Waarnemen – spiegeltelescopen

Spiegeltelescopen

Onder amateurastronomen als professionele astronomen zijn spiegeltelescopen het meest gebruikt. In dit artikel bespreken we de werking van een spiegeltelescoop en laten we verschillende type spiegeltelescopen de revue passeren.

Opbouw van de spiegeltelescoop:

 

De basis:

• Toen Galileo zijn eerste telescoop bouwde en iedereen om hem heen telescopen ging gebruiken waren dit zonder uitzondering lenzentelescopen oftewel refractors. Deze kijkers hadden gruwelijk veel last van chromatische aberratie dat het beeld van heldere objecten als sterren en planeten ernstig misvormd. Dit komt omdat glas blauw licht meer refracteert (of breekt) en rood licht. Niet alle kleuren komen in hetzelfde brandpunt bij elkaar.

• Een spiegel reflecteert alle kleuren van het licht op dezelfde manier. Een gebogen spiegel heeft dus geen last van chromatische aberratie. De eerste spiegeltelescoop (reflector) werd begin 1600 gebouwd door Niccolo Zucchi maar hij kon geen manier vinden om naar het object te kijken zonder de spiegel te blokkeren. Zijn ontwerp werd daarom nauwelijks gebruikt.

• Isaac Newton pakte het een stuk slimmer aan. Hij gebruikte een tweede kleinere diagonale spiegel om het licht van de telescoop naar het oculair te brengen. Dit praktische ontwerp is heden ten dage nog steeds in gebruik. Vooral de goedkopere spiegeltelescopen voor amateurs zijn er mee uitgerust.

• Vergeleken met de lenzen van een refractor hoeft er bij een spiegel maar één oppervlak geslepen en gepolijst te worden. Omdat er geen licht doorheen valt kan er ook gebruik gemaakt worden van goedkoper glas.

Meer in detail:

• Ook spiegeltelescopen hebben hun eigen vormen van aberratie. Een sferisch geslepen spiegel kan geen perfect brandpunt vormen van een ster. Tegenwoordig worden de meeste spiegels echter parabolisch geslepen. Deze veel complexere slijpvorm zorgt voor een bijna perfect brandpunt.

• De grootste astronomische lenzentelescoop heeft een doorsnede van 1 meter en staat opgesteld in de Yerkes sterrenwacht. Een grotere lens zal bezwijken en vervormen onder zijn eigen gewicht. Met een spiegel heb je hier geen last van, die kan je van achteren ondersteunen om vervorming tegen te gaan. De grootste spiegel uit één stuk heeft een doorsnede van meer dan 8 meter.

• Voor een amateurastronoom is het belangrijk dat je voor hetzelfde geld als voor een lenzentelescoop een spiegeltelescoop met een veel grotere diameter kan kopen en dus veel lichtzwakkere objecten kan zien.

Een beetje geschiedenis:
De eerste spiegels werden gemaakt van zogenaamd speculum, een legering van koper en tin. In 1859 ontdekte Foucault hoe hij parabolische spiegels van glas moest slijpen en die met een dun laagje zilver kon bedekken. De spiegels van tegenwoordig zijn veelal nog hetzelfde echter aluminium heeft de plaats ingenomen van zilver omdat het sterker en goedkoper is. Daarnaast worden coatings opgebracht om de reflecterende laag te beschermen en om reflecties tegen te gaan.

Newton telescopen

Het type spiegeltelescoop dat je de meeste opening biedt voor je geld is ongetwijfeld de Newton telescoop. Dit type werd in 1689 door Sir Isaac Newton uitgevonden.

De basis:

• Het idee achter een Newton telescoop is heel simpel. Licht valt op een gekromde primaire spiegel die zich aan de achterzijde van een lange buis bevindt. De primaire spiegel focust het licht op een tweede kleinere spiegel die zich aan de voorzijde in de buis bevindt. Deze spiegel is vlak en staat diagonaal zodat het licht buiten de buis naar het oculair wordt geleid. Op deze manier hoeft de waarnemer niet in het invallende sterlicht te gaan staan.

• Vanwege de eenvoud van het ontwerp is de Newton kijker de goedkoopste als je rekent in euro’s per cm.

• Nadeel van een Newton telescoop zijn de grootte en het gewicht. Een 25 cm Newton is goedkoop maar de buis is lang en zwaar. Niet ideaal als je veel met je telescoop moet sjouwen voor je kan gaan waarnemen.

Nader bekeken:

• Er worden geen additionele lenzen of spiegels gebruikt om het beeld te corrigeren dus je krijgt te maken met een afwijking die we coma noemen. Dit leidt er toe dat sterren die zich aan de rand van het beeldveld bevinden enigszins de vorm van een komma krijgen. Het effect is goed merkbaar bij korte brandpuntsafstanden dus als je telescoop een brandpuntsverhouding heeft groter dan f/6 zal je er niet veel last van hebben.

• De secundaire spiegel van een Newton zal met enige regelmaat gecolmineerd of afgesteld moeten worden. Met een beetje ervaring is het een eenvoudige procedure die je wel regelmatig moet uitvoeren om je telescoop optimaal te laten presteren.

• Als je een grote Newton telescoop hebt dan is het belangrijk dat je in een donkere omgeving kan waarnemen. In een gebied met veel lichtvervuiling is een grote telescoop niet zinvol omdat de achtergrondverlichting voor een veel te helder beeld zorgt en je dus de objecten niet kan onderscheiden tegen deze lichte achtergrond.

Goed om te weten:
Newton-telescopen hebben in de jaren 80 van de vorige eeuw een geweldige comeback gemaakt toen de befaamde Dobson-montering op de markt kwam. Een Dobson-montering is een eenvoudige montering die het mogelijk maakt grote Newton-telescopen te gebruiken. Dergelijke opstellingen zijn alleen geschikt voor visueel waarnemen maar bieden dan ook op dat gebied alles wat een waarnemer zich maar kan wensen.

 

Schmidt-Cassegrain telescopen

Dit type telescoop is één van de meest gebruikte telescopen in de amateurastronomie. Ze hebben een korte bouwlengte en een grote opening. Vooral merken als Celestron en Meade maken veel reclame voor dit type telescoop maar is het daarmee ook de meest universele telescoop voor de amateur?

Opbouw van de Schmidt-Cassegrain-telescoop:

De basis:

• De Newton telescoop heet een groot nadeel: licht opgevangen door een enkele gekromde spiegel wordt naar het oculair gestuurd. Dat betekent dat de bouwlengte van een Newton ongeveer gelijk is aan het brandpunt van de telescoop. Je krijgt een grote zware telescoop op een montering die eveneens zwaar en lomp is.

• Kort nadat Newton zijn reflector had ontwikkeld vond de Franse katholieke priester Laurent Cassegrain een telescoop uit die gebruik maakte van twee spiegels om de lichtweg op te vouwen en zo een kleinere buis te construeren.

• In 1930 voegde Bernard Schmidt nog een optie toe aan dit type telescoop. Hij combineerde een eenvoudige sferische spiegel met een speciaal geslepen lens aan het begin van de buis om zo de sferische aberratie te corrigeren. In het brandpunt plaatste hij een film om foto’s te maken. Deze lay-out heet de Schmidt camera. Hij wordt gebruikt om groothoek-opnames te maken van de hemel.

• In 1946 perfectioneerde de architect Roger Hayward het ontwerp. Hij plaatste een convexe spiegel achter de correctorlens om het licht uit de buis te brengen naar een oculair of een fotocamera. In deze samenstelling heet het een Schmidt-Cassegrain Telescoop, vaak afgekort als SCT. Merken als Meade en Celestron hebben productiemethodes bedacht om dit type telescoop in grote hoeveelheden en tegen een goede kwaliteit te kunnen maken.

Meer in detail:

• SCT’s bieden voor elk wat wils. Producenten prefereren dit type omdat het gebruik maakt van eenvoudige sferische spiegels in plaats van de veel lastiger te maken parabolische spiegels die door de Newton’s worden gebruikt.

• Waarnemers houden van dit type telescoop vanwege het feit dat ze zeer transportabel zijn en een relatief grote opening hebben om zwakke objecten te kunnen waarnemen.

• Astrofotografen zijn blij met SCT’s omdat camera’s eenvoudig zijn te koppelen en ook het volgen relatief gemakkelijk is.

• Een 8 inch SCT, één van de populairste types heeft een opening van 20 cm en een brandpunt van 2000 mm. Echter de buis is ongeveer 40 cm lang en weegt slechts rond de 10 kg.

• SCT’s zijn niet de perfecte telescopen maar voor de all round waarnemer zijn ze heel geschikt. Vanwege hun relatief grote secundaire spiegel zullen foto’s van de Maan en planeten minder contrast bieden vergeleken met een refractor.

• Uitgaande van dezelfde opening is een SCT dubbel zo duur als een Newton-telescoop.

Maksutov-Cassegrain telescopen

Kleine Maksutov-Cassegrain telescopen zijn handig voor de waarnemer die snel een telescoop wil opzetten om waar te nemen en die bovendien weinig ruimte thuis heeft om de telescoop op te bergen. Dit type telescoop is terug van weggeweest echter ze zijn niet voor iedereen geschikt.

Opbouw van de Maksotuv-Cassegrain telescoop:

 

De basis:

• Moderne Maksutov’s lijken op SCT’s. De hebben een sferische spiegel om licht te verzamelen en een gekromde lens aan de voorzijde om voor afwijkingen te corrigeren. De correctorlens van een Maksutov heeft echter een eenvoudige sferische lens die goedkoop is te produceren. De secundaire spiegel is een eenvoudige laag aluminium aan de achterzijde van de corrector. Een Maksutov hoef je dus nooit te colmineren zoals bij een Newton of een Cassegrain wel het geval is.

• Nadeel van een Maksutov? Om aberraties zo klein mogelijk te houden worden ze alleen gemaakt met lange brandpuntsverhoudingen. Dat betekent sterkere vergrotingen en een kleiner beeldveld dan je zou hebben met een SCT of een Newton met dezelfde opening.

• Ze zijn dus uitstekend geschikt voor het waarnemen van de Maan en planeten, dubbelsterren, bolhopen en planetaire nevels. Objecten die vragen om een grote vergroting.

Nader bekeken:

• Maksutov’s zijn geschikt voor de stadswaarnemer omdat ze compact en gemakkelijk te vervoeren zijn. Daarnaast zal de grotere vergroting zorgen voor een meer donkere achtergrondhemel en dus meer contrast met een deepsky object.

• De correctorlens van een Maksutov is redelijk dik en dat zou bij een grote opening leien tot een erg zware telescoop. Dat is ook de reden dat je geen Maksutov’s met een grote opening ziet. Groter dan 15 cm worden ze zelden gemaakt.

Leuk om te weten:

• In het begin van de ruimtevaartmissies heeft de NASA meermalen Maksutov-telescopen gebruikt in de ruimte.

• Vanwege de robuuste bouw worden Maksutov’s veel gebruikt in het leger en op plaatsen waar apparatuur tegen een stootje moet kunnen.

• Vele van de mooie foto’s die in National Geographic hebben gestaan zijn gemaakt met Maksutov-lenzen.

Eerste publicatie: 25 februari 2010
Laatste keer bijgewerkt op: 19 maart 2017