Astronomie

Newton Teleskop – Justierung


Wer ein Teleskop besitzt oder plant sich eines zuzulegen, der wird früher oder später über das Thema Justage stolpern. Die meisten Händler überprüfen die angebotenen Teleskope zwar vor der Auslieferung, aber auch beim Transport kann eine Kollimation (Justage) zunichtegemacht werden. Zwar gibt es zu diesem Thema reichlich Tutorials, die aber nicht alle Fragen beantworten. Deshalb möchten wir unsere Erfahrungen in diesem Artikel teilen.

Wenn wir von einer Newton-Teleskop-Justage sprechen, dann meinen wir eine vollständige Justage samt Fangspinne und Fangspiegel. Es gibt viele Gründe, die den Ausbau der Fangspiegelspinne rechtfertigen würden wie z.B. das Verkleiden des Tubusinneren mit Velourfolie, um einen besseren Kontrast zu erzielen. Die Justage eines Newton-Teleskops sollte aber auch unabhängig davon regelmäßig überprüft werden. Um eine saubere Abbildung zu gewährleisten, müssen alle optischen Komponenten exakt aufeinander ausgerichtet sein. Dabei gilt jedoch, dass langsame Newtons wie z.B. f/6 Justageungenauigkeiten eher verzeihen als schnelle Newtons wie f/4. Mit f/3 und schneller wird es bei der Justage noch kritischer, da hier oftmals sogar Justierlaser zu ungenau sind. Hinzu kommt aber auch eine deutliche Vignettierung. Dennoch erfreuen sich schnelle Newtons insbesondere bei Astrofotographen hoher Beliebtheit, da diese kürzere Belichtungszeiten erlauben. Aus unserer Erfahrung eignen sich für Anfänger und Fortgeschrittene vor allem Newtons mit f/4,5 bis f/5 im Bereich „Deep-Sky“. Für Planetenaufnahmen dürfen es auch f/6 und langsamer sein.

Die nachfolgenden Schritte zeigen eine vollständige Justage, die nur dann vollständig durchgeführt werden muss, wenn die Komponenten zuvor alle abgebaut oder verstellt worden sind. Sollten die Fangspiegelstreben entfernt worden sein, müssen diese gleichmäßig über die Rändelschrauben angezogen werden, sodass der Abstand zwischen den einzelnen Fangspiegelstreben und dem Tubusinneren an allen vier Befestigungspunkten identisch ist. Zu beachten ist lediglich, dass einige Hersteller den Fangspiegel mit einem Offset aufkleben, sondern die Streben mit Versatz montieren.

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Fangspiegelstreben an einem Skywatcher 300P Flextube

Schritt 1: Okularauszug zu Tubus

Wenn ein neuer Okularsauszug (OAZ) zum Einsatz kommen soll oder aber der alte OAZ aus irgendwelchen Gründen demontiert wurde, dann sollte dieser bei einer Montage möglichst gerade zum Tubus sitzen. Dazu wird im Tubus der Punkt markiert, der sich gegenüber dem OAZ Loch befindet. Dazu kann man sich mit einem 3D-Drucker ein Hilfsbauteil drucken, dass exakt in das für das OAZ vorgesehene Loch am Tubus passt und ein kleines 1-3mm Loch besitzt, durch das mit einem Laser hindurchgeleuchtet werden kann. Am Tubusinneren gegenüber dem OAZ-Loch sollte der Laserpunkt sichtbar sein. Dieser Stelle sollte mit einem Stift markiert werden. Wenn der OAZ positioniert wird, kann der Laser in das OAZ gesteckt werden. Der Punkt sollte auf die zuvor markierte Stelle am Tubusinneren zu sehen sein.

Der Fangspiegel darf während diesem Schritt nicht montiert sein. Die meisten OAZs haben zum Einstellen Schrauben, die je nach Lage mehr oder weniger angezogen werden.

Schritt 2: Fangspiegel zu Okularauszug

Dieser Justageschritt ist eher selten, trifft aber vor allem diejenigen, die ein eigenes Teleskop bauen oder zuvor den Fangspiegel (FS) samt Fangspinne ausgebaut haben. Aber auch bei Unachtsamtkeit an der zentralen Schraube des FS kann sich die FS-Einheit verstellen bzw. verdrehen. Mit einem typischen Justage-Laser kann dieser Schritt jedoch nicht durchgeführt werden, auch wenn dieser ab Schritt 3 ein perfekt aufeinander abgestimmtes System vortäuscht. 

Die Positionierung des FS zum OAZ hat keinen Einfluss auf die Schärfe und den Kontrast. Durch eine korrekte Ausrichtung des FS zum OAZ werden Abschattungen verhindert und eine volle Bildfeldausleuchtung erzielt. Ist der FS in der Querachse des Tubus zum OAZ verkippt, so entstehen zum Rand unscharfe Abbildungen, da die Bildebene zum Okular ebenfalls verkippt ist.

Für diesen Schritt sollte ein Cheshire Justierokular verwendet werden. Der FS wird über die mittlere Schraube (Verdrehung sowie Verschiebung längst der Tubusachse) so auf den Okularauszug ausgerichtet, dass der FS beim Blick durch die Justierhilfe exakt mittig und rund erscheint (auch wenn der FS eine sphärische Form hat, sollte dieser mittig sein). Die drei-vier Schrauben für das Verkippen des FS bleiben davon unberührt, sollten aber soweit eingedreht sein, dass die Höhe des FS zum OAZ einigermaßen passt.

Folgendes Bild zeigt einen leicht verstellten FS.

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Fangspiegel zum OAZ leicht nach rechts/unten verstellt/dejustiert

Zum Verstellen sollten die Justierschrauben zunächst gelöst werden und die mittlere Schraube leicht angezogen werden. Mit der Hand kann die Position am FS-Halter etwas nach links oder rechts gedreht werden, um eine schöne runde Form zu gewährleisten. Niemals direkt am FS selbst drehen! Mit der Hand weiterhin den FS in dieser Position halten, während die mittlere Schraube etwas fester angezogen wird. Ich drehe den FS mehrmals hin und her, bis ich das Gefühl habe, dass ich eine schöne runde Form erhalte und der Rand überall gleichmäßig ist.

NewtonJustierung_16Fangspiegel zu Okularauszug ausrichten

NewtonJustierung_17Fangspiegel zu Okularauszug ausrichten

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Chesire Okular als Justierhilfe an einem Skywatcher Flextube 300P

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Fangspiegel-Justierung – Mittlere Schraube für Verdrehung und Höheneinstellung

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Fangspiegel Justierschrauben für Kippbewegung

Wenn die Justierschrauben zum Verkippen des FS festgezogen sind, der FS jedoch weiter nach oben versetzt werden muss, dann sollten diese alle gleichmäßig gelöst werden (z.B. mit einer halben Umdrehung). Anschließend kann der FS an der Halterung mit einer Hand nach oben gezogen und in seine Position gebracht werden. Mit der anderen Hand wird dann die mittlere Schraube angezogen. Wenn der FS nach unten versetzt werden soll, dann die mittlere Schraube in kleinen Schritten lösen und die drei Justierschrauben jeweils etwas anziehen, bis diese leicht den FS-Halter berühren. Das endgültige feste Anziehen geschieht erst im nächsten Schritt.

Um die verwirrenden Spiegelbilder, die vom HS reflektiert werden, zu unterdrücken, wird am besten ein weißes Blatt Papier zwischen HS und FS verwendet. Ein ausgerichteter FS könnte wie folgendes Bild aussehen, wobei die Justierschritte oft mehrmals wiederholt werden müssen, bis die Justage zufriedenstellende Ergebnisse liefert.

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Newton-Justage mit weißem Papier zwischen FS und HS, um verwirrende Spiegelungen zu vermeiden.

Die Justage kann aber auch mit einer alten Filmdose und einem ca. 3-5mm großen Loch in der Mitte oder einem selbstgedruckten 2″ Adapter mit Loch aus dem 3D-Drucker verwendet werden, wie folgende Bilder bei einem bereits justierten Newton-Teleskop zeigen:

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Hilfsmittel für die Newton-Justage aus dem 3D-Drucker

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Hilfsmittel für die Newton-Justage aus dem 3D-Drucker

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Spheretec Concenter SE als Justagehilfe

Am einfachsten gestaltet sich jedoch die Verwendung eines Spheretec Concenter SE. Durch eine Plexiglasscheibe mit Ringen lässt sich die exakte Position, bei der der FS mittig und rund erscheint, noch besser bestimmen. Nach diesem Schritt kann das weiße Blatt Papier zwischen FS und HS entfernt werden.

Das folgende Bild zeigt einen justierten Newton, wobei die runde Form noch nicht 100% gegeben ist.

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Spheretec Concenter SE als Justagehilfe

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Hinweis: Übrigens macht es bei manchen OAZs einen Unterschied, ob Justierhilfen und Laser mit den Fixierschrauben festgespannt werden oder nicht. Aber da geht jeder Teleskopbeobachter seinen eigenen. Wenn Okulare später auch eingespannt werden sollen, dann empfehlen wir auch die Justierhilfen einzuspannen.

Schritt 3: Fangspiegel auf Hauptspiegel

Hierfür kann ein Justierlaser verwendet werden. Aber auch mit Concenter oder einem Chesire ist dieser Schritt durchführbar. Vorausgesetzt das Teleskop verfügt über eine Mittenmarkierung auf dem Hauptspiegel (HS), wird der Laser in den OAZ gesteckt, festgeklemmt und eingeschaltet. Dieser Schritt kann bei einem 45° gekippten Tubus, wie er unter anderem auch bei Beobachtungen verwendet wird, durchgeführt werden. Auch empfehlen wir 2″ Justierhilfen, um durch eine Reduzierung den Verkippungseffekt nicht zu verstärken. Der Laserpunkt muss nun mit Blick auf den HS exakt in der Mittenmarkierung landen, indem die drei-vier Schrauben des FS verstellt werden. Man zieht dabei immer die Schraube an, die entgegen der gewünschten Position des Laserpunktes liegt. Sollte der Laserpunkt ziemlich weit links von der Mittenmarkierung aufleuchten, sollte die entgegengesetzte Schraube fest angezogen werden und anschließend die anderen beiden Justierschrauben leicht gelöst werden. Die Schrauben jedoch nicht komplett lösen, da sich beim Anziehen der FS verdrehen könnte. Stets in kleinen Schritten vortasten. 

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Justierlaser an einem Newton Teleskop

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Justierung des FS zum HS mittels Justierlaser

Die Justierschrauben können übrigens auch durch M4 Rändelschrauben mit einer Länge von 35-45mm ersetzt werden, um die Justage zu erleichtern.

Mit einem Concenter Okular oder einer Justierhilfe wie einer Filmdose ist dieser Schritt ebenfalls zu bewerkstelligen. Das Bild des HS sollte beim Blick durch die Justierhilfe exakt mittig im FS erscheinen. Dazu orientiert man sich am besten an den HS-Haltern. Der Abstand von den drei bis vier HS-Haltern sollte zum Rand des FS überall gleich sein. Auf die Spiegelung des FS sollte nicht geachtet werden, da z.B. viele FS mit einem Versatz (Offset) verklebt sind und dann nicht exakt zentrisch im HS erscheinen. Übrigens bewirkt der Offset, dass das Bildfeld gleichmäßig ausgeleuchtet wird. Auch die Fangspinnenmitte könnte in diesem Schritt noch versetzt erscheinen. Deshalb liegt der Fokus nur auf den HS selbst und nicht auf die Spiegelungen.

Folgendes Bild zeigt den FS zum HS dejustiert:

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Dejustierter FS zum HS

Und so sollte ein justiertes Bild aussehen, wobei das noch nicht ganz optimal ist, da der Halter links nicht zu sehen ist.

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Justierter FS zum HS

Mit einem Concenter Okular gestaltet sich dieser Schritt wesentlich einfacher, wie folgendes Bild zeigt. Die Mittenmarkierung, die im unteren Bild mittig eingemalt ist, wird erst im nächsten Schritt in die Mitte des Concenters ausgerichtet.

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Newton Teleskop Justierung des HS zum FS mithilfe eines Concenter Okulars

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Newton Teleskop Justierung des HS zum FS mithilfe eines Concenter Okulars

Schritt 4: Justierung prüfen

Nach Schritt 3 (!) kann es durchaus vorkommen, dass die Schritte 2 und 3 mehrmals wiederholt werden müssen, da der FS durch die Verkippung unter Umständen verdreht wird und dann nicht mehr ganz rund im OAZ erscheint. Auch kann es durch Anziehen der drei Justierschrauben vorkommen, dass der FS weiter in Richtung HS gedrückt wird und der Fangspiegelrand mit seinen Haltern nicht mehr exakt mittig zu sehen ist, sondern leicht nach unten versetzt. Sollte das der Fall sein, müssen zunächst die drei Justierschrauben gleichmäßig z.B. mit einer 3/4 Umdrehung gelöst werden. Lieber etwas mehr lösen, da diese am Ende durch das Anziehen des FS wieder herunterdrücken und die Position dann unverändert bleibt. Anschließend die mittlere Schraube handfest anziehen, wobei die Schritte 2 und 3 befolgt werden müssen.

Durch die Justage kann der Fangspiegel verkippen, so dass dieser bei der Nachkontrolle nicht mehr ganz rund erscheint. Auch kommt es immer wieder vor, dass sich die 3 Justierschrauben mit dem Schraubenende immer mehr in die FS-Halterung bohren und so ein feine Ausrichtung des FS nicht mehr möglich ist. Daher macht es Sinn, sich zusätzlich eine stabile und passende Unterlegscheibe zu besorgen, die zwischen FS-Spinne und FS-Halter geklemmt wird.

Für folgendes Bild wurde eine selbstgedruckte Einblickhilfe aus dem 3D-Drucker verwendet. Genau so sollte der HS im FS zu sehen sein. Alle drei HS-Halter sind exakt mittig zu sehen.

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Newton-Teleskop – Justierung des HS zum FS mithilfe einer selbstgedruckten Einblickhilfe

Und hier das Ganze noch einmal mit einem Concenter, wobei der FS-Schatten aufgrund des Offsets nicht mittig erscheint, aber auch nicht relevant ist.

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Newton-Teleskop – Justierung des HS zum FS mithilfe einer selbstgedruckten Einblickhilfe

Schritt 5: Hauptspiegel zu Fangspiegel

Der Hauptspiegel wird nun auf den Fangspiegel ausgerichtet. Am hinteren Tubusende befinden sich drei Justageschrauben, wobei moderne Teleskope fast alle auf Rändelschrauben setzen. Mit einem Justierlaser ist dieser Schritt ganz einfach durchzuführen. Der Tubus wird, wie bei einer reinen Beobachtung auch, zunächst auf etwa 45° gekippt. Die gekippte eingefasste Scheibe am Laser zeigt dabei nach unten zum HS. Der Laserstrahl gelangt über den FS zum HS und anschließend zum FS zurück und zum OAZ. Der Laserpunkt muss nun exakt in seinem Ursprung finden und das ist die um 45° gekippt eingefasste Scheibe aus Kunststoff, Aluminium oder Metall. Dabei muss der Punkt exakt das Loch in der Mitte treffen.

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Justierlaser am Newton-Teleskop

Der Justierlaser kann übrigens aus dejustiert sein. Hier am besten mal den Laser leicht einklemmen und um die eigene Achse drehen. Wenn der Punkt beim Blick von oben auf den HS keinen Kreis durchläuft bzw. bildet, ist der Laser justiert. Ansonsten mit den kleinen Schrauben am Laser nachjustieren.

Mit einem Concenterokular oder einer Filmdose bringt man die Mittenmarkierung exakt in die Mitte des FS-Halters (nicht in die Mitte des FS, da dieser mit Versatz verklebt sein kann und nicht mittig sitzt). HS und Mittenmarkierung befindet sich dann exakt konzentrisch. Um die Mittenmarkierung besser zu erkennen, kann von oben auch mit einer hellen Taschenlampe reingeleuchtet werden. Demnach sollte auch der Mittelpunkt der Fangspinnenbefestigung exakt mittig sein. Der FS selbst könnte durch den Offset aber leicht versetzt gespiegelt werden.

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Newton-Teleskop – Justierung des HS zum FS mithilfe eines Concenters

Schritt 6: Hauptspiegel am defokussierten Stern ausrichten.

Zum Abschluss sollte die Justage des HS an einem defokussierten Stern erfolgen. Dafür werden zunächst die Begriffe Intrafokal und Extrafokual erläutert. Intrafokal bedeutet, dass der Beobachter näher am Objektiv ist, also weiter weg vom Auge. Dabei ist Der Okularauszug weiter hineingedreht und zwar innerhalb des Fokus. Extrafokal bedeutet, dass der Beobachter weiter weg vom Objektiv ist, also näher am Auge. Der Okularauszug ist demnach weiter herausgedreht und zwar außerhalb des Fokus. Zusammengefasst lässt sich folgende Begriffsdefinition aufstellen:

Intrafokal: Hinter dem Fokus; nach dem Brennpunkt
Extrafokal: Vor dem Fokus, vor dem Brennpunkt 

Für die Ausrichten des Hauptspiegels am defokussierten Stern sollte ein möglichst heller Stern mit geringer Eigenbewegung anvisiert werden wie z.B. der Polarstern. Bei gutem Seeing sollte eine möglichst hohe Vergrößerung gewählt werden, wobei die Maximalvergrößerung des Teleskops als Richtwert dient. Bei schlechtem Seeing dagegen eine eher kleinere Vergrößerung wählen, wobei die Justage dann etwas ungenauer ausfällt. Für beide Vorgehensweise gilt: Der HS sollte ausgekühlt sein.

Nun wird der Stern möglichst scharf gestellt, bis dieser punktförmig erscheint. Anschließend wird der Stern etwas unscharf gestellt, wodurch Ringe mit einem schwarzen Punkt in der Mitte erscheinen. Dabei kann sowohl intra- als auch extrafokal defokussiert werden. Um nicht zu stark zu defokussieren, sollte darauf geachtet werden, dass die Fangspiegelspinne gerade so zu erahnen ist. Sind die Fangspiegelstreben deutlich zu sehen, so ist zu stark defokussiert.

Wenn alle Ringe zentrisch erscheinen, ist die Justage damit abgeschlossen. Andernfalls wird an den 3 Stellschrauben des HS die Position so lange angepasst, bis alle Ringe zentrisch erscheinen. Zu berücksichtigen ist, dass diese Methode sehr feinfüllig ist und in kleinen Schritten ausgeführt werden sollte.

Für Besitzer eines Newton-Teleskope, bei dem der Fangspiegel mit Offset aufgeklebt ist, gibt es noch etwas zu beachten. Wenn bei einem stark defokusierten Stern die Lage des Fangspiegelschattens intrafokal in der Mitte erscheint, extrafokal aber deutlich vom Zentrum entfernt ist, muss nachjustiert werden. Denn der Offset ist eine exzentrische Abschattung der Eintrittspupille. Und das macht sich in der Austrittspupille in genau der selben Art und Weise bemerkbar. Der FS-Schatten sollte deshalb leicht exzentrisch erscheinen, wobei diese Exzentrizität beim Fokusdurchgang die Seite wechseln muss. Der HS muss demnach so justiert werden, dass die Exzentrizität sowohl intrafokal als auch extrafokal gleich ist nur eben Spiegelverkehrt. Dadurch wird gewährleistet, dass die optische Achse der Parabel durch das Bildfeldzentrum geht und das Koma im Fokus möglichst gering gehalten wird.

Wenn der FS-Schatten aber trotz sauberer Justage mit Laser und Concenter intrafokal in der Mitte erscheint, extrafokal aber exzentrisch, dann sollten folgende Punkte überprüft werden:

  • Prüfen, ob der anvisierte Stern tatsächlich in der Bildfeldmitte ist. Da Newtons außerhalb der Bildfeldmitte zu Koma neigen,  könnte es das Ergebnis verfälschen
  • bei Verwendung eines Laser prüfen, ob dieser überhaupt justiert ist und zwar vor jeder Teleskopjustage. Den Laser dazu in den OAZ stecken, aber nicht verklemmen, um Verkippungen zu vermeiden. Dann den Laser bündig am OAZ gedrückt halten und mit der Hand drehen. Dabei beobachten, ob der Laserfleck auf dem HS eine Kreisbewegung macht oder auf dem Punkt bleibt. Bei einer Kreisbewegung sollte dieser mit den entsprechenden Schrauben nachjustiert werden. 

Eine schlechtes Justageergebnis ist in ganz seltenen Fällen auf den OAZ selbst zurückzuführen. Denn beim Justieren wird die optische Achse parallel so eingestellt, dass diese mit der Achse des OAZ zusammenfällt. Deshalb ist der OAZ auch eher unkritisch, außer das Bauteil neigt zu starker Verkippung. Wenn ein OAZ mal ausgetauscht werden sollte, muss einmalig vollständig neu durchgeführt werden.

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2 Kommentare zu Newton Teleskop – Justierung

  1. Hans-Georg

    Eure Webseite kenne ich bisher nur durch Games und 3D-Druck.Dass Ihr zum thema Astronomie einene neuen Bereich aufbaut, finde ich echt klasse.Bei der Justierung meines Skywatcher 8″ war eure Anleitung sehr hilfreich. Die meisten Anleitung sind zu kurz, zu aufgequolen oder nicht verständlich. Klasse, weiter so!

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