Parabolspiegel für Teleskope: Herstellung, Schleifprozess und Politur



1) Allgemeines:


Bei Spacewalk Telescopes werden Parabolspiegel mit einem Durchmesser von 300... 635mm in Eigenarbeit gefertigt und produziert. So können neben den benötigten Spiegeloptiken für die Teleskopserien "Infinity NL" und "Horizon" auch Sonderanfertigungen für spezielle Projekte angeboten werden.

Hierfür steht zum einen eine Schleifmaschine für die groben Arbeiten zur Verfügung, wie zum Beispiel das Planschleifen, das Ausfräsen der Rohlinge oder den Grobschliff. Auf einer weiteren Maschine werden dann die Feinarbeiten wie das Polieren oder die Parabolisierung durchgeführt. Beide Maschinen sind auf eine maximale Rohlinggröße von D=640mm ausgelegt. Verschiedenste Schleif- und Polierschalen ermöglichen die Fertigung vieler verschiedener Spiegelgrößen und Brennweiten.

Die Kontrolle und Vermessung der Spiegeloberfläche erfolgt mit Sphärometer, Auflichtmikroskop und einem Interferometer.

2) Der Herstellungsprozess eines Parabolspiegels


Einen Blick hinter die Kulissen der Spiegelfertigung bei Spacewalk Telescopes soll die folgende kleine Einführung in die Herstellung eines Parabolspiegels geben.

Am Beginn steht die Bearbeitung der Rückseite. Da die Rohlinge nicht eben sondern leicht wellig sind, werden die Rückseiten von mehreren Rohlingen gegeneinander plan geschliffen. Damit wird verhindert, dass es bei der späteren Bearbeitung nicht zu unerwünschten Auswirkungen beim Feinschliff oder der Politur kommt. Danach werden die Seiten des Rohlings angeschliffen und die Fasen an den Kanten nachgezogen.

Nun kann der gewünschte Radius in die Vorderseite gefräst werden. Die benötigte Tiefe, die sogenannte Pfeiltiefe, kann leicht anhand einer einfachen Formel berechnet werden. Auch das Schleiftool wird grob auf den gewünschten Krümmungsradius angepasst. Nun ist alles für den Grobschliff des Rohlings vorbereitet. Die Riefen vom Ausfräsen werden mit einem groben Schleifmittel geglättet. Dabei wird von Zeit zu Zeit die Brennweite kontrolliert. Immer wenn eine Körnung durchgeschliffen ist, erfolgt der Wechsel zur nächstkleineren Körnung. Das geschieht so lange, bis die Oberfläche sehr glatt, sphärisch und im Gegenlicht schon leicht reflektierend ist.

Anschließend wird der Rohling auspoliert. Dabei werden Form und Oberfläche immer wieder kontrolliert. Nach einigen Stunden ist der Spiegelrohling über die gesamte Oberfläche glänzend und im Optimalfall sphärisch.

In einer ersten Messung kann nun die Brennweite auf ein paar wenige Millimeter genau bestimmt werden. Außerdem wird mit dem Interferometer die Oberfläche auf größere Abweichungen hin untersucht, die dann vor der abschließenden Parabolisierung mit einem anderen Poliertool geglättet werden. Wenn der Spiegel ausreichend sphärisch ist, beginnt die Parabolisierung mit der Maschine. Dafür stehen eine ganze Reihe verschiedener Tools mit unterschiedlichen Durchmessern und Pechhärten zur Verfügung. In dieser Phase wird der Parabolisierungsgrad nach jeder Session erneut mit dem Interferometer geprüft, um daraus die nächste Poliersession ableiten zu können.

Nach dem Ende der Parabolisierung erfolgt die endgültige Vermessung des Spiegels mit dem Interferometer. Hierfür werden eine Vielzahl an Interferogrammen in verschiedenen Spiegelpositionen mit der Kamera aufgenommen und gemittelt. Hat der Spiegel die gewünschte Oberflächengenauigkeit erreicht, wird das Prüfprotokoll erstellt und der Spiegel kann zum Bedampfen gegeben werden.