und die Brücke - Wissenschaft Online

Welt der Wissenschaft: GroSSteleskope
Das Teleskop und die Brücke
Zur Gestaltung der jeweils größten Teleskope aus historischer Sicht
Teleskope bestehen nicht nur aus optischen Komponenten. Ihre äußere Gestalt wird stark
durch die Mechanik ihrer Montierungen geprägt. Daher kann der Fachmann an ihrer
Form direkt ablesen, welche Probleme die am Bau beteiligten Strukturmechaniker jeweils
in Angriff genommen, und wie sie diese gelöst haben. So lässt sich die Entwicklung der
Teleskope – wie auch diejenige der Brücken – anhand des Wandels ihrer Gestalt erzählen.
Von Hans Jürgen Kärcher
In Kürze
ó Die Astronomen sind mit der
S
eit Urzeiten schauen die Men­
über einen Bach, um seiner Familie die Be­
schen zum gestirnten Himmel,
schwernis nasser, kalter Füße zu ersparen.
und seit dem Aufkommen religiö­
Alexander der Große eroberte mit Hilfe
ser und staatlicher Organisatio­
seines brückenbauenden Geniekorps In­
nen geben sie einen kleinen Prozentsatz
dien, die Römer erfanden die steinerne
ihres Bruttosozialprodukts für astrono­
Bogenbrücke und erhoben den obersten
zufrieden. Deshalb machen sie
mische Anbetungs- oder Beobachtungs­
Brückenwart zum Pontifex Maximus.
seit 400 Jahren Druck auf Optiker,
projekte aus.
Lichtstärke und dem Auflösungsvermögen ihrer Teleskope niemals
Mechaniker, und neuerdings auch
Was hat der Brückenbau mit Teleskopen
Das Interesse der Menschen an den Fra­
zu tun? Nun, ich selbst entwickelte mich
Elektroniker und Informatiker,
gen nach ihrer Herkunft und dem Schick­
im Laufe meines beruflichen Werdegangs
damit sie immer größere und
sal ihres Planeten im Weltraum ist auch
vom studierten Brücken- zum ausführen­
bessere Teleskope entwickeln.
heute ungebrochen. Vor vierhundert Jah­
den Teleskopbauer, was eine Querbezie­
ó Sobald es in einer der beteiligten
ren hat Galilei zum ersten Mal mit einem
hung nahelegt. Ein Teleskop besteht näm­
Technologien zu einem Durch-
Teleskop zum Himmel geschaut. Seither
lich nicht nur aus Optik, sondern auch
bruch kommt, werden ganz neue
sind die Teleskope durch den technischen
aus Mechanik. Und wenn die Teleskope
Lösungen des Problems realisier-
Fortschritt immer größer und leistungsfä­
größer werden, so ist dabei nicht nur Me­
bar, und plötzlich verändert sich
higer geworden, und in den letzten zwan­
chanik im herkömmlichen Sinne im Spiel
zig Jahren hat der Teleskopbau wieder
(etwa die Ausbildung der Achslager und
einmal einen ungeahnten Aufschwung
Antriebe), sondern insbesondere auch
Entwicklung führte vom VLT mit
genommen: Heute reichen die besten In­
Strukturmechanik: Darin liegt der Bezug
8 Meter zum E-ELT mit 42 Meter
strumente fast bis zum Urknall.
zum Brückenbau. Das Aussehen eines
die Gestalt der Teleskope.
ó Der neueste Schritt in dieser
44
Öffnung. Der dazu nötige struktur­
Der Brückenbau dagegen ist eine ur­
großen Teleskops wird bestimmt durch
mechanische Durchbruch geschah
alte handwerkliche Kunst, die nichts mit
seine Struktur, und die wird, je größer
in enger Anlehnung an die von den
Selbst- oder Welterkenntnis zu tun hat,
das Teleskop ist, desto wichtiger – in ihrer
alten Römern erfundene Bogen-
sondern mit den praktischen Fragen des
Funktion als Rückgrat des Instruments
brücke.
täglichen Lebens. Der erste brückenbau-
ebenso wie in ihrem Anteil an den Kosten
ende Urmensch legte einen Baumstamm
bei dessen Herstellung.
November 2010
Sterne und Weltraum
MT Mechatronics
Das gegenwärtig »größte« Teleskop ist das
in der Planung befindliche E-ELT. Der
Mit dem Begriff »Fern-
strukturmechanische Durchbruch, der seine
rohr« assoziieren wir
Konstruktion möglich machte, geschah in
unwillkürlich das
optische System dieses
enger Anlehnung an die von den alten
Römern erfundene Bogenbrücke (verglei-
Instruments – und vergessen meist, dass ohne Kenntnisse aus Mechanik, Material-
che S. 54). Diese virtuelle Darstellung seiner
wissenschaft, Elektronik und Quantenphysik ein solch komplexes Gerät heute nicht
mechanischen Komponenten ist das
realisierbar wäre. Anhand der Geschichte des Teleskops, des Auf und Ab verschiedener
Ergebnis rechnergestützter Strukturopti-
Technologien für den Fernrohrbau, lässt sich dies sogar anschaulich nachvollziehen.
mierung – sie dient als Ausgangspunkt für
Mit Hilfe der didaktischen Materialien, die hierzu auf unserer Internetseite www.
die Fertigung der Einzelteile des Teleskops
wissenschaft-schulen.de zur freien Verfügung stehen, können die Schüler selbst mit
und seiner Montierung.
den Inhalten dieses Beitrags arbeiten. Unser Schulprojekt führen wir in Zusammenarbeit mit der Landesakademie für Lehrerfortbildung in Bad Wildbad und dem Haus der
Astronomie in Heidelberg durch.
www.astronomie-heute.de
November 2010
45
So oder ähnlich könnte Galileis Teleskop
ausgesehen haben. Zu erkennen sind so
wichtige Komponenten wie der Tubus, zwei
Abdeckklappen für Objektiv und Okular,
und der Beobachter, angedeutet durch das
Auge; die Linsen selbst sind gar nicht zu
sehen. Besonders eindrucksvoll ist die
Montierung dargestellt: Mit den geaus einem Gebetbuch von 1746
trennten Vorrichtungen für die beiden
Achsen – Elevation, oder Höhe über dem
Horizont, und Azimut – dient sie der
Ausrichtung des Teleskops.
Die der Strukturgestaltung zugrunde
tend. Der Aufsatz endet mit einem neuen
Idee am 23. August jenes Jahres der ve­
liegenden Ingenieursdisziplinen sind die
»größten« Teleskop – dem in der Planung
nezianischen Regierung als eigene Erfin­
Statik und die Strukturdynamik. Diese
befindlichen European Extremely Large
dung zu militärischen Zwecken. Wochen
Disziplinen sind in ihrer akademisch
Telescope (E-ELT), an dessen Gestaltung
später schaute er mit seinem Teleskop
anspruchsvollsten Form bei den Bauinge­
der Autor im Rahmen einer Studie als
zum Himmel und sah gleich die Berge auf
nieuren, eben den Brückenbauern, ange­
Strukturmechaniker maßgeblich mitge­
dem Mond, die Sterne in der Milchstraße
siedelt. Im Folgenden möchte ich daher
wirkt hat.
und die Trabanten des Jupiter – Dinge, die
die Geschichte des Teleskopbaus aus der
vor ihm kein Mensch gesehen hatte. Das
Strukturmechanik – schildern. Dies mag
Die ersten Teleskope: Refraktoren
zunächst ungewöhnlich erscheinen, wird
Holländische Linsenschleifer, die für den
leskope, die er als passionierter Praktiker
aber bei großen Teleskopen einleuch­
im Europa des 15. und 16. Jahrhunderts
bis zu seinem Lebensende ständig verbes­
aufgekommenen Lesebrillen-Markt pro­
serte, dürften ähnlich ausgesehen haben
duzierten, stellten vermutlich um 1608
Sicht der Mechanik – insbesondere der
führte bekanntlich zu seinen späteren
Schwierigkeiten mit der Kirche. Seine Te­
Die Sternwarte des Johannes Hevelius in
Linse in einem Rohr zu einem Linsente­
den aus erst später verstandenen Gründen
Danzig bestand aus einer Plattform, die sich
leskop oder Refraktor zusammen. Dieses
der Optik immer länger. Da in einer Linse
über drei Häuserfirste erstreckte. Sein
neuartige Instrument baute Galileo Galilei
Licht verschiedener Wellenlänge unter­
größtes Instrument, der 1642 gebaute
(1564 – 1642) im Sommer 1609 aufgrund
schiedlich stark gebrochen wird, entste­
Refraktor, hatte etwa 12 Meter Brennweite.
von Hörensagen nach und verkaufte die
hen im Bild des Objekts farbige Ränder
aus: Johannes Hevelius, Machina Coelestis, Danzig 1673
als erste eine konvexe und eine konkave
wie das im obigen Bild abgebildete.
Die folgenden Teleskope jener Zeit wur­
46
November 2010
Sterne und Weltraum
Den mit 30 Metern längsten Refraktor der
ersten »Baureihe« konstruierte Francesco
Bianchini 1728 in Rom.
sitionsmessung zu einem später für lange
Zeit nicht wieder erreichten Gipfel – nur so
konnte sein Schüler Johannes Kepler aus
Tychos Daten die Bewegungsgesetze der
Planeten ableiten. Diese Aufgabenteilung
mit unterschiedlichen Schwerpunkten auf
public domain
Bildgebung oder Positionsbestimmung ist
charakteristisch für die Entwicklung des
Teleskops bis ins 20. Jahrhundert hinein.
Die ersten Reflektoren: Metallspiegel
(chromatische Aberration). Diese werden
Beiden Teleskopen ist anzusehen, dass
umso störender, je stärker die Krümmung
sie wohl nicht sehr stabil waren, und dass
Wegen der reflektierenden, farbunab­
der Linse, je kürzer also die Brennweite ist.
ihre Konstruktion primär der Verbesse­
hängigen Funktionsweise des Spiegels
Dies hatten die ersten Teleskopbauer
rung der Abbildungsgenauigkeit auf Kos­
vermeiden
schnell bemerkt und als Abhilfe Teleskope
ten der Bildstabilität gedient haben mag.
Reflektoren die chromatische Aberration.
immer längerer Brennweite gebaut. Johann
Zur gleichen Zeit benutzte Hevelius auch
Erste Instrumente dieser Art hatten schon
Hevelius (1611 – 1687), ein reicher Ratsherr
eine Reihe von Quadranten, Sextanten
James Gregory (1638 – 1675) und sein
der damaligen Hansestadt Danzig, baute
und anderen Messinstrumenten, die noch
Zeitgenosse Isaac Newton (1643 – 1727)
1642, während des 30-jährigen Krieges, ein
mit keiner Linsenoptik ausgestattet waren,
gebaut. Sie waren eher klein und handlich.
sehr langes Teleskop, dessen Brennweite,
sondern wie bereits die mittelalterliche
Die ersten großen Reflektoren stammen
nach der Abbildung geschätzt, etwa zwölf
Artillerie mit Kimme und Korn arbeiteten
von Wilhelm Herschel (1732 – 1722) aus
Meter betrug (siehe Bild links unten). Der
(sie sind auf dem Bild links unten gut zu er­
Hannover, später wohnhaft in Bath, Eng­
Tubus hängt über einen Flaschenzug, mit
kennen). Sie hatten aber ein sehr ausgeklü­
land. Sein größter Reflektor mit 1,22 Meter
dem man die Höhe der Beobachtungsrich­
geltes, stabiles Gestell, das die Vermessung
Spiegeldurchmesser hatte ein besonders
tung über dem Horizont einstellen kann,
der Sternörter mit hoher Präzision erlaubte.
eindrucksvolles Gestell: eine Eleva­tion-
an einem Pfahl; um die Durchbiegung des
Mit ähnlichen Geräten arbeiteten alle As­
über-Azimut-Montierung, (abgekürzt: EL/
Tubusrohres (das offenbar ein Holzkas­ten
tronomen von Ptolemäus (2. Jahrhundert
AZ), für die er die damals üblichen hand­
ist) zu mindern, ist es durch zwei Seile
n. Chr.) bis Tycho Brahe (1546 – 1601): In
werklichen Technologien wie Holzbalken,
noch einmal in den Viertelspunkten ge­
seiner Uranienburg auf der dänischen
Seile, Flaschenzüge und Ähnliches nutzte
halten. Das Ausrichten erfolgt, wie auch
Insel Hven führte Tycho die Kunst der Po­
(siehe Bild unten). Seine großen Spiegel
die
Spiegelteleskope
oder
bei dem im Bild links oben gezeigten
Teleskop, durch den Astronomen mit der
Hand am Okular und dürfte, trotz des Ti­
Wilhelm Herschel
sches und der Winden, die sich auf dem
konstruierte 1770
Bild erkennen lassen, eine sehr wackelige
in Bath, England,
Angelegenheit gewesen sein.
diesen Reflektor
mit 1,22 Meter
Francesco Bianchini in Rom gebaute Te­
Öffnung. Das
leskop mit einer geschätzten Brennweite
Teleskop ist ein
von etwa 30 Metern (siehe Bild oben). Die
»Front-viewer«: Darstellung, und auch die Konstruktion
Der Beobachter
selbst, scheinen unter mechanischen
turnte auf der
Gesichtspunkten wenig präzise: Die Be­
rechts unter der
festigung des Flaschenzugs befindet sich
Öffnung des
irgendwo oberhalb des Bildrands, und
Teleskops erkenn-
auch die brückenartige Verstärkung des
baren Plattform, die
Tubusrohres macht einen recht wacke­
zusammen mit dem
ligen Eindruck, da ihr aus der Sicht des
Teleskop per
Brückenbauers der Obergurt fehlt. (Ober-
Flaschenzug in
und Untergurt heißen im Brückenbau
Elevation bewegt
die oberen und unteren, meist horizontal
wurde. Die gesamte
angeordneten Träger mit lastverteilender
Struktur war im
Wirkung).
Azimut drehbar.
www.astronomie-heute.de
public domain
Noch länger war das im Jahre 1728 von
November 2010
47
seitlichem Okular handelt, auf aufwän­
digen beweglichen Bühnen herumturnen.
Das Teleskop wurde vor einiger Zeit mit
EU-Mitteln restauriert und mit einem neu­
en Aluminiumspiegel ausgestattet, und ist
wieder funktionstüchtig.
Fazit: Herschels Reflektoren haben
sicherlich die Bildgebung gegenüber den
vorherigen Linsenteleskopen stark ver­
bessert, aber die Ausrichtmechanik war
Heimatmuseum Lilienthal
entsprechend den damals existierenden
Technologien
mit
Holzgestellen,
Fla­
schenzügen und Wagenrädern noch sehr
dürftig.
Die aberrationsfreien Refraktoren
der zweiten Generation
Johann Hieronymus Schröter baute 1794 dieses Großteleskop in Lilienthal
Das Problem der chromatischen Aberra­
bei Bremen.
tion wurde erst 150 Jahre nach Galilei von
dem Baseler Mathematiker Leonhard Eu­
ler (1707 – 1783) theoretisch durchschaut.
Als Erstem gelang es 1758 dem Engländer
stellte er aus einer speziellen Bronze
vorne in den Strahlengang. Deswegen
(Speculum) her, und das Polieren dieser
musste Herschel beim Beobachten auf
John Dollond (1706 – 1761), sie durch die
Spiegel war – neben den astronomischen
einer beweglichen Bühne in großer Höhe
Kombination zweier Linsen aus Kron- und
Beobachtungen, die er parallel zu seinen
herumturnen (siehe Bild auf S. 47 unten).
Flintglas zu beherrschen, was langsam zu
technologischen Entwicklungen durch­
Dagegen konnte Schröter bequem auf
einer Renaissance der Refraktoren führte.
führte – seine wesentliche Innovation.
Dieses gleichzeitige Arbeiten an zwei
einer festen Bühne stehen, während der
Allerdings waren Dollonds Linsen wegen
hintere Teil des Tubus über eine kompli­
der Schwierigkeit, schlierenfreies Glas
Fronten, Astronomie und Technologie,
zierte Wippe mit Gegengewichten auf und
herzustellen, bezüglich der realisierbaren
war bereits für Galileis allererste Anfänge
ab geschwenkt wurde. Unser Bild zeigt
Öffnung den herschelschen Spiegeln
in den Jahren 1609 und 1610 charakteri­
nicht deutlich, wie die Azimut-Verstellung
zunächst noch stark unterlegen. Dies än­
stisch und ist bis heute für das Vorgehen
funktionierte: Zwar ist ein aufwändiger
derte sich erst mit Joseph Utzschneider
der Astronomen typisch geblieben. Wil­
Fahrschemel dargestellt, mit dem das
(1763 – 1846) und Joseph von Fraunhofer
helm Herschel wurde durch seine Entde­
ganze Gestell vermutlich um den Azimut
(1787 – 1826), die in Benediktbeuern eine
ckung des Uranus so bekannt wie seine
gedreht wurde, aber der »Königszapfen«,
Glashütte aufbauten und damit den
Teleskope, und noch heute kann man am
um den das zu geschehen hätte, ist nicht
Grundstein zu einer neuen Generation
Astronomischen Institut der Universität
erkennbar; er befand sich vermutlich am
von Refraktoren legten, die mehr als hun­
Göttingen ein von ihm konstruiertes Tele­
Kopf des feststehenden Turms. Vielleicht
dert Jahre lang den Teleskopbau dominie­
skop bewundern: Ein Prinz aus dem Hause
gab es da sogar einen Königszapfenraum
ren sollte.
Hannover hatte es bei seinen Studien in
(So ein schönes Wort! Aber zu Schröters
Fraunhofer hatte offensichtlich nicht
Göttingen als Gastgeschenk mitgebracht.
Herschel hatte viele Epigonen. Einer
Zeiten hätte es sicherlich Königszapfen­
nur außergewöhnliche Fähigkeiten auf
stube geheißen), wie es ihn zum Beispiel
dem Gebiet des Glasschmelzens und
davon war Johann Hieronymus Schröter
im Fundament des Effelsberger 100-Me­
Linsenschleifens – auch seine Teleskop­
(1745 – 1816), der 1794 in Lilienthal bei Bre­
ter-Radioteleskops gibt.
mechaniken waren gegenüber den Me­
men sein Riesenteleskop errichtete (siehe
Der letzte Vertreter der Spiegeltele­
Bild oben). Zwar kaufte Schröter den Spie­
skope herschelscher Art ist der »Levia­
ein
gel von Herschel; aber die Montierung
than« des dritten Earl of Rosse (1800 – 1867)
verwendete
realisierte er, mit der Hilfe einheimischer
im irischen Parsonstown, mit 36 Zoll
Montierungen mit Uhrwerksmotoren für
Handwerker, vermutlich selbst. Aus der
Öffnung und 16 Meter Brennweite (siehe
die Achsen: Rechts, auf dem Bild seines
Sicht des Strukturmechanikers ist sie
Bild rechts oben). Der 3,8 Tonnen schwere
Dorpater Refraktors, sind die zugehö­
besonders eindrucksvoll gelungen – zum
Bronze-Spiegel in seiner Zelle wurde auf
rigen Antriebsgewichte zu erkennen. Am
Beispiel hat Schröter die Höhenverstel­
27 (später 81) Stützpunkten gelagert.
Beim Leviathan ist das Gestell durch
interessantesten aber sind – aus struk­
lung des Tubus gegenüber Herschels Tele­
skop dahingehend verbessert, dass er den
solide Mauern ersetzt, die Nachführung in
gewichte am Tubus, die offensichtlich die
Festpunkt der Stellbewegung nach vorne
Azimut beschränkt sich auf einen kleinen
Aufgabe hatten, der Durchbiegung des
in die Nähe des Beob­achtungspunkts ver­
Bewegungsbereich um die Südrichtung,
Tubus unter dem Eigengewicht entgegen­
legt hat.
von je zehn Grad nach Ost und West, und
zuwirken. Es ist – nach den Abspannsei­
waren
der Beobachter muss, obwohl es sich um
len des großen Teleskops von Hevelius im
schaute
eine newtonsche Spiegelanordnung mit
Bild auf S. 46 unten – das zweite Beispiel
Herschels
Front-viewer,
48
Spiegelteleskope
der
Beobachter
November 2010
chaniken der herschelschen Reflektoren
enormer
Fortschritt.
Fraunhofer
ausgeklügelte
äquatoriale
turmechanischer Sicht – die zwei Ballast­
Sterne und Weltraum
Stich von 1908, Astrodienst
einer Art von intelligent structural design
Der sagenhafte »Leviathan« des Earl of Rosse im irischen Parsonstown ging
im Teleskopbau: Als drittes Beispiel wer­
1845 mit seinem 1,8 Meter großen Bronzespiegel in Betrieb und blieb bis
den wir dem Serrurier-Tubus begegnen.
1917 das größte Teleskop der Welt.
(Siehe den Kasten »Das serruriersche
Konstruk­tionsprinzip« auf S. 52.)
Die Entwicklung der äquatorial mon­
Dieser getreue Nachbau von Fraunhofers
tierten Refraktoren erreichte ihren Hö­
Dorpater Refraktor steht in Washington,
hepunkt gegen Ende des 19. Jahrhunderts
DC.
mit Teleskopen in Deutschland, Kalifor­
nien (Lick Observatory) und anderswo.
Der größte Refraktor dieser Zeit ist das
Yerkes-Teleskop in Chicago, mit einem Lin­
sendurchmesser von annähernd einem
Meter – es wurde 1897 fertiggestellt. Da
man Linsen nur an ihren Rändern aufla­
gern kann, ließ sich deren Durchbiegung
unter der Last ihres eigenen Gewichts
nicht vermeiden: Damit war wieder eine
technologische Grenze erreicht.
Reflektoren der zweiten Generation: Spiegel aus Glas
Jetzt kehrten die Astronomen zu den Re­
flektoren zurück, wie sie Herschel verwen­
det hatte. Sie benutzten aber ein neues
Spiegelmaterial: Glas, denn es ist zum
Polieren besser geeignet als die alte Spie­
gelbronze. Sie nutzten auch die Vorteile
William L. Gold
der äquatorialen Montierung, denn die
an der Erdachse ausgerichtete Anordnung
der Teleskopachsen erleichterte in diesem
vordigitalen Zeitalter die Nachführung
www.astronomie-heute.de
November 2010
49
des Teleskops ganz erheblich. Diese zwei­
große Vorteil eines Spiegels, dass man ihn,
ließen sich die Ingenieure mit der Huf­
te Reflektor-Generation kulminierte mit
im Gegensatz zu einer Linse, von hinten
eisenmontierung etwas Neues einfallen,
dem Bau des Hale-Teleskops auf Mount
unterstützen kann. Auch beim Tubus des
wodurch beide Achsen ohne Gegenge­
Palomar südöstlich von Los Angeles in
Hale-Teleskops ging Mark Serrurier, ein
wichte auf natürliche Art ausbalanciert
Kalifornien (siehe Bilder unten). Sein aus
strukturmechanisch geschulter Mitarbei­
sind. Aber auch das Hufeisen selbst hat
Pyrex gefertigter Spiegel hat 200 Zoll oder
ter des Ingenieurteams, einen neuen Weg
gewaltige Abmessungen und kostet damit
fünf Meter Durchmesser, besitzt zur Ge­
– wir werden darauf auf S. 52 noch einmal
sehr viel Geld. Deshalb stieß die für das
wichtsersparnis auf der Rückseite eine wa­
zurückkommen.
Hale-Teleskop gefundene Lösung sogleich
benartige Struktur, und ist auf 36 Auflage­
Da bei diesen Abmessungen Gegenge­
punkten gelagert. Darin liegt ja gerade der
wichte gewaltige Massen erreicht hätten,
an ihre durch die Schwerkraft und die Ab­
messungen gesetzten Grenzen.
Hale Observatory
Hale Observatory
Das 200-Zoll-Teleskop auf Mount Palomar
D
as George-Ellery-Hale-Teleskop
auf Mount Palomar mit seinem
Fünf-Meter-Spiegel und der neuartigen
Hufeisen-Montierung hatte im Jahr
1948 »Erstes Licht« und nahm 1950 den
regulären Betrieb auf. In die Beobachterkabine am Frontring kann sich ein Astronom zur fotografischen Beobachtung
im Primärfokus setzen: So etwas würde
man heute, im Zeitalter der CCD-Chips,
nicht mehr fordern. Auf der Rückseite
des Fünf-Meter-Spiegels lassen sich eine
der Gewichtsersparnis dienende wabenerkennen (rechts). Der offene SerrurierTubus des Fünf-Meter-Teleskops auf
Mount Palomar ist der erste seiner Art
(oben rechts)
50
November 2010
Hale Observatory
artige Struktur und die 36 Stützpunkte
Sterne und Weltraum
Sehr große Teleskope
In den 1970er und 1980er Jahren flammte
der – niemals gänzlich erlöschende –
Wunsch der Astronomen nach noch
größeren Teleskopen wieder auf, und die
Teleskopbauer erinnerten sich wieder
an die strukturmechanischen Vorteile
der EL/AZ-Montierung. Inzwischen hatte
die Regelungstechnik große Fortschritte
gemacht, und die aufkommende Digital­
technik nahm den regelungstechnischen
Argumenten
gegen
die
gleichzeitige
Nachführung um zwei beziehungsweise
drei Achsen (die dritte Achse ist die der
Bilddrehung) ihr Gewicht.
Die größten Reflektoren dieser Art wur­
den in den 1990er Jahren gebaut: Es sind
die vier Acht-Meter-Teleskope des VLT der
ESO auf dem Paranal in Chile (siehe Bild
rechts) und die beiden Zehn-Meter-KeckTeleskope der Universität von Kalifornien
auf Hawaii. Bei ihnen ist zwar das gewal­
tige Hufeisen des Palomar-Teleskops ver­
schwunden, aber an der Gestaltung des
Tubus erkennt man den nachhaltigen Ein­
fluss der Ideen des Strukturmechanikers
Mark Serrurier aus den 1930er Jahren. Der
Tubus besteht, wie beim Hale-Teleskop,
ESO
1.) aus einer Nabe, die von den Achszapfen
der Elevations-Achse getragen wird und
die Apertur des einfallenden Lichts um­
fasst, 2.) aus dem Hauptspiegel mit seiner
Dieses Bild eines der vier Teleskope des ESO-VLT wurde in der Montagehalle
Spiegelzelle, 3.) aus dem Frontring, der
des Mailänder Herstellers Ansaldo aufgenommen. Gut zu erkennen ist das
mit seinen Halteblättern den Fangspiegel
blaue, als Alhidade bezeichnete, gabelartige Gestell. Es trägt das Teleskop
und dessen Justiermechanismus trägt;
und dreht sich als Ganzes um die Azimut-Achse.
und 4.) aus den Serrurier-Stäben, welche
die Primärspiegelzelle und den Frontring
auf besonders raffinierte, auf S. 52 oben
Palomar
VLT
erläuterte Art unterstützen.
Fangspiegel
Extrem große Teleskope
Frontring
Bis hierher haben wir uns die Teleskope
aus historischer Sicht angeschaut, ihre
SerrurierStäbe
Evolution sozusagen beschreibend nach­
vollzogen, und dabei auch ein etwas tief­
wärtig in der Entwicklung befindlichen
Nabe mit
Achszapfen
extrem großen Teleskope gibt es noch
nicht als Hardware; sie sind in der Pla­
nung, und man kann noch gestalterisch
Hauptspiegel
auf sie Einfluss nehmen.
Wie lässt sich ein extrem großes Tele­
Spiegelzelle
skop gestalten, damit es auch realisiert
werden kann? Wir wollen uns dies an Hand
des European Extremely Large Telescope
(E-ELT) der ESO überlegen. Mit seinen 42
5m
8m
Metern Öffnung ist es weltweit das größte
in der Planung befindliche Teleskop. Um
Proportionen- und Größenvergleich zwischen dem Fünf-Meter-Hale-Teleskop
dafür zu einem Ausgangsentwurf zu kom­
auf Mount Palomar und einem der vier Acht-Meter-Teleskope des VLT.
www.astronomie-heute.de
November 2010
51
SuW / Buske-Grafik, nach Hans Jürgen Kärcher
eres Verständnis gewonnen. Die gegen­
Das serruriersche Konstruktionsprinzip
W
enn man einen Teleskop-Tubus aus dem Zenit zum
Horizont dreht, verändert sich dabei die Wirkung der
Hauptspiegel
mit Zelle
Nabe
Frontring
Parallelstab
Schwerkraft; in Zenitstellung wirkt das Eigengewicht parallel zur
Tubus-Achse, in Horizontstellung wirkt es quer dazu. Um keine
Dreiecksstab
großen Antriebsmomente zu benötigen, sollte das Gewicht FH
des Hautspiegels in der gedrehten Lage mit dem Gewicht des
FF
FH
FL
gabelförmige Alhidade in das Fundament geleitet (vergleiche
das Bild auf S. 51 oben). Dabei ist es unvermeidlich, dass sich der
Hauptspiegel mit seiner Spiegelzelle, ebenso wie der gesamte
Frontring mit dem Fangspiegel, quer zur Achse absenkt (siehe
nebenstehende Grafik): Dies lässt sich auch durch noch so hohe
Steifigkeit der Serrurier-Stäbe nicht verhindern. Aber deren
dH
dF
Konstruk­tionsgeheimnis gewährleistet zweierlei:
ó durch die Parallelstäbe wird eine Verkippung von Haupt- und
Fangspiegel verhindert;
SuW / Buske-Grafik, nach Hans Jürgen Kärcher
Fangspiegels FF im Gleichgewicht sein; das gesamte Gewicht
des Tubus wird als Lagerkraft FL über die (nicht dargestellte)
ó der Querschnitt der Dreiecksstäbe lässt sich so wählen, dass
die Absenkungen des Hauptspiegels dH und des Fangspiegels
Strukturteile so zu wählen, dass sich alles möglichst gleichmä-
dF gleich groß sind.
ßig verformt – nennt man bei Radioteleskopen »Homologie«.
Mit anderen Worten: Bei geneigtem Teleskop senken sich Front-
Dieses Wort wurde nicht von Serrurier selbst, sondern erst
ring und Spiegelzelle parallel zueinander und um den gleichen
in den 1950er Jahren von Sebastian von Hoerner geschöpft.
Betrag ab, sodass die optischen Eigenschaften des Systems
Damals dachte man über Riesen-Radioteleskope nach: Das
erhalten bleiben. Die dazu notwendigen Querschnitte der
100-Meter-Radioteleskop in Effelsberg ist das Ergebnis dieser
Serrurier-Stäbe lassen sich mit elementarer Statik – zu Serruriers
Bemühungen. Das serruriersche Konstruktionsprinzip kann man
Zeiten mit dem Rechenschieber – ausrechnen.
auch »Prinzip der gleichen Weichheit«, oder umgangssprachlich
Serruriers Konstruktionsprinzip – mit den unvermeidlichen
Verformungen zu leben, aber Gestaltung und Abmessungen der
»Matratzenprinzip« nennen. Serrurier selbst kam noch nicht auf
die Idee, ihm einen eigenen Namen zu geben.
men, ist es sinnvoll, von den Vorgänger-Mo­
gerüstet, die Verformungen des Spiegels
eine Abweichung vom Homologieprinzip
dellen ausgehend, nach neuen Lösungen
bei Lageänderungen bis zu einem gewissen
dar, da sich die Fangspiegeleinheit unver­
zu suchen. Denn, würden wir den Palomar-
Grade ausgleicht – deshalb sind etwas kür­
meidlich verkippt – man kann sich das
Tubus bei gleich bleibenden Proportionen
zere Brennweiten möglich. Dies hat einen
aber erlauben, da sie mit einer Justierein­
auf 42 Meter Öffnung vergrößern, so wäre
immensen Einfluss auf die Strukturgestal­
richtung ausgerüstet ist, welche die von
er etwa 130 Meter lang, also in Zenitstel­
tung: Die kompakte Form des VLT-Tubus
der Schwerkraft induzierte Verkippung
lung beinahe so hoch wie der Kölner Dom!
ist aus der Sicht des Strukturmechanikers
aktiv ausgleicht. Damit erreicht man eine
Das lässt sich so nicht realisieren.
Schauen wir uns noch einmal rückbli­
(und auch des Ingenieurs, der den Schutz­
noch kompaktere Form des Teleskops.
ckend an, was die Gestalter des VLT aus
als die lange Form des Palomar-Tubus.
dem serrurierschen Tubus gemacht haben.
Bei den heute in der Entwicklung befind­
Der Übergang zur Schaukelstuhl-Montierung
Ein Größenvergleich mit dem Hale-Tele­
lichen extrem großen Teleskopen ist die
Der nächste Schritt auf unserer Reise
skop zeigt, wie stark sich die Proportio­nen
Kompaktheit ein absolut entscheidendes
zu immer größeren Teleskopen soll ein
der beiden Instrumente unterscheiden
Gestaltungskriterium.
16-Meter-Teleskop sein – und zwar das
bau gestaltet!) wesentlich angenehmer
(siehe das Bild auf S. 51 unten). Dies liegt
Ansonsten hält sich der Tubus-Entwurf
Deutsche Groß-Teleskop (DGT), das in den
am geänderten Öffnungsverhältnis f/D
für das VLT noch ziemlich streng an Serru­
1980er Jahren von einer Gruppe astrono­
(Brennweite zu Durchmesser) des Haupt­
riers im obigen Kasten erläutertes Prinzip:
mischer Institute konzipiert wurde. Das
spiegels. Es beträgt beim Palomar-Teleskop
Nabe, Hauptspiegel- und Fangspiegelein­
etwa 3, beim VLT etwa 1,5. Oben hatten wir
heit sind jeweils durch Serrurier-Stäbe
DGT wurde leider nie realisiert.
Das Bild rechts oben zeigt ein Modell
gelernt, dass Hevelius und Bianchini, die
verbunden. Nur die Fangspiegeleinheit ist,
des DGT. Auffällig ist daran, dass zwar das
ersten Gestalter großer Refraktoren, ihre
abweichend vom Palomar-Teleskop, aus
Kopfteil mit der Fangspiegel­aufhängung
langen Brennweiten wegen des Einflusses
der Schwere­ebene des Frontrings nach vor­
noch weitgehend den Ideen Serruriers ver­
auf die Abbildungsfehler gewählt hatten.
ne gerückt. Dadurch verwandeln sich die
pflichtet ist, dass aber beim Fußteil ganz
Dies wird sicherlich auch beim Palomar-
Halteblätter in einen Vierbock (englisch
andere Wege gegangen wurden: Es hat
Teleskop noch so gewesen sein. Das VLT
Spider genannt), wie wir ihn von Radiote­
eine Schaukelstuhl-Montierung. Von der
hingegen ist mit einer aktiven Optik aus­
leskopen gewohnt sind. Diese Lösung stellt
gabelförmigen Alhidade, die beim VLT die
52
November 2010
Sterne und Weltraum
Lagerzapfen der Elevations-Achse mit dem
Dieses Modell des DGT entstand 1985 in
Azimutlager verbindet, und die dem Huf­
Göttingen: Hier hat sich die gabelförmige
eisen des Hale-Teleskops entspricht, wurde
Alhidade erstmals in eine Schaukelstuhl-
beim 16-Meter-DGT deshalb abgewichen,
Montierung verwandelt. (Das gelbe Gestell
weil sie hier noch viel größer geworden
war zur Auflagerung des Winkelgebers
wäre. (Die Alhidade ist in den Skizzen der
gedacht und hat keinerlei strukturdyna-
Grafiken auf den Seiten 51, 52, und hier un­
mische Funktion.)
ten aus Platzgründen nicht dargestellt, aber
auf S. 51 oben ist sie am VLT gut erkennbar).
Auch die Achslager selbst würden immer
größer und stießen an die Grenzen der Her­
stellbarkeit. Um davon loszukommen, sind
beim DGT die Lager nach Art von Schaukel­
Harald Nicklas
stuhl-Kufen aufgelöst. Dadurch lassen sich
auch die Lastpfade, die das Gewicht des
Tubus abtragen, minimieren.
Nebenstehende Skizze, die noch aus
der Zeit stammt, in der das DGT konzipiert
wurde, soll dies erläutern. Das Gewicht
des Tubus, in der Skizze durch den Pfeil
reiche in den Viertelspunkten der Lager­
laufbahnen sehr direkt in das Fundament
der Azimut-Laufbahn geleitet. Dadurch
wird die gesamte Struktur sehr steif und
hat gegen­über der klassischen Gabel-Mon­
tierung ein unvergleichlich viel besseres
Verformungs- und Schwingungsverhal­
ten. Gleichzeitig wird das Gewicht der
Konstruktionsteile gesenkt, und dadurch
Uwe Reichert
SuW / Buske-Grafik, nach Hans Jürgen Kärcher
G dargestellt, wird durch vier Kontaktbe­
werden beträchtliche Kosten gespart. Die
Schaukelstuhl-Montierung ist die opti­
Diese für das DGT entworfene Prinzipskizze
Bei Amateurastronomen höchst beliebt:
male Lösung für extrem große optische
zeigt den Verlauf der Lastabtragung bei der
das klassische Dobson-Teleskop mit
Teleskope.
Schaukelstuhl-Montierung. Mit G ist das
Schaukelstuhl-Montierung – wie beim DGT Gewicht des Teleskoptubus bezeichnet.
und beim E-ELT!
Bevor wir den Gestaltungsfragen der ex­
trem großen Teleskope weiter nachgehen,
schauen wir uns bei den Amateurastro­
Fangspiegel
nomen um – und werden auch hier fündig
Vierbein
(siehe Bild rechts): Das Dobson-Teleskop,
in den 1950er Jahren von John Dobson
eingeführt, entspricht genau den hier ge­
schilderten Konstruktionsprinzipien der
Bekannter­
maßen liefert es durch seine größere Optik
Achse
Hauptspiegel
Bilder hoher Qualität, aber seine Nachfüh­
rung ist jener der parallaktisch montierten
Brücke
Amateurteleskope unterlegen. Um diesen
Nachteil abzustellen, wird der Aufwand
SuW / Buske-Grafik, nach Hans Jürgen Kärcher
Schaukelstuhl-Montierung!
Kufen
für die Nachführmechanik größer, und
das wird auch bei den Schaukelstuhl-Mon­
tierungen der Großteleskope der Fall sein.
Strukturgestaltung des E-ELT
Aber nun zum Konzept der SchaukelstuhlMontierung für das E-ELT (siehe neben­
VLT
Palomar
Mensch
stehende Grafik). Das Unterteil dieses
Konzepts folgt weitestgehend den für die
Oben: zwei orthogonale Ansichten des E-ELT mit seiner Schaukelstuhl-Mon-
Schaukelstuhl-Montierung des DGT ent­
tierung. Darunter sind das Acht-Meter-VLT, das Fünf-Meter-Hale-Teleskop,
wickelten Ideen. Zusätzlich wurden beim
und ein erwachsener Mensch im gleichen Maßstab dargestellt.
www.astronomie-heute.de
November 2010
53
Die »Brücke« im E-ELT
U
m die strukturmechanische Funktion der Brücke beim E-ELT
Vorlandbrücke sind nämlich geneigt (was man bei genauem
zu erkennen, betrachten wir zunächst die hier gezeigte Vor-
Hinsehen auf der rechten Seite des Bildes erkennen kann – siehe
landbrücke der Eisenbahnbrücke über den Rhein bei Mainz, unter
die beiden roten Pfeile), um eine Bogenwirkung zu erzeugen. Um
welcher der Autor dieses Beitrags im Laufe seines Berufslebens
zu verstehen, warum das so sein soll, wollen wir die in der unten
sehr oft hindurch gefahren ist – die Rheinbrücke war vor 150 Jah-
stehenden Grafik dargestellte Evolution der Balkenbrücke zur
ren das erste Projekt der Brückenbauanstalt MAN Gustavsburg,
wo die berufliche Karriere des Autors vor 35 Jahren ihren Anfang
Bogenbrücke betrachten.
Bei einer Balkenbrücke (dem Baumstamm unseres Ur-
nahm.
menschen) werden die Lasten aus Eigengewicht und Verkehrs-
Die Vorlandbrücke mag auf den ersten Blick eher hässlich
last (beim Urmenschen war das der Urmensch selbst, beim
anmuten, aber sie enthält einige statische Finessen, die auch
E-ELT ist es der Spiegel in seiner Zelle, siehe Grafik rechts) über
beim E-ELT zur Anwendung gekommen sind. Die Widerlager der
die Balkenbiegung abgetragen – und zwar durch Druckspan-
Bogenbrücke
Widerlager
Oberteil zugunsten einer größtmöglichen
den Kufen erfolgt durch eine Brücke, die
men weiter verfeinern lassen. Dies sind
Kompaktheit auch die Prinzipien des
gleichzeitig als Spiegelzelle fungiert (siehe
raffinierte Methoden, die den Gestaltern
Serrurier-Tubus aufgegeben: Der Front­
die Grafik rechts oben). Dies führt, wie im
der Teleskope vor der Zeit, als die VLTs kon­
ring und die Halteblätter wurden durch
obigen Kasten erläutert, zu einem erheb­
struiert wurden, noch nicht zur Verfügung
eine Vierbeinlösung ersetzt, wie sie bei
lichen
Vorteil.
standen. Die Erfahrung zeigt aber, dass die
Radioteleskopen üblich ist. Dadurch ergibt
Eine Überschlagsrechnung zeigt, dass da­
endgültige Konstruktion nur so gut ist wie
sich für das Ganze eine annähernd kugel­
mit etwa ein Drittel des benötigten Stahls
der Entwurf, von dem die computerge­
förmige Gestalt. Schließlich zeigt der Ver­
gespart wird (beim E-ELT sind das rund
stützte Optimierung ausgegangen ist. Ein
gleich mit VLT und Hale-Teleskop in aller
1200 Tonnen!), mit den entsprechenden
bisschen Ehrgeiz und Stolz bleibt für den
Deutlichkeit, wie extrem groß das E-ELT
finanziellen Einsparungen für Fertigung
Strukturgestalter doch noch übrig! Am
mit seinen 42 Metern Öffnung tatsächlich
und Montage.
Ende der rechnergestützten Strukturop­
wird (Bild auf S. 53 unten) – so groß wie ein
strukturmechanischen
timierung (computer-aided design, CAD)
ausgewachsenes Radioteleskop, aber mit
Strukturoptimierung
tausendfach genauerer Spiegel­oberfläche!
Das auf Seite 53 anhand einer Prinzip­
Modell des gesamten Teleskops, das alle
Die Anforderungen an die Mechanik erhö­
skizze für das DGT illustrierte Struktur­
Bauelemente in ihren geometrischen Ab­
hen sich dadurch entsprechend.
konzept diente als Ausgangsentwurf für
messungen darstellt und Ausgangspunkt
die
des
für die Fertigungsplanung der Bauteile ist.
E-ELT. Diese erfolgt heutzutage mit dem
Der Bezug zur Brücke
weitere
Strukturoptimierung
steht schließlich ein dreidimensionales
Vergleichen wir die Struktur des E-ELT
computergestützten Verfahren der Finite-
(siehe Bild auf S. 45)
Nun muss man sich natürlich im Klaren
noch einmal mit dem Tubus des VLT (sie­
Elemente-Berechnung, mit dem sich die
sein, dass das Teleskop nicht nur aus Struk­
he die Grafiken auf S. 51 und 53 unten), so
Strukturverformungen (die Statik) und
tur besteht. Es kommen noch die adaptive
liegt der Hauptunterschied des neuen Kon­
das elastische Schwingungsverhalten (die
Optik und die zugehörige Regelungstech­
zepts im Verzicht auf die Nabe. Die Achsla­
Dynamik) der entworfenen Struktur be­
nik hinzu – hochkomplexe Sys­teme, auf
ger werden durch die Schaukelstuhl-Kufen
rechnen und die Strukturdetails mit com­
die wir hier nicht eingegangen sind. Und
ersetzt, und die Querverbindung zwischen
putergestützten
die Detektoren, die letztlich die nach Mil­
54
November 2010
Optimierungsalgorith­
Sterne und Weltraum
SuW / Buske-Grafik, nach Hans Jürgen Kärcher
Hans Jürgen Kärcher
Balkenbrücke
SuW / Buske-Grafik,
nach Hans Jürgen Kärcher
Diese beiden zueinander orthogonalen Ansichten zeigen die SchaukelstuhlMontierung des E-ELT mit der eingebauten, im Wesentlichen aus der
Spiegelzelle bestehenden Brücke. Die roten Pfeile weisen auf die Lastabtragung in den Schaukelstuhl-Kufen.
Hans Jürgen Kärcher
war als Systemingenieur
für Teleskope bei MAN
nungen im Obergurt und Zugspannungen im Untergurt. Der Holzbalken ist sehr
Gustavsburg ( jetzt MT
elastisch, und die Durchbiegung ist entsprechend groß. Man kann sie verkleinern,
Mechatronics) unter
indem man den Balken in der Mitte durch zwei Diagonalen unterstützt (zweites Bild
vielen anderen Projekten
von oben in der Grafik links). Das kann man weitertreiben, indem man die Diagona-
maßgeblich am Entwurf und Bau des großen
len aufspreizt (drittes Bild). Wenn man die Bauhöhe nun etwas reduziert, so entsteht
Millimeterwellenteleskops GMT/LMT in
eine elegante Bogenbrücke (unterstes Bild). Wichtig ist, dass man die Richtung des
Mexiko und des Flugzeugteleskops SOFIA
unteren Auflagers an die Richtung des Bogens anpasst. Dadurch entsteht ein ziem-
beteiligt. Seit 2006 ist er für Forschungs- und
lich starker Bogenschub nach außen, der in das Fundament eingeleitet wird, und
Entwicklungsprogramme bei MT Mechatronics
der die Zugspannungen der Balkenbrücke über­drückt. Die Bogenbrücke ist deshalb
in Mainz zuständig.
viel steifer, weil das Fundament einen Bogenschub leistet (rote Pfeile). Dies ist das
Geheimnis der von den alten Römern erfundenen Bogenbrücke: Wir wenden es auf
die Brücke und die Schaukelstuhl-Kufen des E-ELT an (Bild oben) und sparen damit
1200 Tonnen Stahl!
Literaturhinweise
Arndt, J.: Sechs Bücher vom wahren
Christentum, 2. Auflage, Erfurt 1746.
Hastings, Ch.: The History of the Tele-
lionen bis Milliarden Jahre langer Reise
Jahre überschaut – wie wird es einmal
im Teleskop ankommenden Photonen
weitergehen? Was wird in 100 Jahren sein?
University Press of the Pacific, Honolulu,
nachweisen, sind das eigentliche revoluti­
Auch darauf möchte ich keine Antwort ge­
Hawaii 2002.
onäre Herz der neuen Teleskope. Aber die
ben. Die Entwicklung der letzten 20 bis 30
Hevelius, J.: Machinae Coelestis pars
Teleskopstruktur ist gewissermaßen das
Jahre war so gewaltig, insbesondere durch
prior, Danzig 1673.
Rückgrat all dieser Systeme: Sie hat zwar
das Aufkommen der Digitaltechnik, mit
Newcomb-Engelmann: Populäre Astro-
traditionsgemäß nicht deren Ansehen,
deren Siegeszug vor 20 Jahren noch nie­
nomie, Leipzig 1892.
aber ohne ihre rasante Entwicklung wäh­
mand gerechnet hatte, dass sich ein ernst­
Repsold, J. A.: Zur Geschichte der astro­
rend der letzten Jahrzehnte wären die heu­
haftes Vorausschauen auf die nächsten 20
nomischen Messwerkzeuge, Leipzig
tigen Riesenteleskope undenkbar. Auch die
Bedeutung des Schutzgebäudes und der
Jahre verbietet.
Eins ist aber vermutlich wahr: Dass die
King, H. C.: The History of the Telescope,
Infrastruktur ist nicht zu unterschätzen.
Größenentwicklung der Teleskope so ra­
Schlussbetrachtung
sant weitergehen wird wie in den letzten
20 Jahren, ist eher unwahrscheinlich. Das
Wir haben mit einem historischen Über­
legt der Strukturmechanik, die wir hier
blick über die Entwicklung der Teleskope
geschildert haben, eine gewisse Beschei­
aus der Sicht der Mechanik begonnen
denheit auf. Für die Strukturmechaniker
und sind bei dem Konzept des heute in
war der »Größenwahn« der Astronomen si­
der Planung befindlichen extrem großen
cherlich schön und aufregend, jedoch wer­
Teleskops, des E-ELT, gelandet.
den sie sich in Zukunft wieder mit (relativ)
scope, 1891. In: Essays in Astronomy.
1908.
Dover 1979.
Florence, R.: The Perfect Machine - Building the Palomar Telescope, New York
1994.
Wilson, R. N.: Reflecting Telescope
Optics, Springer 2000.
Scaife, G. W.: From Galaxies to Turbines,
Philadelphia 2000.
Sterne und Weltraum Special 3/2003:
Europas neue Teleskope.
Nun stellen sich zwei Fragen – erstens:
»klein aber fein« abfinden müssen. Oder
Wie gut wird der vorgeschlagene Entwurf
ein Teleskop auf der Rückseite des Mondes,
Weblinks zum Thema:
sein, und wird sich das Teleskop bewäh­
das wäre für einen Teleskop-Ingenieur
www.astronomie-heute.de/
ren? Die Antwort wollen wir der Zukunft
auch eine schöne Herausforderung – die
artikel/1046978
überlassen. Und zweitens: Wir haben 400
Aufgaben stellen aber die Astronomen!
www.astronomie-heute.de
November 2010
55
Mario Weigand, Sabrina
Geyer
Unser besonderer Tipp:
n Sonne, Mond,
Planeten beobachten
und fotografieren
Neil F. Comins
n Astronomie
2010, 128 S., kart., Kosmos.
Eine Entdeckungsreise zu Sternen, Galaxien und was sonst noch im Kosmos ist
Bestell-Nr. 3084
€ 14,95 (D), € 15,40 (A)
2010, 516 S. m. 520 Farbabb., geb., Spektrum Akad. Verlag.
Bestell-Nr. 3105
€ 59,95 (D), € 61,70 (A)
Dieses Buch ist in den USA bereits ein Klassiker. Es wurde für Collegekurse
entwickelt und bietet einen didaktisch sehr ausgefeilten Einstieg: Mit seiner
leicht lesbaren Sprache, zahlreichen Astrophotos und Illustrationen reduziert
der Autor die weite Welt der Astronomie auf die wesentlichen Grundlagen und
Inhalte, die jeder Studierende und Astroneugierige kennen sollte. Die
mathematisch-physikalischen Voraussetzungen übersteigen nicht das
Mittelstufenniveau und werden im Buch solide entwickelt. Auf einer eigenen
Website zum Buch befinden sich thematisch passende Himmelsführungen
von Redshift, der führenden deutschsprachigen Planetariumssoftware.
Eine Leseprobe des Buches finden Sie unter: www.science-shop.de/astronomie
Leonard Susskind
Der Krieg um
das Schwarze
Wie ich mit Loch
Stephen Hawking
um die Rettung der
Quantenmechanik
rang
Suhrkamp
Leonard Susskind
n Der Krieg um das
Schwarze Loch
Wie ich mit Stephen Hawking
um die Rettung der Quantenmechanik rang
Wenn etwas in einem
Schwarzen Loch verschwindet,
geht es dann für immer verloren? Die Astrophysiker
Stephen Hawking und Leonard Susskind gerieten
über diese Frage in Streit. Hawking vertrat die
These, dass alles, was je von einem Schwarzen Loch
verschluckt worden sei, nicht wiederkehren könne.
Wäre dem wirklich so, würde das unser Verständnis
des Universums erschüttern, hielten Leonard
Susskind und der niederländische Physiker Gerard
’t Hooft dagegen. Mehr als drei Jahrzehnte dauerte
der Streit über das Phänomen der Schwarzen Löcher.
Leonard Susskinds Buch ist eine anschauliche
Expedition durch die Welt der modernen Physik.
»Ein wunderbar geschriebener Bericht über die wahre
Natur der Schwarzen Löcher« Scientific American
Stefan Seip, Gernot Meiser,
Babak Tafreshi (Hrsg.)
Lars Lindberg Christensen,
Davide de Martin,
Raquel Y. Shida
n Zauber
der Sterne
n Kosmische
Kollisionen
Der Hubble-Atlas der
Galaxien
Die Wunder des
Firmaments über den
schönsten Landschaften
der Erde
2010, 560 S., geb., Suhrkamp.
Bestell-Nr. 3069
€ 29,90 (D), € 30,80 (A)
Der aktuelle Praxisratgeber für Ihre Erkundungen
in unserem Sonnensystem!
Sonne, Mond und Planeten sind die beliebtesten Ziele
der Himmelsbeobachter. Selbst mit kleinen Fernrohren
können zum Beispiel der Ring des Saturn, Flecken
auf der Sonne und Krater auf dem Mond beobachtet
werden. Was genau es zu entdecken gibt, welche
Beobachtungstechnik man am besten anwendet und mit
welchen Tricks die Profis unter den Hobby-Astronomen
arbeiten, verraten die Autoren in ihrem Praxisratgeber.
2010, 140 S. m. 140
Farbabb., geb., Spektrum
Akademischer Verlag.
2010, 208 S., 150 farb.
Abb., geb., Kosmos.
Bestell-Nr. 3082 € 49,90 (D), € 51,30 (A)
Das schimmernde Band der Milchstraße über antiken Säulen, die zarte Mondsichel über der Altstadt
Istanbuls, eindrucksvolle Blitze über einem thailändischen Tempel – zwischen Himmel und Erde
ereignen sich magische Momente. Die Wunder des
Firmaments über den schönsten Landschaften
unseres Planeten haben dreißig Astro- und Naturfotografen des internationalen Projekts »The World
at Night« eingefangen. Daraus entstand dieser
faszinierende Bildband. Auf 150 großformatigen
Farbabbildun-gen erheben sich bekannte Stätten des
Weltkulturerbes und bizarre Formationen der Natur
als imposante Kulissen vor dem majestätischen
Antlitz des nächtlichen Himmels.
Bestell-Nr. 3106
€ 29,95 (D), € 30,80 (A)
In diesem Bildband sind atemberaubende Aufnahmen
des Hubble-Weltraumteleskops versammelt, die
kosmische Kollisionen sichtbar machen. Die drei
Autoren lassen ihre Leser durch das Hubble-Teleskop
blicken, um die Geheimnisse der Galaxienverschmelzung zu entdecken. Unterstützt durch knapp gehaltene, informative und anregende Texte erfahren Sie,
was die Kollisionen über Vergangenheit und Zukunft
verraten und auch was sie für unsere Heimatgalaxie
bedeuten.
Bestellen Sie bequem telefonisch: 06221 9126-841
David Baker, Todd Ratcliff
n Extreme Orte
Stefan Seip
Eine Reise zu den 50
ausgefallensten Plätzen
unseres Sonnensystems
n Himmelsfotografie
mit der digitalen
Spiegelreflexkamera
Dabei behandelt der Autor ausführlich die Fotografie
sowohl mit als auch ohne Fernrohr und gibt Ratschläge
zur Bildbearbeitung. Ein ausführlicher Serviceteil mit
zahlreichen Praxistipps lässt keine Fragen offen.
Bequem
56 Novemberdirekt
2010bei
bestellen:
www.science-shop.de
Ferngläser für Astronomie und
Naturbeobachtung.
Technik – Auswahl – Anwendung – Beobachtung
Oculum Astroeinstieg
Bestell-Nr. 3002
€ 24,95 (D), € 25,70 (A)
2009, 144 S. m. 130 Farbabb. u.
70 Screenshots, kart., Kosmos.
In einfach nachvollziehbaren Schritt-für-SchrittAnleitungen zu tollen Himmelsaufnahmen! Schon mit
einer handelsüblichen digitalen Spiegelreflexkamera
lassen sich wunderschöne Himmelsfotos erzielen. Wie
man zu solchen Aufnahmen gelangt, erklärt einfach
nachvollziehbar der erfahrene Astrofotograf Stefan
Seip – von einem schönen Vollmondaufgang bis hin
zum detailreichen Abbild schwacher Nebel.
n Fern-Seher
2010, 283 S. m. zahlr. farb.
Abb., geb., Rowohlt.
Die schönsten Motive
bei Tag und Nacht
Bestell-Nr. 2777
€ 14,95 (D), € 15,40 (A)
Lambert Spix
Fernreisenden und Extremsportlern präsentiert dieser Führer die spektakulärsten
Orte im Sonnensystem. Es geht zum Mars auf den höchsten Berg, zum am übelsten riechenden Ort, dem Jupitermond Io, zu den größten Vulkanen, den heftigsten
Beben, den tiefsten Meeren, zum schlimmsten Treibhauseffekt und zu vielen anderen überwältigenden
Orten mehr. In ihrer speziellen, mit faszinierenden Fotos
und Grafiken illustrierten Tour versammeln Baker und
Ratcliff zwanglos die wichtigsten und jüngsten Erkenntnisse der Wissenschaft.
Besuchen Sie uns im Internet unter:
www.science-shop.de
per E-Mail
[email protected]
telefonisch
06221 9126-841
2009, 192 S. m. zahlr. meist farb.
Abb., Spiralbindung, kart., Oculum.
Bestell-Nr. 2787
€ 14,90 (D), € 15,40 (A)
Der erfahrene Beobachter Lambert Spix stellt in
diesem Buch die verschiedenen Bauarten und
Ausstattungsmerkmale dieser handlichen »Immerdabei-Werkzeuge« vor. Außerdem gibt er nützliche
Auswahltipps beim Kauf eines Instruments je nach
Anwendungsbiet. Die praktische Handhabung wird
ebenso erläutert, wie die richtige Reinigung und
Pflege der Optik. Der zweite Teil des Buches bietet
ausführliche Hinweise für den Blick nach oben.
Ein Muss für alle Stern- und Naturfreunde!
per Fax
0711 7252-366
per
Post und Weltraum
Sterne
Postfach 810680 • 70523 Stuttgart
*Für Bestellungen außerhalb Deutschlands und Österreichs berechnen wir € 3,50 Versandkosten. Alle Preise inkl. Umsatzsteuer. Preise unter Vorbehalt. Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH
Adalbert Pauldrach
Stephen W. Hawking, Leonard
Mlodinow
n Dunkle kosmische
Energie
Das Rätsel der beschleunigten Expansion des
Universums – Astrophysik
aktuell
Eine neue Erklärung des
Universums
2010, 286 S. mit 57 Abb., kart.,
Spektrum Akademischer Verlag.
Bestell-Nr. 3158
€ 24,95 (D), € 25,70 (A)
Bestell-Nr. 3146
€ 16,95 (D), € 17,50 (A)
Das Universum expandiert beschleunigt! Diese
Beobachtung wirft die Energiebilanz im kosmologischen Standardmodell durcheinander und zwingt
die Astrophysiker zu neuen theoretischen Ideen.
Adalbert Pauldrach erläutert in diesem Band aus
der Reihe Astrophysik aktuell, was explodierende
Sterne über die kosmische Expansionsbewegung
verraten. Dabei öffnet sich für den Leser ein
spannender Werkzeugkasten der Astrophysik, in
dem numerische Simulationen, Lichtkurven und
Spektren unverzichtbar sind, um dem Rätsel der
Dunklen Energie auf die Spur zu kommen.
2010, 189 S. m. zahlr. farb. Abb.,
geb., Rowohlt.
»Um das Universum auf
fundamentalster Ebene zu verstehen, müssen wir
nicht nur wissen, wie sich das Universum verhält,
sondern auch, warum. Warum gibt es etwas und
nicht einfach nichts? Warum existieren wir? Warum
dieses besondere System von Gesetzen und nicht
irgendein anderes? Das ist die letztgültige Frage
nach dem Leben, dem Universum und dem ganzen
Rest. Wir werden versuchen, sie in diesem Buch zu
beantworten.« Stephen Hawking
Portofreie Lieferung nach
Deutschland und Österreich*
Alan Chu, Wolfgang Paech,
Mario Weigand
n Digitale Astrofotografie, mit DVD-ROM
Stephen Hawking stellt provokante Theorien auf
und gleichzeitig harte Fakten in Frage.
INFO-Programm gem. § 14 JuSchG
Sebastian Voltmer
n Wiederkehr des
Mars, DVD-Video
So nah wie seit 56.000
Jahren nicht mehr
Bestell-Nr. 3107
€ 39,90 (D), € 41,10 (A)
Als Grundlage für diesen Atlas dienen 3000 digitale
Aufnahmen des Himmels, die der Astrofotograf Axel
Mellinger zu einem einheitlichen Bild des gesamten
Sternhimmels zusammenfügte. Jeder Atlasseite
gegenüber gestellt ist eine invertierte Reproduktion, auf der alle abgebildeten Deep-Sky-Objekte
markiert sind, insbesondere Doppelsterne,
Veränderliche, Offene Sternhaufen, Galaktische und
Planetarische Nebel, Kugelsternhaufen sowie
Galaxien. Mehr als 1500 Deep-Sky-Objekte und
2500 Sterne lassen sich somit auf den Karten finden
und identifizieren. Dieser Sternatlas ist ein
einzigartiges Werk für visuelle und fotografische
Deep-Sky-Beobachter und sucht in Detailliertheit
und Vollständigkeit seinesgleichen.
2010, Laufzeit 60 Min. + 20 Min.
Bonus, Ton: Surround 5.1, in drei
Sprachen: Deutsch, Englisch und
Französisch, Lichtenstern.
DVD-VIDEO
Bestell-Nr. 3077
€ 24,95 (D), € 24,95 (A)
Abenteuer Amateurastronomie: Eine stimmungsvolle
und lehrreiche Hommage an ein faszinierendes
Hobby! Der Filmemacher Sebastian Voltmer berichtet
von spannenden himmlischen Ereignissen seit 1997.
Ein dabei stetig wiederkehrendes Thema sind die
Oppositionsstellungen des Mars, bis hin zur größten
Annäherung des Roten Planeten an die Erde im Jahre
2003 – so nah wie seit 56.000 Jahren nicht mehr.
Über die Jahre werden wir Zeuge verschiedener Veränderungen auf dem Mars, erleben gewaltige Staubstürme, sehen den mit Eis überzogenen Südpol und
dessen Abschmelzen und begeben uns auf die Suche
nach den beiden Marsmonden Phobos und Deimos.
Harald Lesch
n Universum und
Quanten, DVD-Video
Grundlagen und Praxis der CCDund Digitalkameratechnik
Christopher Potter
2009, 368 S. m. 404 Abb., geb.,
Oculum.
Eine handliche Geschichte des
Universums
Bestell-Nr. 2757
€ 49,90 (D), € 51,30 (A)
2010, 336 S., geb., Piper.
Eine Reise zum Größten und
zum Kleinsten
Ein Film von Gerhard
Windorfer und Herbert Lenz
Bestell-Nr. 3108
€ 22,95 (D), € 23,60 (A)
2010, Laufzeit 90 Min., KomplettMedia.
Dieses umfangreiche Kompendium zur Astrofotografie
ist auf dem neuesten Stand der Technik. Es behandelt
umfassend alle Fragen rund um Kamera, Optik, Montierung, Kamerabedienung und Aufnahmetechnik, sowie
der digitalen Bildbearbeitung. Damit setzt es einen
neuen Standard für Literatur zu diesem Thema.
Dem Buch liegt eine DVD bei, auf der über 40 nützliche Freeware-, Shareware- und Demo-Programme
zur Astrofotografie enthalten sind. Wer sich ernsthaft
mit diesem faszinierenden Gebiet der Astronomie
beschäftigen will, kommt nicht daran vorbei.
Bequem
bestellen:
In dieser dreiteiligen Dokumentation behandelt Stephen
Hawking die Geschichte des Weltalls vom Urknall
über die Gegenwart bis in die weit entfernte Zukunft
und erörtert Fragen über den Anfang und das Ende
der Zeit sowie die Möglichkeit der Existenz außerirdischen Lebens: 1. Episode: Außerirdische, 2. Episode: Zeitreisen, 3. Episode: Visionen eines Genies
DVD-VIDEO
2010, 176 Seiten, Nord- und
Südhimmel im Maßstab 1° pro
cm, 34 × 25 cm, durchgehend
farbig, geb., Oculum.
Bestell-Nr. 3123
€ 39,90 (D), € 41,10 (A)
n Geheimnisse
des Universums,
DVD-Video
Bestell-Nr. 3166
€ 15,99 (D), € 15,99 (A)
Der gesamte Himmel auf
82 Kartenblättern
2010, ca. 200 S. m. 400 Fotos,
Format: 34cm × 25cm, geb.,
Oculum.
Stephen W. Hawking
2010, Laufzeit: 175 Min.,
Polyband.
n Fotografischer
Sternatlas
60 Mondregionen in
hochauflösenden Fotos
Axel Martin, Bernd Koch
NEU
Axel Mellinger, Ronald Stoyan
n Fotografischer
Mondatlas
Der Einzug der digitalen Technik in der Amateurastronomie ermöglicht heute auch Hobby-Fotografen
eine Aufnahmequalität, die vorher unerreichbar war.
Dieser neuartige Atlas macht erstmals davon Gebrauch
und zeigt 60 Regionen der Mondoberfläche auf großformatigen detaillierten Aufnahmen. Fotografien
mit verschiedenen Beleuchtungssituationen lassen die
Mondlandschaften plastisch erlebbar werden und
fördern die Nachvollziehbarkeit für den Beobachter
am Fernrohr. Nahezu lückenlos ist die komplette
Vorderseite des Mondes, die von der Erde aus sichtbar
ist, abgedeckt.
DAS UNIVERSUM IST EINE SCHEIBE –
KoSMISCHE VIDEoS IM SCIENCE-SHoP:
Der große Entwurf
direkt bei
www.astronomie-heute.de
www.science-shop.de
n Sie sind hier
»Sie sind hier« steht auf Orientierungsplänen auf Bahnhöfen
und Wanderparkplätzen. Ein
roter Pfeil zeigt auf einen Punkt, Ihren Standort. Stellen
Sie sich den Kosmos vor und der rote Pfeil zeigt auf
unseren Planeten Erde, ein winziger Punkt in einem
Sonnensystem, in einer Galaxis, in der Unendlichkeit …
Christopher Potter erzählt eine erfrischend andere
Kosmologiegeschichte, originell und unterhaltsam führt
er uns zu den modernen Fragen der Astronomie.
per E-Mail
[email protected]
telefonisch
06221 9126-841
DVD-VIDEO
Bestell-Nr. 3062
€ 29,95 (D), € 29,95 (A)
Von 10 hoch 26 bis 10 hoch -35: Der Reiseführer
Harald Lesch nimmt uns mit auf eine Tour durch die
Größenskalen des Kosmos. Erst führt er uns aus der
Milchstraße hinaus bis an den Rand des Universums,
um dann mit uns hinabzusteigen zu den Quarks bis
hin zur kleinsten Größe, der Planck-Länge. So schließt
sich der kosmische Kreis, die dem Menschen bis
heute bekannte Welt. FSK: Info-Programm.
per Fax
0711 7252-366
per Post2010
November
57
Postfach 810680 • 70523 Stuttgart
*Für Bestellungen außerhalb Deutschlands und Österreichs berechnen wir € 3,50 Versandkosten. Alle Preise inkl. Umsatzsteuer. Preise unter Vorbehalt. Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH