Schulsternwarte Gudensberg


Reise Montierung auf der Fensterbank.

Hier soll gezeigt werden, mit welch einfachen Mitteln der wettergeplagte Amateurastronom zu ansehnlichen Sonnen- und Mondaufnahmen kommen kann, wenn er das Glück hat, an einem Südfenster arbeiten zu können.

Ein stabiles Brett, welches auf die Fensterbank aufgelegt wird, trägt die Montierung. An der Vorderkante des Bretts können ein oder zwei Winkel angebracht werden, damit das Brett nicht nach hinten abrutschen kann. Voraussetzung für das weitere Vorgehen ist ein stabiler Stativkopf mit dem die Polhöhe eingestellt werden kann. Die Schräglage des aufliegenden Brettes an der Fensterbank muss natürlich von der einzustellenden Polhöhe am Stativkopf abgezogen werden, damit unsere „Einnordung“ wieder stimmt. Da wir in dieser Anordnung den Polarstern nicht sehen, müssen wir unsere Montierungsanordnung exakt nach Süden ausrichten. Das kann mit Hilfe einer GPS-App mit dem Smartphone machen. Feintuning erfolgt mit der Scheiner Methode. Das ist aber in den meisten Fällen nicht notwendig, da wir ja nur wenige Minuten die Sonne oder den Mond nachführen wollen.

Im ersten Bild ist die Anordnung gut zu erkennen. Hier wurde auf den Stativkopf eine LX2 Reisemontierung aufgesetzt und ein Walimex Teleobjektiv an einer ASI Astro Kamera der chinesischen Firma ZWO verwendet. Durch den kleinen Hochleistungschip der Kamera erreichen wir bei einem Crop Faktor von 5,4 eine Brennweite von über 2m mit dem 500er Walimex Teleobjektiv.


Das heißt, dass wir die Sonne oder den Mond formatfüllend auf das Bild bekommen.

Hier die Gesamtansicht der Anordnung

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So sieht die Konstruktion auf einer Fensterbank aus.

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Die nachfolgenden Aufnahmen wurden mit dieser Anordnung aufgenommen.

An der Detailaufnahme der Sonne kann man wunderbar erkennen wie präzise die nachführung funktioniert.

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Bild "Sonne_20200730_144245_Weisslicht.jpg"
Bild "Sonne_20200730_144317_Weisslicht.jpg"
 


Nicht nur von der Sonne, sondern auch vom Mond kann man mit dieser Konstruktion wunderschöne Aufnahmen machen.

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Ein kleiner aber feiner Bericht von Horst Dieter Döricht was man alles mit kleinem Equipment machen kann.


Astrofotografie mit einfachen Mitteln


Dieser Artikel soll einen Weg aufzeigen, wie der ambitionierte Hobbyfotograf, der schon über eine gewisse Grundausrüstung verfügt, mit einfachen Mitteln zu ansehnlichen Astroaufnahmen kommt. Sehr oft sind ein Laptop, diverse Kameras, Stative mit Schwenkköpfen und Optiken ja schon vorhanden, sodass man nur noch eine handliche und stabile Nachführung benötigt. Dieser Bericht soll ein wenig Geschmack auf das machen, was mit ein paar einfachen Mitteln zu erreichen ist.

Der Amateurastronom hat durch digitale Spiegelreflexkameras und die modernen Astrokameras heutzutage Werkzeuge zur Hand, von denen die Astronomen vor 10 oder 15 Jahren nur geträumt haben. Von den bescheidenen Möglichkeiten der alten Astrofotografen, die noch mit Kamera und Film über die Milchstraße gezogen sind, ganz zu schweigen.

Ungeahnte Größenklassen


Die Chips der heutigen digitalen Spiegelreflexkameras ermöglichen es, mit ein paar Sekunden Belichtungszeit in Bereiche vorzustoßen, die jenseits der 10ten Größenklasse liegen.

Kostenlose Programme ermöglichen es zudem,  Bilderserien zu einem Bild zusammenzurechnen. Man kann mit diesen Astro-Stacking Programmen somit kurz belichtete Himmelsaufnahmen zusammenrechnen, die mit einer ganz normalen Spiegelreflexkamera gemacht wurden.



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Abb.1:  Milchstraße, 20mm Weitwinkelobjektiv mit Canon EOS 60D. 11 mal 30 Sekunden. Zusammengerechnet mit DeepSkyStacker. Die erreichte Grenzgröße liegt jenseits von 12m.

Beispiel (siehe Abb. 1 und 2): Man belichtet bei ISO 1800 die Milchstraße mit einem Weitwinkelobjektiv 11 mal hintereinander 30 Sekunden lang. Wenn man nun diese 11 Bilder zusammenrechnet, kommt man auf eine Gesamt-Belichtungszeit von 11x30 Sekunden, also fünf Minuten und 30 Sekunden. Dabei sind alle Bildinformationen auf dem zusammengerechneten Bild, die auch auf einer einzigen dauerbelichteten Aufnahme zu sehen wären. Mit einem entscheidenden Vorteil: Man kann mit diesem - Stacking genannten - Verfahren den überbelichteten Hintergrund eliminieren. Er wird einfach heraus gerechnet, ohne dass Einzelsterne verloren gehen. Das kostenlose Programm Deep Sky Stacker (1),
welches ich benutze, gibt sogar Empfehlungen und Erklärungen, wie man was einstellen sollte.


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Abb.2: Nordamerika Nebel  bei 70 mm Brennweite ( Tamron Zoom (70-300mm /f:5,6)).  Zusammengerechnet aus 11 mal 30 sec.

Man muss sich natürlich ein wenig mit diesen kostenlosen Programmen befassen, um ihre Bedienung zu beherrschen. Hilfestellungen und Einstell-Tipps sind aber in die Programme integriert, da sie von Astronomen für Astronomen gemacht wurden.

Aufnahmen mit nachgeführten  Spiegelreflexkameras


Ein stabiles Fotostativ mit einer mechanischen Nachführung, bestückt mit einer Spiegelreflexkamera und Objektiven verschiedener Brennweiten ist eine beachtliche Himmelskanone, mit der man zu den erstaunlichsten Ergebnissen kommt.

Selbst ohne Nachführung und einem Weitwinkelobjektiv gelingen in einem Belichtungsbereich bis 30 Sekunden gute Aufnahmen, wie Abbildung 3 zeigt.



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Abb.3: 22.7.2020, Jupiter und Saturn als hellste Objekte. ISO 1000 und 25 sec. Belichtungszeit ohne Nachführung. Kamera Canon EOS 60D mit 10 mm Weitwinkel.


Längere Belichtungszeiten gelingen aber nur mit einer Nachführung und sei sie noch so einfach gestaltet. Die Reise-Montierungen MiniTrack LX 2 und LX 3, mit denen ich arbeite, wurden von dem italienischen Astronomen Cristian Fattinnanzi konstruiert und werden unter dem Namen OMEGON angeboten (2). Bei beiden Montierungen treibt ein kräftiges Federwerk, ähnlich einer sehr präzise laufenden Eieruhr ein Zahnsegment an, welches die Stundenachse der jeweiligen Montierung eine gute Stunde sauber nachführt.

Eine ausführliche Beschreibung der Montierungen und einen Praxisbericht, den ich voll bestätigen kann, findet man bei Philipp Keltenich (3)

Ich selber habe sowohl die LX2 als auch die LX3, würde aber die LX 3 empfehlen, da bei dieser Ausführung ein hochwertiger Polsucher dabei ist und die Stundenachse präziser und stabiler gefertigt wurde. Die beiden Versionen tragen Spiegelreflexkameras bis über 3,5 Kg und mehr, wenn man durch diverse Schienen und Kugelköpfe die Kamera optimal ausbalanciert. Das Ausbalancieren sollte in der Position geschehen, in der das zu fotografierende Objekt steht.

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Abb.4 (links): Gut ausbalancierte Gesamtkonstruktion aus Stativ, Nachführung, Montierung und Kamera. Weitere Infos siehe Text.
Abb.5 (rechts):  Mechanisch kritische Situation für die Nachführung. Weitere Infos siehe Text.

Abbildung 4 zeigt eine gut ausbalancierte Kamera, bei der der Kugelkopf auf einer Schiene sitzt, mit der man durch Verschieben das Gewicht genau über den Drehpunkt der LX 3 positionieren kann. Es ist eine abenteuerliche anmutende Konstruktion, die über eine lange Zeit praktisch getestet wurde und sich als eierlegende Wollmilchsau herausgestellt hat. Dabei wurde das vom Hersteller der LX 3 angegebene Gesamtgewicht um über ein Drittel überschritten, ohne dass die LX3 stehen geblieben wäre. Wichtig dabei ist das Ausbalancieren: man muss die gesamte Anordnung von Kamera, Panoramakopf und Kugelkopf in eine Position bringen, die genau über dem Drehpunkt der Stundenachse sitzt. Je besser das System ausbalanciert ist, umso sauberer führt die LX 3 nach. Man erreicht dann Nachführzeiten von über einer halben Stunde und das alles ohne Batterie, Fernbedienung oder Kabelsalat.

Abbildung 5 zeigt eine mechanisch kritische Situation ohne Schiene, bei der das Gewicht der Kamera die LX 3 ziemlich stark belastet. Aber selbst das meistert die Montierung mit Bravour. Allerdings muss dabei die Uhr voll aufgezogen werden, da die Montierung in dieser Kamerastellung nach 30 Minuten stehen bleibt. Die hier montierte Kamera ist eine Canon 60D mit einem 300er Tamron Teleobjektiv.


Fotografien von Sonne und Mond mit einer ASI Astrokamera der Firma ZWO


Die ASI Kameras werden von der chinesischen Firma ZWO hergestellt und tragen je nach Chipgröße und Eigenschaften hinter der Bezeichnung ASI noch eine Nummer, die den Kameratyp angibt. Die von mir verwendete ASI 178 MM ist eine Monochrom-Kamera mit einem exzellenten Auflösungsvermögen, prädestiniert für gestochen scharfe Sonnen und Mondaufnahmen. Die ASI Kameras sind alle hervorragend verarbeitet und sehr robust. Es gibt die von mir verwendete ASI 178 MM auch in einer Farbversion, die mit ASI 178 MC bezeichnet wird. Sie hat aber nicht das exzellente Auflösungsvermögen der ASI 178 MM. Die Kameras werden über verschiedene Astroshops angeboten.

Diese Kameras mit ihren kleinen Hochleistungs-Sensoren bilden sowohl die Sonne (Abb.8)  als auch den Mond (Abb.9) formatfüllend auf dem Bild ab. Der Mond oder die Sonne können mit der Omegon LX3 und den entsprechenden Filtern bestückt, minutenlang nachgeführt werden.  Solche Konfigurationen sind sehr leicht und benötigen keine schweren Montierungen. Hier kann man mit kleinen Reisemontierungen beachtliche Ergebnisse erreichen.

Der Nachteil bei der Verwendung dieser Kameraart ist, dass man immer einen Laptop mitschleppen muss, denn ohne den Laptop lassen sich diese Kameras nicht bedienen.

Die Kamera wird komplett mit dem frei erhältliche Steuerprogramm FireCapture über den Laptop bedient (Abb.6). Man kann praktisch alle Bildparameter einstellen und sieht das Bild, so wie es aufgenommen wird, auf dem Monitor. Zusätzlich lassen sich die Bildeinstellungen über eine Tonwert- und Helligkeitskurve grafisch darstellen und kontrollieren, damit es zu keinen Über- oder Unterbelichtungen kommen kann.

Riesenvorteil des Programmes ist, dass man es sich kostenlos auf den Laptop laden und bedienen kann, ohne dass man eine Kamera anschließen muss. Das Programm startet durch Anklicken und man wählt als Kamera den Button „Dummy“. Jetzt wird das Programm geöffnet und man kann sich mit allen Parametern und der Hilfefunktion mit dem Programm vertraut machen.


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Abb.6: FireCapture Steuerprogramm für die ASI Kamera mit allen Reglern und dem Live Bild des drei Tage alten Mondes auf dem Laptop.

Auch die Anzahl der gewünschten Bilder ist auf dem FireCapture für die Kamera einstellbar. Es können von einer Einzelaufnahme bis zu hundert oder mehr Bilder an einem Stück aufgenommen werden. Bewährt haben sich bei Sonnen und Mondaufnahmen Pakete von 25 Bildern. Bei der Suche nach den schärfsten Bildern sind diese Bildserien gut zu kontrollieren. Auch Filmsequenzen sind machbar. Das benötigt aber immensen Speicherplatz auf der Festplatte des Laptops. Bilder werden automatisch gespeichert und man kann sich später in aller Ruhe die schärfsten Bilder zur Bearbeitung heraussuchen. Ein großer Vorteil ist, dass man das Sonnen- oder Mond Bild live auf dem Monitor sieht. Man kann die Luftunruhe beurteilen und sieht genau, wie das Bild im Seeing hin und her wabert. Mit ein wenig Geduld wartet man eine ruhige Phase ab und löst über die Enter-Taste des Laptops aus. Auf diese Art und Weise bekommt man bei einer 25er Bilderserie mindestens zehn gestochen scharfe Bilder.

In Abb. 7 sehen wir ein 500er Rubinar Spiegeltele (Russentonne) mit Baader Filterfolie und einem IR und UV-Sperrfilter vor der ASI Kamera im Okularauszug. Oben auf montiert ist ein 7x50 Sucher, der ebenfalls mit einer Sonnenfolie bestückt ist. Diese Konfiguration wird von einer LX3 spielend bewältigt.

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Abb.7

Das Beroflex Tele wurde zu Beginn der Versuche eingesetzt, was auch zu recht passablen Ergebnissen führte, da es die gleiche Brennweite wie das 500er Rubinar hat.  Es hat sich aber in der Praxis im direkten Vergleich der Bilder gezeigt, dass das Spiegeltele dem Linsenobjektiv an Schärfe doch etwas überlegen ist.

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Abb.7a Beroflex Tele

Mit beiden Optiken wurde die Granulation an der Sonnenoberfläche mit der Baader Filterfolie knackscharf abgebildet (siehe Abb.8). Die teureren Sonnenfilter aus Glas kommen da nicht mit. Das hat sich nicht bewährt und war mit einigem Lehrgeld verbunden.

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Abb.8:  Sonnenfoto vom 8.11.2020  mit der Instrumentierung aus Abb.7.  Das Schwarz-Weiß-Foto wurde nachträglich eingefärbt

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Abb. 9: Mond, aufgenommen mit  500er Rubinar Spiegeltele an der ASI 178 MM. Grünfilter vor der Kamera im Okularauszug. Ausgesuchte Einzelaufnahme aus einer 25er Bildserie direkt vom Laptop herunter geladen.

Es stellt sich nun die Frage, wie man mit so kleinen Optiken zu solchen Bildern kommt.

Die Bezeichnung Crop Faktor dürfte jeder Foto-Amateur schon einmal gehört haben. Doch was bedeutet dieser Begriff für die Praxis? Die umgangssprachliche Bezeichnung „Verlängerungsfaktor“ gibt einen ersten Hinweis: Die Brennweite verlängert sich um einen bestimmten Multiplikator. Das ist für die schnelle Berechnung zwar ein „Daumenfaktor“, aber Vorsicht: Es ist physikalisch gesehen nicht die Brennweite, die sich verlängert, sondern der Bildwinkel wird verkleinert wiedergegeben, was zur Folge hat, dass der Bildausschnitt vergrößert dargestellt wird. Tatsächlich beschreibt der Crop Faktor also nur den auf den kleineren Sensor bezogenen Bildausschnitt, der als Vergrößerung wahrgenommen wird. Mit dem Crop Faktor hat man es immer dann zu tun, wenn ein Bildsensor kleiner als das Kleinbildformat 24x36 mm ist und man ein Objektiv verwenden will, welches für dieses Kleinbildformal ausgelegt ist, nun aber an dem kleineren Chip eingesetzt werden soll.

Dann ergibt sich folgendes:

Je kleiner der Chip umso größer ist der Crop Faktor der dann durch den kleiner dargestellten Blickwinkel eine Auswirkung wie eine Vergrößerung hat.

So hat ein APSC Chip einer Canon DSLR einen Crop Faktor von 1,6 . Nimmt man nun eine altes 500er Teleobjektiv das für ein Kleinbildformat von 24x36 mm berechnet wurde, so erreicht man mit diesem Objektiv an dem APSC Chip der Canon 500 mm x 1,6. Das sind satte 800 mm.

Je kleiner nun der Chip der Kamera ist, umso größer ist der Crop Faktor.  Das bedeutet, dass wir es bei der Chipgröße einer ASI 178MM Astrokamera mit einem Cropfaktor von 5,4 zu tun haben. Das ergibt nach obigen Kriterien gerechnet eine Brennweite von über 2500 mm, bei einem 500er Tele.

Damit kann man den Vollmond gerade so auf den Bildausschnitt bringen. Wir benötigen also nicht mehr als 500 Millimeter Brennweite. Allerdings ist die Lichtstärke grottenschlecht, was aber nur bei Planeten oder Gasnebeln eine Rolle spielt. Bei Sonne und Mond hat man immer Licht im Überfluss. Wir haben auch noch den Vorteil, dass die Bildqualität sehr gut ist, weil die Rand Unschärfen eines älteren 24x36 mm Objektivs bei dem kleinen Bildwinkel nicht mehr zum Tragen kommen.

Bild "Mond1-Chip-Groessenabbildung_beschriftet.jpg"
     

Die Hochleistungs-Chips der ASI 178 MM Astrokameras werden von Sony hergestellt und haben eine Größe von 7,4x4,9 Millimeter und extrem kleine Pixel von nur 2,4 tausendstel Millimetern. Das Ausleserauschen ist sehr gering. Mit einer Auflösung von 3096x2080 Pixeln bieten sie satte 6,4 Mb. Bei einer Bit Tiefe von 14 dürften sie damit unter den bezahlbaren Astro Kameras so ziemlich an der Spitze liegen.


Horst-Dieter Döricht


Quellenangaben
(1) deepskystacker.free.fr
(2) https://www.astroshop.de/fotomontierungen/omegon-montierung-mini-track-lx3/p,62043
(3) https://sternenhimmel-fotografieren.de/test-erfahrungsbericht-beschreibung-omegon-mini-track-lx2/
(4) https://www. teleskop-express.de/shop/product_info.php/info/p8700_ZWO-ASI178MM---USB3-0-SW-CMOS-Astrokamera-Sensor-D-8-82-mm.html