Zwar besitze ich eine sehr gut laufende Eigenbaumontierung, welche zwar etwas Zuwendung benötigt, aber dann sehr gute Werte beim Guiding liefert. Dennoch werfe ich immer wieder einen Blick auf die neuesten Montierungen. Was gibt es Neues? Wie teuer muss eine gut laufende Montierung sein? Welche Techniken der Nachführung gibt es? Genau hier macht in den letzten Monaten oder sogar Jahren eine bestimmte Technik auf sich aufmerksam: Das Harmonic Drive, auch Strainwave-Antrieb genannt. Ich frage mich daher, ob es sich beim Harmonic Drive tatsächlich um DEN nächsten Evolutionsschritt handelt oder ob es innerhalb der aktuellen parallaktischen Montierungen lediglich eine parallel laufende Entwicklung darstellt.

Dabei treffen zwei grundverschiedene Herangehensweisen aufeinander: Auf der einen Seite steht die rohe, massive Bauweise, wie ich sie an meiner „Petrus II“ schätze, und auf der anderen Seite die neue, futuristisch anmutende, beinahe filigrane Robotertechnik.

Präzision hat ihren Preis: Die Klassen der Schneckenmontierung

Um den Wert und die Leistung einer Montierung einzuordnen, muss man hinter die Fassade der klassischen Schneckengetriebe blicken. Das Grundprinzip – eine Schnecke greift in ein Zahnrad – ist zwar bei allen gleich, doch die Fertigungstoleranzen entscheiden darüber, ob wir von einem Gelegenheits-Instrument oder einem Präzisionswerkzeug sprechen.

1. Die Mittelklasse (z. B. Skywatcher EQ6, iOptron CEM40 oder Bresser Nebula 5)

Diese Montierungen sind die Arbeitstiere der Astrofotografie. Sie sind solide, basieren aber auf Massenfertigung. In dieser Preisklasse (ca. 1.500 € bis 2.500 €) wird bereits deutlich mit verschiedenen Bauformen experimentiert, um das Verhältnis von Tragkraft zu Eigengewicht zu optimieren. Eine Skywatcher EQ6-R* setzt auf massive Stabilität durch schiere Masse, während eine iOptron CEM40* durch ihr „Center-Balanced“-Design versucht, den Schwerpunkt direkt über die Stativachse zu legen, um bei deutlich weniger Gewicht eine ähnliche Last zu tragen.

Trotz dieser unterschiedlichen Geometrien verlassen sich beide im Kern auf denselben Antrieb: Den klassischen Schneckenantrieb. Die Fertigungstoleranzen bei den Schneckenwellen sind hier so gewählt, dass sie in der Produktion wirtschaftlich bleiben. Aufgrund dieser Toleranzen gibt es innerhalb einer Serie eine gewisse Streuung – man findet immer wieder „Ausreißer“ mit ab Werk exzellenten Guidingwerten, während andere Exemplare deutlich mehr Aufmerksamkeit erfordern. Interessanterweise haben die Hersteller hier gelernt: Bei modernen Versionen dieser Klasse, wie auch der Bresser Nebula 5*, wird oft schon von Haus aus ein Riemenantrieb verbaut, um mechanische Vibrationen im Vorgelege zu minimieren.

Ein wichtiger Faktor bei der Preisgestaltung in dieser Klasse ist zudem die Ausstattung: Oft fließt ein erheblicher Teil des Aufpreises nicht in eine präzisere Mechanik, sondern in moderne „Smart-Features“. Integriertes WiFi, GPS, USB-Hubs direkt am Teleskopanschluss oder elektronische Polausrichtungshilfen machen das Hobby komfortabler, verbessern aber nicht zwangsläufig die mechanische Laufruhe. Man erkauft sich hier also in erster Linie Komfort, während die Präzision weiterhin der oben genannten Serienstreuung unterliegt.

2. Die Referenz-Klasse (z. B. 10Micron GM1000 HPS oder Astro-Physics 1100GTO)

Hier verlassen wir die Welt der Fließbandarbeit endgültig. In dieser Preisklasse (ab ca. 8.000 € bis weit über 12.000 €) zahlt man fast ausschließlich für absolute mechanische Perfektion und hochmoderne Kontrollsysteme.

• Astro-Physics 1100GTO*: Diese Montierung ist ein Musterbeispiel für mechanische Ingenieurskunst. Sie nutzt einen Schneckenantrieb, der so präzise gefertigt und gelagert ist, dass mechanische Fehler auf ein absolutes Minimum reduziert werden.
• 10Micron GM1000 HPS*: Hier geht man technisch noch einen Schritt weiter. In beiden Achsen sind hochpräzise Absolut-Encoder verbaut. Diese Sensoren messen die Position der Achse direkt (nicht nur die Umdrehung des Motors) und korrigieren mechanische Restfehler der Schnecke in Echtzeit. Das Ergebnis ist eine Nachführung, die so exakt läuft, dass man oft völlig ohne Guiding fotografieren kann.

In dieser Klasse ist die Mechanik nicht mehr das limitierende Element – hier entscheidet meist nur noch die Luftunruhe (Seeing) über die Schärfe der Sterne.

3. Massive Bauweise und spezialisierter Eigenbau: Die Losmandy G11 und meine „Petrus II“

Parallel zur High-Tech-Schiene gibt es die Philosophie der „Heavy Duty“-Mechanik. Ein bekanntes Serien-Pendant dazu ist die Losmandy G11*. Diese Montierungen setzen nicht auf komplexe Elektronik-Korrekturen, sondern auf schiere Masse, Robustheit und eine sehr hohe Materialgüte. Sie sind die „Unkaputtbaren“ unter den Montierungen.

Diesen Weg haben wir auch bei der „Petrus II“ [Link] eingeschlagen. Sie wurde maßgeblich von einem erfahrenen Sternwartenkollegen konstruiert und folgt dem Prinzip: Maximale Stabilität durch massive Bauteile.

• Das Herzstück: Spezielle Präzisions-Schneckenwellen mit einem beeindruckenden 60-mm-Achsendurchmesser. Zum Vergleich: Standardmontierungen nutzen oft nur einen Bruchteil davon. Diese Wellen haben deutlich geringere Toleranzen als Massenware.
• Der Charakter: Die Petrus II wirkt in ihrer Bauweise bewusst „roh“ – hier zählt kein glänzendes Finish, sondern die mechanische Integrität.
• Die Besonderheit: Statt kleiner Zahnräder oder Riemen greift das Ritzel direkt auf ein gewaltiges, etwa 12 cm großes Nylonrad. Das Nylon wirkt dämpfend und schluckt hochfrequente Vibrationen der Zähne weg. Durch den enormen Durchmesser wird das Spiel so effektiv minimiert, dass zusätzliche Riemenantriebe hier schlicht keinen messbaren Mehrwert bieten würden. Es ist eine ehrliche, massive Mechanik, die für die Ewigkeit gebaut ist.

Ein interessanter Sonderweg: Das reine Riemensystem (z. B. Avalon Linear)

Bevor wir zur eigentlichen „Robotertechnik“ kommen, gibt es Hersteller wie Avalon Instruments, die einen völlig eigenen Weg gehen, um das Problem des Getriebespiels zu lösen. Die Avalon Linear* verzichtet komplett auf Schnecken und Zahnräder. Stattdessen setzt sie auf ein vierstufiges Zahnriemensystem.

Der Vorteil liegt auf der Hand: Da Riemen unter permanenter Spannung stehen, gibt es praktisch kein Umkehrspiel (Backlash). Die Montierung reagiert ohne Verzögerung auf Korrekturbefehle – ein Verhalten, das man sonst nur von deutlich teureren Systemen kennt. Dieser Ansatz zeigt, wie groß der Wunsch der Astrofotografen ist, die mechanischen Tücken klassischer Zahnräder zu umgehen, und schlägt die perfekte Brücke zu unserer nächsten Technologie.

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Die futuristische Verformung: Das Harmonic Drive

Das Harmonic Drive (oder Wellengetriebe) verfolgt einen völlig anderen Ansatz als alles, was wir bisher besprochen haben. Während die Petrus II auf Masse und Präzision setzt, wirkt diese Technik beinahe filigran und futuristisch, fast wie aus der Robotik entliehen.

Mittlerweile gibt es eine breite Palette an Modellen: Von den populären Modellen wie der ZWO AM5* / AM7*, der Pegasus Astro NYX-101* bis hin zu den High-End-Pionieren von Rainbow Astro (RST-135* / RST-300*). Sogar Leichtgewichte für die Reise, wie die Skywatcher Wave (100i* / 150i*), drängen auf den Markt. Spannend sind zudem die „Community-Lieblinge“ wie die Twinstar FG80 [Link] oder die Proxisky UMI [Link], die zeigen, dass diese Technik mittlerweile auch abseits der großen Marken in innovativen Nischenprojekten erfolgreich umgesetzt wird.

Wie funktioniert diese „Robotertechnik“?

Soweit ich das recherchieren konnte, rotiert im Inneren eines flexiblen Stahltopfs (Flexspline) ein ovaler Kern (Wave Generator). Dieser verformt den Stahltopf permanent und presst dessen Zähne ohne jede Lücke in einen starren Außenring.

Obwohl sich das im ersten Moment nach einer beinahe fragilen Konstruktion anhört – immerhin wird hier Stahl ständig „verbogen“ –, ist das Harmonic Drive das genaue Gegenteil von instabil:

• Verzicht auf komplexe Umlenkungen: Da der Motor den ovalen Kern direkt antreibt, ist die Kraftübertragung extrem direkt. Da zudem etwa 30 % aller Zähne gleichzeitig im Eingriff sind, verteilt sich die Last auf eine riesige Fläche. Das macht das Getriebe trotz der scheinbaren Zierlichkeit enorm steif.
• Dauerfestigkeit durch Federstahl: Der Flexspline besteht aus einer hochbelastbaren Federstahl-Legierung. Die Verformung findet ausschließlich im elastischen Bereich statt – der Stahl kehrt also immer wieder exakt in seine Ursprungsform zurück, ohne zu ermüden. Es ist vergleichbar mit einer hochwertigen Fahrwerksfeder im Auto.

Der Clou: Das Leistungsgewicht

Der größte Vorteil dieser Technik ist das Verhältnis von Traglast zu Eigengewicht. Eine Montierung wie die ZWO AM5 wiegt nur etwa 5 kg, kann aber Teleskope bis zu 13 kg (ohne Gegengewicht) und sogar bis zu 20 kg (mit Gegengewicht) tragen. Für mobile Astrofotografen ist das ein Gamechanger – man spart sich das Schleppen schwerer Gegengewichte, die bei meiner Petrus II oder einer EQ6 zwingend erforderlich sind.

Fun-Fact: Ein Roboterarm unterm Sternenhimmel

Wusstest du, dass das Harmonic Drive ursprünglich gar nicht für die Astronomie entwickelt wurde? Die Technik stammt aus der Hochleistungs-Robotik. Ob in den Gelenken von Industrie-Robotern in der Autoproduktion oder bei hochpräzisen medizinischen Operationsrobotern – überall dort, wo auf engstem Raum enorme Kräfte absolut spielfrei übertragen werden müssen, findet man dieses Prinzip. Wenn du eine AM5 oder NYX-101 einschaltest, bewegst du dein Teleskop im Grunde mit der Antriebstechnik eines Roboterarms.

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Formschluss vs. Kraftschluss: Ein wichtiger Exkurs

In letzter Zeit werden viele Montierungen – besonders aus dem asiatischen Raum – unter dem Label „Harmonic“ verkauft, aber wenn man genau hinsieht, findet man dort manchmal den Begriff Friction Drive. Warum die Bezeichnung „Friction Drive“ (Reibradantrieb) im Zusammenhang mit Harmonic Drives oft fälschlicherweise oder zumindest irreführend verwendet wird, liegt an einer Gemeinsamkeit: Beide Systeme haben keinen Backlash (Getriebespiel).

Die Art der Kraftübertragung ist jedoch grundverschieden:

1. Harmonic Drive (Wellengetriebe): Dies ist ein formschlüssiges System. Es hat Zähne. Der Flexspline und der Circular Spline greifen direkt ineinander. Es kann nicht durchrutschen – es sei denn, man wirkt mit einer Kraft ein, welche die Zähne zerstört. Es ist ein echtes, starres Getriebe.
2. Friction Drive (Reibradantrieb): Dies ist ein kraftschlüssiges System. Hier drückt eine glatte Metallwelle gegen ein glattes Rad. Die Kraft wird ausschließlich durch Reibung übertragen.

Warum die Verwechslung? Beim Friction Drive gibt es kein Spiel, weil keine Zähne da sind, die ineinandergreifen müssen. Beim Harmonic Drive gibt es kein Spiel, weil die Zähne konstruktionsbedingt ineinandergepresst werden. Manche Anbieter nutzen den Begriff „Friction“ daher marketingtechnisch, um die Spielfreiheit zu betonen, obwohl die Mechanik dahinter eine völlig andere ist.

Warum High-End auf Friction (Reibrad) setzt

Obwohl sich der Begriff „Friction Drive“ (Reibrad) für manche vielleicht nach einer simplen oder gar „billigen“ Notlösung aus Fernost anhören mag, ist in der Realität das genaue Gegenteil der Fall. In der Welt der Profi-Astronomie ist dieses Prinzip hochgeschätzt. Große Observatorien und hochpräzise Survey-Teleskope – wie etwa das 2,5-Meter-Teleskop des Sloan Digital Sky Survey (SDSS) – setzen auf Reibradantriebe, um tonnenschwere Lasten absolut spielfrei und ohne die Vibrationen von Zahnradgetrieben zu bewegen.

In einer stationären Sternwarte spielt dieses System seine größte Stärke aus: Die absolute mechanische Stille.

• Da keine Zähne ineinandergreifen, gibt es kein „Zahnhumpeln“ und keine mikroskopischen Vibrationen durch den Zahneingriff.
• Der Guiding-Graph eines solchen Systems sieht oft aus wie eine glatte Linie – noch sanfter als die Kurve einer 10Micron-Schnecke.

Es ist das leiseste System, das man bauen kann, erfordert aber eine Präzision in der Fertigung (oft mikrometergenau geschliffene Laufflächen), die mit „Billig-Ware“ absolut nichts zu tun hat. Es ist Mechanik für Perfektionisten, die eine völlig vibrationsfreie Nachführung suchen – eine Technik, die man eher in professionellen Forschungseinrichtungen als im Hobbykeller vermuten würde.

Der sanfte Berg gegen die Buckelpiste: Der periodische Fehler

Um zu verstehen, warum das Guiding bei diesen Montierungen so unterschiedlich reagiert, muss man sich den Periodischen Fehler (PE) bildlich vorstellen.

• Die Schneckenmontierung (Der sanfte Berg): Ein klassisches Schneckengetriebe hat meist einen Fehler, der wie eine sanfte, langgezogene Sinuskurve aussieht. Da diese Bewegung sehr langsam und gleichmäßig passiert, hat der Autoguider viel Zeit zu reagieren. Er „schiebt“ die Montierung ganz sanft über diesen Hügel.
• Das Harmonic Drive (Die Buckelpiste): Beim Harmonic Drive ist der periodische Fehler oft deutlich höher als bei klassischen Schnecken – Werte von 20″ bis 30″ Bogensekunden sind hier keine Seltenheit. Viel entscheidender ist jedoch die Steilheit dieses Fehlers: Die Kurve sieht aus wie eine unebene Buckelpiste mit plötzlichen Zacken, die innerhalb weniger Sekunden auftreten können.

Um diese schnellen Sprünge abzufangen, müsste man theoretisch extrem kurze Belichtungszeiten wählen, was jedoch bei unruhigem Himmel (Seeing) schwierig ist. In der Praxis behilft man sich heute mit modernem Multistar-Guiding. Dabei nutzt der Autoguider (z. B. in PHD2) nicht nur einen, sondern viele Sterne gleichzeitig, um das Bildrauschen und das Flackern der Luft zu mitteln. So kann man auch bei einem Harmonic Drive noch bei moderaten Belichtungszeiten von etwa 1,5 bis 2 Sekunden bleiben, wie man es oft in Videos bekannter Astrofotografen sieht. Dennoch bleibt das System im Vergleich zur trägen Ruhe einer massiven Schnecke bauartbedingt deutlich „nervöser“ in der Korrektur.

Der Brückenschlag zur Petrus II: Mechanische Laufruhe ohne Riemen

Hier zeigt sich die Philosophie hinter der Petrus II. Während moderne Montierungen der Mittelklasse oft auf Riemenantriebe setzen, um die Vibrationen kleiner Zahnräder abzufangen, gehen wir bei der Petrus II einen klassischeren, aber massiveren Weg.

Durch die Konstruktion meines Sternwartenkollegen und ein etwa 9 cm große Nylonrad erzielen wir eine natürliche Dämpfung direkt im Getriebe:

• Materialvorteil Nylon: Statt Metall auf Metall zu setzen, nutzen wir die elastischen Eigenschaften des Nylons. Es schluckt hochfrequente Vibrationen der Zähne weg, noch bevor sie Unruhe in die Nachführung bringen können.
• Präzision durch Größe: Durch den enormen Durchmesser des Rades wird das Getriebespiel (Backlash) so weit minimiert, dass ein zusätzlicher Riemenantrieb hier keinen spürbaren Vorteil mehr bringen würde. Die mechanische Verbindung ist so direkt und steif wie möglich.
• Der „ruhige Puls“: Wir behalten den „sanften Berg“ der klassischen Schnecke bei. Das bedeutet, dass der Autoguider ganz entspannt korrigieren kann, anstatt – wie bei manch moderner Technik – hektisch gegen Getriebesprünge ankämpfen zu müssen.

Die Petrus II ist somit kein filigranes Roboter-Werkzeug, sondern eine ehrliche, massive Maschine. Sie zeigt, dass man durch kluge Materialwahl und solide Dimensionierung eine Laufruhe erreichen kann, für die andere Systeme komplexe Zusatzlösungen benötigen.

Der direkte Vergleich der Antriebskonzepte

Merkmal	Mittelklasse (z. B. EQ6)	High-End (z. B. 10Micron)	Petrus II (Eigenbau)	Harmonic Drive (z. B. AM5)
Präzision	Gut (oft Tuning nötig)	Referenz (oft ohne Guiding)	Sehr gut (ca. 0,5“ RMS)	Sehr gut (aggressives Guiding)
Gegengewichte	Zwingend erforderlich	Zwingend erforderlich	Zwingend erforderlich	Meist nicht nötig
Gewicht/Traglast	Durchschnittlich (schwer)	Stabil / Sehr schwer	Massiv / Sehr schwer	Überragend (Leichtbau)
Backlash	Deutlich spürbar	Minimal (federbelastet)	Minimal (Nylon-Dämpfung)	Konstruktionsbedingt Null
Fehlercharakter	Hügelkette	Sanfter Berg	Sanfter, ruhiger Berg	Steile Buckelpiste
Wartung	Regelmäßiges Fetten	Wartungsarm	Nahezu wartungsfrei	Wartungsfrei

Fazit: High-Tech vs. Ehrlicher Maschinenbau

Die Welt der Astrofotografie hat sich in den letzten Jahren rasant gewandelt. Während wir früher massive Stahlkolosse schleppen mussten, passen moderne Harmonic-Drive-Montierungen heute bequem ins Handgepäck. Diese „Robotertechnik“ ist faszinierend und löst das Problem des Getriebespiels auf eine fast schon magische Weise – erkauft sich diese Leichtigkeit aber durch eine gewisse Nervosität im Fehlerverlauf.

Auf der anderen Seite steht die klassische Schule, die wir bei der Petrus II konsequent weitergedacht haben. Hier setzen wir nicht auf Software-Algorithmen, die mechanische Sprünge glattrechnen müssen, sondern auf schiere Masse, Präzision und kluge Materialwahl.

Dieser Vergleich wird auch durch Fachberichte gestützt, wie zum Beispiel in der Ausgabe 25 von ‚Astronomie – Das Magazin‘. Dort wurde am Beispiel der ZWO AM5 aufgezeigt, dass die moderne Wellengetriebe-Technik zwar das Gewicht revolutioniert, im stationären Betrieb aber die mechanische Ruhe und die gutmütige Fehlerkurve klassischer Systeme nach wie vor ihre Berechtigung haben.

Das Ergebnis zeigt: Obwohl die Technik des Harmonic Drive die Zukunft des mobilen Reisens sein mag, bleibt für den stationären Betrieb in einer Sternwarte die massive, gedämpfte Mechanik ein unschlagbarer Partner. Die Petrus II ist der Beweis dafür, dass ein durchdachtes Eigenbau-Konzept mit einem 12-cm-Nylonrad in Sachen Laufruhe und Verlässlichkeit auch heute noch ganz vorne mitspielen kann. Am Ende zählt schließlich nur eines: Dass die Sterne auf dem Sensor dort bleiben, wo sie hingehören – als nadelfeine, ruhige Punkte.

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Vielen Dank fürs Lesen und allzeit Clear Skies.

Euer Dimi