein großer D-ERF seitlich montiert wird, wirkt er durch den Sekundärspiegel ähnlich wie eine Scheinerblende und verursacht unerwünschte optische Effekte.

Theoretisch könnte man einen größeren ERF Richtung Rand verschieben, sodass die Obstruktion des Fangspiegels anteilsmäßig sinkt – oder mehrere kleine ERFs rund um den Fangspiegel verteilen. In der Praxis handelt man sich damit aber zahlreiche gelinde gesagt interessante Effekte ein. Statt eines Filtersystems mit verringerter, aber immer noch vorhandener Obstruktion konstruiert man nämlich eine komplizierte Form der Scheinerblende, die gnadenlos jede Dejustage und Unschärfe offenbart.

Die Bildqualität wird also leiden, daher können wir von dieser Option nur abraten.

Ein kleiner, obstruktionsfreier Energieschutzfilter?

Die preiswerteste Lösung, die keine optischen Kompromisse macht, wäre ein ERF, der nur den Bereich zwischen Fangspiegelfassung und Schmidtplattenfassung frei lässt – beim C8 ist das ein Ring mit etwa 63cm Breite. Immerhin genügt dann der kleinste D-ERF mit 75mm Durchmesser. Der Preisvorteil wird aber dadurch aufgefressen, dass der Okularauszug um etwa 3° gekippt werden muss: Durch den schiefen Lichteinfall trifft der Strahlengang nicht mittig auf den Sekundärspiegel, und damit das Licht gerade auf den Etalon trifft, muss der Okularauszug auf die neue, kleinere Teleskopöffnung ausgerichtet werden. Das wäre zum Beispiel mit einer schrägen Ansatzplatte oder besser einem Tilter möglich, der ausreichend stabil ebenfalls keine billige Lösung ist. Sobald mit voller Öffnung beobachtet wird, muss das natürlich wieder zurückgebaut werden.

Das zweite Problem: Aus einem 200/2000 f/10 Teleskop wie dem C8 wird ein 63/2000 f/32. Und auch bei f/32 ist kein paralleler Strahlengang gegeben, der nötig ist, damit ein H-alpha-Etalon perfekt funktioniert. Mit dem Baader SunDancer II Telezentrisches System TZ-3S Baader SunDancer II Telezentrisches System TZ-3S (#1363070, € 365,-) wird aus dem abgeblendeten C8 ein 63/6000 f/96, der mit einem 40mm-Okular eine Mindestvergrößerung von 150x bei 0,4mm Austrittspupille hat – weit jenseits von dem, was auch die beste 63mm-Optik an sinnvoller Vergrößerung liefern kann. Natürlich könnte man die Brennweite mit dem Research Grade H-alpha 0.4x Telekompressor 2" für Solar Spectrum (#2459260 , € 366,-) wieder auf 2400mm drücken – aber es ist wesentlich ökonomischer, stattdessen lieber einen günstigen 80mm-Refraktor ohne D-ERF mit dem SunDancer II auszurüsten und ggf. einen besseren Okularauszug wie den SteelTrack mit optionalem SteelDrive Motorfokussierer nachzurüsten. Bei größeren Öffnungen als 80 mm oder SolarSpectrum-Filtern ohne integrierten Energieschutzfilter ist natürlich noch ein D-ERF nötig – aber solange man nicht in die Preisklasse eines TriBand kommt, ist das Preis/Leistungsverhältnis immer noch besser als bei einem C8, das in seinen Möglichkeiten beschnitten wird.

Staubschutzdeckel eines C14 mit integriertem Energieschutzfilter. Der Okularauszug muss zusätzlich verkippt werden, um das System nutzen zu können. (Einzelstück/Sonderanfertigung über unsere Schnäppchenliste erhältlich)

Bei größeren, fest aufgestellten Sternwartenteleskopen lohnt sich das schon eher: Bei einem C14 können immerhin rund 12 cm Öffnung genutzt werden, hier kann ein 135mm-ERF off-center montiert werden, bei dieser Auflösung lohnt sich dann auch ein Telekompressor. Bei einem C14 ist diese Lösung auch interessant, da die kompakten Teleskope oft in Sternwarten eingesetzt werden, bei denen kein Platz für einen zusätzlichen 12cm-Refraktor ist.

Über den Autor: Alexander Kerste

Alex ist von Haus aus studierter Biologe und arbeitet als Freiberufler unter anderem als Autor, Berater und Übersetzer. Nach dem Studium und der Veröffentlichung des Kosmos Sternkarten-Sets im Jahr 2004 war er unter anderem regelmäßiger freier Mitarbeiter bei Astronomie Heute und dem Jahrbuch Der Himmel für den Spektrum-Verlag in Heidelberg. Er betreut die Einsteigerkurse auf www.Astronomie.de und ist seit 1993 ehrenamtlich auf der Heilbronner Robert-Mayer-Sternwarte aktiv. Seitdem hat er eine Reihe von Büchern veröffentlicht, über Celestron-Teleskope ebenso wie über Digiskopie und zuletzt Astrofotografie. Eines seiner Bücher über Astronomie mit dem Fernglas ist auf freebook.fernglasastronomie.de auch frei zugänglich. Außerdem betreut er Nordlicht-und-Sterne-Reisen auf der Hurtigrute – auch diese wurden in einem Reiseführer verarbeitet, die Reiseberichte gibt es auch in seinem Blog auf kerste.de.