Solarwerkstatt
Inhaltsübersicht
In dieser Rubrik dokumentiere ich Reparaturen und Projekte rund um meine astronomische Ausrüstung und Beobachtungstechnik. Die Beiträge basieren auf eigenen Erfahrungen und dienen der Information sowie als Anregung für eigene Ideen. Der Schwerpunkt liegt auf Zubehör und Instrumentenkonstruktionen zur Sonnenbeobachtung.
Mir ist bewusst, dass Leser:innen Inhalte möglicherweise nachvollziehen oder eigene Versuche starten möchten. Eine Umsetzung ähnlicher Projekte erfolgt jedoch ausschließlich auf eigene Verantwortung. Bitte beachten Sie die Sicherheitshinweise (⚠) im verlinkten PDF.
- 3D-Druck-Gehäuse für den Baader Solar Projection Screen (BSPS)
- Sonnenblende zur Reduktion der thermischen Belastung des Spektroheliografen
- Kamerabasierter Weitfeld-Sonnensucher
- Bau eines visuellen Sonnensuchers (3D-Druck)
- Filterbau für ein solares Magnetogram mit dem Spektroheliografen
- PST‑Modifikation (100/1000 H-alpha-Refraktor)
- Bau einer Teleskopsäule
- Bau eines Sonnenprojektors
- Reparatur eines Coronado PST
- Bau einer Powerbox
- Sonnen-Beobachtungstuch aus Verdunklungsrollo-Stoff
- Meteor-Scatter mit Radioastronomie
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.
Sonnenblende zur Reduktion der thermischen Belastung des Spektroheliografen
Im Rahmen der praktischen Optimierung des Spektroheliografen wurde eine einfache, aber wirkungsvolle Sonnenblende zur Reduktion der thermischen Belastung gebaut.
Als Grundkörper diente eine 5 mm starke Sperrholzplatte, die kreisförmig ausgesägt wurde. Der Durchmesser der Blende wurde so gewählt, dass sie den Spektroheliograf und den Detektor (Kamerasensor) großzügig überdeckt.
Die Oberfläche wurde anschließend weiß lackiert. Diese helle Beschichtung reduziert die Aufheizung durch direkte Sonneneinstrahlung und minimiert gleichzeitig die Absorption von Strahlung, wodurch thermische Luftbewegungen im Bereich vor dem Objektiv verringert werden.
Zur mechanischen Befestigung wurde eine vorhandene Metallfassung eines ausgedienten Sonnenprojektionsschirms verwendet. Diese konnte ohne größeren Anpassungsaufwand an das Teleskop adaptiert werden und ermöglicht eine stabile sowie reproduzierbare Montage der Blende.
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.
Bau eines visuellen Sonnensuchers (3D-Druck)
Zur Instrumentausrichtung in der Sonnenbeobachtung wurde ein einfacher visueller Sonnensucher mittels 3D-Druck realisiert. Ziel war eine robuste, stromunabhängige Lösung zur schnellen Grobausrichtung des Teleskops.
Der Sonnensucher besteht aus einem kompakten 3D-Druck mit zwei gegenüberliegenden Öffnungen auf parallelen Flächen. Trifft das Sonnenlicht durch die vordere Öffnung, entsteht auf der hinteren Fläche ein Lichtpunkt. Ist dieser zentriert, ist das Teleskop korrekt auf die Sonne ausgerichtet.
Für den Druck wurde ein thermisch resistenter und UV stabiler Kunststoff (PETG) verwendet, um Verformungen durch Sonneneinstrahlung zu vermeiden.
Der visuelle Sonnensucher ermöglicht eine schnelle Grobausrichtung ohne Kamera oder Elektronik.
Mit sehr geringem konstruktivem Aufwand entstand ein zuverlässiger, wartungsfreier Sonnensucher. Durch den Einsatz temperaturbeständigen Filaments ist der Betrieb auch bei längerer Sonneneinstrahlung problemlos möglich.
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.
PST‑Modifikation (100/1000 H-alpha-Refraktor)
⚠ 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.
Bei diesem Projekt handelt es sich um eine Modifikation eines Coronado PST (PST Mod), um dieses H‑Alpha‑Sonnenteleskop an ein größeres optisches System anzupassen und so höhere Auflösung und Bildqualität bei der Sonnenbeobachtung zu erreichen. Das Coronado PST ist ein speziell für die Sonnenbeobachtung im engen H‑Alpha‑Spektralband konstruiertes Teleskop, das durch interne Filterung nur Licht einer schmalen Wellenlänge von etwa 656,28 nm passieren lässt, sodass Strukturen wie Protuberanzen, Filamente und aktive Regionen auf der Sonnenoberfläche sichtbar werden. Solche Filtertechnik ist so konzipiert, dass schädliche UV‑ und IR‑Strahlung vor Eintritt ins Okular sicher blockiert wird.
Die Modifikation (häufig „PST Mod“ genannt) besteht darin, die H‑Alpha‑Filtereinheit des PST in ein größeres Teleskop zu integrieren, um die effektive Brennweite und damit die Auflösung zu erhöhen. Dazu wurde der optische Aufbau angepasst, indem der Filterblock des PST hinter einem geeigneten Energieschutzfilter (Full‑Aperture D-ERF) und im richtigen Abstand zum Objektiv des verwendeten Teleskops platziert wurde, um im Strahlengang korrekt zu arbeiten. Der Teleskoptubus musste dazu passend gekürzt werden und eine passende Filterzelle für den D-ERF gedreht werden.
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.
Bau eines Sonnenprojektors
⚠ Achtung: Umbau von Sonnenteleskopen
Der Bau, Umbau oder die Modifikation von Teleskopen für die Sonnenbeobachtung ist mit erheblichen gesundheitlichen und technischen Risiken verbunden. Selbiges gilt für die Verwendung eines roten Lasers. ➡ Bitte lesen Sie die vollständigen Sicherheitshinweise (PDF) sorgfältig durch.
Mit dem Sonnenprojektor können Sonnenbilder sicher auf eine Fläche projiziert werden. So lassen sich z. B. Sonnenflecken oder (partielle) Sonnenfinsternisse beobachten und direkt auf Papier zeichnen. Der Projektor verwendet eine einfache Linse (60/700) und Spiegel zur Projektion sowie eine Halterung aus Holz-Kleiderbügeln und Veloursfolie, um flexibel eingesetzt werden zu können. Er ist klein, mobil und kann überall verwendet werden, auch auf der Fensterbank oder dem Balkon.
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.
Bau einer Powerbox
⚠ Achtung: Gefahr für Gesundheit und Geräte durch Elektrizität ➡ Bitte lesen Sie die vollständigen Sicherheitshinweise als PDF sorgfältig durch.
Die hier gezeigte 12‑V‑Powerbox ist eine individuelle Eigenkonstruktion für meine persönliche Nutzung.
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.
Meteor-Scatter mit Radioastronomie
Bei der Meteor-Scatter-Technik werden Radiosignale genutzt, die von Meteoren in der oberen Atmosphäre reflektiert werden. Mit einer Yagi-Antenne, einem Laptop und einem Software‑Defined-Radio-Stick (z. B. RTL-SDR) können diese kurzen Funksignale empfangen und aufgezeichnet werden. Als Sender dient häufig GRAVES (Grand Réseau Adapté à la Veille Spatiale) in Frankreich, ein leistungsstarker Militär-Radarsender, dessen Signale von Meteoren reflektiert werden. Spezielle Software macht die Meteorechos sichtbar und speichert die Daten für eine spätere Auswertung. So können auch Meteore tagsüber oder bei bewölktem Himmel nachgewiesen und ihre Aktivität analysiert werden. Das Setup ist leicht und mobil, kann also kurzfristig auf dem Balkon oder im Garten aufgebaut werden oder sogar fest am Haus/auf dem Dach installiert werden - ideal für die Stadtastronomie.
