DIY: Solar-Newton 150/750 - hinterlüftete Herschel-Fangspiegelfassung

Hallo Astrofreunde,

in meinem bisherigen Konzept geht es darum, die Lichtdämpfung systemimanent zu gestalten, als nicht etwa durch eine zusätzliche Spiegelfläche a la Herschel oder Brewster zu erreichen. Damit vermeide ich auch zusätzlichen Lichtwegbedarf und kann die Obstruktion vergleichsweise klein halten.

Der bisherige Test mit einem entspiegelten Fangspiegel, der zur Kontraststeigerung rückseitig mattiert und geschwärzt wurde, lief im Grunde erfolgreich. Die Spiegeltemperaturen waren erwartungsgemäß sehr hoch. Da die Rückseite ein geschlossener Raum war, konnte die rückseitig abgestrahlte Wärme nicht gut abgeführt werden.

Zur rückseitigen Belüftung sollte der Rückraum freigelegt werden, und von Luft umspült werden können. Dabei soll die Spiegelrückseite komplett freiliegen. Dazu ist eine Ringfassung erforderlich.

So sieht die originale Fassung aus. Schwarz lackierter Aluminiumdruckguss.

Die Öffnungen habe ich gesägt und vorgebohrt. Anschließend mit Schlüsselfeilen in exakte Form gebracht.

Hier bis mit dem eingesetzten geschwärzten Herschel-Fangspiegel.

So sieht es dann im Tubus aus.

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Der Fangspiegel hat kleine Achse 33mm, die Fassung hat 38mm Durchmesser, der Hauptspiegel hat 150mm.

Auf der Grundlage kann ich jetzt weitere Temperaturmessungen durchführen. Auch Zurückgehen und die Schwärzung wieder entfernen. Ebenso von der Seite mittels eines Ventilators mit Luft bespülen. Alles weitere wird sich zeigen.

Wichtig war mir, den Fangspiegel, egal ob Herschel oder Normal, mit einer Ringfassung zu halten.

Was meint ihr?

Solare Grüße, Reinhold

… soeben hatte ich in dieser Kombination die Sonne beobachtet.

Weißlicht, ungefiltert, ND3 + Einzel-Linearpolarisationsfilter. In guten Seeingmomenten war AR12833 klar in fein abgestuften Kontrasten bis hinunter zu 9mm zu sehen. 5mm war kaum scharfzustellen, die Penumbra ist im Seeing matschig untergegangen. Bester Eindruck mit 12,5mm Or. Volcano Circle T. Bei 18mm Ortho Celestron Volcano Circle V Fakelnetzwerk gut wahrzunehmen.

Rotlicht, mit 3nm Antlia H-Alpha + Einzel-Linearpolarisationsfilter. Das Bild wird im Roten deutlich ruhiger. AR12833 sauber, besser als im Weisslicht. Auch hier, Fackelnetzwerk wahrnehmbar. Die Dimmfunktion des Polfilters war enorm hilfreich, weil das Optimumum nur in ganz bestimmten Stellungen sichtbar wurde. 5mm Okular war unter den aktuellen Seeingbedingungen nicht sinnvoll, konnte aber helligkeitsmäßig eingestellt werden.

Der Herschelkeil in Verbindung mit dem 150mm Hauptspiegel dämpft das Licht angemessen, so daß genug Reserven für schmalbandige Filter oder andere dunkle Wellenlängenbereiche bleiben.

Und jetzt zur Temperatur. Die geschwärzte Rückseite hatte bei meinem höchstem Sonnenstand gegen 17Uhr eine Temperatur von

-> sagenhaften 101grdC

Die Vorderseite konnte ich nicht messen, da ich mit dem Fernthermometer nicht ohne Berührung an den 101grdC vorbei konnte

Gefühlt, wohlgemerkt gefühlt, nicht bewiesen, habe ich den Eindruck, dass die absolute Temperatur des Fangspiegels kein Problem darstellt. Das, was ich heute sehen konnte, war für mich richtig zufriedenstellend gut.

Die sonstige optische Qualität des Fangspiegels kenne ich nicht. Kaufhaus-Standard, mehr wäre Zufall.

Heute war nur natürliche Konvektion im Tubus. Das dürfte um den heissen Spiegel und Halter ordentlich geflimmert haben. Als nächstes steht der Test mit Ventilation durch Gebläse an.

…

Hallo Emil,

Zitat

[…] Wenn du beide Spiegel entspiegelst, hast du im Okularbereich zu wenig Licht für ein Dämpfungsfilter gegen Streulicht. Da bräuchtest du mehr als 15cm Oeffnung. […]

Stimmt. Daher verfolge ich das nicht weiter. Ich wollte jetzt einen neuen 150er in allerfeinster Qualität kaufen. Der bleibt dann verspiegelt. Ich wollte lediglich die Okularköpfe tauschbar machen, Sonne, Planet, Surfen. Ich dachte an einen Orion 150/900 in 1/10PV. Heute erfahre ich von APM, dass es den nicht mehr gibt. Arrrrrgh.

Zitat

[…] Wenn nur der Fangspiegel entspiegelt ist, was bringt das mehr gegenüber der herkömmlichen Variante mit entspiegeltem HS […]

Den Fangspiegel entspiegele ich nur, weil ich niemanden kenne, der mir den 1,25“ Lacerta Brewster-Keil zu vernünftigem Preis in einen 45grd Ellipsoid schleift, mit kleiner Achse 25mm. Denn dann würde ich den benutzen und gut wäre.

Einen externen Herschel-Keil will ich nicht benutzen, weil ich dann eine spiegelnde Fläche mehr im System habe. Plus die Lichtweg-Problematik.

Jede optisch wirksame Fläche oder Element, die nicht absolut notwendig sind, möchte ich vermeiden.

Grüße, Reinhold

Hallo Emil,

klar, meine Beobachtungsbeschreibungen sind selbstverständlich subjektiv und haben als Quervergleich das bisher Erfahrene in gleicher oder ähnlicher Öffnungsklasse.

Was mich heute erstaunte, ich konnte sowohl mit einem Volcano Circle T Ortho 6mm als auch mit dem Klassiker Vixen LV 5mm die Penumbra von AR12833 sehen. Ein Getanze, klar, aber in in den “richtigen“ Momenten zu sehen. Der schwache Kontrast wird übertragen und kommt an meinem Auge an. Bislang war regelmäßig bei 12,5mm Schluß. Bereits bei 9mm kam nichts mehr von der Penumbra an. Für mich ein echter Erfolg.

Am schönsten stand das Bild mit 18mm.

Weiter halte ich mir immer vor Augen, das ich mitten in der Stadt, wenn auch in Richtung Parkanlagen und dahinter Wald und derzeit erst ab 17Uhr beobachten kann. Sowohl das lokale Seeing als auch das ferne Seeing sind auf Katastrophenniveau.

Alsbald nach Sonnenuntergang habe ich mir heute mit der gleichen Konfiguration die Venus und den Mond vorgenommen. Beide sind hell genug. Einfach um besser unterscheiden zu können, was Tubusseeing ist und was das übrige Seeing ist. Der Mondrand war annähernd genau so unruhig wie der Sonnenrand. Die Venus tanzte mit relativ wenig Hub. So ab 22.15Uhr besserte sich die Situation deutlich. Mein Verdacht, da geht sehr viel auf das lokale Sseing und das ferne Seeing.

Das Tubusseeing - es ist mit Sicherheit vorhanden - scheint (!) nicht so die große Rolle zu spielen, wenn mal alles durchtemperiert ist. Der Hauptspiegel auf 45grdC Niveau, der Fangspiegel auf 100grdC Niveau. Wohlgemerkt „scheint“.

Die nächsten Etappen sind ein kleinerer entspiegelter Fangspiegel und Tubusventilation.

Solare Grüße, Reinhold

Hallo Astrofreunde,

heute ging der rückseitig mattierte Fangspiegel ungeschwärzt an den Start. Bei ungefähr gleichem Sonnenstand und gleicher Einwirkzeit erhitzte sich die Fangspiegelrückseite auf

-> gehobene 78°C

Um die 23°C weniger als geschwärzt. Dafür leuchtet der Fangspiegel jetzt gleißend weiss und zwar ganz schön hell.

Beobachtungsvergleiche zu gestern mit der geschwärzten Version sind wenig sinnvoll, weil die Kontraste am Himmel durch diesige Luft heute deutlich schlechter waren.

Auf der Gefühlsebene: Ein wenig schlechter, weil der Tubus und Umgebung hell erleuchtet wird. Das Okular „sieht“ dieses Licht. In dieser Variante müsste viel Aufwand in die Blendentechnik gesteckt werden, damit dieses intensive Nebenlicht nicht ins Okular gelangt.

Hier ein Bild vom ungeschwärzten Fangspiel. Er hat einen Muschelbruch, was für diese Tests nicht weiter stört.

Ich habe mal versucht, den hell leuchtenden Spiegel fotografisch einzufangen. Wobei es jetzt schon Abendsonne mit diesigem Himmel ist.

Mein persönliches Fazit: Entspiegelter, rückseitig mattierter und geschwärzter Fangspiegel macht das Rennen.

Die Luftschlieren im Tubus müssen ohnehin zerstört werden, ob die jetzt 100°C haben oder nur 70°C ist dem Ventilator vermutlich gleichgültig.

Solare Grüße, Reinhold

Ergänzung:

Ich wollte die Testreihe mit einem entspiegelten und beidseitig polierten Fangspiegel vervollständigen.

Zu erwarten ist in dieser Konstellation ein Doppelbild. Das zweite Bild ist deutlich dunkler.

Ich hatte einen weiteren Fangspiegel unbekannter Qualität entspiegelt und montiert.

Erste Überraschung, das Doppelbild ist weit abseitig. Es lässt sich also beobachten, wenn auch nicht die ganze Sonnenoberfläche.

Das bedeutet, es liesse sich ein hochwertiger, mit, sagen wir 1/12PV, Fangspiegel einsetzen, ohne einen ellipsoiden Herschel-Keil anfertigen lassen zu müssen.

Zweite Überraschung, die Temperatur der Fangspiegelrückseite. Wieder in etwa vergleichbar mit den beiden vorangegangenen Messungen. Sie beträgt

—> erstaunliche 85°C

Das Aluminium der Spinne hat 35°C, der Hauptspiegel rückseitig 42°C. Bedeutet, auch das Glas eines ellipsoider Herschel-Keils würde heiß werden.

Hat jemand mal die rückseitige Glastemperatur eines gewöhnlichen externen Herschel-Keiles gemessen?

Solare Grüße, Reinhold

Hallo Stathis,

ich flechte mal gerade neue Erkenntnisse ein. Jetzt in der frühen Abendsonne habe ich nochmal gemessen.

-> Spiegelvorder- und -rückseite haben auf ein Zehntel genau die gleiche Temperatur 61,3grdC.

Ich gehe davon aus, wenn der Glaskörper - gleich aus welchem Material - homogen durchtemperiert ist - gleich auf welchem Niveau - dann hat er seinen Sollzustand und führt keine eigene Bildfehler ein.

Die Temperatur ist sicherlich deswegen höher als die Umgebungstemperatur, weil ich den durchgehenden Lichtanteil nicht seitlich wegspiegele. So kann das Licht die Fassung ordentlich aufheizen und von da aus geht es weiter. Es ist aktuell ja nur ein Test.

Visuell hat es mich auch heute voll überzeugt. Das lokale und ferne Seeing war nicht optimal, aber 150x gingen, die Penumbra ist nicht im Kontrast abgesoffen.

Die Zerstörung der Luftschlieren im Tubus - Tubusseeing - plane ich demnächst anzupacken. Aktuell will ich zur weiteren Verkleinerung der Obstruktion einen kleineren Herschel-Fangspiegel finden und einbauen.

Grüße, Reinhold

… anbei ein Foto, wie sich das Doppelbild im Fokus darstellt. Sony NEX-7, APS-C, freihändig in den Fokus gehalten, da ich noch keinen kurzbauenden Okularauszug anbaute.

Ich hatte mit einem enger beieinander liegenden Doppelbild gerechnet …

Hallo Stefan,

Zitat

[…]Dazu stellt sich die Frage, wie du den FS in seiner Halterung unterbringst. […]

Das hängt jetzt ein wenig davon ab, wie ich weitermachen kann. Ideal wäre ein ellipsoider Herschel-Keil bester Oberflächenqualität. Der leitet das abgespaltene Licht seitlich aus.

Bekomme ich den nicht, und mache es wie heute, und muss ich dahinter einen Ausleitspiegel vorsehen, sonst heizt das abgespaltene Licht die Fassung unnötig auf.

Nach meinen bisherigen Erfahrungen plane ich dünnes Edelstahlblech als Rohr zu löten, an einem Ende auszufächern wie einen Kamm, und mit elastischem Marine-Kleber seitlich am Fangspiegel anzuheften. Wärmespiel kann so ohne zu zwicken ausgeglichen werden.

Grüße, Reinhold

… mit einem Strahlungsthermometer …

…

Einfach nur ergänzt und etwas geweitet.

Ich sehe in diesem Zusammenhang zwei zentrale Themen

1. Verformung optischer Flächen durch inhomogene Erwärmung der Glaskörper

2. Verformung der Wellenfront durch inhomogene Erwärmung der Luft im Strahlengang (Luftschlieren…)

Wenn ich den Herschel-Keil als Methode der Wahl zur Lichtdämpfung einführe, trifft ihn ganz besonders die Problematik des Punktes 1. Gleichgültig, ob intern als modifizierter Fangspiegel oder extern als Anbauinstrument, der Glaskeil sollte sich durch inhomogene Erwärmung nicht in einem verformten Dauerzustand befinden können. Die Vermeidung erfordert eine sorgfältige mechanisch und thermisch durchdachte Konstruktion.

Da sich der Herschel-Keil nahe dem Punkt der höchsten Leistungsdichte befindet, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass zwischen Lufttemperatur und Glaskörpertemperatur ein Temperaturgefälle entsteht, welches die Entstehung von Luftschlieren zumindest begünstigt, also Punkt 2. Vor diesem Hintergrund bemerke ich mit Erstaunen, dass die kommerziellen Hersteller von Herschel-Keilen denselben nicht künstlich ventilieren. Ist das Luftschlierenproblem an der Stelle etwa kein Problem? Jage ich hier ein Phantom? Versuche ich etwas zu verbessern, wo es nichts zu verbessern gibt? Andererseits, so ein kleiner Ventilator machts zumindest nicht schlimmer …

Soviel ist klar, befindet sich der Herschel-Keil am Ort des Fangspiegels, muss die ausgeleitete Strahlungsleistung widerstandsfrei aus dem Tubus gebracht werden. Geschieht das nicht widerstandsfrei, entstehen neue Luftschlierenentstehungspotenziale.

….

…

Zitat von stefan-h

[…] Dein Versuch mit dem Keil als FS in einem Newton unterscheidet sich daher gewaltig von der "normalen" Nutzung, du schaffst dir damit nur völlig andere und vor allem größere Probleme […]

Ich sehe nur die Hürde, als Normalsterblicher an einen ellipsoiden Herschel-Keil gehobener Qualität zu kommen. Bis dahin lebe ich mit dem obigen Doppelbild und einem guten entspiegelten, rückseitig polierten Fangspiegel.

Das Thema Spiegel/Herschel-Keil Verformung existiert nicht, wenn die übliche Wartezeit zur Durchtemperierung ausgehalten wird.

Alles andere sind keine schwierigen konstruktiven Herausforderungen. Einzig bei der Fassung des Glaskörpers kann man nicht einfach auf die üblichen Methoden zurückgreifen.

Am allgemeinen Seeing-Thema knabbert im Hochsommer - glaube ich - jedes Instrument. Ich bin immer noch davon überzeugt, dass man das im Tubus-Bereich durch geeignete - künstliche oder natürliche - Ventilation in den Griff bekommen kann.

Das abgespaltene Licht spiegele ich aus dem Tubus raus in die Umgebung. Falls es ein Rohrtubus bliebe, bekäme der an passender Stelle eine angemessen große Bohrung.

…

Hallo Gerd,

Auslöser war, dass ich mir keinen 150er APO zulegen wollte, zu teuer, zu wuchtig, zu ausladend. Der hätte im praktischen Betrieb ein Objektiv, eine spiegelnde Fläche (Herschel-Keil), ein ND3-Filter plus minus weitere Filter je nach Beobachtungsbedarf.

Dieser Solar-Newton käme mit einem gleichen Minimum an optisch wirksamen Flächen aus. (um den Nachteil der Obstruktion; um den Vorteil des Preises). Dieser Selbstbau hat zudem den Vorteil, die Obstruktion minimieren zu können, weil ich den Lichtweg für einen externen Herschel-Keil nicht berücksichtigen brauche. Und er funktioniert von Ultraviolett bis Infrarot. Ich kann zudem das APO-gesparte Geld in Fang- und Hauptspiegelqualität stecken, sowie in das ohnehin notwendige Zubehör.

Sonst würde ich das nicht machen.

Solare Grüße, Reinhold

P.S. ich hätte gerne 900mm Brennweite gehabt, aber Orion UK hat die leider nicht mehr im Programm.

Hallo Gerd,

Hallo zusammen,

Zitat

[…] Mit meinem 150/750mm Schiefspiegler und einem Herschelkeil kam ich mühelos in den Bereich der "Bright Points" innerhalb der Fleckenumbra. Meine Standartvergrößerung war 122x und höher und die Auflösung wurde nur vom Seeing limitiert. […]

Ein Schiefspiegler ist, wenn sonst alles stimmt, schon allein wegen der fehlenden Obstruktion im Vorteil. Trotzdem waren mir deine Angaben eine Orientierungshilfe, wo ich die Leistungsfähigeit des jetzigen Designs einordnen kann.

Die aktuelle AR 12833 hat in in der direkten Umgebung sehr kleine Einzelflecken bekommen. Die konnte ich gegen 17Uhr mit dem Vixen LV 9mm und dem Abbe Ortho Circle T Volcano 12,5mm auflösen, jedoch nur in den Momenten guten Seeings. Hier herrscht heute katastrophales lokales und fernes Seeing. Wenn ihr in dem Foto des links hineinzoomt, seht ihr ungefähr das, was ich hier im Weißlicht sehe.

Ich beobachtete im vom Doppelbild unbeinträchtigten Teil des Herschel-Fangspiegels. Die sonstigen Randbedingungen sind geblieben. Nicht ventilierter Rohrtubus. Fangspiegel um die 60grdC, Hauptspiegel um die 42grdC.

Gestern Nacht hatte ich den Mond in vergleichbarer Höhe über dem Horizont mit dem gleichen Instrument bis zu 150x beobachtet. Klar, ohne ND3 und ohne Polfilter. Ebenso die Venus. Also die Kombination performt. Was allerdings ist, das lokale und ferne Seeing. Überdeutlich am Mondrand zu sehen, fast wie tagsüber die Sonne.

Will sagen, mir ist noch nicht ganz klar, wie groß der Einfluß des sicher vermutbare Tubusseeing auf Gesamtgeschehen ist.

Solare Grüße, Reinhold