Astronomie - Fotografie

Inhalt:
Der direkte Weg
Der umständliche Weg
Der technische Weg
Elektrisch nachrüsten
Polhöhenwiege
Ausrichtung der Polhöhenwiege
Guiding
Guiding - die zweite
Minileitrohr
Fotos bei Calsky

Denn was Du schwarz auf weiß besitzt ...

Der Wunsch, von dem Bild der faszinierenden Objekte am Himmel eine Erinnerung mitzunehmen, ist naheliegend. Viel schwieriger als erwartet gestaltet sich das aber tatsächlich in der Praxis.

Der direkte Weg

Aller Anfang ist schwer, doch dieser Anfang ist verhältnismäßig einfach. Eine Klemmung, die am Okular angreift, ist in der Lage, eine kleine Digitalkamera zu halten. Mit dieser Digitalkamera blickt man durchs Okular - aus dem damit ein sogenanntes Projektionsokular wird. Damit sieht die Kamera, was das Auge sieht. Die einzigen Probleme dabei sind die Belichtung und die Scharfstellung. Wenn man bei der Kamera die Scharfstellung auf unendlich festlegen kann und auch die Belichtung vorgeben kann, hat man schon ein nahezu perfektes Instrument für die Mond- und Planetenfotografie. Ein Selbstauslöser sorgt dafür, daß die Aufnahme nicht verwackelt und man kann sogar ein bißchen hineinzoomen. Aus vielen kleinen Canon Power Shot-Kameras kann man unglaublich viel herausholen, wenn die Firmware ein bißchen erweitert wird. Im deutschen Canon Hack Devoloper Kit-Forum gibt es Anleitung und die entsprechende Firmware.

Der umständliche Weg

Eine gute Spiegelreflexkamera (DSLR) ist besser als eine Kompaktkamera - denkt man sich. Doch für diesen Zweck erweist sich die DSLR erstens als zu schwer und zweitens kann sie den Vorteil der großen Eingangslinse nicht ausspielen. Aus dem Blick durch's Projektionsokular wird also nichts. Man kann aber aus dem Teleskop ein riesiges Teleobjektiv machen, indem man die Kamera direkt an das Teleskop anschließt. Dann geht die Rechnung wieder auf. Allerdings kommt die Vergrößerung nicht an die der Kompaktkamera heran. Aber für größere Objekte ist diese Variante der Königsweg.

Hat man eine motorische Teleskopnachführung, dann kann man mit der DSLR auch Langzeitbelichtungen von Sternbildern und Milchstraße durchs Normalobjektive machen, wenn man die Kamera mit einer Piggyback-Halterung (englisch für Huckpack) auf das Teleskop montiert. Die Kamera läuft dann mit der Erddrehung mit, und es entstehen keine Sternenstreifen im Bild.

Der technische Weg

Die elektronischen Bildaufnehmer sind preiswerter geworden und so zogen zunächst die Webcams und dann die Astrokameras ins, besser ans Hobbyteleskop ein/an. Diese Art der Bildaufnahme kommt ohne Okular aus, das Bild wird direkt auf den Bildaufnehmer (CCD, CMOS) belichtet. Aufgrund des winzigen Chips kommt wird nur ein sehr kleiner Teil des Sichtfeldes abgebildet, wahrgenommen wird dies als Brennweitenverlängerung, man guckt also sehr tief in den Raum. Obwohl es diese Kameras auch mit Auflösungen bis zu mehreren Megapixel gibt, sind Kameras bis um die 1 Megapixel der Standard.

Der gewaltige Vorteil dieser Kameras liegt nämlich nicht in der Auflösung, sondern in der Empfindlichkeit und in der Fähigkeit Videos aufzunehmen und zu übertragen. Aufgrund der Luftbewegung der Erde ist bei kleinen Objekten die Lichtbrechung durch verschieden dichten Atmosphärenschichten wahrnehmbar. Da sich diese Dichte schnell verändert, sieht man ein Pumpen oder Flirren des Bildes. Macht man mehrere Fotos vom gleichen Objekt, sieht jedes anders aus. Mittelt man die Bildinhalte, kommt man der Realität nahe. Dabei wird außerdem auch das Rauschen des Bildaufnehmers reduziert.

Die Kameras nehmen eine Bildsequenz auf, meist einige hundert bis tausend Bilder. Diese Bilder wandern nun in die Nachbearbeitung. Für ebendiese stumpfsinnige Tätigkeit (schlechte Bilder aussortieren, gute Übereinander legen, Ausrichten, Mitteln) empfiehlt sich der Computer als ideales Hilfsmittel. Für dieses sogenannte "stacken" gibt es einige gute Programme, mit denen sich aus einem ziemlich wackeligen Video erstaunliche Ergebnisse zaubern lassen. Einige der Fotos auf dieser Website sind so entstanden.

Blut geleckt: elektrisch nachrüsten

Wie schrieb so treffend einer im Astrotreff.de : Astrofotografie macht süchtig. Und wenn mal angefangen hat, zu optimieren, dann geht es weiter: die Handsteuerung läßt sich viel leichter verlängern als die Verbindung zur Kamera und auch die Scharfstellung ist bei den einschlägigen Zubehörhändlern elektrisch aufzurüsten. So kann man dann für mehr oder weniger Geld nach Justierung des Teleskops den Beobachtungsstandort nach drinnen verlegen und kann auch in kalten klaren Nächten lange durchhalten. Man sollte allerdings aufpassen, daß man nicht über die vielen Kabel stolpert ;-)-

Der Blick nach oben ...

... beginnt noch vor dem Aufstehen. Und wenn der Himmel sichtig ist und kein Arbeitstag den Ablauf stört, dann schauen wir mal im Stellarium, was zu sehen ist. Zum Bespiel Jupiter hoch stehend mit seinen Monden. Also raus aus den Federn, das Teleskop aufgebaut, den Rechner hochgefahren, alles verkabelt und die Astrokamera angeworfen.

Die Ergebnisse der morgenlichen und abendlichen Aufnahmen füllen schnell mittelgroße Festplatten. Die übliche Grabbing-Software speichert die Videos aus Performancegründen unkomprimiert, d.h. da kommen bei einer Sequenz von 100 Bildern schon über 300 MByte zusammen. Es ist daher angesagt, zügig zu sichten, die Videos in Standbilder umzurechnen und die schlechten Aufnahmen zu löschen.

Polhöhenwiege oder Ist der eine Wunsch erfüllt ...

... kriegt er augenblicklich Junge. So reimte einst Wilhem Busch, und so ist es auch heute noch.

Mittlerweile habe ich erste Deep-Sky-Objekte (M2) in mehreren Aufnahmen abgelichtet, um diese übereinander zu legen. Ich habe bei der Nachbearbeitung versucht, die Drehung um den Mittelpunkt mit der elektronischen Bildbearbeitung auszugleichen. Das ist keine leichte Aufgabe, denn der Korrekturwinkel hängt von dem Zeitintervall ab, in dem die Aufnahmen entstanden sind, ist also variabel. Präzise wäre es, wenn die Kamera der Drehung der Ekliptik folgen würde

Mit einer sogenannten 'deutschen Montierung' wäre das kein Problem. Für meine einseitige Gabelmontierung liefert eine sogenannte Polhöhenwiege die entsprechende Funktionalität. Diese Polhöhenwiege stellt - ebenso wie die deutsche Montieung - die Teleskophauptachse parallel zur Erdachse und damit dreht sich das Gesichtsfeld synchron zur Ekliptik. Also in den sauren (=teuren) Apfel gebissen und eine Polhöhenwiege erstanden: sauschwer, weil massiver Guß, aber sehr pfiffig konstruiert. Warten wir also auf gutes Wetter.

Ausrichtung der Polhöhenwiege

Die Polhöhenwiege ist in Betrieb, allein die Ausrichtung macht noch Schwierigkeiten. Das Windrad, das in perfekter Südlage zu uns liegt, ist leider doch nicht das, was ich sehe - ich hab' mich verpeilt! Das habe ich aber erst nach ein paar Abenden verzweifelten Nachjustierens herausbekommen, denn die Langzeitbelichtungen zogen Spuren. Nun hab' ich mir eine Schablone für den Boden und eine Jusitierparallele am Teleskop gebaut, mit der die Südausrichtung funktionieren soll - wenn der Vermesser das Haus richtig vermessen hat. Eine Schablone zur Elevationsausrichtung hab' ich mir aus Pappe geschnitten - die nördliche Breite ist ja dank GPS kein Geheimnis. Jetzt fehlt mir seit Wochen nur noch ein sternklarer Abend zu Justierung.

Update Juli 2015: Übung macht den Meister: Mittlerweile habe ich einen Strommast ausfindig gemacht, der mir eine leidliche Südausrichting vorgibt, wenn ich ihn am äußersten Rand des Leitrohrbildfeldes sehe. Das Einscheinern mache ich dann mithilfe der hochauflösenden Astrokamera binnen 15 Minuten. Im Urlaub hat das grobe Einstellen auf die Nord-Südachse sogar mit dem elektronischen Kompass des Smartphones funktioniert - da hat das Einscheinern aber etwas länger gedauert.

Guiding

Die Polhöhenwiege funktioniert grundsätzlich, aber bei Langzeitaufnahmen habe ich immer noch Schwierigkeiten. Ich werde also die Astrokamera zum Guiding, also dem Nachführen des Teleskopes nach einem Leitstern benutzen. Ein Kriterium für den Kauf der ASI120MC war ja genau dieses Anwendungsszenario. Die ersten "Indoor-Tests" waren dank der Software Firecapture recht vielversprechend.

Konkret sieht das so aus, daß die Astrokamera durch ein Leitrohr einen Leitstern fixiert und über einen Computer (z.B. Firecapture) das Teleskop nachsteuert. Die Astrokamera kann dann zwar Aufnahmen - vom Leitstern - machen, der wahre Zweck liegt aber in Langzeitaufnahmen durch die Teleskopoptik mit einer DSLR mit einem größeren Bildausschnitt des Himmels. Als Leitrohr dient mir ein Miniguidescope mit 180mm Brennweite. Das sollte für diesen Anwendungsfall genügen.

Guiding, die zweite (Mai 2015)

Die Erfahrungen mit Firecapture und vor allem dem ST4-Port an der Celestron-Montierung waren nicht sonderlich erfolgreich. Zwei Maßnahmen brachten eine massive Verbesserung. Da ist zum einen die freie Guiding-Software PHD2, und zum anderen die Steuerung der Montierung über das Handset und einen Ascom-Treiber (ASCOM ist eine freie Initiative um Astronomie-Ausrüstungen herstellerunabhängig verwenden zu können) bei der PHD-Software. Beides zusammen schafft tatsächlich eine gute Nachführung und damit ist es mir erstmalig gelungen, eine entfernte Galaxie auf den Fotochip zu bannen: Die Sombrerogalaxie 50 Millionen Lichtjahre entfernt.

Komet Lovejoy mit Minileitrohr

Was für ein toller Abend: Bei strahlend klarem Abendhimmel haben sich Venus und Merkur einen Paarlauf zum Horizont gegeben. Aber davon nicht genug, der Himmel blieb klar und so kam Orion ins Bild. Die ersten Aufnahmen waren noch nicht perfekt, dafür hat Jutta den grün schimmernden Kometen Lovejoy mit der Kamera eingefangen. Und schließlich gelang doch noch eine gute Aufnahme vom Orionnebel. Das alles bei -5°C - aber zum Glück bei fast völliger Windstille! Das neue Minileitrohr (180mm) mit selbstgebasteltem Fadenkreuzokular waren unheimlich hilfreich beim Finden der Objekte!

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