C038 24-inch Newton von Zeiss - ein Traum wird wahr

Rohr
17.06.2007, 24-inch Newton von Zeiss - ein Traum wird wahr

Ein Traum wird wahr !

"Das Telekop (für den stattlichen Preis von 50.000.- Euro) eignet sich nicht nur für den höchst anspruchsvollen
Amateur-Astronom, sondern vor allem für Universitäten und Forschungs-Einrichtungen" Diesen Satz hatte ich
aus beiliegender Beschreibung herausgefischt und im Hinterkopf, als ich mir die Sache in meinem "Labor" ge-
nauer unter die Lupe nahm.

Ausgelegt für ein traditionelles Cassegrain-System hat der Hauptspiegel, nachgemessen, die opt. Daten: 626 mm opt.
wirksamer Durchmesser des durchbohrten Hauptspiegels mit einem Fokus von 2383 mm bzw. RoC = 4766 mm. Vom
in der Beschreibung angegebenen Gesamtgewicht von 750 kg entfallen mindestens ca. 86 kg auf den Hauptspiegel
selbst und auf die ihn umgebende Spiegel-Halterung mindestens der gleiche Betrag, also ca. 170 kg, und wenn man
den vorderen Aufbau der Fangspiegel-Halterung dazu rechnet, dann kommen mindestens 200 kg heraus, die von der
Deutschen Montierung zu tragen sind. Und genau aus diesem Grund das nun folgende Bild, das vermutlich der
Richard Gierlinger am besten kommentieren kann, weil ich nur die Optik zu beurteilen hätte.

@LJT01.jpg

Ca. 170 kg auf die opt. Bank zu wuchten, schafft man alleine nicht. In der Art der alten Ägypter gelang es zu zweit aber
dann doch, die Fassung nebst Spiegel auf 90 cm hoch zu wuchten, um in einem ersten RoC Test einen Eindruck zu gewinnen.
Neben einem deutlichen Astigmatismus zeigte dieser Zeiss Newton-Spiegel ein Interferogramm, das zunächst eine
Hyperbel vermuten ließ bei einer Öffnung von f/3.8, was damit zusammen hing, daß besonders der Rand sehr viele
Streifen zeigte, wie es eine f/4 Parabel eigentlich nicht hat. Unübersehbar auch der Astigmatismus, der aber höchst-
wahrscheinlich ein Lagerungs-Problem sein könnte, so meine Vermutung.

Nachzutragen wäre hier, daß - ausgehend von obigem Bild - das gute Teleskop eines Tages sein Gleichgewicht
verlor und dabei seinen Fangspiegel einbüßte. Der war derart gründlich ruiniert, daß ein kurzer Blick genügte,
ihn als Andenken in die Vitrine zu stellen. Es ging also um die Frage, bekommt man mit dem Rest noch ein
ordentliches Teleskop oder nicht - immerhin wäre die Optik ja von Zeiss.

Jedenfalls derart gesichert rollte das wertvolle Teil auf zwei Rollbrettern ums Haus und landete vertikal gedreht schluß-
endlich im Atelier, was auf Deutsch soviel wie Werkstatt heißt. Dort ist zeitweise großer Platzmangel.

@LJT02.jpg

Einen ersten Blick auf die Hauptspiegel-Fläche gönnte ich mir, bevor wir mit Schaufel und Besen sämtliche Vogel-Nester
entfernten und den Rest erst einmal aufsaugten. Er hat also in der Zeit von ca. 5 Jahren erheblich gelitten, wo immer
er verstaut gewesen sein mag.

@LJT03.jpg

Die Konstruktion der Zelle erwies sich bei der späteren Fehlersuche als recht durchdacht. Für eine Spiegel-Prüfung
stimmte jedoch die Lagerung noch nicht, und einen ca. 86 kg schwer Spiegel läßt man am besten dort, wo er am
sichersten ist.

@LJT04.jpg

So darf man sich also nicht wundern, wenn die ersten Ergebnisse sehr ernüchternd ausfielen.

@LJT05.jpg

... und um sich den Spiegel als Ganzes einmal unter die Lupe zu nehmen, braucht es u.a. eine Kompensations-Prüfanordnung,
die sich über Zemax so rechnen läßt. Mit einer Ungenauigkeit von PV = L/10 wave läßt sich diese Testanordnung
realisieren.

@LJT06.jpg

Dabei steht im Abstand von 3757 mm vom Hauptspiegel eine Plankonvex-Linse, die die sphärische Aberration der Parabel
im Krümmungsmittelpunkt mit der per Zemax-Rechnung ausgewiesenen Genauigkeit kompensiert und damit einen gleich-
großen Flat überflüssig macht. Die opt. Daten entnimmt man ZEMAX und die Anordnung der Teile erkennt man, wie das
Bild eines anderen Newton-Spiegels zeigt. Siehe auch hier: Test-Anordnungen (http://www.astro-foren.de/showthread.php?p=33294#post33294)

@LJT07.jpg

Mehrere Dinge fallen ins Auge: 1. Ein sehr deutlich abfallender Rand über ein Lambda hinaus, 2. ein ausgeprägter
Astigmatismus, der hoffentlich lagerungsbedingt ist, und nicht im Spiegel eingebaut ist, 3. die übrige Fläche könnte
eigentlich in Ordnung sein, nur wie groß ist der nutzbare Durchmesser?

@LJT08.jpg

Das Spiegel-Schwergewicht wiegt bei einer Dicke von 110 mm, ca. 630 mm Durchmesser und einer Dichte von etwa 2.5
kg/dm^3 überschlägig 86 kg. Nach dieser ersten Untersuchung durch eine Kompensations-Linse folgte logischer Weise
die Überprüfung der Spiegel-Lagerung. Und da der Spiegel an 6 Punkten seitlich gesichert wird, war die Umrüstung der
unteren Auflage-Punkte erforderlich. Die beiden Alu-Metall-Stücke wurden gegen Holzteile derart ausgetauscht, daß der
Spiegel möglichst im Gleichgewicht dort aufliegt.

@LJT09.jpg

Der Spiegel liegt also jetzt unten mittig auf zwei Klötzchen auf und drückt oben mit wenig Druck gegen einen Korkstreifen.
Seitlich wird er nur am Herausfallen gehindert, er wird also dort überhaupt nicht berührt. Ihn also deswegen aus der Fassung
zu nehmen, dieses Risiko habe ich mir erspart. Um den Gesamt-Körper allerdings dann wieder in die senkrechte Lage zu
bringen, war einiges an Hebelwirkung notwendig.

@LJT10.jpg

@LJT10b.jpg

In dieser senkrechten Lagerung war der Astigmatismus erfreulicherweise nahezu verschwunden, und der Rest kann auch
als lagerungsbedingt angesehen werden, was man an seiner Form erkennt. Was aber ganz eindeutig die Verblüffung
steigert, daß dieser Newton-Spiegel auf etwa 520 mm Durchmesser zu achtungsvollen Ergebnissen bringt, aber die Kante
gnadenlos herunter gebügelt worden ist. Müßte man eigentlich doch sehen. Oder verschwindet das bei der Vignettierung?
Da ich die Fangspiegeldaten nicht kenne, läßt sich das auch nicht mehr nachvollziehen.

Doppel-Paß Prüfung gegen zwei Planspiegel

Um den Randbereich großer Spiegel besser einschätzen zu können im Vertrauen auf die Rotations-Symmetrie , eignen sich
zwei seitlich versetzte Flat ganz vorzüglich. Eine andere Möglichkeit wäre das "Abscannen" mit einem Spiegel.

@LJT10a.jpg

der jeweils linke Bildteil stammt vom linken Flat.

@LJT11.jpg

Jedenfalls ein recht glatter Spiegel im Foucault-Test bei doppeltem Durchgang gegen zwei Flats, bis auf den bemer-
kenswerten Rand.

@LJT12.jpg

In voller Schönheit zeigt auch das Interferogramm gegen zwei Planspiegel die Misere. Das 400 mm Durchmesser
Streifenbild mit 42 Interferenz-Linien allein ausgewertet erreicht nach Abzug von Astigmatismus immerhin einen
Strehl von 0.97, bis 400 mm wäre also dieser Spiegel in jedem Fall TOP. Der Rand hingegen könnte bis zu 2*Lambda
abrutschen und es geht nur noch um die Frage, wie groß der nutzbare Durchmesser den sei. Aus einem ähnlichen
Bild habe ich den zu ca. 520 mm ermittelt. Und damit hätte man ein f/4.5 Newton-System, mit dem man sehr viel
anfangen kann, wenn das System eine ordentliche Montierung bekommt, eine Hilux-Beschichtung und natürlich eine
Blende von 520 mm.

@LJT13.jpg

Auch der später durchgeführte Test auf Astigmatismus zeigt den anfänglichen Astigmatismus nicht mehr. (Luft-
schlieren müssen immer berücksichtigt werden.)

@LJT14.jpg

Da man bei der Kompensation immer die ganze Fläche hat, sind unter Benutzung eines Interferenz-Filters alles übrigen Tests
möglich, als Foucault, Lyot, Ronchi und natürlich ein Interferogramm.

@LJT15.jpg

Ronchi Test intrafokal 13 lp/mm, ebenfalls der Rand gut zu erkennen.

@LJT16.jpg

An folgendem Interferogramm läßt sich nun exakt der nutzbare Durchmesser ermitteln: bei strenger Anforderung max.
500 mm, bei leichtem Randabfall max. 530 mm. (Ermittelt aus zwei Interferogrammen.)

@LJT17.jpg

Und mit dem Streifenauswert-Programm AtmosFringe wunderbar simulieren.

@LJT18.jpg

Das synthetische Streifenbild ist perfekt und unter diesen Bedingungen sollte man später ein ordentliches Teleskop
benutzen können. Ob es sinnvoll ist, den zerbrochenen Sekundär-Spiegel durch einen neuen zu ersetzen, hängt von
der Bereitschaft des Sternfreundes ab. Billig wird es vermutlich nicht und genau wird es nur, wenn man das System
in Autokollimation prüft.

@LJT19.jpg

Übrig bleibt also eine leichte (erwünschte) Unterkorrektur, und er Rest-Astigmatismus zeigt, daß auch ein so dicker
Spiegel bei vertikaler Lagerung in sich zusammenfällt.

@LJT20.jpg

Jedenfalls recht ordentliche Strehl-Ergebnisse. So könnte nach einer Reihe von Hürden - seit zwei Jahren hält jener
Sternfreund bereits Kontakt mit mir, aus dem anfänglichen Traum doch noch das werden, was ich in der einleitenden
Beschreibung oben fand. Ein bißchen Zeit wird es noch brauchen.

@LJT21.jpg
suessenberger
17.06.2007, 21:08
Hallo Wolfgang,

besten Dank für die Darstellung dieses "Sahneteils".
Jetzt weiß ich wenigstens, wofür ich die ganze Zeit spare! ;)
Sehr interessant auch die Lösung der axialen Spiegelfixierung durch die radiale Nutfräsung (?) im Spiegelträger. Ist das bei Zeiss Standard?

Freundliche Grüße: Uwe
Rohr
17.06.2007, 22:31
Hallo Uwe,

jedenfalls habe ich diese Lösung bei dicken Spiegeln von Zeiss schon öfter gesehen. Ist sehr sinnvoll. Nur die seitliche Lagerung der Pads war nicht so sorgfältig

durchdacht, deswegen mein kleiner Umbau. Für das eigentliche Teleskop-Gewicht war die Deutsche Montierung viel zu schwach ausgelegt - deshalb auch der Crash!

Ich konnte mir beim Anblick des Bildes ein Schmunzeln nicht verkneifen. Zeiss kann dafür natürlich nichts.
gierlinger_richard
19.06.2007, 10:56
Hallo Wolfgang,

also wie ich das Bild des Tubus auf der Spielzeugmontierung gesehen habe, da haben sich mir die Nackenhaare aufgestellt:D
Ich hätte um das Teil einen Sicherheitsabstand von mindestens 5m eingehalten. Alles andere wäre Lebensgefährlich:shutup:
Erinnerte mich irgendwie an die 70iger, als Meade die Riesennewton (bis 40cm) auf den Wackelmontierungen angeboten hat.

Viele Grüße
Richard