Bamberg-Refraktor (Berlin)

Das 12-Zoll-Fernrohr wurde 1889 in den Berliner Werkstätten von Carl Bamberg in der Friedenauer Bundesallee gebaut, war damals das größte Teleskop im Königreich Preußen und nach dem Refraktor am Observatoire de Strasbourg das zweitgrößte im Deutschen Reich. Es zeichnete sich durch eine sorgfältige Herstellung, eine große Brennweite und moderne Steuerungstechnik aus. Zur weitgehend automatischen Nachführung des Fernrohrs entsprechend dem Stundenwinkel des zu beobachtenden Objekts wurde eine elektrische Uhr eingesetzt. Die Linsen wurden aus hochwertigen Gläsern des Glastechnischen Laboratoriums Schott & Genossen in Jena gefertigt.[1] Die Gesamtkosten beliefen sich auf 50.000 Mark, was 250 Kilogramm Silber entsprach (Anmerkung: Diese Silbermenge entspricht gut 8.000 Feinunzen mit einem Marktwert (Stand 2018/2019) von gut 100.000 Euro).

Zunächst stand es nicht nur für Forschungszwecke, sondern vor allem für die Öffentlichkeit in der Sternwarte der Urania an der Invalidenstraße in Berlin zur Verfügung, die mit einer elektrisch bedienbaren Kuppel ausgestattet war. Mit dem Refraktor entdeckte der Astronom Gustav Witt 1896 und 1898 die Asteroiden (422) Berolina und (433) Eros.

Im Zweiten Weltkrieg wurde zwar das Gebäude stark beschädigt, die Glaslinsen blieben allerdings unbeschädigt. Das Teleskop konnte 1951 geborgen werden und wurde von den Askania-Werken in Berlin-Mariendorf instand gesetzt. 1955 wurde es als das größte betriebsfähige Fernrohr in Berlin auf dem Gelände der Sternwarte des Wilhelm-Foerster-Instituts in der General-Pape-Straße in Berlin aufgestellt, das seit 1947 in der Halbruine eines ehemaligen Offizierskasinos von den beiden Berliner Amateurastronomen Hans Rechlin und Hans Mühle aufgebaut und im Juni 1953 in den Verein Wilhelm-Foerster-Sternwarte überführt wurde. Der Bamberg-Refraktor wurde dort ebenfalls für öffentliche Vorführungen, aber auch zur Ausbildung von Astronomen verwendet.[2] Die Lichtverschmutzung durch die nahe gelegenen Bahnanlagen am Südkreuz erwies sich für die nächtlichen Himmelsbeobachtungen jedoch als ungünstig, so dass ein neuer Standort gesucht wurde.

Gedenktafel rechts neben dem Haupteingang der Sternwarte

Im November 1961 erfolgte die Grundsteinlegung der mit Mitteln der Deutschen Klassenlotterie Berlin gebauten Wilhelm-Foerster-Sternwarte auf dem Insulaner in Berlin-Schöneberg, der nach dem Krieg als Trümmerberg zu einer Höhe von gut 78 Metern aufgeschichtet wurde. Im Jahr 1962 führte Askania in Berlin-Mariendorf eine Generalüberholung des Teleskops durch, und seit der Eröffnung der Wilhelm-Foerster-Sternwarte am 30. Januar 1963 ist der Refraktor in der größten Kuppel der Volkssternwarte das wichtigste und am häufigsten eingesetzte Instrument für Vorführungen des Vereins.[3] Die bewegliche Kuppel mit einem Durchmesser von elf Metern stammt aus dem Jahr 1905. Sie wurde in den Berliner Zeiss-Ikon-Werken in Berlin-Friedenau nicht mehr benötigt und der Sternwarte überlassen.

Mit dem Bamberg-Refraktor fertigten Adolf Voigt und Hans Giebler der Gruppe Berliner Mondbeobachter von 1964 bis 1969 die Rollfilm-Aufnahmen für den Berliner Mond-Atlas an, die inzwischen als Digitalisat zur Verfügung gestellt werden.[4] Im Rahmen des US-amerikanischen Moonwatch-Programms wurden unter der Leitung von Harro Zimmer Satellitenorbits beobachtet. Heute wird der große Refraktor hauptsächlich für öffentliche Vorführungen eingesetzt.[5]

Neben dem Rathenower Refraktor, dem Großen Refraktor in Potsdam und dem Großen Treptower Refraktor der Archenhold-Sternwarte gehört der Bamberg-Refraktor nach wie vor zu den großen Teleskopen im Berliner Raum. Er ist das älteste funktionsfähige Großteleskop mit Linsen in Europa.[6]

Der optische Strahlengang beim achromatischen Objektiv des Bamberg-Refraktors mit je einer Linse aus Kronglas (links) und Flintglas (rechts) mit den beiden entsprechenden Hauptebenen

Der Bamberg-Refraktor wurde nach dem Prinzip des Kepler-Fernrohrs mit einem optisch korrigierten Objektiv mit sphärisch geschliffenen Linsen aus Flint- und Kronglas konstruiert. Durch die Kombination der beiden Glassorten mit unterschiedlicher Dispersion ist das Objektiv achromatisch, so dass die blauen und roten Lichtanteile fast die gleiche Schnittweite haben, die allerdings ein wenig kürzer ist als die Brennweite im Grünen. Die Gläser waren gewöhnliche Silikat-Gläser von Schott, die jedoch sehr aufwändig und besonders sorgfältig verarbeitet wurden, so dass sie spannungsfrei und optisch rein aus der Schmelze erstarren konnten.[7] Die beiden nicht miteinander verkitteten Linsen haben die folgenden Parameter:[8]

Aus der Öffnungsweite

${\displaystyle D=320{\text{ mm}}}$

und der Brennweite

${\displaystyle f=5000{\text{ mm}}}$

ergibt sich eine konstante Lichtstärke von knapp 16 respektive ein Öffnungsverhältnis von gut 1/16:

${\displaystyle k={\frac {f}{D}}\approx 15,6}$

Der bildseitige Öffnungswinkel beträgt:

${\displaystyle \omega _{b}=2\cdot \arctan {\frac {D}{2\cdot f}}\approx 3,7^{\circ }}$

Die sphärische Aberration ist nicht korrigiert. Der Durchmesser ${\displaystyle d_{B}}$ des Beugungsscheibchens in der Bildebene beträgt bei einer Wellenlänge ${\displaystyle \lambda }$ von 550 Nanometern im Grünen durch die Beugungsbegrenzung:

${\displaystyle d_{B}(550{\text{ nm}})\approx 2,44\cdot \lambda \cdot k\approx 21{\text{ µm}}}$

Das durch die Beugung begrenzte und als kleinster Winkel ${\displaystyle \delta }$ zwischen zwei noch zu unterscheidenden Sternen angegebene Auflösungsvermögen des Bamberg-Refraktors beträgt also:

${\displaystyle \delta \approx \arcsin {\left(1,22{\frac {\lambda }{D}}\right)}\approx 0,12\cdot 10^{-3\circ }\approx 0,0072'\approx 0,43''}$

Damit ergibt sich in der Bildebene des Fernrohrs eine maximale Anzahl von auflösbaren Linienpaaren ${\displaystyle N_{L}}$ entlang des Bildkreisdurchmessers ${\displaystyle B}$ von:[9]

${\displaystyle N_{L}(\lambda )={\frac {N_{P}}{2}}\approx {\frac {B}{2,44\cdot \lambda \cdot k}}={\frac {B}{d_{B}(\lambda )}}}$

Bei der Wellenlänge im Grünen folgt somit:

${\displaystyle N_{L}(550{\text{ nm}})={\frac {B}{d_{B}(550{\text{ nm}})}}={\frac {B}{0,021{\text{ mm}}}}}$

Daraus resultiert in der Bildebene also eine maximale Ortsfrequenz von knapp 48 Linienpaaren pro Millimeter, und für einen Bildkreisdurchmesser von 21 Millimetern im Okular ergibt sich eine maximale Ortsfrequenz von 1000 Linienpaaren pro Bildkreisdurchmesser.

Die Lichtstärke reicht aus, um Objekte bis zur 14. Größenklasse beobachten zu können.[10] Je nach verwendetem Okular wird das Fernrohr meist mit Vergrößerungen von 70-fach bis 700-fach betrieben.[11]

Mit Montierung und Ausgleichsgewicht wiegt das Instrument viereinhalb Tonnen. Es ist so austariert, dass es auch ohne Motoren von Hand bewegt werden kann.[12]

Das ebenfalls als Bamberg-Refraktor bezeichnete Fernrohr des Bosscha-Observatoriums in Indonesien hat eine Brennweite von sieben Metern, einen Durchmesser von 370 Millimetern (Öffnungsverhältnis = 1/19) und wurde erst im Jahr 1927 in Berlin in Auftrag gegeben. Die vergleichsweise großen und dünnen Linsen dieses langbrennweitigen Teleskops verursachen bei einem Lagewechsel des Fernrohrs eine optische erkennbare Verformung der Linsen, die durch ihr eigenes Gewicht bedingt ist.[13]

• 
  Bamberg-Refraktor 1889 in der Urania-Sternwarte
• 
  Der Bamberg-Refraktor 2010 in der Wilhelm-Foerster-Sternwarte
• 
  Große Kuppel der Wilhelm-Foerster-Sternwarte auf dem Berliner Insulaner
• 
  Kuppelgebäude der Sternwarte für den Bamberg-Refraktor

• Dieter B. Herrmann, Karl Friedrich Hoffmann: Die Geschichte der Astronomie in Berlin. ISBN 3-86021-018-1.
• C. Fröhlich: Der große Bamberg-Refraktor der neuen Berliner Sternwarte. Askania-Warte, Band 20.
• Ole Fass: Neue Zeit zum Anfassen – Wilhelm Julius Foerster (1832–1921). In: Daniel Klink, Martin Mahn (Hrsg.): Humboldts Innovationen – soziales, wissenschaftliches und wirtschaftliches Unternehmertum an der Humboldt-Universität zu Berlin. Vergangenheitsverlag, 2010, ISBN 978-3-940621-16-0.
• H. Homann: Wie der Zwölfzöller der Urania entstand. In: Himmel und Erde. Illustrierte naturwissenschaftliche Monatsschrift, VII. Jahrgang, Herausgegeben von der Gesellschaft Urania zu Berlin. Verlag Hermann Paetel, 1895. (google.de)
• Gudrun Wolfschmidt: 100 Jahre Carl Bamberg (1847–1892) – Optiker und Feinmechaniker, Katalog zur Ausstellung in der Wilhelm-Foerster-Sternwarte ab Juni 1992. Wilhelm-Foerster-Sternwarte Berlin, Nr. 68, 1992.

Commons: Bamberg-Refraktor (Berlin) – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Instrumente, Bamberg-Refraktor, Wilhelm-Foerster-Sternwarte
• Wilhelm-Foerster-Sternwarte am Insulaner – Denkmal im Fokus, Bezirksamt Tempelhof-Schöneberg, Dezember 2014
• Die Wilhelm-Foerster-Sternwarte ist fertig, 29. Januar 1963 ∙ rbb Retro - Berliner Abendschau ∙ rbb Fernsehen

1. Harro Hess: Aus der Geschichte der Berliner Gesellschaft Urania (1888–1927). Archenhold-Sternwarte Berlin-Treptow, 1979.
2. 125 Jahre Bamberg-Refraktor (Berlin). In: Clear Sky-Blog. 22. Oktober 2014, abgerufen am 12. Juli 2022 (de-sie).
3. Andreas Conrad: Dem Himmel so nah. In: Der Tagesspiegel Online. 30. Januar 2013, ISSN 1865-2263 (tagesspiegel.de [abgerufen am 12. Juli 2022]).
4. Der digitale Berliner Mondatlas in 108 fotografischen Blättern.
5. Beobachtungen Wilhelm-Foerster-Sternwarte. Abgerufen am 12. Juli 2022.
6. Wilhelm-Foerster-Sternwarte mit Zeiss-Planetarium am Insulaner. 23. September 2015, abgerufen am 26. Juli 2022.
7. Hans Homann: Himmel und Erde - Wie der Zwölfzöller der Urania entstand (Schluß) VIII. H. Paetel, 1895 (google.com [abgerufen am 25. Januar 2023]).
8. Hans Homann: Himmel und Erde - Wie der Zwölfzöller der Urania entstand (Fortsetzung) IV. H. Paetel, 1895 (google.com [abgerufen am 25. Januar 2023]).
9. Digitale bildgebende Verfahren: Bildaufnahme / Beugungsbegrenztes Auflösungsvermögen bei Teleskopen – Wikibooks, Sammlung freier Lehr-, Sach- und Fachbücher. Abgerufen am 27. Januar 2023.
10. Veranstaltungen in den Monaten …, Seite 21, Wilhelm-Foerster-Sternwarte, Juli 1994
11. b3rndadmin: Instrumente. In: Sternwarte Wilhelm Foerster Berlin. 15. November 2018, abgerufen am 12. Juli 2022 (deutsch).
12. Technik und Instrumente PAI/WFS. Abgerufen am 12. Juli 2022.
13. Annalen v. d. Bosscha-Sterrenwacht Lembang (Java) – The Bamberg-Schmidt Refractor, Vol. I. le Gedeelte, Gerbs Kleijne & Co. N. V. – Bandoeng, 1933