Spiegelteleskope

NEWTON-Spiegel
Der berühmte Physiker ISAAC NEWTON (1643-1727) baute um 1668 als Erster ein Spiegelteleskop, das nach ihm benannt ist. Beim NEWTON-Spiegel befindet sich kurz vor dem Brennpunkt des Hauptspiegels ein ebener Hilfsspiegel, der das Licht aus dem Fernrohrtubus herauslenkt. Am Tubusausgang sind das Okular oder spezielle Registriergeräte (CCD-Kamera, Spektrometer, Fotometer) angebracht.

Bau und Größe des Hauptspiegels
Die meisten Spiegelteleskope, die heute in Betrieb sind, besitzen Hauptspiegel, die aus einem Glasblock gefertigt sind. Das größte Instrument dieser Art ist das Spiegelteleskop der ES0 in Paranal (Chile) mit einem Spiegeldurchmesser von 8,2 m. Die Konstruktion solcher Spiegel ist aber überaus aufwendig. Darüber hinaus kommt es leicht zu Verzerrungen durch Temperaturschwankungen. Trotzdem sind größere Spiegeldurchmesser erwünscht, weil sich mit größeren Spiegeln die lichtsammelnde Fläche vergrößert und somit immer lichtschwächere Objekte erfasst werden können.

Deshalb werden bei modernen Spiegelkonstruktionen zwei andere Wege beschritten:

• Die eine Möglichkeit besteht darin, einen Hauptspiegel nicht aus einem Stück zu fertigen, sondern aus wabenförmig aneinandergesetzten Teilspiegeln aufzubauen. Mit solchen Segmentspiegeln oder Facettenspiegeln kann man größere Spiegeldurchmesser erreichen. Der größte Spiegel dieser Art ist der des Keck-Observatoriums (Hawai) mit einem Durchmesser von 10 m.
• Die andere Möglichkeit besteht darin, Spiegel so auf Stützen zu lagern, dass man durch computergesteuerte Verschiebung der Stützen die Spiegelform jeweils optimieren kann. Das sind Spiegel mit einer sogenannten aktiven Lagerung. Passt sich die Spiegellagerung computergesteuert auch noch den durch Luftunruhe hervorgerufenen Veränderungen an, dann wird aus der aktiven Optik eine adaptive Optik. Ein Beispiel für ein solches Gerät ist das NT-Teleskop (New Technology Telescope) des Südobservatoriums der ESO auf La Silla (Chile) mit einem Spiegeldurchmesser von 3,58 m.

Eine weitere Möglichkeit der Leistungssteigerung besteht in der optischen Kopplung von mehreren Spiegelteleskopen. Das wird mit dem VTL (Very Large Telescope) der Europäischen Südsternwarte realisiert. Bei dieser Anlage, deren erste Teile 1998 in Betrieb gegangen sind und die 2002 fertiggestellt wurde, können vier unabhängig voneinander arbeitende 8-m-Spiegel mit aktiver Lagerung so miteinander gekoppelt werden, dass sie dann wie ein 16-m-Spiegel wirken.

Etwa gleichzeitig mit dem Linsenfernrohr kamen auch die ersten Spiegelteleskope auf. Seitdem standen Linsenfernrohre und Spiegelteleskope für lange Zeit im Wettstreit miteinander. Entscheidend waren immer die jeweiligen Vor- und Nachteile. Der Hauptnachteil der Linsenfernrohre bestand in den Farbsäumen der Bilder, die als Folge von Abbildungsfehlern auftraten. Der abbildende Spiegel konnte dagegen farbfehlerfreie Bilder vorweisen, was ihn der Linse überlegen machte. Später konnten durch neue Konstruktionen (Achromate) Farbfehler bei Linsen vermieden werden. Im Unterschied zu Spiegeln war es aber bei Linsenfernrohren nicht möglich, den Durchmesser der Objektive wesentlich zu vergrößern. Das größte jemals hergestellte Fernrohrobjektiv mit 102 cm Öffnung wurde für das Yerkes-Observatorium in der USA entwickelt.

Die Spiegeldurchmesser wurden jedoch immer größer und damit konnte man in immer entferntere Bereiche des Universums vordringen. Meilensteine auf diesem Weg waren:

• der Hooker-Spiegel des Mt-Wilson-Observatoriums (USA) mit einem Spiegeldurchmesser von 2,5 m (1918) und
• der 5-m-Spiegel des Mt.-Palomar-Observatoriums in den USA (1949).

Beiden Instrumenten verdanken wir bahnbrechende neue Erkenntnisse über das Universum. Das wird auch von den neuen Geräten erwartet, die ihren Betrieb aufgenommen haben, insbesondere vom VLT der ESO in Chile.