Teleskop-Selbstbau Teil 1

Neben dem Erwerb kommerzieller Teleskope gibt es noch die Möglichkeit des Fernrohr-Selbstbaus. Selbst mit geringem Aufwand und ein wenig Geschick lassen sich schon erstaunliche Dinge - sprich: Teleskope -  zaubern, die unter Umständen keinen Vergleich mit den besten kommerziellen Produkten zu scheuen brauchen.

Hier sollen einige Tipps und Tricks für diejenigen gegeben werden, die am Selbstbau eines Teleskopes interessiert sind. Ich empfehle Ihnen das genaue Studium dieser und anderer ATM-Seiten (siehe auch unter den Astronomischen Links), bevor Sie mit dem Bau anfangen. Auf diese Weise werden Sie Fehler vermeiden können, die andere bereits vor Ihnen gemacht haben!

Die schönsten und interessantesten Ergebnisse werden Sie voraussichtlich erzielen, wenn Sie einzelne Konzepte und Bauweisen von verschiedenen Teleskopen sinnvoll vermischen und dann - je nach Begabung und Enthusiasmus - eigene Einfälle hinzufügen. Einfacherer und “idiotensicherer” ist es natürlich, andere Teleskope vollständig nachzubauen, dabei geht allerdings der meiner Meinung nach sehr wichtige Anreiz des kreativen Schaffens verloren.

Im Folgenden werde ich versuchen, alle wichtigen Schritte aufzuführen und zu beschreiben, die zum Bau meines 14 Zoll Leichtbaudobsons geführt haben - von den theoretischen Anfängen bis hin zum fertigen (kommerziellen) Teleskop. Dass auch ich dabei einige Fehler gemacht habe, ist wohl selbstverständlich. Ich werde Ihnen diese nicht verheimlichen, damit Sie nicht die selben Fehler machen müssen!

Aller Anfang ist langwierig...

Rein formell beginnt die Entstehungsgeschichte meines 14-Zöllers im Jahre 1998, als ich den Plan faßte, ein eigenes Teleskop zu bauen. Damals hatte ich noch keine Ambitionen, alles selber zu bauen, deswegen erwarb ich den alten Gitterrohr-Tubus von Manfred Mauz’ 13-Zöller. Jetzt musste nur noch ein passender Hauptspiegel gefunden werden (Die Brennweite und maximale Größe waren durch den Tubus ja bereits festgelegt). Ich entschied mich damals für einen 14 Zoll Spiegel, der von der Firma Astrocom angeboten wurde. Gegen einen Aufpreis von nur 200 DM wurde mir der Spiegel im Öffnungsverhältnis f/4,4 geliefert (anstatt f/5,1). Es stellte sich heraus, dass der Spiegel sehr dünn war (22 mm!), was sich später noch als nützlich für den Leichtbau erweisen sollte.

Nach der Lieferung des Spiegels passierte erst einmal nichts. Ich konnte mich nicht recht entschließen, mit dem Bau anzufangen, außerdem war ich bereits damit beschäftigt, zusammen mit Wolfgang Planding eine parallaktische Montierung für das Teleskop zu bauen. Und so lag die Optik dann beinahe vier Jahre unberührt im Keller, ehe ich mit dem Bau des Teleskops anfing.

Eine “geringfügige” Planänderung

Anfang 2002 begann in der Volkssternwarte München ein Fernrohr-Selbstbau-Kurs, an dem ich teilzunehmen beschloß, um mich endlich für den Bau des 14-Zöllers zu motivieren. Dabei wurde ein ultraleichter Achtzöller vorgestellt, der mich für das Konzept eines “Rucksackfernrohres” begeisterte. Ich studierte daraufhin diverse Internetseiten und begann schließlich die Planungen für einen 6”-Rucksack-Dobson. Dieses Gerät sollte maximal 5 kg wiegen und im Rucksack transportiert werden können, um auch im (Hoch-)Gebirge beobachten zu können. Ben Nagorsen, ein Freund aus der Sternwarte München, war von der Idee so begeistert, dass er mich bat, ihm ebenfalls so ein Gerät zu bauen. Ich willigte ein (nicht zuletzt, um dadurch Erfahrungen zu sammeln, bevor ich meinen eigenen 6-Zöller baute) und begann daraufhin mit dem Bau. Innerhalb von zwei Wochen nahm das Gerät sichtbar Formen an, bis zu einem Punkt, wo ich auf die Lieferung der Optik (von Orion UK, bezogen über Wolfgang Ransburgs Teleskop-Service) warten musste, bevor ich weiterbauen konnte.

In der Pause begann ich dann endlich mit den Planungen für den 14-Zöller. Rainer Bönninghausen, ebenfalls ein Freund aus der Sternwarte, zeigte sich interessiert an der Idee, woraufhin er mir die Hälfte des noch nicht gebauten Teleskopes abkaufte. Rainer hatte allerdings auch seine eigenen Ideen dazu, wie das Gerät aussehen sollte: Er wollte ein Teleskop, das er auch auf Flugreisen mitnehmen können würde. Damit wurde der Leichtbau zwingend. Ausserdem bestand er auf einer 18-Punkt Spiegelfassung, obwohl das Programm Plop eine 9-Punkt Auflage für ausreichend befunden hatte.

Das Design

Das Design des 14-Zöllers entstand aus einer Vermischung anderer Teleskope. Odie, der 14,5 Zoll Dobson von Martin Elsässer, diente dabei in vielerlei Hinsicht als Vorbild - nur nicht was das Gewicht betrifft, denn Odie wiegt mehr als doppelt so viel als mein Teleskop. An dieser Stelle möchte ich mich ganz herzlich bei Manfred Mauz bedanken, der mir stets beratend zur Seite stand. Manfred ist mit Herz und Seele Ingenieur - das sieht man an seinen parallaktischen Montierungen (z.B. der MAM 20) so sehr wie an allem anderen, was er macht. Ich denke ich habe ihn mit meinem Leichtbau-Wahn ziemlich strapaziert; indem ich von allem, was er gesagt hat, erstmal ein Drittel weggenommen habe. Sorry dafür, ich denke aber, es hat sich gelohnt!

Vom Baubeginn zum First-Light

Vom Beginn des Bauens bis zum First Light sind gerade einmal zwei bis drei Monate vergangen, was allerdings nur dadurch möglich war, dass ich gerade Semesterferien in der Uni hatte und deswegen beinahe rund um die Uhr in der Werkstatt der Volkssternwarte München schaffen konnte. Beim Bau wurden noch mehrmals Designänderungen vorgenommen, z.B. waren noch bis kurz vor Vollendung des Teleskopes andere Verbindungsstücke von Alu-Stangen und oberem Tubus geplant. Diese Teile wären aus Holz gewesen und hätten sicherlich sehr schön ausgesehen, jedoch haben sie sich in der Fertigung als extrem Fehleranfällig und aufwändig erwiesen, so dass ich nach dem zweiten Fehlversuch dann auf die jetzige Konstruktion ausgewichen bin.

Das Teleskop sollte unbedingt bis zum ITV 2002 am Vogelsberg fertig werden, was ich auch gerade noch geschafft habe; am Abfahrtstag stand ich noch bis halb drei in der Werkstatt, vier Stunden später waren wir dann schon am Vogelsberg. Ich bin sehr froh, dass ich es noch geschafft habe, denn neben dem First-Light (das leider ein gutes Dutzend Menschen vor mir genießen durfte!) wurde mir dann noch die Ehre zuteil, dass mein Teleskop bei der Prämierung der schönsten Selbstbaugeräte einen Preis gewann!

Der erste der beiden Sechszöller wurde übrigens auch zum ITV fertiggestellt, wobei das Gerät inklusive zwei Okularen nur 3 kg wiegt! Damit wurde das Ziel eines Rucksackfernrohres voll erreicht, leider ist aber der Aufbau des Gerätes eine langwierige und schwierige Sache. Zu diesem Teleskop in Kürze mehr.

Die einzelnen Bauteile

Abb.1:Die Grundkonstruktion der Spiegelzelle, noch ohne Wippen und Dreiecke.

Abb.2: Die Trapeze in den Ecken werden mit Blindnieten befestigt, eine M8 Schraube dient als Stehbolzen für die spätere Justage der Optik.

Abb.3: Die Dreiecke sind auf Hutmuttern rund gelagert, als Balken dient ein Alu U-Profil.

Abb.4: Die fertig eingebaute Spiegelzelle. Für die Justage verwende ich normale M8 Flügelmuttern, die Gegenkraft kommt aus M8 Tellerfedern (0,5 - 0,6 mm Dicke, jeweils 3-4 Paare pro Stehbolzen).

Die Spiegelzelle

Für meinen 14-Zöller wurde eine Spiegelzelle konstruiert, wie sie in ähnlicher Form Manfred Mauz in seinen Teleskopen verwendet. Das Design ist relativ einfach und auch mit einfachen Geräten zu fertigen, das Ergebnis kann sich aber sehen lassen. Man braucht hierzu folgende Werkzeuge und Maschinen: Eine Metallsäge (eine gute Stichsäge wie unsere Festo kann einem aber eine Menge Arbeit abnehmen!), ein Bohrer, eine Feile und eine Blindniet-Zange, ggf. noch Kleber (z.B. Uhu Endfest 300). Das Grunddreieck bilden drei gleich lange Alu-Rechteckstangen, ich habe 15x25x1 mm Profile verwendet. Als Verbindungsstücke für die Balken dienen insgesamt sechs Alu-Trapeze (mit der Stichsäge ausgeschnitten), zwei pro Ecke. Diese werden lediglich mit Blindnieten mit den Balken verbunden, das reicht völlig aus, die Schwerkraft tut ihr Übriges [Abb.1]. Wer auf Nummer sicher gehen will kann die Trapeze zusätzlich mit Uhu Endfest ankleben, ich halte das jedoch für Overkill.

An jeder der drei Ecken wird ein M8 Stehbolzen angebracht (M8 Schraube und Kontermutter), diese dienen dann zur Justage der Optik [Abb.2].

Die eigentliche 18-Punkt Auflage wird nahezu klassisch durch drei Wippen mit je zwei Dreiecken realisiert. Im Unterschied zur Konstruktion von Dave Kriege ist die Wippe jedoch kein Stahl-Flachmaterial, sondern ein Alu U-Profil. Dies sollte bei geringerem Gewicht mehr Steifigkeit aufweisen. Die Dreiecke liegen ausserdem nicht auf normalen Muttern auf (was meiner Meinung nach eine ruckelige Auflage bedeuten würde), sondern auf M5 Hutmuttern. Bei diesen wird der obere Teil des Hutes entfernt, dann von Oben eine Schraube durchgeschraubt [Abb.3]. Tipp: Zuerst habe ich versucht, durch den Hut durchzubohren, das hat jedoch nicht zufriedenstellende Ergebnisse erzielt. Unter anderem gab es unschöne Grate. Anstatt dessen kann man eine Hutmutter bis zum Anschlag auf eine Gewindestange aufschrauben und dann bei niedriger Drehzahl in einen Bohrer einspannen. Hält man nun ca. im 45-Grad Winkel eine Feile an die sich drehende Hutmutter, so fliegt irgendwann der obere Teil ab und der Rest ist schön rund und gratfrei.

Die Dreiecke selbst sind leicht und schnell mit der Stichsäge ausgesägt, eine Bohrung im Schwerpunkt, dann noch mit dem Kegelsenker ansenken und fertig. Als Auflagepunkte für den Spiegel dienen Pads aus Kork (ca. 1x1 cm Rechtecke oder 1 cm Durchmesser kreisförmig), die mit Pattex angeklebt werden.

Die 18-Punkt Lagerung kann natürlich nur Kraftkomponenten aufnehmen, die den Spiegel auf sie draufdrücken, je weiter man das Teleskop in Horizontnähe schwenkt, desto großer werden die Kräfte, die den Spiegel nach unten wegrutschen lassen würden. Um diese Kräfte aufzunehmen verwende ich einen Gurt (25 mm beiter Spanngurt für KFZ-Dachgepäckträger), wie ihn Dave Kriege in seinen Obsession-Dobsons verwendet.

Die Mirror Box / Der untere Tubus

Der untere Tubus, genau wie alle anderen Holzteile auch, ist aus Birken-Multiplex Sperrholz gefertigt. An den meisten Stellen nehme ich 18 mm Wandstärke - bei Verwendung von Versteifungen in den Ecken kann man da sicherlich noch einiges einsparen. Aus zwei der Seitenwände sind Vertiefungen ausgesägt, um Gewicht zu sparen (und zugegebenermaßen auch aus Designgründen), in den anderen beiden Wänden wurden Grifflöcher ausgesägt (Löcher an beiden Enden mit 32mm Forstner-Bohrer, dann das Material dazwischen mit der Stichsäge wegnehmen) [Abb.5].

Aus dem Bodenbrett wurde ein großes Loch von mehr als dem Spiegeldurchmesser ausgesägt. Die Hauptspiegelzelle ist an drei Seiten über Alubleche (mindestens 5 mm Wandstärke, jeweils mit 2 Schrauben am Holz befestigt) mit der Mirror Box verbunden, dazwischen kann die Luft frei zirkulieren für schnelles Auskühlen des Spiegels.

Allgemeines zu den Holzteilen

Es ist eminent wichtig, dass alle Kanten und Ecken gut verrundet werden. Multiplex-Sperrholz hat nämlich den Nachteil, dass einzelne Schichten leicht rausbrechen können, was weder gut aussieht noch sonstwie erstrebenswert ist. Wenn Sie die Möglichkeit haben, sollten Sie eine Oberfräse mit einem kleinen Radiusfräser verwenden, um das zu erreichen. Das wirkt nicht nur professionell, es sieht auch gut aus und fühlt sich angenehm an.

Beim Bohren, Fräsen und Sägen empfiehlt es sich, ein billiges Restholz unterzulegen. Das verhindert das Aufspreißeln des Schichtholzes - mehr oder weniger.

Abb.5: Die noch nicht verleimte Mirror-Box. Die ebenfalls noch unfertige Spiegelzelle zeigt bereits, wie es später aussehen wird.

Abb.6: Der Obere Tubus ist eine Sandwichkonstruktion aus Multiplex Sperrholz und einem Hartschaumkern.

Abb.7: So sieht der fertige OT-Ring am Teleskop montiert aus. Visuell lässt er sich von einem Ring aus massivem Holz kaum unterscheiden, jedoch hat er nur einen Bruchteil des Gewichts.

Der obere Tubus

Der obere Tubus besteht bei mir lediglich aus einem relativ dünnen Ring, der die Fachwerke des Gitterrohrtubus schließt. Der Okularauszug ist dabei ein separates Teil, welches abgeschraubt und justierkonstant wieder angeschraubt werden kann.

Für meinen 14-Zöller habe ich eine Sandwich-Konstruktion für den oberen Tubus verwendet: Oben und unten befindet sich ein Ring aus 6,5 mm Birken-Multiplex-Sperrholz (vermutlich viel zu dick, 3,5 mm hätte wohl gereicht!), dazwischen ein Hartschaumring (Styrodur, ein hellblaues oder hellgrünes Isoliermaterial aus dem Baumarkt) [Abb.6]. Aussen und Innen verbindet je ein Streifen aus dünnem Flugzeug-Sperrholz die beiden Holzringe. Alle Teile sind mit Epoxydharz verbunden, was zwar bei der Herstellung eine ziemliche Schlammschlacht bedeutet, dafür aber die besten Ergebnisse erzielt.

Das Ergebnis ist ein sehr steifer und gleichzeitig leichter Ring, allerdings ist der Arbeitsaufwand dafür sehr groß. Für den Selbstbau halte ich den Aufwand für akzeptabel (so oft baut man ja nun doch kein Teleskop), für meine kommerzielle Teleskopvariante kommt diese Konstruktion jedoch aus rein finanziellen Gründen nicht in Frage. Anstatt dessen werde ich einen einfachen Ring aus 15 oder 18 mm Multiplex-Holz verwenden, der einen Großteil der Steifigkeit zu einem Bruchteil des Aufwandes liefert.

Eine weitere Alternative wäre es, eine Sandwichkonstruktion aus drei Holzschichten zu verwenden: Der Kern wäre einigermaßen dickes Sperrholz, z.b. 20 mm Multiplex Birke, wobei in engem Abstand mit einem Forstner-Bohrer Löcher gebohrt werden. Oben und unten wird dann dünnes 3,5er Sperrholz aufgeleimt. Der Arbeitsaufwand hierbei sollte sich in Grenzen halten, das Ergebnis dürfte recht ansehnlich sein. Aber Vorsicht: Je nach Konstruktion der Spiegelspinne und der Verbindungsteile zwischen Alu-Stangen und OT kann es zu Problemen mit der stets geringen Wandstärke dieses Ringes kommen. Sie sollten sich also vorher überlegen, wo z.B. Bohrungen oder Fleisch für Spax-Schrauben benötigt werden!

Fortsetzung auf der nächsten Seite!