Montierungen




Eiine Montierung hat die Aufgabe,  astronomisches Beobachtungsinstrument  zu tragen und es auf ein gewünschtes astronomisches Objekt zu richten, die Erddrehung zu kompensieren, wobei der Antrieb des Beobachtungsinstruments von Hand oder durch einen motorischen Antrieb erfolgen kann. Das Beobachtungsinstrument bleibt so über einen beliebig langen Zeitraum auf bestimmte Koordinaten des Himmelshintergrundes gerichtet. .

 

Parallaktische Montierung

 

Die parallaktische Montierung, auch äquatoriale Montierung genannt, ist eine Einrichtung zur Halterung und Bewegung eines Teleskops, bei der eine der Achsen genau parallel zur Erdachse ausgerichtet ist. 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 geographischen Breite des Beobachtungsortes geneigt. Die zweite, darauf senkrechte stehende Achse weist zum Himmelsäquator und wird Deklinationsache genannt. An ihr ist das Teleskop und ein Gegengewicht 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 Azimutalen sind dazu Bewegungen um mindestens zwei Achsen notwendig. Parallaktische Montierungen können im einfachsten Fall manuell durch eine Feinbewegung an der Rektaszensionsachse nachgeführt werden. Um bei der Astrophotografie lange Belichtungszeiten von mehreren Minuten oder gar Stunden zu ermöglichen, ist es sinnvoll, einen motorischen Antrieb einzusetzen. Dies erfordert ein exaktes Ausrichten der Montierung, zum Beispiel mit Hilfe eines Polsuchers, oder wie mittlerweile in software-unterstützen teueren Montierungen mittels Pc. 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. Bei ungenügender Ausrichtung des Teleskops auf den Himmelspol (Als Himmelspole werden die Durchstoßpunkte der Erdachse mit der Himmeskugel bezeichnet. Der Himmelsnordpol ist jener Punkt nahe dem Polarstern im Sternbild kleiner Bär um den sich scheinbar das Himmelsgewölbe in seiner täglichen Bewegung dreht; der Himmelssüdpol liegt ihm gegenüber) kommt es zu einer Bildfelddrehung. Vielfach befinden sich an beiden Achsen Teilkreise um die Gestirne mithilfe der Koordinaten aufzufinden. 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 können sich Probleme ergeben: Beim Überschreiten des Südmeridians muss das Teleskop bei einigen Montierungen 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 abgebrochen 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. Für verschiedene Beobachtungsinstrumente wurden verschiedene Varianten der parallaktische Montierung entwickelt:

 

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 Astronomiewelt weit verbreitet. Diese Montierung eignet sich für Fernrohre mit langem wie auch kurzem Tubus. Statisch ist sie besser für mittlere geographische Breiten geeignet. Die Stundenachse trägt ein kompaktes Achsenkreuz, in der die Deklinationsachse  gelagert ist. An einem Ende der Deklinationsachse wird das Instrument befestigt, am anderen Ende befindet sich ein Gegengewicht zum Austarieren des Tubusgewichtes. Die Stundenachslagerung ist immer mit dem Kippmoment beider belastet, darum sollen die beiden Wälzlager der Stundenachse einen großen Abstand zueinander haben. Der Antrieb der Montierung erfolgt meistens mit Schneckenrädern und Schrittmotorsteuerungen. Die Genauigkeit, mit der die Montierung das Fernrohr einem Beobachtungsobjekt nachführen kann, hängt von der Präzision, mit der das Schneckenrad gefertigt wurde, und von seinem Durchmesser ab.

 

Die Gabelmontierung mit Polhöhenwiege eignet sich besonders für kurz bauende Spiegelteleskope wie z. B. dem Schmidt-Cassegrain-System. Für reine Beobachtungszwecke recht gut geeignet, für fotographische Zwecke wegen der starken Schwingungen und Windanfälligkeit leider nur bedingt einsetzbar. Von Vorteil ist, dass das Teleskop nicht durchgeschlagen werden muss, man also bei Astroaufnahmen die Belichtung weiterlaufen lassen kann, wenn das Objekt den Nord-Süd-Meridian durchläuft. Schmidt-Telescope werden deshalb im professionellen Bereich fast immer in einer Gabel montiert. Eine Sonderform dieses Montierungstyps stellt die einarmige Gabelmontierung dar. Es ist dies eine der jüngeren Entwicklungen, mit den Vorteilen der deutlichen Gewichtsreduktion bei gleichzeitiger Platzersparnis. Die Modelle der neueren Zeit  kommen dabei gänzlich ohne Gegengewicht aus, indem die Hauptachse verschieblich gelagert ist, sodass sich die Montierung an das ihr zugemutete Gewicht adaptieren kann.

 

Die Englische Montierung ist eine spezielle Bauform der parallaktischen Montierung, bei der die Rektaszensionachse an zwei Punkten gelagert wird. Die Deklinationsachse schneidet diese Achse zwischen den beiden Lagerpunkten. Die Höhe der beiden Lagerpunkte über der Erdoberfläche wird durch die geografische Position des Teleskops bestimmt. Bei einer Ausführung der englischen Montierung, die man als englische Rahmenmontierung bezeichnet, hängt das Teleskop zwischen zwei Holmen eines geschlossenen Rahmens. Dieser Montierungstyp erlaubt keine Beobachtung polnaher Objekte. Die gerade Rektaszensionsachse der englischen Montierung vermeidet dieses Problem weitestgehend, weil das Teleskop seitlich versetzt auf der Rektaszensionsachse sitzt. Bei dieser Anordnung ist aber ein Gegengewicht auf der anderen Seite der Rektaszensionsachse notwendig. Der je nach geografischer breite höhere Lagerpunkt der Rektaszensionsachse wird meist auf einer abgenickten Säule angeordnet, damit das Teleskop um volle 360° gedreht werden kann. Diese Säule behindert die Beobachtung polnaher Regionen zumindest zeitweise.

 

Bei der Stützmontierung wird das Teleskop in keiner Richtung durch Teile der Montierung in seinen Bewegungsmöglichkeiten eingeschränkt. Die Stundenachse endet oben in einer Kugelzone, die, auf einer dünnen Ölschicht schwimmend, das gesamte Gewicht des Teleskopes trägt. Die Stundenachse hat nur die sehr kleinen Drehmomente des Antriebs aufzunehmen. Die Gewichtskräfte dagegen können auf kürzestem Weg in das Fundament abgeleitet werden. Die Deklinationsachse ist so abgeknickt, dass der Schwerpunkt der gesamten beweglichen Masse im Zentrum der Kugelzone zu liegen kommt.

 

Azimutale Montierungen

 

Azimutale Montierungen, auch alt-azimutale-Montierung oder Altazimut genannt, haben eine vertikale Hauptachse , um die sich die gesamte Anlage drehen kann. Das Beobachtungsinstrument selbst lässt sich um eine horizontale Achse zwischen Horizont und Zenit schwenken. 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, für die Astrofotografie oder Messgeräte am Beobachtungsinstrument muss ebenfalls motorisch gedreht werden. Durch den Einsatz entsprechender Computertechnik können diese Steuerungsprobleme jedoch gelöst werden. Die größten Teleskopanlagen haben azimutale Montierungen.

 

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 nur mit einer Äquatorialplattform geeignet. Kurzzeitbelichtungen an Mond und Planeten (helle Objekte) sind mit Hilfe einer Digitalkamera, Webcam oder CCD Kameras auch ohne Nachführung möglich. Der nicht fixierte Tubus wird durch die am Okular befestigte Kamera allerdings so kopflastig, dass er mit Hilfe von Gewichten stabilisiert werden muss. Der Hauptvorteil dieser Montierung liegt im günstigen Preis und der kompakten Bauweise.

 

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.

 

Die Hexapod-Montierungen ist als reine Teleskop-Montierung kaum in Gebrauch. Die Bewegung des Beobachtungsinstruments ergibt sich nicht durch Drehung um zwei Achsen, sondern durch die Längenveränderung von sechs Hydraulikzylindern. Die Anforderungen an die Präzision der längenveränderlichen Elemente ist sehr hoch, verglichen mit dem mechanischen Aufwand für eine andere Montierungsart.

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.

 



 

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