Astrofotografie mit einer digitalen Spiegelreflexkamera

Deep Sky-Fotografie

ist sinnvoller Weise nicht mit einer Webcam möglich. Hierfür benötigt man eine sehr teure CCD-Kamera oder eine digitale Spiegelreflexkamera (DSLR).

 

Die Spiegelreflexkamera wird dabei entweder:

1. Huckepack auf dem Teleskop angebracht. Das Teleskop dient dabei als Leitrohr. Diese Variante eignet sich vor allem für das Fotografieren von Sternenbildern oder besonderen Konstellationen oder auch einfach einem Bild der Milchstraße.

2. Fokal (Primärfokus) an das Teleskop angebracht. Hierbei wird das Teleskop durch einen Adapter quasi zum Teleobjektiv. Diese Variante ist besonders geeignet für das Fotografieren von Deep Sky-Objekten. Durch die lange Brennweite ist eine exakte Nachführung und eine stabile Montierung entscheidend.

3. Fokal (Okularprojektion) an das Teleskop angeschlossen. Auch hier für benötigt man einen Adapter. Vorteil der Okularprojektion ist, dass man durch ein Okular fotografieren kann und dadurch höhere Vergrößerungen erreicht. Sinnvoll bei Mond- und Sonnenaufnahmen oder bei Planeten. Anders als bei der afokalen Fotografie ist die Kamera ohne eigenes Objektiv direkt mit dem Teleskop verbunden. Der Schärfepunkt (Fokus) wird allein vom Teleskop bestimmt.

 

4. Afokal vor das Okular plaziert, entweder freihändig oder mittels Adaptern befestigt. Im Unterschied zur fokalen Okularprojektion besitzt die Kamera ein eigenes Objektiv und kann unabhängig vom Teleskop ihren Schärfepunkt (Fokus) festlegen.

 

Vertiefend hierzu die hervoragenden Ausführungen auf den Seiten von

 

Klaus Hohmann:

http://astrofotografie.hohmann-edv.de/grundlagen/

 

und

 

Carsten Przygoda:

http://www.funnytakes.de/

 

Außerdem ist allen Interessierten die Lektüre von:

 

Stefan Seip

Himmelsfotografie mit der digitalen Spiegelreflexkamera

Die schönsten Motive bei Tag und Nacht

Kosmos-Verlag, 2009

 

und wissenschaftlich vertiefend

 

Axel Martin, Bernd Koch

Digitale Astrofotografie

Grundlagen und Praxis der CCD- und Digitalkameratechnik

Oculum-Verlag, 2009

 

wärmstens empfohlen.

 

 

Nachführkontrolle (Guiding)

Während man für kurzbelichtete Aufnahmen vom Mond und den Planeten auf eine Nachführkontrolle der Montierung verzichten kann, ist die manuelle oder automatische Kontrolle der Laufgenauigkeit der Nachführung bei der Deep Sky -Fotografie unerlässlich.

 

Die Notwendigkeit einer Nachführkontrolle steigt bei:

  • Zunahme der Belichtungszeit
  • Wachsender Aufnahmebrennweite
  • Reduktion der Pixelgröße im Chip der Aufnahmekamera
  • Annäherung an den Himmelsäquator (Deklination 0)

 

Natürlich entscheidet auch insbesondere die Güte und Belastung der die Aufnahmeoptik tragenden Montierung über die Bedeutung der Nachführkontrolle. Je größer der periodische Fehler einer Montierung ist, desto wichtiger ist eine gute Nachführkontrolle und Korrektur. Eine sehr schöne Online-Datenbank von Matthias Muttersbach mit sehr vielen Montierungen, unterschiedlichen Zusammenstellungen und wie diese visuell und fotografisch zu bewerten sind findet man hier.

 

Das folgende Bild zeigt den Doppelstern Albireo bei ungeguideter Nachführung einer deutschen Montierung mit einer Belichtungszeit von 300sec. Klar ist die Drift zu erkennen. Hier in Richtung der Rektaszension (RA-Richtung), was auf ein zu hohes Achsenspiel und einen dem entsprechenden periodischen Fehler hindeutet.

 

Doppelstern Beta Cygni (Albireo) mit Drift in RA-Richtung
Doppelstern Beta Cygni (Albireo) mit Drift in RA-Richtung

Außerdem ist die richtige (parallaktische) Aufstellung und Ausrichtung der Montierung auf den Himmelspol entscheidend. Viele moderne Montierungen bieten inzwischen Software-Algorithmen an, die die Ausrichtung zum Himmelspol erleichtern. Für eine möglichst exakte Aufstellung hat sich außerdem die Methode nach Scheiner bewährt. Eine schöne Erklärung von Dipl.-Ing. Wolfgang Paech findet man auf den Seiten von Baader-Planetarium.

 

Beispiel einer parallaktischen Aufstellung: Dt. Montierung Celetron CGEM
Beispiel einer parallaktischen Aufstellung: Dt. Montierung Celetron CGEM

Das folgende Bild zeigt wiederum den Doppelstern Albireo. Neben der Drift in RA-Richtung, die auf den periodischen Fehler der Montierung zurück zuführen ist, zeigt sich hier auch klar der Fehler in der Deklination (senkrecht zur RA-Richtung). Bei dieser Aufnahme wurde allerdings bewußt in Deklinationsrichtung manuell (über-)korrigiert, um den Unterschied zwischen Deklination und Rektaszension zu zeigen.

Doppelstern Beta Cygni (Albireo) mit Drift in RA- und Dec-Richtung
Doppelstern Beta Cygni (Albireo) mit Drift in RA- und Dec-Richtung
Skizze: Beta Cygni im Fadenkruzokular
Skizze: Beta Cygni im Fadenkruzokular

Die Nachführkontrolle kann entweder manuell mit Hilfe eines Fadenkreuzokulars erfolgen. Dabei wird durch manuelles Korrigieren der Leitsternin der Mitte des Fadenkreuzesgehalten. Bei Belichtungen von mehreren Stunden ein mühsames Unterfangen.

Alternativ kann ein so genannter Autoguider zum Einsatz kommen. Hierbei unterscheidet man die reinen Softwarelösungen, die mit Hilfe von Webcams oder anderen Videokameras eine automatische Nachführkontrolle ermöglichen. Die Guidingcams werden dabei an einen PC oder ein Notebook angeschlossen, das wiederum über ein serielles Kabel die Montierung steuert.

Autoguiding mit Software PHD
Autoguiding mit Software PHD

Besonders leicht zu bedienen ist die amerikanische Software PHD. Nach dem Motto "Push Here Dummie" erfolgt nach der Kameratreiberinstallation die Kalibrierung und das Guiding nach der Eingabe von Randbedingungsparametern annähernd automatisch. Zudem ist die Software Freeware.

Screenshot: Guiding mit PHD
Screenshot: Guiding mit PHD

 

Außerdem gibt es die "Stand-Alone Autoguider". Das sind kombinierte Hard- und Softwarelösungen, die auch ohne einen zusätzlichen PC oder ein Notebook auskommen (z.B. SBIG ST-4, LVI Smart Guider, Lacerta M-GEN).

Setup mit Stand-Alone Autoguider
Setup mit Stand-Alone Autoguider

Stand-Alone Autoguider benötigen kein Notebook. Das macht den Einsatz flexibler, der Aufbau ist schnell und unkompliziert. Die verbaute Technik ist ausgereift und die CCD-Kameras sind hoch sensibel und optimiert für den Einsatz als Guiding-Kamera. Alledings kann man diese Kameras nicht für andere Zwecke einsetzten, im Gegensatz z.B. zur Guiding-Kamera ALCCD5, die sich auch hervorragend für hochauflösende Mondaufnahmen eignet. Die Bedienung ist ähnlich unkompliziert, wie bei den Softwarelösungen. Das Display der Autoguider ist jedoch naturgemäß sehr viel kleiner als bei einem Notebook. Die Leitsternsuche erfolgt daher automatisch. Da die Technik immer weiter voran schreitet, ist es wichtig einen Stand-Alone Autoguider zu verwenden, der durch USB-Anschluß eine Updatemöglichkeit für die Firmware ermöglicht. Der Lacerta-Guider ist da nach Meinung des Autoren dem LVI Smart-Guider überlegen.

Screenshot: Lacerta M-GEN Stand-Alone Autoguider bei der Driftkontrolle
Screenshot: Lacerta M-GEN Stand-Alone Autoguider bei der Driftkontrolle

 

 

Die Kontrolle und Korrektur der Nachführung kann mit Hilfe eines Leitrohres oder einem Off-Axis-Guider erfolgen. Dabei wird ein Leitstern beobachtet und jede Abweichung sofort korrigiert.

Als Leitrohr dient eine zweite Optik, die zusätzlich zur Aufnahmeoptik ausschließlich für die Kontrolle der Nachführung verantwortlich ist. Wichtig ist hier, dass das Leitrohr absolut unverschieblich zur Aufnahmeoptik montiert wird. Hier darf es absolut keine Verdrehungen

 

oder Verbiegungen geben. Gerade bei zunehmender Brennweite können sich schon Bruchteile von Millimetern sehr negativ im Bild bemerkbar machen. Dies wird durch sogenannte Leitrohrschellen oder massive Schienen zur Parallelbefestigung von zwei Optiken erreicht. Außerdem ist zu berücksichtigen, dass es bei manchen optischen Systemen, wie z.B. dem Schmidt-Cassegrain oder dem Maksutov-Cassegrain, zu einem ganz leichten Verkippen des Spiegels kommen kann (Spiegelshifting). Ein nachgeführter Leitstern verändert in der Optik seine Position, was zur (Falsch-)Korrektur der Montierung führt und sich in den Aufnahmen dann verheerend bemerkbar macht. Damit die Nachführkontrolle genau genug ist, sollte die Leitoptik in der Regel mindestens die Hälfte der Aufnahmebrennweite besitzen. Als Leitoptik dienen häufig alte oder günstige (aber lichtstarke) Refraktoren oder wenn größere Brennweitem benötigt werden Maksutov-Cassgrains. Aber auch größere Sucherfernohre können als Leitrohr „missbraucht" werden.

 

Der Einsatz eines Off-Axis-Guider hat den entscheidenden Vorteil, dass zum Guiding die Aufnahmeoptik verwendet wird. Alle Probleme, die durch Relativbewegungen bei der Verwendung eines Leitrohres entstehen, können hier nicht auftreten. Auch die Gefahr, dass ein auftretendes Spiegelshifting die Aufnahme ruinert, besteht nicht.

Ein Off-Axis-Guider sondert einen kleinen Teil des durch die Aufnahmeoptik kommenden Lichtes über ein Prisma ab. Mit Hilfe eines zusätzlichen Okularanschlusses kann dann ein Leitstern beobachtet werden. Problematisch ist hierbei allerdings, dass nur ein relativ kleiner Bildausschnitt des Himmels zur Verfügung steht und es mitunter sehr mühsam sein kann, einen geeigneten Leitstern zu finden. Außerdem ist man bei Verwendung der meisten Off-Axis-Guider in der Adaption von zusätzlichen optischen Komponenten (Reducer, Flattener, Filter) stark eingeschränkt. Ein weiterer Nachteil ist sicherlich auch der zu meist recht hohe Preis eines Off-Axis-Guider.

 

 

Aktuelles

29.05.2014

Neue Bilder

im Bereich Saturn,

im bereich Mars.

 

29.03.2014

Neues Bild

im Bereich Deep Sky.

 

25.03.2014

Neues Bild

im Bereich Mars.

Neue Animation

im Bereich Animationen.

 

13.03.2014

Neues Bild

im Bereich Deep Sky.

 

04.03.2014

Neues Bild

im Bereich Jupiter.

 

04.02.2014

Neue Bilder

im Bereich Deep Sky.

 

14.01.2014

Neue Bilder

im Bereich Mond,

im Bereich Jupiter.

 

13.12.2013

Neues Bild

im Bereich Jupiter.

 

01.12.2013

Neues Bild

im Bereich Jupiter.

 

26.11.2013

Neues Bild

im Bereich Kometen.

 

Neues Bild

im Bereich Deep Sky.

 

02.10.2013

Neues Bild

im Bereich Jupiter.

 

01.09.2013

Neues Bild

im Bereich Deep Sky.