Bochumer1981
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Hallo zusammen,
Nachdem ich bereits mit meinem MLAstro SHG-700 vielfältige Erfahrungen in der Spektroheliografie sammeln konnte, wollte ich ein zweites, kleineres und flexibleres System aufbauen. Der Sol’Ex bietet dafür eine interessante Möglichkeit, da man mit überschaubarem Aufwand ein vollständiges Spektroheliografen-System realisieren und gleichzeitig viele eigene Anpassungen vornehmen kann. Entschieden habe ich mich für einen Sol’Ex nach dem Design von James Rignault. Der Aufbau sollte dabei nicht einfach nur ein zweites fertiges Instrument werden, sondern vielmehr eine Art Experimentierplattform, mit der ich verschiedene optische Komponenten testen und Erfahrungen sammeln kann.
Der mechanische Aufbau
Ein großer Vorteil des Sol’Ex ist die Möglichkeit, viele Teile selbst herzustellen. Der komplette mechanische Aufbau wurde deshalb mit dem 3D-Drucker mit PETG Filament gefertigt:
Nach dem Druck wurden die Bauteile angepasst, nachbearbeitet und montiert. Gerade bei einem Spektroheliografen ist die mechanische Genauigkeit sehr wichtig, da bereits kleine Abweichungen bei Abständen oder Winkeln Auswirkungen auf die spektrale Abbildung haben können. Der 3D-Druck bietet hier aber auch große Vorteile: Sollte später eine Änderung notwendig sein, lassen sich Halterungen oder Adapter relativ einfach anpassen und neu fertigen.
Die optischen Bauteile wurden in Frankreich bei Shelyak bestellt.
Ein System für eine feste Wellenlänge
Im Gegensatz zu einem möglichst universellen Aufbau soll dieser Sol’Ex bei mir langfristig auf eine bestimmte Wellenlänge optimiert werden. Die Idee dahinter ist, nicht ständig die komplette Konfiguration zu wechseln und jeweils drei Fokusebenen präzise aufeinander abzustimmen, sondern ein möglichst gut abgestimmtes System für eine Wellenlänge zu erhalten. Dadurch können Gitter, Filter, Kamera und Optik optimal aufeinander abgestimmt werden. Der Sol’Ex dient damit als Ergänzung zu meinem SHG-700, der zukünftig auf die H-alpha-Wellenlänge optimiert wird. Während der SHG-700 für hochauflösende Beobachtungen (auch im Rahmen des Bürgerwissenschaftsprojektes SOLAP) eingesetzt wird, soll der Sol’Ex ein spezialisiertes Instrument für einen bestimmten Spektralbereich werden, voraussichtlich die Kalziumlinien im NUV oder NIR. Beide Spektroheliografen sind fest an ein Teleskop montiert. Für den Sol'Ex habe ich mir einen Evolux 62 ED gekauft.
Erste optische Tests mit dem Sky-Watcher Evolux 62 ED
Bevor es an die Sonne ging, wurde das neu erworbene Teleskop zunächst visuell am künstlichen Stern getestet.
Der kompakte Sky-Watcher Evolux 62 ED zeigt aufgrund seines Designs erwartungsgemäß noch einen gewissen Restfarbfehler. Die Sternabbildung beurteile ich für dieses System jedoch als gut. Größere optische Fehler wie beispielsweise Astigmatismus konnten nicht festgestellt werden. Im intra- und extrafokalen Vergleich zeigt sich eine leichte Abweichung der Beugungsbilder, was auf eine geringe sphärische Aberration hindeutet. Diese ist im Rahmen der praktischen Anwendung jedoch unkritisch, da das Beugungsscheibchen im Fokus sauber und symmetrisch erscheint.
Feuertaufe für den Sol’Ex – oder: Wie man einen Spalt schneller grillt als geplant
Eigentlich wollte ich den Sol’Ex nach dem Aufbau einfach nur schnellstmöglich zum ersten Mal am Himmel testen. Die Neugier war groß: Funktioniert alles? Passt die Justage? Entsteht tatsächlich ein erstes Spektrum? Für den ersten Versuch habe ich den Aufbau mit dem Sky-Watcher Evolux 62 ED auf einer einfachen GP-Montierung auf dem Balkon aufgebaut. Im Aufbaufieber ist mir dann eine Unachtsamkeit passiert – und gerade bei der Sonnenbeobachtung können solche Fehler bekanntlich innerhalb kürzester Zeit unangenehme Folgen haben.
Die Details der kleinen Peinlichkeit erspare ich mir an dieser Stelle, aber das Ergebnis war eindeutig: Die Spalthalterung des Sol’Ex aus PETG war innerhalb weniger Sekunden angeschmolzen. Besonders ärgerlich war dabei, dass es sich nicht um irgendein Bauteil handelte, sondern um die Halterung für den hochpräzisen Glasspalt mit Chrombeschichtung. Mein innerer Perfektionist konnte diesen Zustand natürlich nicht einfach akzeptieren. Also wurde eine neue Spalthalterung gedruckt und anschließend versucht, den Spalt vorsichtig zu entfernen. Dabei zeigte sich allerdings das nächste Problem: Der Spalt war teilweise fest mit der alten Halterung verschmolzen.
Nachdem es schließlich gelungen war, den Spalt zu lösen und wieder einzubauen, begann die nächste Runde der „Verschlimmbesserung“. Die ersten Testbilder mit der neuen Halterung zeigten deutliche Verunreinigungen im Spektrum. Also stand eine Reinigung des Spaltes an – eigentlich kein unbekanntes Thema. Die erste Idee war der Handblasebalg. Der brachte aber keine Besserung. Die bewährte Methode bei starker Verunreinigung: vorsichtig mit feiner Baumwolle beziehungsweise einem Kosmetiktuch und Isopropanol reinigen. Ich nehme dazu auch gerne diese Sensor Reinigungsstabchen. Das Ergebnis war jedoch weiterhin nicht zufriedenstellend. Bei der anschließenden Recherche im Internet nach weiteren Möglichkeiten stellte sich heraus, dass dieser spezielle Sol’Ex-Spalt deutlich empfindlicher aufgebaut ist als der mir vom MLAstro SHG-700 bekannte Spalt. Von einer Reinigung mit Isopropanol wurde daher ausdrücklich abgeraten - zu spät!
Als empfohlene Lösung aus dem Internet blieb schließlich ein ungewöhnlicher Ansatz: ein vorsichtiges Ultraschallbad mit Mineralwasser. Da der Spalt ohnehin bereits einer Belastung ausgesetzt war und ich vorher bereits mit Isopropanol gearbeitet hatte, entschied ich mich für diesen letzten Versuch. Getreu dem Motto - jetzt ist eh nichts mehr zu verlieren. Ich hatte dann glücklicherweise Material für eine Halterung gefunden und los ging es mit dem Spalt in die "Badewanne".
Nach dem Wiedereinbau folgte dann die Erleichterung: Die Testbilder sahen wieder so aus, wie sie sollten.
Eine kleine Lehrstunde also – und eine Erinnerung daran, dass bei der Sonnenbeobachtung nicht nur die Technik, sondern vor allem die Sorgfalt beim Aufbau entscheidend ist!
Erstes Ca-II-K-Spektroheliogramm mit dem SOL'Ex
Ein besonderer Moment war dann die erste Aufnahme im Ca-II-K-Bereich. Zu Testzwecken und zum Schutze des Spaltes kam ein Herschelkeil zum Einsatz. Später wird dieser durch einen ERF-Filter ersetzt.
Auch wenn die verwendete Kamera noch nicht optimal für diesen Einsatztweck war, konnte ich bereits mein erstes eigenes Ca-II-K-Spektroheliogramm (in geminderter Qualtität) unter widrigen Bedingungen (Mittagssonne mit Bewölkung) erzeugen.
Zum Einsatz kam zunächst eine ASI174MM. Die Pixelgröße ist zu groß, wodurch die spektrale Abtastung begrenzt wird und die theoretisch mögliche Auflösung nicht vollständig genutzt werden kann. Für mich war das vor allem ein wichtiger Funktionstest und eine Bestätigung, dass der grundsätzliche Aufbau funktioniert. Eine Kamera mit IMX 678M Sensor wird folgen.
Ausblick
Durch den modularen Aufbau bleibt der Sol’Ex sehr interessant für weitere Experimente.
Denkbar sind beispielsweise Untersuchungen mit unterschiedlichen Gittern und Filtern. Für den NUV-Bereich wären eventuell Gitter mit höherer Linienzahl (3600l/mm) interessant, während für den NIR-Bereich ein Gitter mit 1800l/mm sinnvoll wäre. Die Idee das CA- Triplett um 850nm abzubilden reizt mich sehr.
Fazit
Der Aufbau des Sol’Ex war für mich ein spannendes Projekt, weil hier viele Bereiche zusammen kommen: 3D-Druck, Optik, Mechanik und natürlich die Sonnenbeobachtung.
Der erste Ca-II-K-Versuch zeigt bereits, welches Potenzial in diesem kleinen Spektroheliografen steckt, auch wenn ich den MLAstro SHG-700 für deutlich hochwertiger halte. Der Sol'Ex ist dafür aber selbstgebaut und hat einengroße Community mit ergänzenden Bauteilen, das hat ja auch was. Auch wenn die aktuelle Kamera noch nicht die optimale Lösung darstellt, ist die Basis geschaffen. Ein Dual Band ERF ist bereits auf dem Weg zu mir. Die Kamera wird auch nicht lange auf sich warten lassen...
Jetzt beginnt die eigentliche spannende Phase: die Optimierung des Systems und die Frage, welche Details sich mit einem gut abgestimmten Sol’Ex in der Sonnenchromosphäre sichtbar machen lassen und inwieweit meine zwei Spektroheliografen nun eine Spezialisierung ermöglichen: SHG-700 für VIS und SOL'EX für NUV oder NIR.
CS Stephan
Nachdem ich bereits mit meinem MLAstro SHG-700 vielfältige Erfahrungen in der Spektroheliografie sammeln konnte, wollte ich ein zweites, kleineres und flexibleres System aufbauen. Der Sol’Ex bietet dafür eine interessante Möglichkeit, da man mit überschaubarem Aufwand ein vollständiges Spektroheliografen-System realisieren und gleichzeitig viele eigene Anpassungen vornehmen kann. Entschieden habe ich mich für einen Sol’Ex nach dem Design von James Rignault. Der Aufbau sollte dabei nicht einfach nur ein zweites fertiges Instrument werden, sondern vielmehr eine Art Experimentierplattform, mit der ich verschiedene optische Komponenten testen und Erfahrungen sammeln kann.
Der mechanische Aufbau
Ein großer Vorteil des Sol’Ex ist die Möglichkeit, viele Teile selbst herzustellen. Der komplette mechanische Aufbau wurde deshalb mit dem 3D-Drucker mit PETG Filament gefertigt:
Nach dem Druck wurden die Bauteile angepasst, nachbearbeitet und montiert. Gerade bei einem Spektroheliografen ist die mechanische Genauigkeit sehr wichtig, da bereits kleine Abweichungen bei Abständen oder Winkeln Auswirkungen auf die spektrale Abbildung haben können. Der 3D-Druck bietet hier aber auch große Vorteile: Sollte später eine Änderung notwendig sein, lassen sich Halterungen oder Adapter relativ einfach anpassen und neu fertigen.
Die optischen Bauteile wurden in Frankreich bei Shelyak bestellt.
Ein System für eine feste Wellenlänge
Im Gegensatz zu einem möglichst universellen Aufbau soll dieser Sol’Ex bei mir langfristig auf eine bestimmte Wellenlänge optimiert werden. Die Idee dahinter ist, nicht ständig die komplette Konfiguration zu wechseln und jeweils drei Fokusebenen präzise aufeinander abzustimmen, sondern ein möglichst gut abgestimmtes System für eine Wellenlänge zu erhalten. Dadurch können Gitter, Filter, Kamera und Optik optimal aufeinander abgestimmt werden. Der Sol’Ex dient damit als Ergänzung zu meinem SHG-700, der zukünftig auf die H-alpha-Wellenlänge optimiert wird. Während der SHG-700 für hochauflösende Beobachtungen (auch im Rahmen des Bürgerwissenschaftsprojektes SOLAP) eingesetzt wird, soll der Sol’Ex ein spezialisiertes Instrument für einen bestimmten Spektralbereich werden, voraussichtlich die Kalziumlinien im NUV oder NIR. Beide Spektroheliografen sind fest an ein Teleskop montiert. Für den Sol'Ex habe ich mir einen Evolux 62 ED gekauft.
Erste optische Tests mit dem Sky-Watcher Evolux 62 ED
Bevor es an die Sonne ging, wurde das neu erworbene Teleskop zunächst visuell am künstlichen Stern getestet.
Der kompakte Sky-Watcher Evolux 62 ED zeigt aufgrund seines Designs erwartungsgemäß noch einen gewissen Restfarbfehler. Die Sternabbildung beurteile ich für dieses System jedoch als gut. Größere optische Fehler wie beispielsweise Astigmatismus konnten nicht festgestellt werden. Im intra- und extrafokalen Vergleich zeigt sich eine leichte Abweichung der Beugungsbilder, was auf eine geringe sphärische Aberration hindeutet. Diese ist im Rahmen der praktischen Anwendung jedoch unkritisch, da das Beugungsscheibchen im Fokus sauber und symmetrisch erscheint.
Feuertaufe für den Sol’Ex – oder: Wie man einen Spalt schneller grillt als geplant
Eigentlich wollte ich den Sol’Ex nach dem Aufbau einfach nur schnellstmöglich zum ersten Mal am Himmel testen. Die Neugier war groß: Funktioniert alles? Passt die Justage? Entsteht tatsächlich ein erstes Spektrum? Für den ersten Versuch habe ich den Aufbau mit dem Sky-Watcher Evolux 62 ED auf einer einfachen GP-Montierung auf dem Balkon aufgebaut. Im Aufbaufieber ist mir dann eine Unachtsamkeit passiert – und gerade bei der Sonnenbeobachtung können solche Fehler bekanntlich innerhalb kürzester Zeit unangenehme Folgen haben.
Die Details der kleinen Peinlichkeit erspare ich mir an dieser Stelle, aber das Ergebnis war eindeutig: Die Spalthalterung des Sol’Ex aus PETG war innerhalb weniger Sekunden angeschmolzen. Besonders ärgerlich war dabei, dass es sich nicht um irgendein Bauteil handelte, sondern um die Halterung für den hochpräzisen Glasspalt mit Chrombeschichtung. Mein innerer Perfektionist konnte diesen Zustand natürlich nicht einfach akzeptieren. Also wurde eine neue Spalthalterung gedruckt und anschließend versucht, den Spalt vorsichtig zu entfernen. Dabei zeigte sich allerdings das nächste Problem: Der Spalt war teilweise fest mit der alten Halterung verschmolzen.
Nachdem es schließlich gelungen war, den Spalt zu lösen und wieder einzubauen, begann die nächste Runde der „Verschlimmbesserung“. Die ersten Testbilder mit der neuen Halterung zeigten deutliche Verunreinigungen im Spektrum. Also stand eine Reinigung des Spaltes an – eigentlich kein unbekanntes Thema. Die erste Idee war der Handblasebalg. Der brachte aber keine Besserung. Die bewährte Methode bei starker Verunreinigung: vorsichtig mit feiner Baumwolle beziehungsweise einem Kosmetiktuch und Isopropanol reinigen. Ich nehme dazu auch gerne diese Sensor Reinigungsstabchen. Das Ergebnis war jedoch weiterhin nicht zufriedenstellend. Bei der anschließenden Recherche im Internet nach weiteren Möglichkeiten stellte sich heraus, dass dieser spezielle Sol’Ex-Spalt deutlich empfindlicher aufgebaut ist als der mir vom MLAstro SHG-700 bekannte Spalt. Von einer Reinigung mit Isopropanol wurde daher ausdrücklich abgeraten - zu spät!
Als empfohlene Lösung aus dem Internet blieb schließlich ein ungewöhnlicher Ansatz: ein vorsichtiges Ultraschallbad mit Mineralwasser. Da der Spalt ohnehin bereits einer Belastung ausgesetzt war und ich vorher bereits mit Isopropanol gearbeitet hatte, entschied ich mich für diesen letzten Versuch. Getreu dem Motto - jetzt ist eh nichts mehr zu verlieren. Ich hatte dann glücklicherweise Material für eine Halterung gefunden und los ging es mit dem Spalt in die "Badewanne".
Nach dem Wiedereinbau folgte dann die Erleichterung: Die Testbilder sahen wieder so aus, wie sie sollten.
Eine kleine Lehrstunde also – und eine Erinnerung daran, dass bei der Sonnenbeobachtung nicht nur die Technik, sondern vor allem die Sorgfalt beim Aufbau entscheidend ist!
Erstes Ca-II-K-Spektroheliogramm mit dem SOL'Ex
Ein besonderer Moment war dann die erste Aufnahme im Ca-II-K-Bereich. Zu Testzwecken und zum Schutze des Spaltes kam ein Herschelkeil zum Einsatz. Später wird dieser durch einen ERF-Filter ersetzt.
Auch wenn die verwendete Kamera noch nicht optimal für diesen Einsatztweck war, konnte ich bereits mein erstes eigenes Ca-II-K-Spektroheliogramm (in geminderter Qualtität) unter widrigen Bedingungen (Mittagssonne mit Bewölkung) erzeugen.
Zum Einsatz kam zunächst eine ASI174MM. Die Pixelgröße ist zu groß, wodurch die spektrale Abtastung begrenzt wird und die theoretisch mögliche Auflösung nicht vollständig genutzt werden kann. Für mich war das vor allem ein wichtiger Funktionstest und eine Bestätigung, dass der grundsätzliche Aufbau funktioniert. Eine Kamera mit IMX 678M Sensor wird folgen.
Ausblick
Durch den modularen Aufbau bleibt der Sol’Ex sehr interessant für weitere Experimente.
Denkbar sind beispielsweise Untersuchungen mit unterschiedlichen Gittern und Filtern. Für den NUV-Bereich wären eventuell Gitter mit höherer Linienzahl (3600l/mm) interessant, während für den NIR-Bereich ein Gitter mit 1800l/mm sinnvoll wäre. Die Idee das CA- Triplett um 850nm abzubilden reizt mich sehr.
Fazit
Der Aufbau des Sol’Ex war für mich ein spannendes Projekt, weil hier viele Bereiche zusammen kommen: 3D-Druck, Optik, Mechanik und natürlich die Sonnenbeobachtung.
Der erste Ca-II-K-Versuch zeigt bereits, welches Potenzial in diesem kleinen Spektroheliografen steckt, auch wenn ich den MLAstro SHG-700 für deutlich hochwertiger halte. Der Sol'Ex ist dafür aber selbstgebaut und hat einengroße Community mit ergänzenden Bauteilen, das hat ja auch was. Auch wenn die aktuelle Kamera noch nicht die optimale Lösung darstellt, ist die Basis geschaffen. Ein Dual Band ERF ist bereits auf dem Weg zu mir. Die Kamera wird auch nicht lange auf sich warten lassen...
Jetzt beginnt die eigentliche spannende Phase: die Optimierung des Systems und die Frage, welche Details sich mit einem gut abgestimmten Sol’Ex in der Sonnenchromosphäre sichtbar machen lassen und inwieweit meine zwei Spektroheliografen nun eine Spezialisierung ermöglichen: SHG-700 für VIS und SOL'EX für NUV oder NIR.
CS Stephan
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Die von mir in Karbon verstärktem ASA gedruckte Variante ist sehr lichtdicht. Zudem ist das ASA durch die Karbonfasern sehr rau, spiegelt nicht und schluckt Streulicht sehr effektiv.