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Cassegrain

Wer auf der Suche nach einem guten Universalinstrument für die Amateurastronomie ist, wird wahrscheinlich nicht am Cassegrain-Teleskop vorbeikommen. Warum auch, denn schließlich handelt es sich hierbei um ein sehr kompaktes Allround-Teleskop, welches für die Amateurbeobachtung viele Vorteile bietet, denen nur wenige Nachteile gegenüberstehen. Bereits im 17. Jahrhundert wurde dieser praktisch einsetzbare Typ von Teleskop von Cassegrain (1625-1725) vorgestellt. Das Besondere der Konstruktion ist der Strahlengang, welcher sich in einigen entscheidenden Details insbesondere vom klassischen Newton-Reflektor unterscheidet. Hierdurch ergibt sich eine sehr kompakte Bauweise.




Strahlengang des Cassegrain-Teleskopes

Einem kurzbrennweitigen, parabolisch geschliffenen Primär- oder Hauptspiegel (Brennweite meist zwischen f/2-f/4) wird ein konvexer hyperbolischer Sekundär- oder Zweitspiegel mit längerer Brennweite (meist f/10) gegenübergestellt. Der Primärspiegel reflektiert das Licht in den Sekundärspiegel, welcher es erneut in Richtung Primärspiegel zurückwirft. Dabei wird der Strahlengang dann durch ein Loch im Hauptspiegel in ein Okular gelenkt, wo es fokussiert werden kann.

Zwar weist die Bauweise des Cassegrain-Teleskops einen sehr kurzen Tubus auf. Vom optischen Aspekt des Strahlengangs wird jedoch ein Teleskop mit relativ hoher Brennweite realisiert. Diese Brennweite entspricht typischerweise meist dem 10 – 20-fachen des Öffnungsdurchmessers. Durch die Wirkung des Sekundärspiegels entsteht eine deutliche Verlängerung der Brennweite, da der Strahlengang regelrecht aufgefaltet wird. Durch die Lichtführung muss der Sekundärspiegel relativ groß im Durchmesser sein. Er erreicht daher Werte von ca. 35-40% des Hauptspiegeldurchmessers.

Da der relativ große Sekundärspiegel mitten im Strahlengang steht, verdeckt er einen Teil des Hauptspiegels. Diesen Effekt bezeichnet man als Obstruktion. Für die praktische Beobachtung bedeutet dies, dass ein Teil des einfallenden Lichts im zentralen Teil des Primärspiegels abgeschattet wird und somit nicht für die Beobachtung genutzt werden kann. Außerdem kommt noch ein weiterer, optisch nachteiliger Effekt des Strahlengangs beim Cassegrain-Teleskop hinzu: die Beugung des Lichts. Durch die Wellennatur des Lichts wird der Lichtstrahl am Rand des Sekundärspiegels gebeugt. Diese Beugung bewirkt eine deutliche Kontrastminderung des Bildes, was sowohl unter Labor- als auch unter realen Beobachtungsbedingungen nachgewiesen werden kann.

Im Gegensatz zum Newton-Teleskop ist der Kontrastverlust wesentlich ausgeprägter, weil beim Newton-Teleskop der Fangspiegel durch die Bauart bedingt deutlich kleiner gestaltet werden kann: die Fläche des Sekundär- oder Fangspiegels beim Newton beträgt in diesem Fall nur ca. 10-25% des Primärspiegels.

Wird der Strahlenweg seitlich aus dem Tubus ausgeleitet, spricht man vom sogenannten Nasmythfokus – dann handelt es sich um eine interessante, aber selten eingesetzte Variante des Cassegrain-Teleskops.

Ein Teil der optischen Fehler des Cassegrain-Teleskops lassen sich gut korrigieren, so dass auch Großteleskope in dieser Bauweise realisiert werden können – allerdings lassen sich durch die optisch bedingte Randunschärfe nur kleine Ausschnitte des Bildfelds nutzen (in der Regel wenige Bogenminuten). Insbesondere der sphärische Fehler kann beim Cassegrain-Teleskop gut korrigiert werden. Wird an der Öffnung des Teleskops eine Korrekturlinse – die Schmidt-Linse- angebracht, kann diese durch ihre optischen Eigenschaften einerseits den sphärischen Abbildungsfehler korrigieren, andererseits gelingt es durch diese Konstruktion, den Sekundärspiegel ohne spezielle Stützen zu tragen, da dieser direkt an der Platte aufgehängt werden kann. Somit entfallen auch die optischen Nachteile der Fangspiegelstreben im Strahlengang.

Durch die optische Konstruktion entsteht außerdem eine gewisse Bildfeldwölbung, welche jedoch auch mit einer Korrekturlinse ausgeglichen werden kann. Dies ist insbesondere bei der Astrofotografie relevant, da dann ein deutlich größeres Bildfeld genutzt werden kann: die Abbildungsleistung am Rand verbessert sich ernorm. Die Cassegrain-Optik mit der bekanntesten Korrektur wird dann Schmidt-Cassegrain-Teleskop genannt.

Praktische Tipps zur Auswahl

Wer ein Cassegrain-Teleskop erwerben möchte, sollte der Variante Schmidt-Cassegrain den Vorzug geben. Es gibt weitere Modifikationen dieser Bauweise (Maksutov, Hypergraph, Nasmyth, Ritchey…), doch das Schmidt-Cassegrain ist wohl die populärste Variante, gefolgt vom ebenfalls empfehlenswerten Maksutov-Teleskop. Das Schmidt-Cassegrain-Teleskop hat – bedingt durch die optische Korrektur und die kompakte Bauweise und sehr populärer amerikanischer Hersteller mit einer guten Preispolitik – einen großen Zuspruch erfahren. Daher gibt es auch einen sehr attraktiven Markt für sehr gute, hochwertige Gebrauchtgeräte.

Doch das beste Teleskop bringt nichts, wenn es nicht auf einer guten Montierung stabil aufgestellt ist. Wer sich nur für die visuelle Beobachtung interessiert, kann auf eine elektrische Nachführung möglicherweise verzichten. Wer aber Astrofotografie betreiben möchte (insbesondere auf hohem Niveau!), kommt an einer umfangreichen Montierung mit einer elektronischen Nachführung absolut nicht vorbei.

Die häufigste Montierung ist die Gabelmontierung, welche entweder azimutal oder parallaktisch orientiert werden kann. Die typische Gabelmontierung der bekannten Hersteller ist mit einer elektronischen Nachführung sowie oft mit einem sehr praktischen Positionierungscomputer ausgestattet.

Da durch die Bauweise ein attraktives Öffnungsverhältnis von 1/10-1/12 realisiert werden kann, handelt es sich beim Cassegrain-Teleskop bzw. der optimierten Variante Schmidt-Cassegrain um ein sehr universell einsetzbares Instrument, welche sehr zuverlässig für alle Objekte eingesetzt werden kann. Insbesondere die kompakte Bauweise garantiert auch eine gute Transportabilität, so dass das Instrument auch für Großstädter geeignet ist, der Lichtverschmutzung zu entfliehen.