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Das Observatorium entstand im Jahr 1960 als Institut der Deutschen Akademie der Wissenschaften zu Berlin in der Nähe des Dorfes Tautenburg, in einer Höhe von 341 m. 1992 wurde aus dem Institut die Thüringer Landessternwarte Karl-Schwarzschild-Observatorium, eine Einrichtung des öffentlichen Rechts des Freistaats Thüringen.
Die Sternwarte betreibt drei Teleskope, nämlich das 2-m-Spiegelteleskop, das kleine automatisierte Teleskop TEST und eine Radioteleskop-Station.
Das wichtigste astronomische Beobachtungsinstrument des Observatoriums ist das 1960 in Betrieb genommene Alfred-Jensch-Teleskop, ein 2-m-Spiegelteleskop mit sphärischem Hauptspiegel, das von der Firma Carl Zeiss in Jena gefertigt wurde. Es handelt sich dabei um das größte Teleskop auf deutschem Boden neben dem Fraunhofer-Teleskop . Es kann zur Astrofotografie auch als Schmidt-Kamera genutzt werden, der Bildwinkel beträgt dann 3,3° × 3,3°. Hierbei verringert sich die Apertur durch die Schmidt-Platte auf 1,38 m; es ist dann das größte Schmidt-Teleskop weltweit. Alternativ kann es mit voller 2-m-Apertur in einer Cassegrain-Spiegelanordnung betrieben werden, als Pressmann-Camichel-Teleskop, der Bildwinkel liegt dann bei 10–20 Bogensekunden. Das Schmidt-Teleskop eignet sich besonders für die Beobachtung großer Himmelsfelder, während für die Untersuchung von Einzelobjekten die Bauformen mit Nasmyth-Fokus im oberen Gabelholm des bewegten Fernrohres oder mit Coudé-Fokus außerhalb des Fernrohres in einem speziellen Raum genutzt werden.
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