Äquatoriale Montierung

Eine Montierung ist eine Einrichtung, die in der praktischen Astronomie folgende Aufgaben erfüllen soll:

1. ein astronomisches Beobachtungsinstrument (ein Teleskop oder ein Fernrohr) zu tragen und es auf ein astronomisches Objekt zu richten
2. die Rotation der Erde zu kompensieren. Für diese Nachführung des Beobachtungsinstruments ist ein motorischer Antrieb notwendig. Das Beobachtungsinstrument bleibt so über einen beliebig langen Zeitraum auf bestimmte Koordinaten des Himmelshintergrundes gerichtet
3. Beobachtungsobjekte, die sich relativ zum Himmelshintergrund bewegen (Sonne, Mond, Planeten, Kometen, Planetoiden, Erdsatelliten usw.) zu verfolgen. Hierzu muss die Montierung über weitere Antriebe, eventuell auch Achsen, verfügen.

Bei einfachen Montierungen reduzieren sich die Möglichkeiten auf den ersten oder auf den ersten und zweiten Punkt.

Parallaktische Montierungen

Parallaktische Montierung - Refraktor in Nizza

Parallaktische Montierung eines Amateur-Teleskops

Die parallaktische Montierung, auch äquatoriale Montierung genannt, ist eine Einrichtung zur Halterung und Bewegung eines Teleskops, bei der, im Gegensatz zu anderen Montierungstypen, eine der Achsen genau parallel zur Erdachse ausgerichtet ist.

Vorteil des Äquatorsystems

Die schräge Lage dieser Achse, die Stundenachse oder Rektaszensionsachse heißt, bedeutet zwar größeren mechanischen Aufwand, hat aber den Vorteil, das Teleskop den scheinbaren Sternbahnen exakt nachführen zu können.

Die Stundenachse ist zum Horizont um den Winkel der geografischen Breite des Beobachtungsortes geneigt. Die zweite, darauf senkrechte stehende Achse weist zum Himmelsäquator und wird Deklinationsachse genannt. An ihr ist das Teleskop auf eine solche Weise befestigt, dass das Gesamtsystem im mechanischen Gleichgewicht ist. Der Drehwinkel des Teleskops um diese zweite Achse entspricht der Himmelskoordinate Deklination des jeweils angezielten Gestirns.

Die parallaktische Montierung erlaubt es, die durch die Erddrehung verursachte scheinbare Bewegung der Gestirne bei der Teleskop-Beobachtung durch eine entsprechende Gegenbewegung um nur eine Achse, die Rektaszensionsachse, zu kompensieren. Man kann so jedes Himmelsobjekt trotz seiner scheinbaren Bewegung genau im Gesichtsfeld des Teleskops halten. Bei anderen Montierungstypen, zum Beispiel die Azimutalmontierung, sind dazu Bewegungen um mindestens zwei Achsen notwendig. Siehe auch: Nachführung (Astronomie)

Parallaktische Montierungen können im einfachsten Fall manuell durch eine Feinbewegung an der Rektaszensionsachse nachgeführt werden. Um bei der Astrofotografie Belichtungszeiten von mehreren Minuten oder gar Stunden zu ermöglichen, ist es sinnvoll, einen motorischen Antrieb einzusetzen. Schrittmotoren mit entsprechender Steuerung ermöglichen es, das Teleskop auf ein Beobachtungsobjekt zu richten und dieses zu verfolgen. Ohne eine solche Nachführung würde es zu einer Strichspuraufnahme kommen, und die Objekte würden sich aus dem Gesichtsfeld bewegen. Vielfach befinden sich an beiden Achsen Teilkreise, um die Gestirne mithilfe der Koordinaten aufzufinden.

Nachteil des Äquatorsystems

Durch die Schrägstellung der beiden Hauptachsen kann das Fernrohr nicht mehr so einfach verstellt werden, wie man es z. B. von einem Fotostativ gewohnt ist. Besonders im Meridian ergeben sich Probleme: Beim Überschreiten des Südmeridians muss das Teleskop irgendwann von der West- in die Ostlage umgeschwenkt werden, weil es sonst an der Montierung anschlägt und/oder seine Höhe und damit die Position des Okulars zu niedrig wird. Das unterbricht eine fortwährende Beobachtung, auch die Belichtung fotografischer Aufnahmen muss unterbrochen werden.

Am Nordmeridian, insbesondere in der Gegend des Pols, ergeben sich ähnliche Probleme, wenn eine bestimmte Position erreicht werden muss. Um ein Objekt, das sich dort in der Nähe des Pols nur wenige Winkelgrad entfernt zu einem anderen befindet, zu erreichen, muss eventuell bereits wieder umgeschwenkt werden. Bei Teleskopen mit seitlichem Einblick wie bei Newton-Teleskopen befindet sich der Einblick nach dem Umschwenken häufig in einer nicht mehr erreichbaren Position; es muss dann zusätzlich der Tubus (der Teleskopkörper) verdreht werden.

Äquatoriale Montierungsarten und ihre Justierung

Für verschiedene Beobachtungsinstrumente wurden verschiedene Varianten der parallaktische Montierung entwickelt:

1. Die deutsche Montierung wurde um 1610 von dem Jesuitenprofessor Christoph Grienberger entwickelt, um dem Astronomen Christoph Scheiner seine Beobachtungen der Sonnenflecken zu erleichtern. Sie ist in der Amateurastronomie weit verbreitet.
2. Die Gabelmontierung eignet sich besonders für kurz bauende Spiegelteleskope wie z. B. dem Schmidt-Cassegrain-Teleskop.
3. Bei der englischen Montierung wird die Rektaszensionsachse an zwei Punkten gelagert. Die Deklinationsachse schneidet diese Achse zwischen den beiden Lagerpunkten.
4. Die Rahmenmontierung, auch als englische Rahmenmontierung bezeichnet, wurde für besonders schwere Teleskope entwickelt.
5. Bei der Stützmontierung wird das Teleskop in keiner Richtung durch Teile der Montierung in seinen Bewegungsmöglichkeiten eingeschränkt.

Bei einigen dieser Montierungen befindet sich der Schwerpunkt des Teleskops oder Astrografen von vornherein im Schnittpunkt der beiden Achsen (Gabelmontierung, englische Rahmenmontierung und Hufeisenmontierung). Alle anderen Montierungen benötigen Ausgleichs- bzw. Gegengewichte, damit auch hier der Schwerpunkt aller beweglichen Teile im Achsenschnittpunkt zu liegen kommt.

Zur korrekten Ausrichtung der deutschen und anderer Montierungen wird bei kleineren mobilen Instrumenten manchmal ein Polsucher eingesetzt. Ist der Einbau eines Polsuchers nicht möglich, kann man die Scheiner-Methode zur exakten Justierung heranziehen. Dabei wird beobachtet, ob die Sternbahn im Meridian des Instruments genau horizontal verläuft.

Bei stationären Instrumenten (auf Sternwarten oder früheren Zeitdiensten) werden zur genauen Orientierung der Stundenachse auch Miren verwendet.

Azimutale Montierungen

Die Artikel Azimutalmontierung, Montierung#Azimutale Montierungen und Azimutale Montierung überschneiden sich thematisch. Hilf mit, die Artikel besser voneinander abzugrenzen oder zu vereinigen. Beteilige dich dazu an der Diskussion über diese Überschneidungen. Bitte entferne diesen Baustein erst nach vollständiger Abarbeitung der Redundanz. Kapege.de 12:21, 2. Mai 2009 (CEST)

Azimutale Montierung - hier Refraktor 60/700 mm auf Gabelmontierung mit Feineinstellungen in beiden Achsen

Azimutale Montierungen, auch alt-azimutale-Montierung genannt, (siehe auch Azimut) haben eine senkrechte Hauptachse, um die sich die gesamte Anlage drehen kann. Das Beobachtungsinstrument selbst kann zusätzlich zwischen Horizont und Zenit geschwenkt werden. Diese Montierungen sind mechanisch einfacher und tragfähiger. Es muss aber in Kauf genommen werden, dass die Bewegungen um beide Achsen mit ständig veränderlichen Geschwindigkeiten erfolgen muss. Außerdem rotiert das Gesichtsfeld des Beobachtungsinstruments. Das heißt, alles Zubehör im Fokus des Beobachtungsinstruments muss ebenfalls motorisch gedreht werden. Durch den Einsatz entsprechender Computertechnik können diese Steuerungsprobleme jedoch heute gelöst werden. Die größten Teleskopanlagen haben azimutale Montierungen.

Es sind auch "Alt-Alt-Montierungen" denkbar. Der Name ist abgeleitet von alt für Höhe (engl: altitude). Die Hauptachse liegt horizontal. Das heißt, das Beobachtungsinstrument wird sowohl um diese Achse in der Höhe geschwenkt, als auch um eine zweite, senkrecht zur ersten verlaufenden Achse. Dieser Montierungstyp ist eher von theoretischem Interesse.

Die Dobson-Montierung

Azimutale Montierung - hier zwei Dobson-Teleskope

Die Dobson-Montierung ist eine sehr einfache Form der Azimutal-Montierung und wurde in den 1950er Jahren von John Dobson entwickelt. Der Grund für deren Entwicklung war, dass eine möglichst günstige Montierung für Teleskope mit großer Öffnung entstehen sollte. Für den astrofotografischen Bereich ist diese Form der Montierung kaum geeignet. Lediglich Kurzzeitbelichtungen an Mond und Planeten (helle Objekte) erscheinen hier noch sinnvoll. Der Hauptvorteil dieser Montierung ist im günstigen Preis und der kompakten Bauweise zu suchen. Siehe auch: Dobson-Teleskop.

Äquatorialplattform

Die Äquatorialplattform ist eine Platte, auf die ein astronomisches Beobachtungsinstrument mit einer einfachen azimutalen Montierung aufgebaut wird. Die gesamte Plattform ist so gelagert, dass sie eine begrenzte Zeit lang wie eine langsam bewegte Wiege die Erddrehung ausgleichen kann. Äquatorialplattform und azimutale Montierung lassen also für eine begrenzte Zeit eine Nachführung des Beobachtungsinstruments zu. Eine Bildfelddrehung tritt dabei nicht auf, sodass in der Verbindung mit der Äquatorialplattform auch ein Dobson-Teleskop für die Astrofotografie geeignet ist. Die Äquatorialplattform wird meist im Eigenbau hergestellt.

Hexapod-Montierungen

Die Hexapod-Montierungen ist als reine Teleskopmontierung kaum in Gebrauch. Die Bewegung des Beobachtungsinstruments ergibt sich nicht durch Drehung um zwei Achsen, sondern durch die Längenveränderung von sechs beweglichen Beinen. Die Anforderungen an die Präzision der längenveränderlichen Elemente ist sehr hoch, verglichen mit dem mechanischen Aufwand für eine andere Montierungsart. Auch ist zur Steuerung dieser Montierung ein gewaltiger Rechenaufwand nötig, der aber mittlerweile im Bereich des Machbaren liegt. Die Montierung kann nur vergleichsweise geringe Instrumentengewichte tragen, weswegen sie hauptsächlich für Instrumente in Frage kommt, die nur mit einer Glasfaser an das Teleskop gekoppelt werden. Dies ist z.B. für Spektrografen möglich.

Die Hexapod-Montierung hat den Vorteil, alle sechs Freiheitsgrade zu besitzen, ist in ihrem Bewegungsbereich aber relativ beschränkt. In herkömmlichen Teleskopen kann der Vorteil der Freiheitsgrade nicht genutzt werden. Sie wird daher gegenwärtig u. a. von militärischen Teleskopen zur Satellitenverfolgung benutzt, sowie vor allem zur Aufhängung von Sekundärspiegeln in sehr großen Teleskopen.

Ein Prototyp eines astronomischen Hexapod-Teleskops mit einem Hauptspiegeldurchmesser von 150 cm wurde von Krupp in Zusammenarbeit mit der Universität Bochum entwickelt. Von 1999 bis 2004 wurde es in Bochum ausgiebig getestet. Besonders die Entwicklung einer geeigneten Software erwies sich als kompliziert. Im Sommer 2004 wurde es abgebaut und nach Chile zum Cerro Armazones gebracht, einem Teleskopstandort der Universidad Catolica del Norte, wo es für astronomische Beobachtungen durch die Bochumer Institute genutzt werden soll.

Siehe auch: Hexapod-Teleskop

Weblinks

• http://www.astro.ruhr-uni-bochum.de/astro/hpt/ Das Bochumer Hexapod-Teleskop
• Beschreibung der Scheiner-Methode zur Justage einer parallaktischen Teleskop