Solarwerkstatt

Reinigung eines Spektroheliografen-Spalts

Es zeigte sich bei einem Spektroheliografen ein bekanntes Problem: Verunreinigungen auf dem Spalt führten im Spektroheliogramm zu sichtbaren Streifen und beeinträchtigten damit die Bildqualität. Der Handblasebalg als schonendes Mittel meiner ersten Wahl erbrachte allerdings keine Abhilfe.

Eine Reinigung des Spalts war daher notwendig. Dabei ist jedoch Vorsicht geboten, denn die auf dem Markt erhältlichen Spalte unterscheiden sich deutlich in ihrer Empfindlichkeit. 

Ein hochwertig vergüteter Spalt konnte in der Vergangenheit problemlos beidseitig mit Isopropanol und speziellen Sensorreinigungsstäbchen gereinigt werden. Der hier betroffene Spalt erwies sich jedoch als deutlich empfindlicher. Für ihn dürfe, laut Hersteller, nur besonders schonende Reinigungsverfahren mit Wasser oder enzymatischem Optikreiniger benutzt werden. 

Nach dem Ausbau wurde der Spalt in einer improvisierten Halterung fixiert und anschließend in einem Ultraschallbad mit Mineralwasser gereinigt.

Nach der Ultraschallreinigung erfolgte eine abschließende Reinigung mit einem Sensorreinigungsstäbchen und Aqua destillata. Der Spalt konnte dadurch ohne Beschädigung von den Ablagerungen befreit werden. Die anschließende Kontrolle der Spektroheliogramme zeigte, dass die störenden Streifen durch die Reinigung beseitigt werden konnten.

3D-Druck-Gehäuse für den Baader Solar Projection Screen (BSPS)

Für den Baader Solar Projection Screen  (BSPS) wird auf der Homepage des Herstellers ein digitaler Bauplan für ein 3D-Druck-Gehäuse als Alternative zum Original-Kartongehäuse angeboten. Dieses Gehäuse verfügt auch über eine Schiebeabdeckung zum Schutz der Projektionsfläche. Im Rahmen dieses Umbaus wurden die 3D-Druck-Baupläne von der Herstellerwebsite herunter geladen und ein Gehäuse gedruckt sowie der BSPS umgebaut.

Kamerabasierter Weitfeld-Sonnensucher

Zur schnellen und sicheren Ausrichtung des Spektroheliografen wurde ein einfacher Weitfeld-Sonnensucher auf Basis vorhandener Komponenten aufgebaut. Ziel war es, die Sonne zu Beginn einer Aufnahmesession zuverlässig im Gesichtsfeld zu erfassen.

Für den Sonnensucher wurden folgende Komponenten verwendet:

• eine ältere Astrokamera
• eine 2.8 mm Weitwinkeloptik
• ein 2" zu 1,25" Adapter
• ein 2" zu 1,25" Filtergewinde Adapter
• ein Reststück geeigneter Sonnenfilterfolie

Die Weitwinkeloptik erzeugt ein sehr großes Gesichtsfeld, sodass die Sonne auch bei grober Ausrichtung schnell sichtbar wird. Vor der Optik wurde die Sonnenfilterfolie sicher befestigt, um die einfallende Strahlung ausreichend zu dämpfen und die Kamera zu schützen.
Die Montage erfolgte parallel zum Hauptteleskop, sodass die optische Achse des Sonnensuchers möglichst gut mit der des Spektroheliografen übereinstimmt. Eine grobe Justage reicht hierbei aus, da das große Gesichtsfeld kleinere Abweichungen kompensiert. Das Fadenkreuz wird softwareseits im Kamerabild eingeblendet.

Ich habe darauf geachtet, dass die Sonnenfilterfolie spannungsfrei und ohne Beschädigungen montiert wurde, um eine sichere Dämpfung der Strahlung zu gewährleisten. Eine feste mechanische Kopplung an das Hauptinstrument erleichterte die reproduzierbare Ausrichtung. Das Livebild der Kamera wurde  möglichst kontrastreich eingestellt, um die Sonnenscheibe schnell zu erkennen. Mithilfe der Aufnahmesoftware wurde in das Kamerabild ein Fadenkreuz eingeblendet.

Der Weitfeld-Sonnensucher ist ein reines Hilfsinstrument für die initiale Ausrichtung. Er ersetzt keine präzise Nachführung oder Feinjustage, reduziert jedoch den Zeitaufwand zu Beginn jeder Aufnahmesession deutlich.
Insbesondere bei der Spektroheliografie, bei der das eigentliche Beobachtungsfeld durch den Spalt stark eingeschränkt ist, stellt der Sonnensucher eine praktische Ergänzung dar.

Nachtrag: Im praktischen Einsatz hat sich gezeigt, dass der kamerabasierte Sonnensucher für meine Anwendungen nicht mehr erforderlich ist. Der zusätzliche Aufwand durch Kamera, Kabel und Software steht dem Nutzen gegenüber. Für die reine Grobausrichtung des Spektroheliografen reicht ein einfacher visueller Sonnensucher (siehe unten) aus. Dadurch konnte der Aufbau reduziert, das Gewicht verringert und die Inbetriebnahme vereinfacht werden.

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Filterbau für ein solares Magnetogramm mit dem Spektroheliografen 

⚠ Achtung: Umbau eines Sonnenteleskops

Der Bau, Umbau oder die Modifikation von Teleskopen für die Sonnenbeobachtung ist mit erheblichen technischen und gesundheitlichen Risiken verbunden. ➡ Bitte lesen Sie die vollständigen Sicherheitshinweise (PDF) sorgfältig durch. 

Ziel war es magnetische Strukturen auf der Sonne durch zirkulare Polarissationsfiter mithilfe der Spektroheliografie sichtbar zu machen. Nimmt man zwei Spektroheliogramme einer magnetisch sensiblen Spektrallinie (Fe I bei 6302.5 Å) der Sonne mit entgegengesetzter zirkularer Polarisation auf und vergleicht diese miteinander, lässt sich aus der Intensitätsdifferenz ein einfaches Magnetogramm der Sonne ableiten. Hierfür wird der Intensitätsunterschied in den Flügeln einer magnetisch empfindlichen Absorptionslinie ausgewertet, dafür nutze ich die photosphärische Eisenlinie Fe I bei etwa 6302.5 Å. 

Der optische Instrumentenaufbau dafür entspricht im Wesentlichen meinem üblichen System für spektroheliografische Beobachtungen. Als Teleskop kommt ein Takahashi FS-78 Fluorit-Apochromat mit 78 mm Öffnung und 639 mm Brennweite zum Einsatz. Daran ist mein Spektroheliograf SHG-700 angeschlossen. Zum Schutz der Optik befindet sich vor dem Objektiv ein D-ERF-Filter, der einen großen Teil der Energie des Sonnenlichts aus dem Strahlengang entfernt. Um die benötigte Polarisation zu erzeugen, wird eine sehr einfache Lösung verwendet: die Polarisationsfolie aus einer 3D-Kinobrille. Durch Drehen dieser Folie lassen sich zwei Aufnahmen mit unterschiedlicher Polarisation erzeugen, die später miteinander verrechnet werden können.

Der erste praktische Test mit §D-Kinobrillen verlief allerdings unerwartet kurz. Bereits nach  im  Sonnenlicht (mit D-ERF-Filter) begann sich die dünne Kunststofffolie der 3D-Brille sichtbar zu verformen und schmolz schließlich. Offenbar reicht der D-ERF allein nicht aus, um die thermische Belastung dieser sehr empfindlichen Folie ausreichend zu reduzieren. 

Um dieses Problem zu lösen, wurde der Aufbau um einen zusätzlichen Filter ergänzt. Vor der Polarisationsfolie befindet sich nun ein UV/IR-Cut-Filter auf KG3-Basis. Dieser Filter reduziert insbesondere den infraroten Anteil der Strahlung, der maßgeblich zur Erwärmung beiträgt. Die Filterkette lautet damit nun:  D-ERF-Objektiv – UV/IR-Cut (KG3) – Polarisationsfolie – Spektroheliograf. 

Mit diesem angepassten Aufbau sollen nun zwei vollständige Datensätze aufgenommen werden, jeweils mit unterschiedlich orientierter Polarisationsfolie. Aus den Aufnahmen in den beiden Flügeln der Fe-Linie lässt sich anschließend durch Differenzbildung ein erstes experimentelles Magnetogramm erzeugen. Ob und in welchem Umfang sich damit tatsächlich magnetische Strukturen wie aktive Regionen oder die magnetischen Polaritäten von Sonnenflecken sichtbar machen lassen, wird sich in den nächsten Beobachtungen zeigen. Für mich ist dieser Aufbau zunächst einmal ein Werkstattprojekt, welches zeigen soll, wie weit sich solche spektropolarimetrischen Methoden mit Amateurmitteln nachvollziehen lassen.

Mein damit erzeugtes erstes Magnetogramm wird hier präsentiert.

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Bau einer Teleskopsäule

Die Säule wurde in einer Werkstatt von einem Astrokollegen gefertigt, die Endmontage habe ich anschließend im privaten Garten vorgenommen. Im Laufe der Zeit habe ich zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen umgesetzt, z. B. optimierte Stromversorgung, verbesserte Isolierung und Sicherungen. Die Säule dient mittlerweile als komfortable Basisstation für meine Beobachtungen und Fotografien.

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Reparatur eines Coronado PST

⚠ Achtung:  Umbau von Sonnenteleskopen

Der Bau, Umbau oder die Modifikation von Teleskopen für die Sonnenbeobachtung ist mit erheblichen technischen und gesundheitlichen Risiken verbunden. ➡ Bitte lesen Sie die vollständigen Sicherheitshinweise als PDF sorgfältig durch. 

Mit zunehmendem Alter meines Coronado PST zeigte der ITF Filter deutliche Alterungsspuren in der Vergütung ("Rost"). Zum Glück gibt es sehr gute ITF Ersatzfilter mit lebenslanger Haltbarkeit und KG3 Filter für den IR-Bereich bis 5000nm im Handel. Der Ersatz des Filters gelang mir problemlos und das Gerät zeigt nun eine deutlich hellere und kontrastreichere Abbildung als zuvor.

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Sonnen-Beobachtungstuch aus Verdunklungsrollo-Stoff

Der Stoff von Verdunklungsrollos eignet sich hervorragend als Beobachtertuch für die Sonnenbeobachtung, da er nahezu vollständig lichtundurchlässig ist. Streulicht wird effektiv abgeschirmt, wodurch Kontraste und feine Details besser erkennbar sind. Gleichzeitig ist das Material robust, formstabil, leicht zu verarbeiten und erwärmt sich in der Sonne weniger stark als vollständig schwarze Stoffe. 

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