Refraktor oder Spiegelteleskop?

...lautet die Frage, die jedem Amateurastronomen zumindest am Anfang seines Werdeganges schlaflose Nächte bereitet. Zeit also, dass ich meine persönliche und "endgültige" Antwort zu Papier bringe!

"Hoher Preis, Unhandlichkeit und sekundäres Spektrum werden dem Refraktor vorgeworfen, um zu beweisen, dass er für den Amateur wenig ratsam sei" schrieb G. D. Roth vor 25 Jahren in der ersten Auflage seines bekannten Taschenbuches für Planetenbeobachter. Dies alles hat sich gründlich geändert. Moderne Fluorit-Apochromate und mehrlinsige ED-Optiken haben die Farbhöfe schrumpfen lassen, die langen f:15 Fraunhofer-Röhren z. T. in kompakte f:5 verwandelt, sowie die Preise entsprechend in die Höhe getrieben. Und sie führen immer noch ein munteres Dasein in Amateurkreisen, die Refraktoren! Selbstverständlich besitze ich auch einen, und zwar jenen mit der 100/1000-mm-Optik von Carl Zeiss, den Paul Ahnert in seinem Kalender vor 11 Jahren noch zu den "schweren Instrumenten" zählte. Auch das hat sich geändert. 4-Zoll-Refraktoren wurden kürzlich als die "Arbeitspferde des Amateurastronomen" bezeichnet; 5- und 6-Zoll-Geräte gehören nicht mehr zu den Exoten. Meine "endgültige" Antwort wird also doch nur temporären Wert besitzen, just "peace for our time" bieten, um einen bekannte Politiker zu zitieren, der sich gründlich irrte.

Der Anfänger fragt bekanntlich nach Vergrößerung, der Fortgeschrittene strebt nach Lichtstärke und der Erfahrene genießt den Kontrast. Der Newcomer möchte es für minimalstes Geld eben möglichst "genau" wissen.

Daher mein Rat Nr. 1 an diesen: Meide Spiegelteleskope mit Öffnungen unter 100mm! Der Fangspiegel wird hier fast immer den Kontrast in störender Weise mindern. Bis 100 mm Öffnung - das ist die unbestrittene Domäne der Refraktoren.

Rat Nr. 2: Meide kurzbrennweitige, preisgünstige Fraunhoferoptiken, denn gerade diese können das nicht, was der Anfänger legitimerweise will: vergrößern. f:10-Öffnungsverhältnisse lassen sich ohne Spezialgläser eben nicht gleichzeitig bezüglich chromatischer und spärischer Aberration befriedigend korrigieren. Das ist Physik und hat nichts mit technischem Können zu tun. Verminderter Kontrast (= neblige Bilder!) und Farbhöfe sind die unvermeidliche Folge. Mit einem klassischen f:15-Fraunhofer allerdings ist man perfekt und heute auch preisgünstig bedient. Planeten, Mond, Sonne (Filter!) und Doppelsterne bis herab zu 2" Abstand sind die Beobachtungsziele. Wer das Geld hat, mag denken, dass ein kurzer, superkorrigierter 4"-Fluorit-Refraktor mit nur 50 cm Brennweite die Allround-Lösung wäre, aber Vorsicht: Dies sind Optiken konzipiert für große Sehfelder und die Photographie. Will man damit Planeten auch nur in 150facher Vergrößerung beobachten, so ist man auf extrem kurzbrennweitige Okulare und Barlowlinsen angewiesen. Durch Zusatzkosten macht man gewissermaßen das wieder rückgängig, was man durch hohe Anschaffungskosten gerade gewonnen hat. Die Extralinsen erhöhen zudem nicht gerade Lichtstärke und Kontrast, und für die Beobachtung von Kugelhaufen, Galaxien und Nebeln bleibt 100 mm Öffnung sowieso meist unbefriedigend. Also will man bald mehr, und dabei geraten wir in den sumpfigen Bereich zwischen 10 cm und 20 cm Öffnung, wo die Titelfrage eine ganz akute ist. - Um das andere Extrem gleich vorweg zu nehmen: Refraktoren mit Öffnungen über 20 cm wird man freiwillig nur äußerst selten ernsthaft in Betracht ziehen, denn dass man sich dabei aus vielen Gründen ganz eindeutig auf dem Terrain der Spiegelteleskope befindet, ist eh klar.

Gute Refraktoren - und andere sollte man nicht kaufen! Billiggeräte sind die teuersten, denn man "testet" sie nur, und ersetzt sie bestenfalls irgendwann sowieso durch Qualität! - Also, gute Refraktoren mit Öffnungen über 4" schwellen schnell im Preis an, werden unhandlich und mühsam im Transport, aber es sind in optischer Hinsicht - ohne Frage - Traumgeräte. Sie bedürfen fast nie einer Nachjustierung und sind stets einsatzbereit. Der geschlossene Tubus verhindert zudem Luftturbulenzen im Strahlengang, so dass ein Maximum an Bildstabilität garantiert ist. Turbulenzen außerhalb des Tubus sind allerdings auch hier stets Störenfriede. Die homogenen Blasen haben erfahrungsgemäß Durchmesser von der Größenordnung 10 cm. Sie verursachen u. U. ein schwimmend-bewegtes Planetenbild im 4"-Refraktor, das Auge kann dem aber gut folgen. Bei größeren Objektiven ist das anders. Hier beobachtet man durch verschiedene Blasen gleichzeitig hindurch, was bewegte, sich überlagernde Mehrfachbilder zur Folge hat. Vernünftige Beobachtungen sind dann nicht mehr möglich. Die volle Öffnung der großen Refraktoren läßt sich also nur sehr viel seltener ausnutzen, als der klassische Vierzöller, das "Arbeitspferd" eben.

Bei 15 cm Öffnung sind Preise von {DM} 20000 DM für Refraktoren schnell erreicht. Gute Spiegeloptiken dieser Größe sind dagegen schon für 1/10 des Preises zu haben. Eine echte Konkurrenz ist das, zumal Farbfehler bei Reflexionen ad hoc nie auftreten können und ein sorgfältiger Schliff geringes Streulicht, sowie die vollständige Eliminierung der spärischen Aberration auf der Achse ermöglicht. Wo also liegt der Haken?

Zunächst lässt der offene Tubus Turbulenzen und laminare Strömungen im abbildenden Strahlengang zu. Beides stört wesentlich mehr, als der Anfänger zunächst glauben mag. Die Zahl der Beobachtungsnächte mit über 100facher Vergrößerung wird gegenüber dem entsprechenden Refraktor nochmal drastisch reduziert. Auch ich habe eine Spiegeloptik, und zwar einen sehr gut geschliffenen reinen Cassegrain japanischer Produktion mit 210 mm Öffnung und dem Öffnungsverhältnis f:12. Die Werbung stimmte, man kann damit tatsächlich die ca{.} 1 km breite Rille im Alpental auf dem Mond sehen, und auch die winzigen Kraterchen im Mondkrater "Plato" sind alle als solche, und nicht nur als Flecke zu erkennen. Beides gelang mir im Laufe von fünf Jahren aber nur zwei- oder dreimal! Die Cassiniteilung der Saturnringe ist mit dem Vierzöller eigentlich immer, auch am "schwimmenden" Planetenbild zu erkennen. Im Cassegrain dagegen löst sich letzteres häufig in mehrere Salvador-Dali-Gebilde auf, die mühselig torkelnd, aber hartnäckig immer wieder versuchen zusammen zu finden, sich aber penetrant knapp verfehlen. - Gib es auf! Man wechselt zu den schwach vergrößernden Weitwinklern. Hier im Deep-sky-Bereich liegt im Regelfall die Stärke meines Spiegelteleskops, wobei es beruhigend ist, zu wissen, dass es an jenen sehr, sehr seltenen, atmosphärisch idealen Abenden tatsächlich in der Lage ist, geeignete Doppelsterne mit 0.5" Abstand noch klar zu trennen und die Airyscheibchen mancher mit nur 0.3" Distanz als sauber erkennbare Ovale abzubilden. Tatsache! Voraussetzung dafür ist aber ein perfekter Justierzustand, und genau das ist der nächste Schwachpunkt der Spiegelteleskope. Sie sind alle Mimosen in dieser Hinsicht. Hier darf man sich etwas zutrauen und nie die Nerven verlieren, auch dann nicht, wenn man nach langwieriger Tüftelarbeit in krummer Haltung am Fangspiegel, bei der letzten Handbewegung mit dem Imbusschlüssel, ganz kurz vor der Idealform der Beugungsfigur des Teststerns alles total versaut, weil man die Schrauben verwechselt hat. Auch Justierabende sind nämlich sehr selten, vor allem für Cassegrains mit ihrem langen optischen Weg vom Fangspiegel zurück zum Okular. Da läuft es mit den Newtons glücklicherweise besser, denn der entsprechende Weg ist dort in etwa nur der Tubusradius.

Wobei wir beim Fangspiegel angelangt wären, dem entscheidenden, unvermeidbaren, optischen Schwachpunkt aller Spiegeloptiken, mit Ausnahme der nur noch selten anzutreffenden Schiefspiegler von Anton Kutter. Die Asymmetrie des Strahlengangs war und blieb dort ein nie ganz befriedigend gelöstes Problem, vielleicht auch nur ein ästhetisches?

Aufgrund der Wellennatur des Lichts wird jeder Stern im Idealfall als ein kleines Beugungsscheibchen, dem sogenannten Airyscheibchen, das über 80% des Lichts vereint, in der Brennebene abgebildet. Dieses Scheibchen entspricht bei Planetenbeobachtungen dem kleinsten Bildpunkt, ähnlich dem des Rasterdrucks in der Zeitung. Kleinere Details lassen sich nicht erkennen. Der Durchmesser des Airyscheibchens bestimmt das "Auflösevermögen" des Teleskopes. Bei wachsender Teleskopöffnung werden die Airyscheibchen kleiner und heller, das Bild also besser. Das Babinetsche Theorem der Optik besagt nun, dass die Beugungsfigur einer kreisförmigen Öffnung und die einer gleich großen kreisförmigen Abschattung geometrisch identisch aussehen. Infolgedessen überlagert sich dem Airyscheibchen aufgrund der runden Teleskopöffnung jenes der runden Fangspiegelhalterung - und dieses Scheibchen ist größer, weil der Durchmesser der Halterung kleiner ist als die Teleskopöffnung. Das "Raster der Bildpunkte" wird gröber. Auflösevermögen und Kontrast werden reduziert, die Bildhelligkeit nimmt (allerdings nur geringfügig) ab. Glücklicherweise wird die Helligkeit des "großen Fangspiegelscheibchens" mit abnehmendem Umfang des Fangspiegels geringer, so dass Halterungen, die ca 25% des Durchmessers der Teleskopöffnung und weniger abschatten, in ihrem negativen Einfluss auf die Bildqualität vernachlässigbar sind. Langbrennweitige Spiegelteleskope mit kleiner Obstruktion sind daher grundsätzlich genauso gut für die Planetenbeobachtung geeignet wie Refraktoren.

Auch bei Spiegelteleskopen bemüht man sich um kürzere Brennweiten, größere Öffnungsverhältnisse und kompaktere Bauweisen, und zwar nicht nur der bequemeren Handhabung wegen, sondern vor allem, weil die Geräte dann größere Gesichtsfelder am Himmel bieten. Der störende Abbildungsfehler, den man sich dabei nun wieder einhandelt, heißt "Koma", eine pinselförmige Deformation der Sternbilder am Bildfeldrand, der man durch mehrlinsige Komakorrektoren vor der Bildebene Herr zu werden versucht. Das kurzbrennweitige Spiegelteleskop justieranfälliger werden, sei nur am Rande bemerkt. Es gibt also auch hier keine Ideallösungen. Aus der Erfahrung ist bekannt, dass Fangspiegelobstruktionen bis zu 1/3 der Teleskopöffnung akzeptabel sind, und dass sie gerade noch ein sinnvolles Gewinn/Verlust-Verhältnis bieten. Das Weltraumteleskop Hubble ist in etwa so konzipiert und auch die meisten Schmidt-Cassegrainsysteme des Amateurmarkts. Das Auflösevermögen bleibt bei etwas vermindertem Kontrast wesentlich erhalten, wobei das Lichtsammelvermögen der Spiegel ausschließlich positiv zu Buche schlägt. Die farbigen Wolkenbänder auf dem Jupiter etwa lassen sich in der Regel nur mit schon recht unhandlichen Refraktoren bequem beobachten, während ich diese mit meiner 10-kg-Spielgeloptik brillant hell geboten bekomme! Wer den roten Faden des Textes gefunden hat, wird jetzt leicht verstehen, warum die schon erwähnten Schmidt-Cassegrainteleskope, vor allem die mit 20 cm Öffnung, seit den 70er Jahren so enorm erfolgreich sind. Mit ihrem geschlossenen f:10-Tubus und 5 kg unter dem Arm hat man in der Tat einen erstaunlich guten Kompromiss "für alles". Jahrelang habe ich ein solches Gerät besessen und damit unzählige, unvergessliche Streifzüge am Himmel unternommen. Ein Mitarbeiter von Zeiss sagte einmal, dass man bei ihnen ein solches Gerät nicht unter 30000 DM herstellen würde. Und ich füge hinzu: ...in jener beugungsbegrenzten Topqualität, die alle Prospektdaten stets suggerieren. Die Massenproduktion erreicht diese aber tatsächlich nur in Ausnahmefällen, die genauso rar sind, wie jene sprichwörtlichen Montagsexemplare, die man besser gleich umtauscht. Ich hatte hier nie das ganz große Glück. Der mittlere Standard, den man generell mit leichter Unterkorrektur der spärischen Aberration findet, erlaubt nur selten Vergrößerungen über 150x bei den Planeten. Also wechselte ich schließlich zum (bei uns seltenen!) reinen Cassegrain und legte ein paar Tausender drauf - und siehe da: Unter guten Bedingungen ist 240x Standard bei den Planeten, 270x gewinnbringend, und 345x am Mond durchaus nicht sinnlos, ganz zu schweigen von der beeindruckenden Streulichtfreiheit bei Deep-sky-Beobachtungen. - So, aber jetzt verliere ich mich wohl doch schon zu sehr im privaten Fabulieren! Zeit für die Zusammenfassung:

• Vorsicht bei Spiegelteleskopen mit Öffnungen unter 10 cm.
• Hut ab vor Leuten, die sich Refraktoren mit über 20 cm Öffnung zulegen.
• Und zwischen 10 cm und 20 cm? - BEIDES!

Abb. 66: Der Spiegel für deep sky, sowie für das Planetensystem im Idealfall.

Quelle:

- Thorsten Neckel/Oliver Montenbruck (Hrsg.): "Ahnerts Astronomisches Jahrbuch 2001", 1. Auflage. Verlag Sterne und Weltraum, Heidelberg.

Siehe auch den Test eines 4"-Zoll Refraktors von Bresser. Einige Hinweise zum Vergleich eines Reflektors mit einem Refraktor bzw. zur Obstruktion allgemein gibt es auf der Seite Leistungsfähigkeit von Refraktor und Reflektor.