Optisches Konzept 10″ Newton

Konfigurationen des Newton

Wesentliche Voraussetzung für einen erfolgreich einsetzbaren Astrographen ist ein optisches Konzept. In der Regel ist ein späterer Umbau nur noch mit Kompromissen möglich. Im Zweifel sollte man sich für eine Konfiguration entscheiden und diese dann kompromisslos umsetzen. Hier  wird die Auslegung meines Newton beschrieben.

Basiskonfiguration

Ziel war es, in der Basiskonfiguration des Newton den ICX 814 ordentlich auszuleuchten. Aufgrund der Daten des Korrektors müsste dieser bei optimalem Design 16 mm Chipdiagonale mit 80% ausleuchten können. Mit Flats sollte das verkraftbar sein. 80% bedeutet einen Verlust von ungefähr 0.25 Größenklassen.

Damit sind die Rahmenparameter und das optische Konzept festgelegt:

    • 10 Zoll Parabolspiegel aus Pyrex oder vergleichbarem Material mit reduzierter Wärmeausdehnung. Originäres Öffnungsverhältnis 1:4.
    • Optimale Ausleuchtung der 44 mm Eintrittsöffnung des 0.73x Korrektors, damit die 16 mm des Chips überhaupt sicher ausgeleuchtet werden können.

In der Basiskonfiguration hat das System 741 mm Brennweite und damit f/D=2.8.

Option

Ausbau des Newton auf Vollformat.  Das bedeutet Ausleuchtung des Vollformates von 44 mm Durchmesser bei Einsatz eines Wynne68. Das muss nicht zu 100% bis in die Ecken erfolgen. 20 mm zu 100% ausgeleuchtetes Feld und zu 90% in den Ecken würde passen. Das System hat in der Option 965 mm Brennweite und damit f/D=4.

Auslegung

Entwurf des Astrographen

Benutzerschnittstelle von MyNewton mit dem Design des Astrographen.

Entscheidend beim Bau eines Newtons ist u.a. die räumliche Anordnung der Komponenten. Für diese  Auslegung des Teleskops habe ich das Programm MyNewton von H. Otterstedt eingesetzt. Die später verwendeten Komponenten habe ich jeweils auf einer separaten Seite für die optischen Komponenten und für die mechanischen Komponenten zusammengestellt.

Die Auslegung des Systems selbst ist nicht völlig frei, da irgendwie fast alle Parameter miteinander verknüpft sind. Bei meinem Exemplar habe ich zuerst die Optik ausgewählt. Danach einen passenden Tubus – zunächst nur Durchmesser und Wandstärke – festgelegt.

Für die Optik sollte ein 10″ f/4 Parabolspiegel zum Einsatz kommen. Beim Tubusdurchmesser scheiden sich die Geister darüber, welcher Durchmessser der Richtige ist. Ich entschied mich für einen 300 mm Außendurchmesser bei 7 mm Wandstärke. Das ist dann ein verbreitetes Maß, welches die Verwendung von Kaufteilen zulässt. Innen soll er später mit Velours beklebt werden. Bei diesem Duchmesser ist der Spalt zwischen Innenwend und Spiegelkante 16 mm breit.  Damit sollte eine gute Luftzirkulation mit geringen Auswkungen auf den Strahlengang möglich sein.  Vignettieren würde dieser  Tubus erst ab 2.5° FOV, das ist hier also irrelevant.

Durch die Auswahl des Moonlite CRL 2.5 sind die weiteren Eingangsparameter für das Design festgelegt: Es ist die Höhe des eingefahrenen OAZ (63.5 mm) und die lichte Weite des Auszugrohres (64 mm).

Mit den Größen kleine Achse des Fangspiegels und Höhe des Fokuspunktes über dem Tubus kann man jetzt experimentieren. Am Ende ist ein System entstanden, welches folgende Kriterien erfüllt:

    • Minimale Obstruktion.
    • Maximal großes ausgeleuchtetes Feld.
    • Lage des Fokuspunktes soweit oberhalb des Tubus, dass das vorgesehene Korrektor-Kamerasystem in den Fokus kommt.

Im vorliegenden Fall hat sich am Ende der folgende Astrograph ergeben:

Tubuslänge999 mm
Durchmesser kleine Achse89 mm
100% Feldausleuchtung20 mm
Fokus über optischer Achse300 mm
Abstand Hauptspiegel-Fangspiegel716 mm
Fokus über eingefahrenem OAZ87 mm
lineare Abstruktion35 %

Überprüfung mit alternativem Tool-Set

Berechnung de Vignettierung anhand der Paramter des entstehenden Astrographen

Rechnet man das mit dem Program Vignette noch einmal durch erhält man das nachfolgend dargestellte Ergebnis. Das Programm wurde vor einiger Zeit von Horia Costache entwickelt. Der Autor ist heute über den Astrotreff erreichbar. Ich habe es seinerzeit auch eingesetzt, um die Vignettierung meines Dobsons zu überprüfen. Da hier die Ergebnisse recht gut mit den Vorherigen übereinstimmen, dürfte die Auslegung recht gut zusammenpassen. Im Einzelnen kann man aus dem Bild entnehmen:

    • Der Tubusdurchmesser („Hut“, orange) spielt praktisch keine Rolle bei der Ausleuchtung. Er ist weit genug.
    • Der Fangspiegel (grün) limitert wie vorgesehen ab ca. 20 mm FOV. Das ist im Einklang mit den Berechnungen von MyNewton.
    • Der Auszug selbst (blau) vignettiert ab ca. 34 mm FOV. Die Vignettierung steigt dann aber nach außen hin kräftiger an, als die des Fangspiegels, weil das abblendende Element näher am Fokuspunkt liegt.
    • 100% Ausleuchtung hat man bis etwa 21mm FOV, was unwesentlich größer ist als das Resultat von MyNewton.
    • Am Rand des Vollformates ist die Ausleuchtung noch immer bei etwa 90%.