Test eines 16" GSO Spiegels
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Hintergrund
Seit etwa 4 Jahren beobachte ich nun regelmäßig mit meinem
16"-Selbstbaudobson
, der mir etliche schöne Beobachtungserlebnisse beschert hat. Ich wusste zwar immer, dass der
eingebaute Spiegel keine Spitzenoptik ist aber immerhin als beugungsbegrenzt, also mit einem
Strehlwert von >=0,8, verkauft wurde. Die Spiegel von GSO aus Taiwan haben ja auch den anerkannten
Ruf im Mittel recht gut zu sein. So gab es für mich auch nie einen Grund den verbauten Spiegel zu
testen oder testen zu lassen. Das Interesse an einem Test des Spiegels wurde jedoch durch den Test
eines 16"-Spiegels, der von einem Sternfreund in den 80er Jahren erworben wurde, durch meinen Sternfreund
Horia Costache geweckt. Dieser besagte Spiegel liess nie eine wirklich gute und scharfe Abbildung zu,
so dass der Besitzer immer glaubte, er hätte das Gerät nie richtig kollimiert. Die Wahrheit war jedoch
ein außerordentlich schlechter Strehlwert von 0,1, der mit dem Spiegel keine bessere Auflösung als mit
einem 4-Zöller erlaubte, sehr ärgerlich, weil damals über 6000 DM für den Spiegel bezahlt wurden.
Irgendwie hat mich dann der Teufel geritten meinen Spiegel auch mal beim besagten Sternfreund testen
zu lassen. Die Ergebnisse dieses Tests sollen im Folgenden vorgestellt werden.
Messdurchführung
Der Spiegel wurde von Horia Costache mittels eines selbstgebauten Bath-Interferometers sowie mittels
Focault-Test, als auch durch einen Ronchi-Test (im Krümmungsradius) charakterisiert. Zur Eliminierung
eines möglichen Prüfstandastigmatismus´des senkrecht gelagerten Spiegels wurden jeweils Interferogramme
in der Ausgangsposition sowie Interferogramme mit um 90° dazu gedrehten Spiegels aufgenommen. Um den
Einfluss der Umgebungsbedingungen und des Lasers zu eliminiern wurden jeweils 8 Interferogramme aufgenommen
und deren Auswertungen gemittelt. Die Auswertung der Interferogramme erfolgte mittels der frei erhältlichen
Software "Open Fringe".
Ergebnisdiskussion
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Das nebenstehende Ronchi-Gramm wurde mit einem Gitter mit 8 Linien/mm aus dem Krümmungsradius
heraus aufgenommen (Achtung: im Gegensatz zu einem
Ronchi-Test
aus dem Unendlichen, wie am Stern, sind hier keine geraden Linien zu erwarten!). Das Ronchi-Gramm
dient lediglich dazu erste Auffälligkeiten zu detektiern und die Glattheit des Spiegels abzuschätzen.
Anhand dieses Ronchi-Gramms lassen sich in diesem Fall noch keine groben Fehler des Spiegels
erkennen.
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Anders verhält sich dies aber bereits anhand des nebenstehenden, exemplarischen Focault-Bildes. Hier
deutet sich bereits ein Astigmatismus des Spiegels an. Der innere Bereich links (rechts)
neben der Mittelsenkrechten zeigt oben und unten Aufhellungen (Verdunkelungen) im Dunklen (Hellen)
Bereich, die dort idealerweise nicht hingehören. Der Astigmatismus ist im Focault-Test aber nicht
quantifizierbar und muss interferometrisch erfasst werden.
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Links ist exemplarisch ein Interferogramm abgebildet, wie es mittels eines Bath-Interferometers
unter Verwendung eines 532 nm Nd:YAG-Lasers aufgenommen wurde. Die Linienmuster können mittels
der Software "Open Fringe" digitalisiert werden und mittels einer Fast-Fourier-Transformation (FFT)
in ein Oberflächenprofil des Spiegels umgerechnet werden. Neben dem Profil werden auch die Zernike-
Koeffizienten für die gängigen Abbildungsfehler von der Software geliefert.
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Nebenstehend ist das 2D-Profil des Wellenfrontfehlers in Einheiten der Referenzwellenlänge von
550 nm dargestellt. Hier ist schon deutlich eine Asymmetrie zu erkennen, die sich letztlich in
einem Astigmatismus äußern wird (s. auch künstlicher Stern weiter unten). Der Wellenfrontfehler
weißt eine Art Sattelform auf, dessen Überhöhung besonders in den roten Bereichen besonders groß
ausfällt (Größenordnung der Referenzwellenlänge).
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Ein Schnitt des Wellenfrontfehlers in Einheiten der Referenzwellenlänge von 550 nm verdeutlicht
die Situation der extremen Überhöhung am Rand nochmals. Die rot markierten Bereiche sind diejenigen,
wo der Wellenfrontfehler größer als etwa Lambda/10, entsprechend einem Oberflächenfehler von größer
als etwa Lambda/5 ist. Dies ist üblicherweise die Grenze, ab der man von einem wirklich guten
Spiegel sprechen kann.
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Der künstlich erzeugte Stern bei intrafokalem (links), extrafokalem (rechts) und fokussiertem
Bild (Mitte) mit deutlich sichtbarem Astigmatismus und auch sphärischem Fehler.
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Der sphärische Fehler, welcher sich im künstlichen Stern durch eine hohe Intensität im äußeren
Beugungsring und durch eine verbreiterte, zentrale Beugungsscheibe manifestiert, wird auch in der
nebenstehenden Point-Spread-Function (PSF: radialer Schnitt durch die Beugungsintesnität. Achtung:
logarithmische Skala auf der Intensitätsskala!) sofort deutlich. Die Energie wird über eine größere
Fläche im Fokus verteilt und reduziert damit die mögliche auflösung der Optik.
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Die vorhandenen Fehler wirken sich auf die Kontrastübertragung des Spiegels aus, dargestellt durch
die Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Auflösung (schwarze Kurve: ideal, rote Kurve:
gemessen). Theoretisch sollte ein 16"-Spiegel eine Grenzauflösung von etwa 0,3 Bogensekunden haben,
entsprechend des Schnittpunktes der MTF mir der Abszisse (Kontrast 0). In Realität wird mit diesem
Spiegel aber nur 0,5 Bogensekunden erreicht, entsprechend der Auflösung eines perfekten 8-Zöllers!
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Die folgende Tabelle zeigt nochmals die Zusammenfassung der aus dem Interferogramm bestimmten
Parameter sowie den mittleren Wellenfrontfehler RMS=0,169, entsprechend Lambda/6 und den Strehlwert
von 0,32.
Fazit
Der vorliegende GSO-Spiegel ist sicherlich kein Meisterwerk, dies sollte man auch nicht erwarten,
für einen Verkaufspreis von unter 1000 EUR. Der Strehlwert von 0,32 würde bei manch einem Sternfreund
zu einem vernichtenden Urteil über den Spiegel führen, doch ist das gerechtfertigt!? Nun, die Spiegel
werden im Handel durchweg als beugungsbegrenzt verkauft, die Grenze dafür wäre ein Strehlwert von 0,8
oder größer, insofern wäre dies sicherlich ein Kritikpunkt. Vielleicht ein Ausreisser? Nein, wohl eher
nicht, ein baugleicher Spiegel, welcher ebenfalls von Horia getestet wurde, zeigt auch nur einen Strehlwert von 0,4 und
weist auch einen Astigmatismus auf. Auch sonst lassen sich Ähnlichkeiten feststellen, die darauf
hindeuten, dass diese Spiegel auf derselben Maschine poliert worden sind. Andererseits lässt sich
das theoretische Auflösungsvermögen eines solch großen Spiegels bei den mäßigen Seeing-Bedingungen
in Mitteleuropa niemals ausreizen, was wohl dazu führen dürfte, dass die wenigsten Besitzer einer
solchen Optik, den kleinen Strehlwert am Himmel wahrnehmen dürften. Alles in allem ist die Optik
für das wofür sie gemacht wurde, nämlich als "Lichteimer" zur Beobachtung lichtschwacher Deep-Sky
Objekte mit Vergrößerungen bis vielleicht 400x. Dabei zeigt die Optik nämlich nach meiner Erfahrung
durchaus passable Abbildungseigenschaften und wann kann man schon mal mit Vergrößerungen in dem
Bereich in Mitteleuropa beobachten, fast nie?! Oberhalb von 400x Vergrößerung merkt man aber
irgendwie, dass die Abbildungsqualität nachlässt. Eine Asti am Stern konnte ich aber noch nie
feststellen (Interessant: würde der Asti bei der Auswertung ignoriert, ergäbe sich ein
annähernd beugungsbegrenzter Spiegel). Ich persönlich habe immer viel Spaß mit der Optik bei der
Deep-Sky Beobachtung gehabt und werde dies auch in Zukunft haben. Strehlfetischisten und Perfektionisten
sollten aber lieber auf einen Spiegel von Alluna-Optik oder Zambuto zurückgreifen, dies aber zu einem
Preis der ein Vielfaches dessen der GSO Optik beträgt. Der Tester hatte übrigens vor kurzem einen
Alluna 16" Spiegel vor dem Interferometer und konnte mit seinen Messungen die Werte im mitgelieferten
Protokoll eindrucksvoll bestätigen!
Clear Skies
Thomas
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