Seeing durch FS-Spinne

Ich frage, ob dieser Temperaturmessaufwand sich lohnt. Kleine, leichte Teile, wie die Spinnenarme haben wahrscheinlich weniger Einfluss als der ganze Fangspiegel.

Mit einem einfachen Strahlungsthermometer kann man alle Flächen (außer die reflektierenden) schnell messen. Wenn man da so 50 Messpunkte nimmt, braucht man auch keine Wärmebildkamera. Und natürlich kann man, wenn man eine reflektierende Fläche messen will, eine kleine Fläche dunkel abkleben und auch da messen. Temperaturunterschiede von 0,1 Grad sind unerheblich, nicht aber 5 Grad. Auch ist es egal, ob die Temperatur absolut 4 oder 2,5 Grad ist, es kommt auf die Unterschiede an. Sowas hat man mit einem Strahlungsthermometer in 10 Minuten alles ermittelt. Schön auch, dass die so schnell messen, dass man Verläufe schön beobachten kann.

Z.B. hat sich son Delta zwischen oben und unten, nicht abgeschirmt, in 15 min herausgebildet. Und das entsteht immer wieder neu, auch wenn man den Tubus um 180° gedreht hat.

Zitat von Kalle66

[…] Rot ist in der Skizze der Bereich, wo Streulicht direkt (ohne Umweg via HS) ins Okular gelangen kann. Danach bemisst sich die Gegenlichtblende bei einem Newton. […]

Der Faden geht über einen Newton, der diesbezüglich bereits optimiert ist …

Zitat von aus Beitrag #1

[…] ein oder andere Optimierung vorgenommen […]

- OAZ-Rohr Blende […]

Mein Newton wäre es auch … und die in der Haute Provence haben bestimmt dran gedacht. Was macht der Bebachter da oben nochmal?

Histoire du 193cm en photos

Was anderes, wie bewertest du Kalle {Kalle66} die Form des Strahlenschutzschirmes, Reflektor, Hut, wie immer man das Teil nennen möchte, das Teil auf der Spinnenmitte?

Wenn dessen Oberfläche einen kleinen Emissionsgrad hat, und, da die Spinnenmitte ja stets den „kalten“ Weltraum sieht, derart zum einen selbst tendeziell wenig unter die Lufttemperatur sinkt und zum anderen die Spinne vor Absacken unter die Lufttemperatur bewahrt, dann riecht das mir nach einem interessanten Ansatz der praxisnah relevante Raumwinkel abdeckt.

Wenn dann noch unter der Haube ein Axialgebläse nebst Akku säße …. was bräuchte es dann noch? Brauchst dann noch ne Fangspiegelheizung? … zum Beispiel

Ich hätte jetzt für die Spinnenmitte für die Nacht zu einer schnöden Planspiegelronde tendiert, aber diese Spinnenhaube hat meines Erachtens Potenzial

… warum auch immer, ist die Spinnenmitte mit ihrer vergleichsweise großen Masse bislang aussen vor. Die hätte auch einen Temperaturfühler verdient …

Nachtrag 19:42Uhr: Verbesserung der Ansprache/Adressat

Hallo Markus,

Wenn du so guckst, wie das Gerät da steht, wette ich, die größte Temperaturdifferenz, die du nach 2 Stunden am Gerät findest, zwischen Hosenober- und Unterseite liegt.

Und da sind die Spinnenarme vergleichsweise unerheblich. Und wahrscheinlich wird das Delta 7° sein. Auch wenn dus dir nicht vorstellen kannst. Und wenn dir dieser kleine Test zu viel ist, wieso dann der oben beschriebene Riesenaufwand. Es geht darum, die größten Quellen für Tubusthermik zu eliminieren und da würde ich eben bei der Hose anfangen.

Der Stoff heizt sich auch nicht auf, sondern er kühlt oben ab.

Gruß

Stephan

Hallo Markus,

ich habe mir den Artikel von André Couder mal vorgeknöpft und versucht, mich in Sprache und seine Zeit nebst Ausdrucksweise einzuticken.

http://www.astrosurf.com/altaz/effetthermique.htm

André Couder hat bei seinen Versuchen - er hat statt kaltem Blech einen quergespannten Draht genommen - Unterschiede in der Bildwiedergabe festgestellt. Ebenso hat er Temperaturunterschiede Luft vs. Blech bei Windstille feststellen können.

Ein Versuch an einem Spinnenarm mit aufgeklebtem polierten Aluminium war für ihn erfolgreich, als sich die Bildwiedergabe verbesserte. Ausdrücklich ging er auf das Problem Windstille ein. Blech braucht Wind oder künstliche Konvektion, weil sich sonst seiner Auffassung nach, eine Luftschicht über das Blech legt, die wärmer ist, als das Blech selbst.

Poliertes Metall ist besser als nicht poliertes „Enfin, diminuer le pouvoir émissif des lames.„

Wind ist besser als Windstille „Accroître le coefficient de convection par une ventilation forcée.„

Verfolgt hat er das Seeing mit einem wenig vergrößernden Okular „Pour vérifier cette prévision sur le télescope de 80cm, j'ai simplement recouvert les lames telles qu'elles existent d'une feuille d'aluminium poli, épaisse de 15 m , fixée sur un enduit adhésif résineux. L'opération ayant été faite sur une seule des deux lames en croix, on a d'abord observé l'image avec un oculaire faible.“.

Auf durch die Politur in den Strahlengang einreflektiertes Licht ist er auch eingegangen.

Seine Versuche hat er am Stern und 80cm Teleskop des Observatoire de Haute-Provence durchgeführt.

Télescope de 80cm OHP

Das oben in den links erwähnte 1,93m Teleskop existierte da noch nicht. Ich würde nicht ausschließen, dass seine Erkenntnisse in die Konstruktion des 1,93m einflossen.

Demzufolge ist die Messung von Temperaturunterschieden Luft vs. Blech in der Größenordnung einige Grad Celsius erwartbar.

Ich würde es scherzhaft so verkürzen: Wer nicht poliert, sollte wenigstens ventilieren …

Grüße, Pardon

Nachtrag 22:10Uhr:

Rein von der Sprachführung her habe ich den Eindruck, dass er von vornherein zwei auffordernde Ratschläge parat hat.

- Die Abkühlung der Bleche unter die Lufttemperatur zu minimieren. Und zwar durch Reduzierung des Emissionsgrades der Bleche.

- Die Zerstörung der Luftkissen über den Blechflächen durch Ventilation.

Die Temperaturmessungen bestätigen ja nur die bekannte Annahme. Je größer der Temperaturgradient, desto breiter das Luftkissen, desto unangenehmer das Seeing. Seine Ratschläge liegen 73 Jahre zurück. An Spinnenarme aus CFK war nicht zu denken. Ebensowenig an die heutige Beschichtungstechnik.

Das Kernproblem ist der unvollkommene Wärmeaustausch zwischen Spinnenarm und Luft, verbunden mit einer Art Luftkissenbildung. Der Temperaturunterschied ist nur ein graduelles Problem, kein prinzipielles.

Dieser Wärmeaustausch lässt sich bekanntermaßen ganz pragmatisch mit künstlicher Ventilation verbessern und die Luftkissen en passant dabei zerstören. Die Faszination hat halt ihren Preis …

Très chic wäre es, wenn die Hochglanzpolitur verbunden mit einer Keillösung genügte …

Und am Ende, haben wir mit den Werkstoffen, die uns heute für die Spinnenarme und deren Beschichtung zur Verfügung stehen, vielleicht ganz andere Möglichkeiten in Reichweite, die Couder noch nicht mal erahnen konnte …

Zitat von Markus85

Bei mehr als 2°C (Blech - Luft) bei laufendem Lüfter gibt's auf jeden Fall eine Drahtspinne!

*mit schmunzel* … die Lösung steht bereits parat, es werden nur noch die Gründe für die Lösung gebraucht? …. *mit schmunzel*

Umgekehrt gelesen, im Ernst, ein Lüfter hätte in dieser Seeingproblematik nicht die Aufgabe, die Temperaturen anzugleichen.

Seine Aufgabe wäre, die Luftkissen über dem Blech, die das unangenehme Seeing bewirken, zu zerstören, verwirbeln, wie auch immer du es nennen magst.

Nach meiner gefühlten Einschätzung hat dein einer rückseitiger Hauptspiegellüfter, wenn er nicht 1000W und mehr hat, meines Erachtens nicht die Kraft, oben an der Spinne noch für mächtig action zu sorgen. Ich wünsche es dir, keine Frage.

Wenn der senkrecht aufsteigende Rauch einer davor gehaltenen Zigarette nicht im Tubus landet … dann wird das vermutlich nichts.

Erfolgsaussichten sähe ich für den Fall eines kleinen, zentral an der Spinne angebrachten Lüfters, der den breiten Teil der Bleche bebläst und dabei auch noch den Fangspiegel mitnimmt. Der Lüfter wäre direkt am Ort des Geschehens und könnte bei Windstille etwas Positives fürs Spinnenarmseeing bewirken. Außerhalb der Windstille dürfte er abgeschaltet bleiben.

Viele kleine Ventilatoren am Ort des Geschehens erscheinen mir vorteilhafter, als ein großer fernab der Szene. Zwei drei, die quer über den Hauptspiegel blasen und dort die Schlieren zerstören. Zwei drei, die rund um den Fangspiegel und dessen Arme blasen und dort die Schlieren zerstören.

Also, bonne chance, wie man in der Haut-Provence sagt …

Ich bleibe mal Empfang, wie es ausgeht. Grüße, Pardon

Durch das Thema hier inspiriert, dass ganze Temperatur-Thema mit Daten zu versehen, habe ich ein kleines Windows-Programm gestrickt, dass zusammen mit einem Arduino bis zu sechs Temperatursensoren (DS18S20) ausliest.

Die Werte der einzelnen Sensoren werden in einem auswählbaren Intervall angezeigt und wenn gewünscht in einer Textdatei, zur späteren Auswertung, abgelegt.

Idee für die Sensoren ist:

- Umgebungstemperatur auf Öffnungshöhe

- HS Zentrum

- HS Rand

- Tubus Unterseite

- Tubus Oberseite

- Umgebungstemperatur auf dem Boden

Die Sensoren können aber natürlich auch andersweitig verwendet werden.

Das Programm läuft soweit rund, muss/möchte aber noch ein paar Sachen optimieren und stelle es dann bei Interesse zusammen mit dem Arduino Sketch gerne zur Verfügung.

Würde dafür dann zeitnah einen separaten Thread aufmachen. Man muss sich nur den Arduino + Temperatursensoren (gibts günstig im 5er und 10er Pack) zusammen bauen.

Hier ein Screenshot in Aktion mit Simulationswerten:

Beispiel Textdatei zur späteren Auswertung in Excel oder ähnlich.

Zitat von Markus85

Hi Quilty,

ja, ich gebe dir recht, der FS samt Halter wird für mehr Seeing verantwortlich sein. Auf den FS kann ich aber nicht verzichten, auf die Spinnenbeine aus Blech schon.

Falls die Delta-Messwerte eindeutig sind und sie sich nicht absaugen lassen, dann ist eine Drahtspinne evtl. eine Lösung.

Gruß Markus

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Aber du kannst die Abkühlung der FS-Zelle verringern durch Strahlungsisolierung nach oben und eine vorn überstehende Tubusisolierung nach oben. das ist einfach und bringt wahrscheinlich was.

Oder du kannst die Spinnenarme zu Messerklingen polieren. Damit, wenn nicht funzt, kannst du wenigstens hinterher Gemüse kleinhacken.

Taut eigentlich dein FS zu? Solange er das nicht tut, würde ich nicht an eine FS-Heizung denken. Sonst wäre das die nächste Maßnahme der Wahl.

Gruß

Stephan

Zitat von Markus85

Hi Quilty,

(1) Kann ich machen, kann mir aber nicht vorstellen, dass der Stoff sich so aufheizt.

(2) Dahinter ist Nachbars Garten und es ist die Nord-Ostseite. Nicht ideal, da geb ich dir recht, aber ich die Südseite ist frei .

Grüße Markus

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Warum sollte sich der Stoff aufheizen? Machst du auch Sonnenbeobachtung?

Zitat von astro_alex

Mal so als Gedankengang, wie wäre es denn die FS-Streben und vllt auch die nach vorne sichtbare Fläche des FS mit „low E“ Folie also Energiesparfolie zu überkleben, welche die IR Abstrahlung reduziert.

Folie ist sehr dünn (0,069 mm was ich so gefunden habe) und auch als Antireflex erhältlich.

Bin gerade darauf gekommen, da ich nach solchen Folien für meinen Tubus schaue.

Zitat von quilty

[…] Oder du kannst die Spinnenarme zu Messerklingen polieren. […]

Ein Spinnenblech nachträglich zu einer Keilleiste im Stile eines Messers umformen und dann polieren, dürfte keine einfache Übung werden. Selbst wenn das gelänge, hielte das Blech die Politur nicht, es läuft an oder rostet gar.

Bliebe die Beschichtung. Low-e Folie bietet sich an, sie wurde allerdings unter dem Aspekt Durchsichtigkeit entwickelt, weil Fenster durchsichtig gleiben sollen. Warum nicht beim

-> Blattgold

bleiben? Billig und wirkt … der Untergrund muss natürlich poliert sein. Bei den Quadratmeterpreisen darf sogar der Tubus damit versorgt werden. Und gleichzeitig metallischer Wärmeübergang … Herz, was willste mehr

Nachtrag 10:50Uhr: redaktionelle Kleinigkeiten nachpoliert

Pardon, sorry,

das war nicht ernst gemeint. Egal ob Messerklingen oder Blattgold, der Nutzen rechtfertigt nicht den Aufwand. Das gilt natürlich nicht, wenn man sowas gerne macht.

Oder das Aufhängen der Spinne an Bänder wie die mittige Straßenbeleuchtung auf breiten Straßen. Wenn man gerne bastelt ist das super. Man sollte nur keine Erwartungen an einen sichtbaren Effekt haben.

Ich kann nur sagen, bei mir taut nach der halben Nacht auch schon mal der Fangspiegel zu. Und da kümmere ich mich nicht um die Streben sondern darum, dass der FS möglichst nicht unter Luft abkühlt. Wenn Markus' FS nicht zutaut, hat er ein Problem weniger, dennoch kann die Oberseite des FS so kalt sein, dass sie Thermik erzeugt, also einen Luftfall vom Spiegel runter in den Tubus. Aber vorher eben Thermik im Tubus (die Hose) kontrollieren, die macht noch mehr, weil ihre Fläche viel größer ist.

Übrigens kann man so einen Luftfall im fokusnahen Beugungsmuster erkennen. Orientieren sich diese Astis an den Spinnenarmen oder an der Teleskopober- und unterseite?, meine Vermutung ist letzteres, wenn die Luft sonst still ist.

Zitat von Pardon

Warum nicht beim

-> Blattgold

bleiben?

Hmpf.... wobei das gegenüber eine nur blank polierten oder mit Alufolie belegten Spinnenarmen zumindest den Vorteil

Wobei das gegenüber eine nur blank polierten oder mit Alufolie belegten Spinnenarmen zumindest den Vorteil hätte, dass die dadurch entstehenden Reflektionen farblich vom eigentlichen Abbild des Sternhimmels klar zu unterscheiden sind

Zitat von Pardon

Auf durch die Politur in den Strahlengang einreflektiertes Licht ist er auch eingegangen.

Du zitierst ein paar Aussagen von Couder, ohne auf den Kontext zu achten.

Les surfaces polies ne vont elles pas donner lieu à des reflets nuisibles? Pour voir que cette crainte est vaine, considérons d'abord l'observation au foyer Cassegrain: comme les lames sont parallèles à l'axe optique, d'un point du champ pris à quelque distance de l'axe on aperçoit une image du ciel par réflexion très oblique sur les lames.

Die Betonung liegt auf Cassegrain-Fokus. Frei übersetzt schreibt er: Unter dem extremen Streiflichtbedingungen, spielt es (hinsichtlich Reflexionen) keine Rolle, ob die Streben poliert sind oder nicht; der Vorteil einer besser temperierten Strebe aufgrund einer versuchsweise aufgeklebten polierten Alufolie ist in der Abbildung sichtbar. Nur eine Strebenachse wurde versuchsweise modifiziert. So konnte er die Spikes Alu-Hochglanz/geschwärzt direkt vergleichen.

Eine ähnliche Diskussion wurde hier im Forum an anderer Stelle ausgiebig geführt und zwar mit der Fragestellung: Wie gut ist welche schwarze Farbe, um unerwünschte Reflexionen zu minimieren? Je flacher der Streiflichtwinkel, desto glänzender wirken Mattlacke und es bedarf zusätzlicher Partikel im Lack (z.B. Sägemehl, Faserstoffe) oder gar textile Oberflächen wie DC-Fix Verlours.

Couder macht dann noch ein paar Aussagen, die am Standort in der Haute-Provence durchaus relevant sind. Z.B. dass seine geschwärzte Streben am 80cm-Teleskop dort um 2,7 K unter die Lufttemperatur abkühlten. Offensichtlich ist die Luft dort so trocken, dass damit der Taupunkt nicht überschritten wurde, der würde das sonst begrenzen. Und dass sich an den 10cm breiten Strebenblechen dann eine Grenzluftschicht bildet, welche in der Abbildung nachteilig auffällt, sprich zusätzlich Licht in die Spikes einbringt und das Beugungsscheibchen verschlechtert.

Da sollte man überlegen, ob man davon bei kleineren Öffnungen überhaupt betroffen ist. Das Auflösungsvermögen ist öffnungsabhängig schlechter. Es stellt sich die Frage, ob man den Effekt überhaupt merkt. Auch die Bleche sind kleiner, so dass die kleinere Grenzschicht weniger den Lichtweg beeinflussen kann. Der Effekt selbst fällt schwächer aus. IMHO bis 20-Zoll eine Diskussion um Kaisers Bart.

Zum Newton-Fokus schreibt Couder:

Passons au foyer newtonien; l'œil placé au foyer peut apercevoir par réflexion sur les lames une certaine région intérieure de la partie haute du tube: cette région devra être noircie.

frei übersetzt: Das im Fokus platzierte Auge kann durch Reflexion an den (glänzend polierten) Streben einen bestimmten inneren Bereich des oberen Teils des Innentubus sehen: dieser Bereich muss geschwärzt werden.

Couder geht stillschweigend davon aus, dass die polierten Streben so tief im Tubus sitzen, dass sie nur die Tubusinnenwand in den OAZ spiegeln. Und das tut er deshalb, weil er für das stationäre Teleskop eh eine Verlängerung des Tubus bis an die Dachkuppel vorsieht. (Wir sagen dazu Taukappe).

Ajouter au tube du télescope un prolongement aussi long que le permet la grandeur de la coupole pour diminuer l'angle solide sous lequel est vu le ciel.

Zum thermischen Verhalten von Oberflächen:

Couder geht noch auf eine andere "Kleinigkeit" ein, die hier im Thread, aber auch in anderen Diskussionen immer wieder angekratzt wurden, aber von vielen nicht wirklich beachtet wird. Im relevanten IR-Wellenlängenbereich (~10 Mikrometer), wo nachts Strahlungsverluste zu Abkühlungen führen, spielt die Lackfarbe (Pigmente im Lack) selbst keine Rolle, denn die Emission stammt von der Kunststoffmatrix des Lacks und nicht von den Pigmenten. Kurz: Ob ein Tubus weiß, schwarz oder rot lackiert ist, ist nachts egal. Man muss schon blank poliertes Alu nehmen, wenn man nachts die Absorption-/Reflexionsparameter ändern will. Tagsüber unter Sonnenschein, das möchte ich anmerken, spielt die Pigmentierung durchaus eine Rolle. Das Maximum ist bei Sonnenlicht bei so 0,5 Mikrometer (siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenstrahlung).

Und im Zusammenhang mit dem Strahlungsmaximum von 10 Mikrometer Wellenlänger eines Schwarzkörpers bei ~280 K möchte ich zusätzlich auf etwas hinweisen. Wasserdampf absorbiert zwischen 3 und 10 Mikrometer als Treibhausgas ganz gut. Je höher die Luftfeuchtigkeit, desto geringer fallen Strahlungsverluste aus. Kurz: Ob man in einer feuchten Nacht überhaupt auf 2,7 K Unterkühlung kommt, wie Couder es in der Haute-Provence gemessen hat ... jetzt mal unabhängig davon, ob damit der Taupunkt unterschritten wird ... bin mir da nicht sicher. Im Winter, wenn es generell kälter ist und die Luft, absolut weniger Wasserdampf enthält, fallen Strahlungsverluste größer aus.

Moin Markus,

wegen der Temperatur des Datenloggers: Ich hatte da ein Setup im Sinn, bei dem Messverstärker und Sensor getrennt sind. Etwa MAX31856 + Thermoelement. Wenn als Sensor so eine integrierte Lösung, wie von Alex verwendet, zum Einsatz kommt, sollte das keine Rolle spielen.

Für die Messung von Temperaturdifferenzen zur Umgebungsluft ist vermtlich noch eine der Bastelherausforderungen, einen Sensor in ein gegen Strahlung abgeschirmtes Isoliergehäuse mit geringer Masse und sehr guter (ggf. aktiver) Belüftung einzubauen. Z.B. Röhre aus Alu-kaschierter Isoliertapete mit kleinem Lüfter, der ständig Luft durch die Röhre saugt.

CS

Harold

Zitat von quilty

Pardon, sorry,

das war nicht ernst gemeint. Egal ob Messerklingen oder Blattgold, der Nutzen rechtfertigt nicht den Aufwand. […]

… kein Problem. Der Vorschlag >>Blattgold<< war und ist meinerseits allerdings ernst gemeint.

Blattgold auf poliertem Untergrund ist ein hochwirksamer und kostengünstiger Strahlungsreflektor und hat erst recht auf metallischem Untergrund ein vorzügliches Wärmeübertragungsverhalten.

Es stellt sich mir die Frage, warum es unter uns Astrofreunden offenkundig keine konstruktive Verbreitung hat oder findet. Der Preis kann jedenfalls nicht die Ursache sein.

-> Bauteile oder optische Teile, deren Masse möglichst keinen Temperaturunterschied zur Umgebungsluft haben sollen und Lufttemperaturänderungen möglichst zügig folgen können sollen, benötigen zur Wärmeleitung zwischen Bauteilen und Luft einen möglichst ungehinderten Wärmeübergang.

-> Daher verdient jede Beschichtung eines Bauteiles diesbezüglich höchste Aufmerksamkeit.

-> Isolation, woraus immer sie bestehen mag, ist diesbezüglich hochgradig kontraproduktiv.

Ist der Wärmeübergang zwischen Bauteil und Luft konstruktiv bereits berücksichtigt, ist eine weitere Optimierung durch Erhöhung der Luftgeschwindigkeit über dem Bauteil möglich. Der Wärmezu- oder -abtransport wird verbessert.

-> Gleichzeitig, und das ist der Effekt, der uns Astrofreunde interessiert, werden die Luftschlieren zerstört oder deren Entstehung verhindert.

Aufwändig, aber machbar, wäre eine geregelte künstliche Beheizung des Metallkonstruktes auf Lufttemperatur. Ein rudimentärer Weg in diese Richtung ist eine gesteuerte aber ungeregelte nicht lufttemperaturgeführte rückseitige Fangspiegelheizung. Für die Nacht. Für die Tagbeobachtung, etwa an der Sonne oder Planeten, werden schon mal Kühlvorrichtungen vorgesehen.

Die negative Wirkung von Luftschlieren ist hinreichend bekannt. Wer kann, beseitigt sie konstruktiv höchstvorsorglich und schafft so Reserven für die wenigen Nächte, wo das externe Seeing perfekt ist und keine Zeit bleibt, mit dem Haartrockner am Newton-Hut rumzufuchteln …

Das alles ist keine Kunst und keine Geheimwissenschaft. Alles bekannt und erforscht. Es ist nur für diejenigen Astrofreunde konstruktiv herausfordernd, die keinen Strom am Set haben oder haben wollen. In diesem Faden ist Strom am Set …

Zitat von astro_alex

Wie eine gute Lösung aussieht, darüber denke ich für mein 14“ f/3,8 Projekt aber auch schon länger nach.

Hallo Alex,

wie wäre es denn damit - und dann "offen" ...

CS Jan