Seeing durch FS-Spinne

Zitat von Markus85

Die Spinne kühlt ja die Nacht über nach - läuft also ständig der Umgebungstemperatur hinterher und verliert dabei stetig Wärme, was vor der Öffnung umher wabert...

Das ist eine Vermutung, die ich nicht ganz nachvollziehen kann. Die Spinne strahlt selbst auch gen Himmel ab, ist meist aus Metall mit guter Wärmeleitfähigkeit und aufgrund der geringen Masse mit wenig Wärmespeicherung. Ich würde eher vermuten, dass die kälter als die Luft ist. Aber halt nicht viel, weil ihre Oberfläche im Verhältnis zur Masse groß ist und die Luft das wieder ausgleicht.

Müsste man mal messen ... oder zumindest beobachten. Wenn die in feuchten Nächten taunass wird, ist sie kälter als Luft.

EDIT: Naheliegend wäre, wenn man einfach sagt: Die teilt das Schicksal eines Blechtubus bzw. der Stangen bei einem Stangendobson.

Zitat von Markus85

3. Wieviel weniger Seeing kann durch Flächen- und Massenersparnis eingespart werden, wenn statt einer Blechkonstruktion eine Drahtspinne zum Einsatz kommt

Hallo Markus,

Die Gewichtsersparnis ist m.M. vernachlässigbar. In Punkto Abbildung und Seeingeinfluss würde ich aber eine Drahtspinne, wenn es konstruktiv die Möglichkeit gibt, immer vorziehen.

Ein einfacher Flächen-/Volumenvergleich zw. einer Draht- und konventionellen Fangspiegelspinne spricht Bände. Daraus kannst du auch ableiten, dass ein möglicher Seeingeinfluss, bei einer Drahtspinne um ein Vielfaches kleiner ist, da weniger Wärmekapazität.

Ein Drahtspinne aus beispielsweise 0,4 mm Draht, richtig konstruiert, steht einer Spinne aus Vollmaterial in Punkto Festigkeit in nichts nach.

Beispiel, kennst du vielleicht schon: http://www.reinervogel.net/index.html?/Planung/2_Hut.html

Statt aufgebohrten Gewindestiften, wie ich es an meinem Dobson auch gemacht habe, würde ich heutzutage aber Gitarrenmechaniken zum Spannen des Drahts nehmen und mit Wolframdraht in 0,2 mm eventuell sogar noch dünner experimentieren.

Grüße,

Alex

Hallo Markus,

das Thema hatte ich vor einer Weile schon mal beackert .

Du findest Infos hier:

Simulation Einfluss Fangspiegel/Spinne/etc auf Beugungsbild

Eine Anleitung, wie Du das selber simulieren und visualisieren kannst findest Du hier:

Simulation Einfluss Fangspiegel/Spinne/etc auf Beugungsbild

Zu Deiner barocken Spinne aus dem 3D Drucker: das Prinzip stammt von einem Paper (weiss gerade nicht mehr, ob ich das irgendwo rumliegen habe). Leider sind die Hypothese und die daraus abgeleiteten Schlüsse nun, ziemlich gewagt. Jedenfalls gibt es sehr kritische Stimmen dagegen. Was in der Theorie für diesen speziellen Fall eventuell gelten mag wird an der Praxis scheitern (Dicke der Streben, Fehler im Feld). Du kannst es ja gerne mal simulieren.

Ich hab für mich eine spezielle Lösung ausgewählt, das hat aber auch mit meiner Konstruktion zu tun.
Du findest in dem o.g. Thread einige weiterführende Links zum Thema.


Herzliche Grüsse Robert

Zitat von Markus85

... was vor der Öffnung umher wabert

Hallo Markus,

was veranlasst Dich denn überhaupt die Spinne für störende Wärmeschlieren verantwortlich zu machen? Mit dem vergleichsweise massiven Kamerahalter im Strahlengang meines 10" Spiegels sehe ich überhaupt keine Schlieren, die ich dem Kamerahalter oder auch der Kamera als Wärmequelle zuordnen könnte. Bei einem geschlossenen Tubus fürchte ich, dass störende Wärmeschlieren viel eher an anderen Stellen entstehen. Du hast ja aus gutem Grund eine aktive Belüftung Deines Tubus installiert, um die Entstehung von Wärmeschlieren zu bekämpfen. Ob diese Maßnahme aber in der Lage ist Wärmeschlieren vollkommen zu eliminieren, erscheint mir nicht gesichert. Einigermaßen gesichert erscheint mir hingegen, dass an meinem offenen Spiegelteleskop gar keine Wärmeschlieren entstehen, wie man sie von Teleskopen mit geschlossenem Tubus kennt. Wenn ich selbst unter diesen günstigen Bedingungen kein Problem mit Wärmeschlieren an der Kamera und ihrem massiven Halter habe, kann ich mir nicht vorstellen, dass die Spinne in Deinem System als nennenswerte Störquelle in Betracht kommt.

CS Jan

Hallo Markus,

die Fangspigelspinne wäre das letzte, an das ich beim Thema Seeing denken würde.

Da wäre zuerst der HS. Der läuft der Außentemperatur hinterher, und der hat Masse. Ist er 1 °C zu warm, verringert sich der Strehlwert um 0,2. Ist er ein Grad zu kalt, verringert der sich nur um 0,2 oder 0,3, habe diese Zahl nicht mehr genau im Kopf, war aber ein Bruchteil. Hauptspiegel kühlen, wäre also ein schönes Bastelprojekt.

Dann kommt der Tubus. Eine große Fläche, die zum Himmel abstrahlt. Der kühlt sich deshalb unter die Umgebungstemperatur ab (dass die meistens schwarz sind, ist ein Fehler). Kalte Luft fällt nach unten, und warme wird ggf. nach oben gedrückt. Das kann man sehr gut bei gutem Seeing und einem flächig unscharf gestellten Stern sehr schön sehen. Abhilfe schafft eine Isolierung. Ich mache das aber nur oben, unten bleibt der Tubus frei, damit er besser auskühlen kann.

Dann kommt, ggf. die Fangspiegelheizung. Bei mir ist es sehr feucht und ich brauche sie wirklich. Natürlich habe ich sie so schwach wie möglich eingestellt, und ich konnte dabei keine Auswirkung auf das Seeing feststellen. Das hat mich selber überrascht.

Die Spinnenbeine selber mit Velour zu bekleben, das war eine Katastrophe bei mir. Das Bild wurde sehr viel weicher und die Spikes sahen aus wie Balken.

Wenn die Fangspiegelspinne Tau ansetzt, dann sind das ja ganz kleine Tröpfchen, die sich streifend im Strahlengang befinden. Diese könnten sich, ähnlich wie bei meinem Velour-Versuch, negativ durch Streuung und Beugung bemerkbar machen.

Hier wäre jetzt evtl. eine Verbesserung interessant. Aber ehrlich, wie viel Licht fällt da gestreut und gebeugt vorbei? 1/100 Prozent?

Übrigens, die einfachste Seeing-Verbesserung, die ich gemacht habe, war, dass ich die Gehwegplatten und den Beton vor der Beobachtung nass gemacht habe. Keine warme Luft mehr, die vor dem Tubus waberte und das war wirklich zu sehen.

Gruß

ralf

Zitat von 03sec

Da wäre zuerst der HS.

Zitat von 03sec

Dann kommt der Tubus. Eine große Fläche, die zum Himmel abstrahlt.

Stimme Ralf völlig zu. HS, Tubus und die äußeren Seeingeinflüsse (z.B. aufgewärmter Beton am Beobachtungsplatz) haben zweifelsfrei den größten Seeingeinfluss.

Bin selbst häufig dem Optimierungswahn erlegen und würde, wenn es baulich die Möglichkeit gibt auch auf eine Umgestaltung der FS-Spinne nicht verzichten. Der mögliche Gewinn hält sich aber tatsächlich in Grenzen. Auf den optischen Einfluss der FS-Spinne als solches wird hier eingegangen: https://www.telescope-optics.net/spider.htm

Der zusätzliche thermische Einfluss ist vorhanden, ich kenne aber keine Quelle, wo sich die Auswirkungen und deren Größenordnung wirklich vergleichen/bestimmen lassen.

Ohne eine Diskussion über saugende oder blasende Lüfter los treten zu wollen, schreibst du weiter oben, dass du einen saugenden Lüfter installiert hast. Das finde ich bei einem Gitterrohr-Dobson trotz Socke suboptimal. Natürlich spricht einiges dagegen von unten tendenziell wärmere Luft anzusaugen, aber ich bezweifele, dass deine aktuelle Konfiguration das Auskühlen des Spiegels signifikant unterstützt. Des Spiegelrand schon, da wird die Luft ja entlang gesaugt, aber die volumenreichere Spiegelmitte wird ja kaum umströmt. Nicht falsch verstehen, ich kann die Idee dahinter, Tubusseeing zu reduzieren oder die entstehende Grenzschicht auf dem Spiegel versuchen abzusaugen schon verstehen, ob es aber das schnelle Auskühlen des Spiegels nahe Umgebungstemperatur unterstützt, habe ich meine Zweifel.

Wie eine gute Lösung aussieht, darüber denke ich für mein 14“ f/3,8 Projekt aber auch schon länger nach. Eine optimale Lösung gibt es kaum, wobei ich blasende Lüfter für mich favorisiere, was aber auch der Tatsache geschuldet ist, dass der Tubus equatorial montiert ca. 1m über dem Boden ist, was aber nicht mit einem Dobson in unmittelbarer Bodennähe vergleichbar ist.

Vielleicht tatsächlich mal hilfreich, wie von dir vorgeschlagen, das Ganze mit Temp-Sensoren bzw. einem Messgerät anzugehen und sich den Temperaturverlauf des Spiegels vs. Umgebungsluft und den Unterschied der Beiden im zeitlichen Verlauf zu beachten.

Grüße,

Alex

Ich mache da eine grobe Abschätzung zum Einfluss der FS-Streben:

Der Einfluss liegt in der Größenordnung eines gleich breiten Abschnitts (Streifen) des Tubus, denn der hat ungefähr die gleiche Fläche wie vier Streben zusammen.

Es gilt schließlich U=3,14*D-Tubus = ~ 4*L-Strebe, wenn man FS-Halter und Tubusdicke mit berücksichtigt.

Zitat von astro_alex

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

Hallo Alex,

Vielleicht käme auch für Dich eine offene Konstruktion in Frage? Da gibt es jedenfalls kein Tubus-Seeing, und der Spiegel ist immer dicht an der Temperatur der Umgebungsluft, so dass er insbesondere auch nicht zutaut ...

CS Jan

Offen taut er aber besonders gerne zu. *nurmalbemerk*

Gruß

Stephan

Zitat von flatratte

Offen taut er aber besonders gerne zu.

Hallo Stephan,

das genau tut er eben nicht !

Mit dem offenen Setup habe ich selbst in eisigen Frostnächten problemlos videografiert, als die übrige Apparatur bereits voll mit Reif bedeckt war. Der Spiegel ist aufgrund seiner Oberflächenverspiegelung gegen Wärmeabstrahlung in den Himmel geschützt und hält sich auf der Temperatur der Umgebungsluft, d.h. stets oberhalb des Taupunkts, solange sich kein Nebel bildet.

CS Jan

Zitat von Markus85

[…] Die Teile verschmieren die Spikes so, dass man sie "nicht" mehr sieht - bringen aber natürlich zusätzlich Obstruktion und drücken mehr Licht in die Beugungsringe - klar. Aber auf seinen Photos waren zumindest keine Spikes mehr zu sehen. Wer keine Spikes mag, für den ist das auf jeden Fall einen Versuch wert .[…]

Zum Thema >>Apodisation<<< im Newton gibt es hier im Forum einen Faden mit meiner Meinung nach wertvollen und recht in die Tiefe gehenden Verweisen ins web.

Thema

DIY: Apodisationsmaßnahmen an Fangspiegelarmen

Hallo liebe Astrofreunde,

wer hat eine solche Apodisationsmaßnahme oder eine ähnliche mal praktiziert?

Über die experimentellen Ergebnisse in „figure 6“ und 8 war ich doch recht erstaunt.

Ich bin dabei, einen Halter für einen 150/1200 Solar-Newton zu entwerfen. Welcher ist der Beste vor dem Hintergrund Kontrastübertragung einer flächenhaften Darstellung, nicht einzelner Sterne.

Solare Grüße, Reinhold

Pardon

9. Juli 2021

Am Ende bleibt der persönliche Geschmack in der Frage darüber, inwieweit Spikes stören und ab welchem Punkt konstruktive Veränderungen angesagt sind.

Diese beträfe auch die Freunde der Doppelsterntrennung, die den Partnerstern ungern im Beugungsbild untergingen sähen. Vermutlich würden sie ihre Veränderungsbemühungen in einen drehbaren Newton-Hut stecken, mit dem sie dann die Spikes im Bild drehen könnten.

Zitat

[…] Zudem hat er mir eine franz. HP gezeigt, auf der eben das ganze erklärt wird und dort bin ich auf diesen Link gestoßen, auf dem dann eben das von der Spinne verursachte Seeing etwas thematisiert wird.

Die Spinne kühlt ja die Nacht über nach - läuft also ständig der Umgebungstemperatur hinterher und verliert dabei stetig Wärme, was vor der Öffnung umher wabert... […]

Du mißt dem Tragwerk für den Fangspiegel eine Seeingbedeutung zu. Das lässt sich theoretisch gut begründen. Selbstverständlich können sich denktheoretisch an den Fangspiegelarmen Luftschlieren bilden, die, weil sie im Strahlengang snd, das Bebachtungsergebnis negativ beeinflussen können.

Die Luftschlierenbildung in Umgebungsluft ist nicht nur ein komplizierter Vorgang sondern ein komplexer Vorgang. Er läßt sich meines Erachtens nicht durch - noch so genaue - Temperaturmessungen der Spinnenarme einhegen.

Die große, Einfluß nehmende Unbekannte, ist die Umgebungsluft. Ihre Masse, ihr Wasserdampfgehalt, und ganz besonders ihre Eigenbewegung gegenüber relevanten Flächen, hier in diesem Faden die Spinnenarme.

Zitat

[…] Hat sich schon mal jemand von euch näher damit beschäftigt und kann hier berichten? […]

Das Obige im Detail zu erforschen habe ich selbst bleiben lassen. Die Herausforderung der Messungen rund um die Luftbedingungen ist sehr groß … und was brächten die Messergebnisse an neuen Erkenntnissen?

Im übrigen, es käme nicht auf die Temperaturen an, sondern auf die Energien hinter den interagierenden Partnern. Das mehr oder weniger dünne, gut wärmeleitende Blech auf der einen Seite mit dem Wärmestromgradienten Boden-Weltraum, in dem es steht. Auf der anderen Seite die Umgebungsluft mit ihrem Energieinhalt (Temperatur, Bewegung, Masse, Wasserdampfgehalt). Am Ende ist der Unterschied als treibende Kraft so gering, dass es eher nicht ausreicht, als dass sich Luftschlieren an den Fangspiegelarmen ausprägem könnten. Die Atemluft des Bebachters hat unter Umständen mehr Relevanz.

Ich begegne dem theoretisch Denkbaren durch ein Gebläse bodenstehend vor dem Newton. Der Auslöser, das zu tun, waren allerdings nicht die Fangspiegelarme. Sondern die bei Windstille allenthalben sich bildenden, mehr oder weniger intensiven Luftschlieren höchstvorsorglich zu zerstören.

Mit künstlicher Ventilation wird es schwierig, etwas richtig falsch zu machen. Alles, was Luftschlieren im Strahlengang zerstört ist gut. Das gebe ich mal so weiter … viieleicht sind einige Gedanken dabei, die weiterhelfen.

Grüße, Pardon

Zitat von Markus85

ja, das ist wahrscheinlich ein guter Vergleich, wobei die Fläche doppelt so groß ist

Ignoriere die "Rückseiten". So wie eine Seite zum Himmel zeigt, zeigt die andere zum Boden und ist im Strahlungsgleichgewicht.

Ist eh nur eine Abschätzung, wie ich den Einfluss im Vergleich zu anderen Einflussgrößen sehe. Stell Dir einfach einen entsprechend schmalen Hut an einem Stangendobson vor; wäre dann eher ein Monoring.

In der Praxis kommen noch ganze andere Aspekte zum Tragen. Du wirst am Newton sicher eine Gegenlichtblende installieren. Timm hat an seinem Dobson (ich weiß nicht mehr welchen) die Gegenlichtblende dadurch verkleinert, dass er sie mittig im FS-Kreuz platzierte. Das ist nützlich bei Wind.

Nebenbei:

Bei Windstille und gutem Seeing kann Taunässe, sofern sie nicht die optischen Flächen selbst beschlägt, Dein guter Freund sein. Die sorgt für eine gute Temperaturanpassung aller Teile. Da kühlt nichts unter den Taupunkt ab. Dafür gibt Wasserdampf beim Kondensieren zu viel Energie ab.

Zitat von Markus85

(1) Dass an offenen Systemen keine Schlieren entstehen glaube ich nicht, da der Spiegel selbst viel Masse hat und dadurch viel Wärmeenergie speichern kann, die er nach und nach abgibt. Hier zu sehen.

(2) Auch halte ich ein offenes System für anfälliger gegenüber Körperwärme des Beobachters.

(3) ich denke, der Grund dass er nicht beschlägt, liegt daran, dass er ein kleines Stück wärmer ist, als die Umgebungstemperatur weil er stetig der Umgebungstemperatur nachläuft, also Spiegelseeing verursacht. Wahrscheinlich nicht schlimm / viel.

Hallo Markus,

(1) Der NASA-Bericht, den Du zitierst, bezieht sich auf einen 2,5 m Spiegel. Der ist tausendmal schwerer als mein 10" Spiegel und hat ein zehnmal höheres optisches Auflösungsvermögen, an welchem die Schlierenstörung zu messen ist.

(2) Körperwärme: Gerade die größeren und hochauflösenden Teleskope werden vorzugsweise in offener Bauweise ausgeführt.

(3) Der Spiegel muss gar nicht wärmer sein als die Luft, er sollte nur nicht unter den Taupunkt der Luft abkühlen.

CS Jan

Zitat von Jan_Fremerey

(3) Der Spiegel muss gar nicht wärmer sein als die Luft, er sollte nur nicht unter den Taupunkt der Luft abkühlen.

Aus dieser Taupunkt-Tabelle entnehme ich, dass der Spiegel bei Lufttemperaturen im Bereich 2 bis 10 °C und 80% Luftfeuchtigkeit etwa 3 Grad kälter sein muss als die Luft, damit er Niederschlag ansetzt. Bei 2 Grad würde sich dann bereits Reif bilden.

CS Jan

Jan,

zitierst du Dich jetzt schon selbst?

zählt nicht mehr, wollte diesen Beitrag ganz löschen

Hallo Markus,

ich bin nicht sicher, ob das totale Schwarz das Optimum darstellt.

z.B. den FS hinten zu schwärzen, ich habe schon überlegt, ihn auf der Rückseite zu verspiegeln. Alles, was nicht reflektiert und zum Himmel guckt, ist irgendwann unter Lufttemperatur und kann potenziell beschlagen. In dem Zusammenhang glaube ich inzwischen auch, dass eine schwarze Umgebung des HS, also die HS-Zelle, diesen irgendwann indirekt unter Lufttemperatur bringen kann. Anders kann ich mir nicht erklären, warum meine beiden Spiegel irgendwann, oder schon nach 2 Stunden zutauen. Optimal sind, so glaube ich, ganz offene Spiegel, möglichst ohne Tubus und Bodenzelle, Blechtuben sind in diesem Zusammenhang wohl die schlechteste Wahl.

Atemluft kann zwar durch die Gitterstäbe, aber sie kann auch, gerade beim Newton, vor dem FS entlangstreichen.

Gruß

Stephan

Zitat von Kalle66

Jan,

zitierst du Dich jetzt schon selbst?

Meinst Du, ich hätte besser den gestrigen Beitrag ergänzen sollen? Dann würde es aber vielleicht keiner mehr bemerken von denen, die den gestrigen Post bereits gelesen hatten ...

Zitat von quilty

Optimal sind, so glaube ich, ganz offene Spiegel, möglichst ohne Tubus und Bodenzelle, ...

Hallo Stephan,

ich fürchte, mit dieser Auffassung stehen wir weitgehendem Unverständnis in der Astrogemeinde gegenüber ...

CS Jan

Hallo Markus,

die beiden Beiträge RE: Seeing durch FS-Spinne und RE: Seeing durch FS-Spinne haben mich angeregt, das ein oder andere zustimmend zu ergänzen.

Um im Faden zu bleiben. Wird der Temperaturunterschied zwischen Spinnenarmblech und Luftmassen zu groß, kommt es zu physikalischen Effekten wie Reif, Tau und oder zu im Okular bemerkbaren Bildfehlern (Seeing).

Eine praktisch orientierte Frage wäre, wie vermeide ich als Teleskopoptimierer, dass sich zu große Temperaturunterschiede zwischen Blech und Luftmassen ausbilden können?

Eine Antwort wäre, die (Metall-)Bleche aktiv mit Umgebungsluft zu ventilieren. Das verbessert den Temperaturausgleich (Wärmeaustausch) zwischen Blech und Luft per Wärmeleitung und verhindert derart das Entstehen zu großer Unterschiede. Tags wie Nachts.

Eine andere Antwort wäre, den Emissionsgrad/Emissionsvermögen der Bleche für die Nachtbeobachtung zu verschlechtern. Hier im Infraroten. Das gelänge laut der Emissionsgradtabelle im Anhang dieses Dokumentes durch Hochglanzpolitur der metallenen Bleche … für die Nachtbeobachtung. Also wie bei den Spiegeln ….

Grüße, Pardon