Wie groß soll‘s den sein?

Oftmals im Leben geht es darum den größten, oder das größte zu haben. So erfreuen sich die SUV ja derzeit großer Beliebtheit und in Amerika waren schon immer die Autos größer. Auch lebt es sich in einer Villa besser als in einer Zwei-Zimmer-Wohnung. So verwundert das nicht, das dies auch nicht vor Teleskopen haltmacht. Meine kleine Serie möchte ich abschließen über ein paar Gedanken wie groß ein Teleskop den sein muss.

Hier hat sich viel gewandelt. Als ich mir mein erstes Teleskop 1989 gekauft habe, gab es Öffnungen bis 8 Zoll in großer Auswahl. Dann wurde die Auswahl deutlich kleiner und bei 14 Zoll war Schluss.

Heute gibt es auf „richtigen“ Montierungen Geräte bis 16 Zoll Durchmesser. Mit Dobson Montierung sogar bis 24 Zoll. Wenn man in den USA einkaufen will, steigt das sogar auf bis zu 50 Zoll. Ein solches Teleskop kostet dann in Dobson Bauweise aber schon 120.000 Euro. Wenn man eines fertigen lässt, also nicht von der Stange kauft, dann ist nach oben keine Grenze gesetzt.

Leist man in einem Shop nach so sieht es toll aus: Ein 305-mm-Newton sammelt 40% mehr Licht als ein 254 mm. (Die Durchmesser sind meistens außer bei kleinen Instrumenten in US-Einheiten, das sind 12 bzw. 10 Zoll). Klingt nach viel. Doch in etwa genauso viel muss man auch mehr bezahlen.

Für Großteleskope gibt es die „Daumenregel“: Doppelte Öffnung = Sechsfacher Preis. Da das Lichtsammelvermögen nur um den Faktor 4 steigt und die Auflösung um den Faktor 2 ist dies nicht sehr wirtschaftlich. Einen ähnlichen Zusammenhang gibt es auch bei Amateurteleskopen. Ich habe mal von einem Hersteller innerhalb der Serie mit Newtons mal die Preise gecheckt:

Durchmesser 76 mm 114 mm 130 mm 152 mm 203 mm 254 mm 305 mm
Preis 130 € 190 € 461 € 571 € 736 € 2.202 € 4.200 €

Den 300 mm musste ich schon aus Tubus und Montierung zusammenstellen, wobei hier die Montierung mit 3100 Euro deutlich auf den Preis durchschlägt, weshalb so ein Instrument dann auch nicht mehr als Komplettgerät angeboten wird. In der folgenden Tabelle habe ich mal die Kosten relativ zum kleinsten Instrument berechnet, und zwar einmal unter Berücksichtigung des Durchmessers (steigt der um das doppelte so dürfte bei gleichem Preis/Leistungsverhältnis auch der Preis auf das doppelte steigen) und im Zweiten auf die Lichtsammelleistung, die quadratisch mit dem Durchmesser ansteigt:

Durchmesser 76 mm 114 mm 130 mm 152 mm 203 mm 254 mm 300 mm
Relativ zu 76 mm Auflösung 1,0 1,5 1,71 1,97 2,67 3,34 4,00
Relativ zu 76 mm Lichtsammelleistung 1,0 2,25 2,92 3,89 7,10 11,16 16
Preis relativ zu 76 mm 1 1,46 € 3,54 4,39 5,66 16,93 32,30

So wäre das 114-mm-Instrument das preislich optimalste Teleskop. Das 130 mm hält immerhin noch bei der Lichtsammelleistung mit. Ganz deutlich wird, dass zum Ende hin der Preis deutlich ansteigt. Dafür gibt es eine Reihe von Gründen. Ein Teleskop besteht bei Auslieferungszustand aus folgenden Komponenten:

  • Montierung mit Stativ
  • Optischer Tubus
  • Sucherfernrohr
  • Okulare

Die Teile kann man auch separat kaufen. Ab 300 mm Größe kommt man nicht darum das auch zu tun. Vergleicht man die Preise, so fällt auf das vor allem die Montierung auch ohne Schnickschnack rasch im Preis ansteigt. Der Tubus dagegen weitaus weniger. Beim 300-mm-Gerät kostet der Tubus mit 900 Euro nur ein Drittel der Montierung. Das ist der Hauptgrund für den Anstieg. Die Kosten für Okulare und Sucher sind dagegen konstant, selbst teure Teleskope haben oft nur einen kleinen 6 x 30 mm Sucher und es gibt nur ein oder zwei Standardokulare.

Das Kleinste ist deswegen nicht das billigste, weil selbst ein so kleines Teleskop ein stabiles Stativ und eine einfache Montierung braucht. Dasselbe Stativ trägt aber auch ein etwas größeres Instrument. Dazu kommen eben die Fixkosten für Sucher und Okulare, die selbst bei einfacher Qualität bei rund 30 Euro liegen. Da man mit einem oder zwei Okularen nicht auskommt, sollte man zum Instrument noch zwei weitere Okulare, einen Nebelfilter und einen Sonnenfilter hinzurechnen. Bis auf den Sonnenfilter sind die unabhängig Preise von der Auflösung und so kommt man leicht auf weitere Kosten von etwa 150 bis 200 Euro, die sowohl bei einem 130 Euro Gerät wie bei einem 4000-Euro-Gerät anfallen. Nur ist im einen Fall das Instrument teurer und im zweiten Fall nicht. Das gilt, auch wenn man Astrofotografie betreibt. Die Nachrüstmotoren steigen zwar im Pteis an, aber nicht sso stark wie der Teleskoppreis. Konstant bleibt der Preis für automatische Korrektur. Dafür braucht man ein weiteres (kleineres) Teleskop, eine Elektronik und eine astronomische CCD Kamera.

Man kann das aber auch anders sehen. Praktisch gesehen gibt es ja zwei Kriterien, die ausschlaggebend sind:

  • Die Auflösung, die linear mit dem Durchmesser ansteigt
  • Das Lichtsammelvermögen, das quadratisch mit dem Durchmesser ansteigt.

Die Auflösung wird limitiert durch das Seeing. In Deutschland ist es selten und nur an guten Standorten besser als 1 Bogensekunde. Die Auflösung erreicht schon ein 125-mm-Refraktor oder ein 150-mm-Reflektor. Der Fangspiegel senkt etwas die Auflösung herab. Und das ist dort, wo die meisten von uns wohnen, nämlich nicht auf Almen in den Alpen schon ein Wert, den es selten oder in Großstädten nie gibt.

Das Lichtsammelvermögen steigt quadratisch und wird daher gerne beworben. Aber genau genommen bezieht sich der Wert nur auf Sterne. Das sind punktförmige Quellen, die durch noch so große Vergrößerungen nicht vergrößert werden, aber das Teleskop sammelt immer mehr Photonen eines Sterns ein, je größer es ist. Die meisten wollen aber verschwommene Objekte beobachten wie Gasnebel oder Galaxien. Bei denen ist es aber so das bei gleichem F/D die Helligkeit pro Pixel oder Stäbchen im Auge gleich bleibt. Ein größeres Instrument hat einen größeren Spiegel, aber auch eine größere Brennweite, sodass die Abbildung beim selben Okular linear mitvergrößert wird. Auf einer Kamera ist dann ein Objekt eben 1000 anstatt 500 Pixel groß oder im Aue erscheint es größer, man erkennt bei derselben Belichtungszeit aber nicht mehr Details.

Galaxien und Nebel kann man nur besser aufnehmen, wenn man mit der Brennweite runter geht, deswegen sind fotografische Instrumente oft kurzbrennweitig. Nebenbei spart das Gewicht ein. Eine zweite Möglichkeit ist die Pixelgröße bei der Kamera zu vergrößern. Ich habe eine alte EOS 300D mit nur 6 MPixel auf einem APS-C Chip. Das aktuelle Modell Eos 1300D hat 18 MPixel. Da hat ein Pixel (bei gleicher Technologie) dann ein Drittel der Chipfläche und ein Drittel der Empfindlichkeit. Der Übergang zum Vollformat (36 x 24 mm) vergrößert dagegen nur die abgebildete Fläche.

Daher bringt zumindest für die Astrofotografie ein größeres Instrument nur ein größeres Bild, aber nicht mehr Details. Beim Auge ist es so, dass die größere Abbildung dann in der Tat mehr Details zeigt. Das liegt aber einfach daran, dass unser Auge anders arbeitet als eine Kamera. Da allerdings unser Auge immer viel weniger sieht als eine Kamera macht ein großes Instrument nur zum Beobachten eigentlich keinen Sinn.

Was folgt daraus?

Ich gebe Einsteigern den Rat mit einem preiswerten Teleskop anzufangen. Zum Beispiel dem 114-mm-Newton. Das ist die klassische Einstiegsgröße, das Format hatte auch mein erstes Teleskop. Zum einen ist das Hobby nicht für jeden etwas. Zum andern sieht man erst dann welche Beobachtungsbedingungen vor Ort herrschen und vielleicht was Größeres gar nicht sinnvoll machen und zum Dritten weicht das, was man sieht und das, was man im Web sieht, sehr deutlich ab, noch mehr als bei den Modells mit „gephotoshopten“ Gesichtern. Der Orionnebel ist z.B. nur um das zentrale Trapez herum zu erkennen und farblos, weil die Lichtintensität nicht ausreicht, die Zäpfchen anzuregen.

Dann kann man später aufsteigen. Das Zubehör das ja bei einem kleinen Instrument mehr kostet als dieses Selbst braucht man sowieso und dann hat man beim zweiten Teleskop auch Ahnung, worauf es einem persönlich ankommt. Das erste Teleskop kann man dann immer noch zur Sonnenbeobachtung nutzen bzw. wenn das Zweite ein Gerät für die Astrofotografie ist. Zum Beobachten.

Weiß jemand 100%, dass er nur ein Teleskop kaufen will, dann aber gleich ein Größere dann ist es mein Rat eines mit einer Montierung zu kaufen die genügend Reserven hat, um später noch eine Kamera zu tragen und entsprechend mit steuerbaren Motoren ausrüstbar ist. Das hebt den Preis des Teleskops aber dann auch deutlich an. Die Motoren kann man später nachrüsten. Wenn man besonders viel Geld übrig hat, kann man auch einen Autoguider installieren.

Was mich bei den großen Teleskopen, wo die Montierung teurer ist als das Teleskop selbst, wundert, ist das diese noch alle parallaktisch oder azimutal sind. Das heißt, eine Achse ist parallel zum Himmelsnordpol ausgerichtet, das entspricht einem Winkel wie dem Breitengrad des Ortes. In Deutschland also etwa 48 bis 53 Grad. So erzeugt ein Teleskop, je nach Stellung sehr unterschiedliche Lasten, und man benötigt Gegengewichte, welche die Last weiter erhöhen. Mit computergestützten Steuerungen, die eigentlich in der Klasse üblich sind, könnte man aber genauso gut automatisch in Höhe und Breite korrigieren, der Vorteil der parallaktischen Montierung ist ja primär das man normalerweise nur in einer Achse, nachkorrigieren muss. Besonders bei den Goto-Steuerung, die sowieso auf Objekte justiert werden, ist das unverständlich.

Gegen ein größeres Instrument spricht auch das Gewicht. Wenn es stationär aufgestellt ist spielt das keine Rolle. Doch nicht jeder kann sich einen Schuppen oder eine Ministernwarte leisten. Ein 300 mm Reflektor ist zwar mit einem Tubusgewicht von etwa 22 kg noch transportabel, aber nicht handlich und man muss das Teleskop auseinander bauen. Will man das ganze Teleskop bewegen also mit Montierung z.B. auf den Balkon und ins Zimmer tragen so ist meist schon bei 200 mm Schluss und ob man es durch die Tür bekommt ist eine ganz andere Frage.

Zuletzt noch ein Vergleich, den man gerne vergisst:

Schon das erste Teleskop erreicht einen Sprung denn man nie wieder erreicht. Das menschliche Auge öffnet sich, wenn man nicht gerade Kind ist auf maximal 7 mm. Das ist die maximale Pupillenöffnung. Verglichen mit dem ist das kleinste Teleskop, das heute erhältlich ist und das etwa 70 mm Öffnung hat um den Faktor 10 bei Auflösung und 100 bei Lichtsammelleistung überlegen. Geht man nun auf 300 mm hoch, wofür man etwa das 40-fache investieren muss, so gewinnt man nur den Faktor 4,2 in der Auflösung und 18,3 in der Lichtsammelleistung. Der Spring ist also viel kleiner und vor allem wird jeder Sprung immer teurer: Die erste Verdopplung von 70 auf 140 mm kostet etwa den Faktor 4, der nächste Sprung dann schon den Faktor 10.

3 thoughts on “Wie groß soll‘s den sein?

  1. Hier muss ich widersprechen: „Auf einer Kamera ist dann ein Objekt eben 1000 anstatt 500 Pixel groß oder im Au[g]e erscheint es größer, man erkennt bei derselben Belichtungszeit aber nicht mehr Details.“

    Wenn beim Fotographieren eines konkreten Objekts die Lichtmenge bei dem kleineren Teleskop ausreicht, um ein scharfes, nicht verrauschtes Bild zu erzeugen, dann wird auch beim größeren Teleskop mit der dann höheren Vergrößerung bei derselben Belichtungszeit ein scharfes, nicht verrauschtes Bild erzeugt werden, soweit nicht andere Limits (Seeing, Linsenfehler etc.) zum Tragen kommen. Die Lichtmenge pro Pixel bleibt ja gleich! Also wird man dann auch mehr Details sehen.

    Nun ist oftmals die Lichtmenge der tatsächlich begrenzende Faktor, entweder, weil schon absolut gesehen zu wenig Licht beim Detektor ankommt, um dort unverrauschte Ergebnisse zu produzieren, oder, weil das Licht des Objekts im Streulicht untergeht. Dann muss man nachträglich die Auflösung reduzieren, indem man Pixel zusammenfasst, und so das Signal-zu-Rausch-Verhältnis verbessert. Auch da gilt, dass bei gleicher Menge Licht pro Pixel die nötige Auflösungsverkleinerung jeweils gleich ist, das größere Teleskop also nach dem Reduktionsschritt dennoch die höhere finale Auflösung liefert. Es sei denn, wie schon gesagt, andere Faktoren (Farbfehler der Linse, Seeing etc.) bestimmen das Limit der Auflösung.

  2. Du hast kein Teleskop, das merkt man.
    Dein letzter Satz ist in Deutschland und bei bezahlbarem Budget das einzige was zählt. Klar, wenn Du für die Beobachtung ins Hochgebirge fahren kannst, einen Tausender für eine automatische computergestützte Korrektion investieren kannst, dann hast Du recht.
    Wir haben bei uns über längere Zeiträume wie man sie für eine Aufnahme braucht ein Seeing von einigen Bogensekunden. Damit Du da mehr siehst und nicht ein Detail über mehrere Pixel verschmiert ist bräuchtest Du bei großen Teleskopen ein extrem niedriges Öffnungsverhältnis das um so kleiner wird. Bei einer 18 MP APS-C Kamera und 2 Bogensekunden Langzeit-Seeing errechnet sich z.B. eine Brennweite von 430 mm unabhängig von der Öffnung.
    Vor allem verstärkt man ja auch den Himmelshintergrund bei meiner EOS-300D ist nach wenigen Minuten auf einenr Aufnahme der Himmel schon blau und nicht schwarz. Da saufen dann auch alle Details ab.
    Gerade der Blog sollte ja klar machen das es keinen Sinn macht in den meisten Gegenden in Deutschland was großes zu kaufen. Die Ausführungen gelten wenn Du ein Teleskop an einem idealen Standort hast wie das bei Großteleskopen der Fall ist.

  3. „Was mich bei den großen Teleskopen, wo die Montierung teurer ist als das Teleskop selbst, wundert, ist das diese noch alle parallaktisch oder azimutal sind. Das heißt, eine Achse ist parallel zum Himmelsnordpol ausgerichtet, das entspricht einem Winkel wie dem Breitengrad des Ortes. In Deutschland also etwa 48 bis 53 Grad. So erzeugt ein Teleskop, je nach Stellung sehr unterschiedliche Lasten, und man benötigt Gegengewichte, welche die Last weiter erhöhen. Mit computergestützten Steuerungen, die eigentlich in der Klasse üblich sind, könnte man aber genauso gut automatisch in Höhe und Breite korrigieren, der Vorteil der parallaktischen Montierung ist ja primär das man normalerweise nur in einer Achse, nachkorrigieren muss. Besonders bei den Goto-Steuerung, die sowieso auf Objekte justiert werden, ist das unverständlich.“
    Wenn die Montierung nach dem Himmelsnordpol ausgerichtet ist und nur eine Achse nachgeführt werden muss, ist das doch eine parallaktische Montierung. Azimutal wäre „in Höhe und Breite korrigieren“. Zusammen mit einem Autoguider kann man auf jeden Fall das Objekt nachführen und könnte auch langzeitbelichten. Aber bei der azimutalen Montierung kommt noch die Bildfeldrotation dazu. Die müsste man auch noch kompensieren. Auch dafür gibt es mittlerweile Geräte, nennt sich Bildfeld-Derotator. Damit hat man aber eine weitere Achse im System, die auch mit eingebunden und kalibriert werden muss.

    Ab einer bestimmten Teleskopgröße gehts natürlich nicht mehr anders, da geht dann nur noch azimutal statt parallaktisch.

    Ich habe seit 2010 einen 8-Zoll Newton auf parallaktischer Montierung und mache auch Bilder damit. Optisch habe ich natürlich auch beobachtet. Aber da komme ich mittlerweile ziemlich an die Grenzen des Teleskops. Letztes Jahr war ich auf dem Bayrischen Teleskopmeeting in der Nähe von Ingolstadt (BTM). Da konnte ich auch ein paar andere Teleskope testen. Und da hab ich schon einen ziemlichen Unterschied von meinem 8-Zoll zu einem 10-Zöller gesehen. M81 und M82 waren sehr viel deutlicher und detailierter zu erkennen, als in meinem Telskop, welches direkt daneben stand und auf das gleiche Ziel geschaut hat.

    Zur Zeit läuft noch eine Aktion bei Astroshop.de, wo ich bisher immer mein Equipment zum größten Teil gekauft habe. Im Rahmen dieser Aktion habe ich mir im Dezember einen 16-Zoll Gitterrohr-Dobson geholt. Auf Dobson-Montierung ist natürlich nur optisches Beobachten angesagt. Der begrenzende Faktor ist bei uns (wie schon gesagt) das Seeing. D.h. ich werde in der Vergrößerung begrenzt sein. Aber allein durch die erheblich größere Lichtsammelleistung kann ich viel schwächere Objekte sehen. Mit dem 8-Zöller war z.B. bei M51 oder M101 bisher nichts bis kaum was zu sehen. Mit Langzeitbelichtung mit der Spiegelreflexkamera konnte man natürlich was erkennen, jetzt will ichs aber auch mit dem bloßen Auge sehen.

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