Sonnenprojektionsteleskope zum Selberbauen

Der Venustransit steht vor der Tür, und man fragt sich, wie kann man - ohne großen Aufwand, finanziellen Ausgaben und Gefahren für das Augenlicht - diesen beobachten. Dies gilt insbesondere, wenn man in einer Gruppe, z.B. als Schulklasse die Sonne beobachten möchte. Eine relativ einfache Methode ist die Projektion der Sonne auf eine Fläche. Man braucht ein kleines Objektiv, ein Umlenkspiegel und eine im Schatten liegende weiße Fläche. Seit einiger Zeit gibt es fertige Bausätze, bestehend aus einem Karton-Körper, ein paar Linsen und Spiegeln zu kaufen. Mit dem baldigen Venustransit rücken sie ins Rampenlicht. Zwei davon habe ich getestet.

Beide Teleskope bestehen primär aus einem Karton. Ein Achromat dient als Objektiv, das Licht fällt auf einen konvexen Spiegel, der das Bild auf eine Fläche projiziert. Das Teleskop sitzt auf einem "Dobson-Sockel", ebenfalls aus Karton. Mit Hilfe eines Lotes und einem aufgedrucktem Quadranten kann man die Sonnenhöhe vermessen.

Der Sonnen-Projektor des AstroMedia*-Verlags lässt sich aus acht vorgestanzten A4 großen Kartonblättern zusammenbauen.  Die Optik besteht aus einem zweilinsigen Glas-Achromaten mit 30 mm Durchmesser und 250 mm Brennweite, der in 5 Stufen bis auf 12 mm abgeblendet werden kann, einer Wechseloptik mit 2 Konvexspiegeln mit -10 bzw. -14 mm Brennweite und einem Planspiegel aus Acrylglas. Je nach Konvexspiegelbrennweite beträgt die Sonnenbildgröße auf der herausnehmbaren und mit Schablonen zur Positionsbestimmung auszustattenden Projektionsfläche 75 oder 55 mm. Der Aufdruck ist verspielt, mit Golddruck, viktorianisch, mit einigen netten Details. Die Bauanleitung ist umfangreich, in 34 Schritten zum Erfolg, man sollte sich aber nicht davon abschrecken lassen, denn sie ist leicht verständlich. Leider fehlen hier und da ein paar mehr Abbildungen, die den einen oder anderen Schritt verdeutlicht oder Sicherheit beim Zusammenbau vermittelt hätte. ("Die obere Kante der Außenseite ist genau so lang wie die grade Kante der Innenseite.") Der Aufbau an sich erfordert schon etwas Bastelgeschick, Sorgfalt und etwas Zeit.¹ Obwohl es auch an meinen Fähigkeiten liegen könnte, bedarf meiner Meinung nach einige Schritte und Teile einer Optimierung. So ist die Objektivlinsenhalterung sehr fragil oder der Zusammenbau des Sockels problematisch. Des Weiteren ist es schwierig, Teile zu falten, deren Ausdehnung nicht sehr viel größer als die Papierdicke beträgt oder die sehr lang aber schmal sind. Andererseits hat der Zusammenbau auch viel Spaß gemacht.

Das Solarscope ist wesentlich größer, der Karton ist schwerer. Objektivröhre und Spiegelhalterung sind aus Kunststoff bzw. Aluminium. Die Objektivöffnung ist mit 38 mm nur wenig größer als beim Vergleichsgerät.  Die Gesamtbrennweite wird mit 13 m angegeben, was eine Bildgröße von 115 mm ergibt. Das Design ist "wild", mit Galaxien, Planeten und einer Sonneaufnahme von SOHO. Der Aufbau ist sehr einfach, trotz der aus dem Französischen übersetzten Anleitung. ("Nehmen Sie die Spiegeleinstellvorrichtung n°9 und schrauben Sie dieses Stuck in der schaubbare Spiegeleinstellvorrichtungstütze n° 8." oder "Der fokalisierte Fleck anschauen.") Alles wird gesteckt oder verschraubt, so dass man nicht zu kleben braucht und innerhalb von wenigen Minuten fertig ist. Die Anleitung ist durchgehend bebildert, wodurch Missverständnisse vermieden werden können. Im Gegensatz zum Sonnen-Projektor des AstroMedia*-Verlages wird das Bild durch den konvexen Spiegel direkt auf die Projektionsfläche geworfen und befindet sich dann neben der Objektivröhre. Auch hier kann man mit Hilfe von Schablonen versuchen, Positionsbestimmungen auf der Sonne durchzuführen. Da die Öffnung wesentlich größer als bei dem kleineren Sonnen-Projektor ist, kann man auch die Sonnenflecken abzeichnen.

Der erste Test erfolgte morgens nach Sonnenaufgang bei tief stehender Sonne durch das geschlossene Fenster. Mit beiden Teleskopen konnten mein Sohn und ich sofort Sonnenfleckengruppen sehen, Umbra und Penumbra unterscheiden. Die Benutzung, das Scharfstellen und die Ausrichtung waren problemlos. Da unterscheiden sich die beiden Teleskope nicht. Auch stellten wir bei beiden gleich fest, dass der Schwachpunkt der konvexe Spiegel ist. Durch die kleine beleuchtete Fläche ist die Verarbeitung der Spiegel wichtig, man sieht jede Verunreinigung sofort als Schatten im Bild. Generell habe ich bei beiden Teleskopen Schutzkappen für die Optiken vermisst. Zwei Kappen aus Kunststoff oder aus Karton könnte man doch dazulegen.

Den Feldtest habe ich zur Mittagszeit bei hochstehender Sonne getätigt. Auch bei einer Sonnenhöhe von etwa 60 Grad (gemessen mit dem Quadranten) ist eine Beobachtung problemlos, wobei allerdings die Dobson-Box bei beiden Geräten an ihre Grenzen stößt. Bei dem Solarscope hakt z.B. die Umlenkspiegelaufhängung an einer Kante der Montierung. Mit beiden Geräten konnte man schön einige Sonnenfleckengruppen beobachten. Bei dem Sonnen-Projektor war allerdings das Fokussieren nicht ganz zu einfach wie bei dem Solarscope.

Einen wichtigen und kritischen Mängel habe ich aber bei dem Sonnen-Projektor vorn AstroMedia* gefunden. Es ist möglich, dass das Licht des Objektivs an dem Konvexspiegel vorbei auf das schwarze Gehäuse und auch aus dem Teleskopkörper herausfällt. Dies kann z.B. leicht passieren, wenn man das Teleskop ein paar Minuten unbeaufsichtigt lässt. Fällt es "nur" auf die schwarze Pappe, macht sich dies durch eine sofortige Rauchbildung bemerkbar. Ich hab es zwar nicht getestet, aber eine Selbstentzündung halte ich für möglich.² Kritischer ist es, wenn es aus dem Gehäuse herausfällt. Dadurch besteht die Gefahr, dass das Licht doch jemandem ins Auge trifft. (Ich muss da immer an meinem Sohn denken: "Papa, schaut man da durch?") Beim Solarscope wird dieser Fall durch eine sehr lange Objektivhülse, die in den Kasten hineinreicht, verhindert. (Im obigen Bild ist diese orange Hülse zu sehen.) Das Sonnenbild des Objektivs befindet sich immer innerhalb einer weiß gefärbten Fläche um den Umlenkspiegel und wird dann durch die Hülse ausgeblendet. Hier sollte AstroMedia* nachbessern!

Was kann man noch mit diesen Projektoren anfangen: Bestimmung der Sonnentaglänge, Bestimmung des Breitengrades, Bestimmung des scheinbaren Sonnendurchmessers, Größen- und Lagebestimmung von Sonnenflecken, Sonnenrotationsmessungen, ... Es gibt einige Beobachtungen, die man mit einfachen Mitteln durchführen kann.

Fazit: Mit beiden Teleskopen kann man sehr einfach die Sonne beobachten, oder anderen Mal die Sonnenflecken zeigen. Wenn man nur selber beobachten möchte, ist die Version von AstroMedia* vollkommen ausreichend und bietet auch mehr Bastelspaß. In einer Gruppe, als Verein oder Sternwarte, als Schule oder Kindergarten fährt man mit dem Solarscope besser. Es ist robuster, schneller aufgebaut und größer. Der Preisunterschied macht sich generell in der Verarbeitung bemerkbar. Für den Venustransit sind beide geeignet, und wenn man keine andere Möglichkeit zur Beobachtung hat, sollte man sich so ein Projektionsteleskop besorgen.