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Teleskopmontierungen

Dieser Artikel beschäftigt sich mit einem Teil des Teleskops der gerne vergessen wird und bei dem sehr oft viel im argen ist: Der Montierung. Andere Fachaussätze zum Überthema Teleskope und Sternbeobachtung finden sie auf der Indexseite

Wofür braucht man eine Montierung

Unter der Montierung versteht man das Gestell, auf dem das Teleskop ruht und die Vorrichtung zum Nachführen der Bewegung des Himmels - genauso, wie die Sonne sich am Tage über den Horizont bewegt, so dreht sich auch der Himmel des Nachts. In Wirklichkeit dreht sich natürlich die Erde und sowohl Sonne wie Himmel bewegen sich nicht.

Die eine Aufgabe ist es also dieser Bewegung zu folgen und zwar möglichst feinfühlig, denn dadurch dass ein gutes Teleskop 100 bis 200-fach vergrößert, verstärkt man auch alle Fehler beim Nachführen oder ein Schwingen des Teleskops um diesen Faktor. Das zweite ist natürlich auch die Stabilisierung des Teleskops. Es gibt ja Kräfte die auf das Teleskop einwirken, wie Wind, oder durch die Montierung selbst, wenn entweder ein Motor oder der Benutzer über ein Gewinde die Nachführung bewerkstelligt. Dazu kommen noch unbeabsichtigte Bewegungen des Anwenders, wenn er im Dunkel an den Tubus stößt, oder Okulare wechselt. All dies führt ein Teleskop zum Schwingen und eine gute Montierung überträgt diese Schwingungen nicht auf die Optik oder dämpft sie stark ab, sodass sich das Bild schnell beruhigt. Eine gute Montierung ist auch leicht zu verstellen (wichtig bei der schnellen Neuausrichtung), und sie ist präzise, das bedeutet dass eine Bewegung auf ein neues Objekt nicht übers Ziel hinausschießt.

Arten der Montierungen

Stichspuraufnahme

Es gibt zwei Arten von Montierungen. Das eine sind die azimutalen Montierungen. Das sind im Prinzip die gleichen wie sie sie von Fotostativen kennen. Sie können das Teleskop in einer zum Boden parallelen Achse (horizontal) und einer dazu senkrechen Achse (vertikal) bewegen. Das ist die Art wie wir es gewohnt sind, wenn wir auf der Erde Dinge beobachten. Sie finden sich daher auch vor allem bei kleinen Fernrohren für die Naturbeobachtung und Spektiven.

für astronomische Teleskope sind derartige Montierungen ungeeignet, weil die Sterne in einem Kreisbogen über den Himmel ziehen. Zeichnet man diese auf, so erhält man eine Aufnahme wie diese links. Diese Strichspuraufnahmen machen klar: bei einer äquatorialen Montierung muss man um diese in zwei Achsen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten nachführen.

Üblich sind daher in der Astronomie parallaktische Montierungen. Diese sind so ausgelegt, dass sie ebenfalls sich in einem Kreisbogen über den Himmel bewegen. Das erreicht man indem man die horizontale Achse um so viele Grade neigt wie die geographische Breite beträgt. Also in Deutschland zwischen 48 und 52 Grad. Nur beim Äquator (0 Grad) und Nordpol (90 Grad geographische Breite) liegen Verhältnisse wie bei der azimutalen Montierung vor.

Der Vorteil ist das nun die Nachführung nur in einer Achse nötig ist. Das ist selbst, wenn man dies nicht durch einen Motor durchführt, erheblich einfacher, als wie bei zwei Achsen. Dafür muss die Montierung nun ausbalanciert werden, da durch die schräge Neigung, nun die Last nicht mehr direkt über der Mitte liegt.

Dobson MontierungEine Variante der äquatorialen Montierung ist die Dobson Montierung. Sie ist wie die äquatoriale senkrecht und waagerecht zum Boden bewegbar, aber es handelt sich um eine mechanisch sehr einfache Montierung. Es ist eigentlich nur ein tiefliegendes Gestell aus Sperrholz für den Tubus, das meistens auf Teflonlagern in zwei Achsen beweglich ist. Der Schwerpunkt liegt sehr niedrig und das macht es schwer das Teleskop, bei dem man durch die Newtonbauweise vorne reinschaut, feinfühlig zu bewegen. Daneben muss man bei der Beobachtung von horizontanahen Objekten sich stark nach unten bücken. Hier zeigt sich deutlich, dass dem Preis andere Kriterien geopfert wurden. Ein Dobson Teleskop hat die Maxime: Maximale Optik für visuelle Beobachtung für das Geld. Da eine Montierung fast so teuer wie das Teleskop ist, wurde sie hier radikal vereinfacht. Die Nachführung ist dann bei größeren Teleskopen nicht ganz einfach, weil es kein Übersetzungsgetriebe gibt, man also den ganzen Tubus feinfühlig einer kleinen Bewegung der Sterne nachführen muss. Die Nachführung ist aber notwendig, weil durch die starke Vergrößerung sonst ein Objekt bei 100 bis 200-facher Vergrößerung je nach Höhe in weniger als einer Minute aus dem Blickfeld verschwindet.

Der Aufbau einer Montierung

Die Montierung besteht aus mehreren Teilen. Das eine ist erst einmal eine Säule oder ein festes Stativ (meist Dreibeinstativ). Die Säule ist die Befestigung der Nachführung. Beim Fotoapparat wäre das das Stativ. Von ihr werden zwei widersprüchliche Dinge erwartet: Steifheit und Dämpfungsverhalten. Steifheit bedeutet: Störungen wie Winde sollen sich nicht auf die Optik übertragen. Dämpfungsverhalten bedeutet, wenn es doch eine Störung gibt, dass die Schwingung recht schnell abklingt. Je nachdem, auf was man mehr Wert legt, gibt es unterschiedliche Ansätze. Holzstative sind z. B. sehr gut schwingungsdämpfend und nehmen auch nur geringe Schwingungen auf und haben sich bei kleinen bis mittelgroßen Teleskopen bewährt. Bei großen würden sie zu massiv werden. Feste Säulen aus Gusseisen, eventuell sogar fest einbetoniert, sind üblich bei stationären Teleskopen, aber für Amateurteleskope oft zu unflexibel und schwer. Sie sind eine Alternative wenn man das Teleskop immer bei einem festen Standort betriebt. Anders als Dreibeinstative kann man die Säule sehr gut verlängern was dann geschickt ist, wenn man ein langbrennweitiges Instrument hat. Weit verbreitet, aber nicht optimal, sind Aluminiumstative, die sehr leicht und preiswert sind, aber Holzstativen oftmals unterlegen sind, wenn es um das Dämpfungsverhalten geht. Massive Stahlsäulen geraten dafür weitaus weniger in Schwingungen. Dafür sind Aluminiumstative wetterfest und korrodieren nicht.

Wer etwas mehr Ahnung von der Materie hat kauft oftmals Stativ und Montierung getrennt. Im Einsteigersegment ist das jedoch unüblich, meist erwirbt man das ganze Teleskop in einem Paket mit Stativ, Montierung und Optik.

GabelmontierungDarauf sitzt die eigentliche Montierung. Bei kurzen Teleskopen wie Schmidt-Cassegrains oder kurzbrennweitigen Newton und Linsenteleskopen (Öffnungsverhältnis 6 und kleiner) ist eine Gabelmontierung üblich. Hier steckt die Optik zwischen den Zinken einer Gabel. Sie hält die Optik sehr stabil an zwei Befestigungspunkten, es gibt keine Gegengewichte und Ausleger, die stören könnten. Dies ist eine sehr gute Montierung, die aber nur möglich ist, wenn der optische Tubus nicht zu lang ist, weil sonst die Zinken der Gabel sehr lange werden (der Tubus muss ja frei rotieren können) und die Montierung sehr schwer wird. Der untere Teil muss praktisch genügend Masse aufweisen um das Gewicht der "Zinken" und des Tubus zu kompensieren. (Bild rechts). Diese Montierung ist der Standard bei Schmidt-Cassgerain Teleskopen von Meade und Celestron.

Bei langbrennweitigen Newton-Teleskopen und Refraktoren sind "deutsche Montierungen" üblich. Bei diesem ist die Montierung sehr viel kompakter: Es sind zwei senkrechte Achsen, die direkt auf dem Stativ angebracht sind. Sie sind kippbar und so der geographischen Breite anpassbar. Der Tubus wird mit Rohrschellen darüber angebracht und ist so völlig frei beweglich, egal wie groß er ist. Sein Gewicht muss durch ein Gegengewicht, dass oftmals verschiebbar an einem Stab befestigt wird, ausgeglichen werden.

Der Vorteil der Deutschen Montierung ist, dass das Instrument leicht ausgewechselt werden kann, was aber bei stationären Instrumenten eher unwichtig ist. Viel einfacher ist auch durch Verschieben des Gegengewichts sowie des Befestigungspunktes die Anpassung an schwere Ausrüstung möglich, z.B. wenn ein sehr großes Okular, eine Kamera oder ähnliches auf der Okularseite angebracht wird. Dies würde sonst die Optik durch die Hebelwirkung drehen. Bei der Gabelmontierung ist die Befestigung meistens fest, da es hier Löcher im Tubus für die Befestigungsschrauben gibt. Dies ist auch ein Grund warum Gabelmontierungen wegen der Hebelwirkung von schwerem Zubehör für langbrennweitige Instrumente eher ungünstig sind.

Die deutsche Montierung ist die Standardmontierung für die meisten Linsenteleskope und Newton Teleskope. Die meisten Teleskope im unteren Preissegment setzen sie ein.

deutsche MontierungDer letzte Teil der Montierung ist die Nachführung, also die feinfühlige Bewegung des Tubus nach dem Lauf der Gestirne. Fast alle parallaktische Teleskope haben ein Schneckengetriebe, das man mit Rändelschrauben mit geringer Umsetzung antreibt. Damit dreht man das Teleskop, wobei durch die Übersetzung viele Drehungen der Rändelschraube für eine kleine Bewegung des Teleskops notwendig sind. Damit ist auch eine feinfühlige Nachführung bei hohen Vergrößerungen möglich. Die Grobausrichtung erfolgt dann meist per Hand. Bei einer korrekten Ausrichtung der Montierung auf den Himmelsnordpol muss nur die Rektaszensionsachse "Stundenachse", also die Drehung des Himmels über die Zeit kompensiert werden.

Eine Nummer komfortabler sind Nachführmotoren, die in der Rektaszensionsachse genau die Bewegung der Erde kompensieren. Dann muss man nur noch die Deklainationsachse selbst nachjustieren, z.B. wenn das Teleskop nicht ganz genau ausgerichtet ist. Ein zusätzlicher Motor in der Deklinationsachse ist dann meist mit einer Fernsteuerung gekoppelt, mit der man nicht nur feinfühlig die Bewegung nachkorrigieren kann, sondern auch mit diesen Motoren (mit höherer Geschwindigkeit) das Teleskop auf ein neues Objekt ausrichten kann. Bei der Fotografie benötigt man in den meisten Fälle solche steuerbaren Motoren, da außer Planeten, Mond und Sonne alle Objekte sehr lange Belichtungszeiten erfordern, während der man, um verwackelte Fotos zu vermeiden, die Bewegung kontrollieren und gegebenenfalls korrigieren muss. Dazu steuert man die Motoren mit einer Steuerbox an. Dazu benötigt man dann noch zusätzliche Ausrüstung wie ein Leitfernrohr (ein zweites kleineres, parallel montiertes Fernrohr, da am ersten ja die Kamera hängt), einen Off-Axis Guider (eine Erweiterung des Teleskops, das eine Teil des Lichts nicht zur Kamera, sondern zur Seite lenkt, oder eine Kamera die die Motoren selbst steuern kann, indem sie mit einem zweiten Chip die Abweichung selbst bestimmt. Dann sind wir aber auch schon im gehobenen Preissegment angekommen. Einsteigerinstrumente kommen in der Regel ohne Nachführmotoren und steuerbare Motoren sind (auch als optionales Zubehör) erst bei hochwertigen Instrumenten üblich, da es wenig Sinn macht bei einem schlechten Instrument das nachzuführen und die schlechten optischen/mechanischen Eigenschaften in Form von verwackelten und verwischten Bildern auch noch festzuhalten.

Das letzte sind Nachführmotoren mit Computersteuerung wie die Go-To Montierung. Das Prinzip: Ein kleiner Computer hat einen Katalog von astronomischen Objekten und ihre Position. Ein GPS Empfänger liefert die Daten über geographische Breite. Werden nun vom Anwender einige Objekte anvisiert, so wird beim Bewegen des Teleskops die Schritte, welche die Schneckenräder durchlaufen, gemessen. Nach 2-3 Objekten kann man dann durch Dreisatz die Ausrichtung des Teleskops sowohl in irdischen wie auch astronomischen Koordinaten berechnen, und das Teleskop kann nun jedes Objekt im Katalog selbstständig anfahren. Ist dies einmal gemacht und verändert man die Position des Teleskops nicht mehr so kann wenn die Steuerung eine Uhr integriert hat die Justierung beim nächsten Mal entfallen. Diese Montierung gibt es für parallaktische Teleskope die für azimutale (Dobson) Teleskope. Der Vorteil ist, dass dazu nicht einmal das Teleskop korrekt auf den Himmelsnordpol ausgerichtet werden muss, sonst würde die Ausrichtung nicht bei einer azimutalen Montierung klappen.

Das ist jedoch eine Komfortfunktion. Die Kernfunktion einer Montierung ist aber, wie schon gesagt, eine andere: Sie soll es ermöglichen das Teleskop leicht zu bewegen, präzise an einen Ort und sie soll Erschütterungen schnell abdämpfen und wenn sie Motoren hat, sollen diese gleichmäßig und ohne systematische Fehler arbeiten.

Das Grundproblem ist, dass dies weiche Fakten sind, die man nicht wie bei der Optik an technischen Daten wie Optikdurchmesser, Reflexionsvermögen etc. festmachen kann. Vor allem bei den preiswerten Einsteigerteleskopen wird daher an der Montierung mit Stativ sehr gerne gespart. Das heißt konkret:

Wichtiges beim fotografischen Einsatz

Wer Digitalkameras einsetzt, der sollte noch mehr auf die Qualität der Montierung achten, als jemand der "nur" visuell Sterne beobachtet. Dobson Teleskope können bauartbedingt nicht für die Astrofotografie eingesetzt werden, bei den anderen Typen ist es von Vorteil wenn die "normale" Montierung schon recht stabil ist, das ist z.B. bei den Gabel-Montierungen die für Schmidt-Cassegrain und Maksutov Teleskopen verwendet werden, der Fall. Die Nachteile einer zu schwachen Montierung wirken sich bei der Astrofotografie viel stärker aus:

Man kann davon ausgehen, dass alle billigen Teleskope nur mit eine Montierung ausgeliefert werden, die gerade noch zum Beobachten ausreicht. Eine für den fotografischen Einsatz gedachte Montierung ist meistens die für die nächst höhere Teleskopklasse (mehr Spielraum für schweres Zubehör) und Getriebe sind hochwertiger. Eine gute Montierung kostet mit Stativ mindestens so viel wie die Optik selber. Wenn sie also einen Tubus ohne Montierung für 400 Euro kaufen können und mit einer einfachen Montierung für 500 Euro, dann haben sie einen (guten?) Tubus gekauft und für 100 Euro eine Schrottmontierung. Sie geben nicht 300 Euro für eine teurere Montierung aus wenn sie gleich eine gute kaufen, sondern sie sparen 100 Euro, wenn sie gleich beim Kauf des Teleskops die bessere nehmen, denn nach einigen Wochen merken sie die Nachteile sowieso und entsorgen die alte Montierung. Sie brauchen anfangs keine Nachführmotoren wenn sie nur visuell beobachten und können diese später nachkaufen wenn die Fotografie auf dem Programm steht.

Lediglich wenn sie nur kurzzeitbelichtete Aufnahmen machen wie sie bei der Beobachtung von Sonne, Mond und Planeten vorkommen, reicht beim Einsatz einer Digitalkamera auch eine schwachbrüstige mitgelieferte Montierung. Mehr zum Thema Astrofotografie in einem eigenen Artikel.

Meine Tipps beim Fernrohrkauf

Im Allgemeinen gilt das vor allem bei preiswerten Teleskopen an der Montierung gespart wird. Man kann es manchmal sehen, wenn dieselbe Optik auf einer anderen Montierung beim selben Händler deutlich teurer ist oder man feststellt, dass diese Montierung sonst nur bei kleineren Teleskopen gewählt wurde. Die guten Montierungen die auch bekannte Namen haben, wie die LX-200 oder Super-Polaris, sind allerdings in einem Preissegment angesiedelt, das jenseits des Einsteigerbereichs ist, für das ich hier die Grundlagen erarbeite. Dafür sind sie bewährt und ausgereift.

Mein allgemeiner Rat ist: Sparen sie weder an Optik noch Montierung, im Zweifelsfall lieber ein gutes Instrument das etwas kleiner ist, als ein großes an dem Sie keine Freude haben, weil die Optik deutliche Fehler hat oder jeder Windstoß es ins Zittern bringt. Wenn sie sparen wollen so am Zubehör. Sie können dieses dann später nachkaufen. So sind Nachführmotoren oder gar Go-To Autoguider ein Komfortextra, das man zumindest beim visuellen Beobachten nicht benötigt. Und an die Fotografie sollten sie herangehen wenn sie schon Erfahrung als Beobachter haben. Auch beim Zubehör kann man sparen. Anfangs reichen zwei bis drei gute Okulare in orthoskopischer oder Plösslbauweise. Diese sind gut und haben eine saubere Abbildungsleistung. Später kann man dann weitere hinzukaufen z.B. ein Weitwinkelokular für niedrige Vergrößerungen oder anderes Zubehör (Filtersatz, Sonnenschutzfilter, Nachführmotoren, Leitfernrohr etc....)

Eine gute Montierung ist auch noch nützlich, wenn sie später auf ein größeres Teleskop umsteigen. Wenn sie tragfähig genug ist, können sie dann eine neue Optik auf ihr befestigen. Viele Sternfreunde haben oft mehrere Teleskope z.B. ein größeres Spiegelteleskop oder ein kleines Linsenfernrohr, dass dann auf der Montierung des ersten Fernrohrs montiert wird. Oder man kann die alte Montierung nutzen um damit eine Digitalkamera nachzuführen und mit ihr (mit einem Weitwinkelobjektiv) großflächige Aufnahmen zu machen.

Wichtig ist auch der Aufstellungsort: es ist günstig Störeinflüsse von vorneherein auszuschalten. Nicht jeder kann sich eine eigene Sternwarte leisten. Aber jeder kann zwei Dinge tun: Das Teleskop vor drr Beobachtung auskühlen lassen (besser ist es es dauernd im Freien, witterungsgeschützt unterzubringen z.B. in einem Gartenhäuschen), das reduziert thermische Schwingungen und man sollte einen Windschutz haben, das geht auch leicht mit einigen Stangen und einer größeren Bahn festen Stoffs.

Artikel zuletzt geändert am 9.7.2014


© des Textes: Bernd Leitenberger. Jede Veröffentlichung dieses Textes im Ganzen oder in Auszügen darf nur mit Zustimmung des Urhebers erfolgen.
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