(Astro-) Nachführung

Oder auch Montierung. Eine Nachführung ist für Langzeitaufnahmen von Objekten im All notwendig. Zumindest vom Boden aus und in Langzeitbelichtung aufgenommen. Sie dreht im Grunde genommen die Kamera exakt entgegen der Erdrotation und wird zwischen Kamera und Stativ montiert. Das volle Setup zeige ich deshalb auch gleich am Anfang des Beitrages nun, damit sich jeder ein Bild davon machen kann, was überhaupt gemeint ist (Abb. 1).

Auf dem Beitragsbild (In Abb. 2 noch einmal wiederholt) sind alle verfügbaren Einzelteile für den Skytracker Pro von iOptron zu sehen, von denen Du aber nicht alle bei jedem Vorhaben benötigen wirst. So sind in diesem Fall der Stativkopf und das Gewicht optionale Zusatzgeräte für schwerere Kamera-Objektiv-Kombinationen. iOptron hat verschiedene Nachführungen im Programm und ist bei weitem nicht der einzige Hersteller: AstroTrac, Losmandy, Skywatcher – um nur einige zu nennen – sind ebenfalls am Markt mit einer guten Palette an Geräten aufgestellt.

Doch von vorne: Wie oben geschrieben, dreht eine Nachführung die Kamera genau entgegengesetzt zur Erdrotation, also in 24std einmal um die eigene Achse. Somit bleibt sie immer auf das gleiche Objekt im All ausgerichtet, während sich die Erde unter ihr weiter dreht.

Um exakt ausgerichtet zu sein, musst Du die Montierung “einnorden”, also in unserer Hemisphäre auf den geographischen Nordpol ausrichten. Hierzu wird der Polarstern (oder auch Nordstern) als Referenz genutzt. Dies ist der hellste Stern im Sternbild kleiner Bär und mit bloßem Auge gut erkennbar; er ist zwar nicht exakt dem geographischem Nordpol, aber diesem sehr nahe, womit beim Einnorden der Stern auf einer bekannten Position relativ zum Nordpol selbst liegt, quasi seiner Umlaufbahn um den Nordpol als Fixpunkt. Abb. 3 ist zeigt den Blick durch den Polsucher (Abb. 4,):

Genau in der Mitte wird der Nordpol sein, auf dem inneren Ziffernblatt bewegt sich der Polarstern um diesen herum, das äußere ist für das ‘Einsüden’ auf der südlichen Halbkugel (Hier ist der entsprechende Stern ‘Sigma Octanis’ weiter vom Pol entfernt). Beide Skalen bilden volle 24std auf einem 12std Blatt ab und weisen dazu jeweils drei Kreise im Abstand von 4° auf (36°, 40° und 44° im Falle der Nordhalbkugel) Auf Abb. 5 ist der ermittelte Stundenradius bei 38,9° – der Polarstern folgt damit einer Umlaufbahn, welche etwas unterhalb des mittleren 40° Ringes liegt.

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Der Polsucher ist ein einfaches Fernrohr, auch als Kepler-Fernrohr bekannt. Es verzichtet auf Spiegel im Inneren und führt den Strahlengang zwischen den beiden Linsen über Kreuz – womit ein um 180° verdrehtes, seitenverkehrtes und vergrößertes Bild des Objektes am Auge des Betrachters ankommt:
Es steht auf dem Kopf und eine Bewegung nach links schwenkt das Bild nach rechts. Dazu kommt, dass der Blick nicht schnurgerade durch das Fadenkreuz fallen wird wie in Abb. 3, sondern nach links weg gekippt – bedingt dadurch, dass die Erdachse eben nicht gerade steht, relativ zur Umlaufbahn, sondern die Erde “taumelt”.

Diese Tatsachen machen das Einnorden (oder -süden) nun wenigstens schwierig, mindestens bei den ersten Anwendungen. Zunächst einmal muss man also wissen, wo man sich selbst überhaupt befindet und welche Position der Polarstern dann relativ zu einem hat.

Hier kann die App “Polarfinder” Abhilfe schaffen (für Android und iPhone in den jeweiligen Stores verfügbar) und einem das Polsuchen erheblich vereinfachen: Eingeschaltetes GPS am Handy und Freigabe der Nutzung dessen durch den Polarfinder sind Voraussetzung für die korrekte Funktion dieser App. Im Menü stehen diverse bekannte Geräte mit deren Skalen in Form als Referenz zur Verfügung, auch ist Nord/Süd-Hemisphäre wählbar (Abb. 5).

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Der jeweilige grüne Punkt zeigt, wo auf der Skala [beim Blick durch den Polfinder] sich der Nordstern bzw. sein südliches Pendant befinden müssen, um korrekt ausgerichtet zu sein. Besonders in der Mitte kannst Du gut erkennen, dass der als grüne Punkt eingezeichnete Süd(Polar-)stern zwischen zwei Kreisen liegt. Also abhängig vom Stundenwinkel auch genau auf oder zwischen den Linien auszurichten ist.

So lässt sich die Handhabung erst einmal trainieren, ohne erwartungsvoll mit 600mm Brennweite zu einer vierstündigen Belichtung der nächstbesten Galaxie aufzubrechen, um dann nur Brei mit Sternspuren auf dem Bild vorzufinden.

Nicht so ganz unwichtig bei dem ganzen unterfangen ist natürlich, überhaupt den Polarstern im Visier zu haben. Proxima Centauri oder Sirius sind auch gut erkennbar, allerdings so mal gar nicht zum Einnorden geeignet. Wer fit genug ist in Sachen Sternbildern, der wird den Polarstern vermutlich (er-)kennen. Wer das nicht ist, dem helfen diverse andere Apps wie Skymap bei der Orientierung am Nachthimmel.
Nun verfügt der Skytracker von Abb. 4 neben der Aufnahme unten links für den Polfinder zusätzlich oben rechts über ein simples Loch, welches aber den gleichen Blickwinkel hat, wie der Polfinder. Hiermit lässt sich dann zunächst einmal das Stativ überhaupt richtig ausrichten, wenn auch nur grob.

Als Stativkopf kann man im Grunde nutzen, was einem gerade an Stativköpfen zur Verfügung steht, der Skytracker selbst hat einen Arca-Swiss Sockel, ist also genügsam. Der mitgelieferte Stativkopf bietet allerdings sehr, sehr feine Justierungsmöglichkeiten an, wie Abb. 6 zeigt: Mittig zwischen den beiden Schrauben der Drehachse verläuft, hier gestrichelt eingezeichnet, ein fester Metallstab. An diesem können die Schrauben durch Anziehen und Lösen etwas Spielraum geben und nehmen, den Kopf ausrichten und arretieren. Ähnlich fein ist die Neigung einstellbar. An beiden Achsen lässt sich der Polarstern exakt in die benötigte Position auf der Skala des Polsuchers bugsieren.

Ist der Skytracker nun entsprechend ausgerichtet, wird der Aufbau montiert. Dieser Weg ist auch nur einer von mehreren: Der Aufbau kann auch erst vollständig montiert und anschließend einmalig eigenordet werden. Abb. 7 zeigt die jeweils weiteren Anbauteile, wobei auch bei dem ersten Bild bereits ein Stativkopf direkt an den Skytracker angebracht werden könnte.

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Hier wird noch ein Gegengewicht mit verbaut, welches ab einem bestimmten Kameragewicht zu empfehlen ist (ab 2,0kg Zuladung etwa). Am oberen Ende wird in diesem Fall der Stativkopf angebracht;
Die volle Montierung mit Kamera ist auf Abb. 1 ganz am Anfang zu sehen. Hierbei sollte auf die individuellen Tragfähigkeiten von
– Kugelkopf
– Skytracker
– Stativ
geachtet werden. Wiegt die Kamera 3,8kg, der Stativkopf trägt bis zu 5,0kg und mit Gegengewicht liegen knapp 5,0kg am Skytracker selbst an, so kommt dieser schon langsam ins Schwitzen. Und wenn das Stativ selbst denn keine hohen Gewichte trägt, denn wird es zumindest eine abenteuerliche Konstruktion – oder fällt bei der nächsten Windböe einfach um.

Bei Verwendung des Gegengewichtes kann es vorkommen, dass der Polfinder zur Schärfeeinstellung an der Nachführung zu weit heraus gedreht wurde, wie in Abb. 8 zu sehen. Was genau bei der dann unvermeidlichen Kollision von drehendem Tragarm im Einsatz und Polsucher passieren könnte, ist reine Spekulation; Aktuell ist Gegenstand wissenschaftlicher Diskussion, ob sich durch die Kollision zweier so kompakter und massereicher Objekte eine Singularität bilden könnte. Bislang erscheint es nur, dass alle Teile unmittelbar auf nimmer Wiedersehen in ein schwarzes Loch gezogen werden und verschwinden.

Da die Krümmung der Raumzeit dann wiederum divergiert ist, man sich also die Anschaffung eines SkyTracker’s hätte schenken können, andererseits die Singularität selbst ohne dieses Gerät gar nicht erst zustande käme, droht durch dieses Paradoxon ein Kollaps des Raum-Zeit-Kontinuums […]
Um es kurz zu fassen: Einfach einmal vor Start der Montierung prüfen, ob die veränderlichen Teile mit irgendetwas kollidieren könnten – denn spart man sich den Ärger 🙂

Die Rückseite des Skytrackers – siehe Abb. 9 – stellt folgende Bedienelemente bereit:
[1] Ein / Aus
[2] Schnellvorlauf
[3] Helligkeit Licht Polsucher
[4] Geschwindigkeit des Nachlaufes
[5] Wahl ob Nord oder Südhalbkugel
[6] Stromversorgung

Das meiste hiervon dürfte selbsterklärend sein; die [3] Helligkeit des Polsuchers ist in acht Stufen eingeteilt. Ein Tastendruck schaltet jeweils zur nächsten weiter.

Die [4] Geschwindigkeit kennt vier Stufen: Mond und Sonne haben jeweils ihre eigenen Umläufe gegenüber dem Sternenhimmel, daher eigene Stufen. die Einstellung 1X ist die einfache Geschwindigkeit, welche bei Aufnahmen ohne irdische Objekte (Berge, Meer etc) nur ins All blickt. Wäre nun eine Bergkette mit im Bild, würde diese im Bild verwischt dargestellt, als Pendant zu Kosmos Langzeitbelichtung ohne Nachführung.
1/2X ist dagegen als Mittelmaß zwischen All und irdischen Bildelementen zu verwenden – hier allerdings auch nicht in stundenlangen Belichtungen; je nach Objektiv ist nach 15-60 Sekunden denn auch Feierabend und würde darüber hinaus alle Bildelemente verwischt darstellen.
Dies ist eine Kompromisslösung, welche aufwendiges Nachbearbeiten weg fallen lässt (Zusammensetzen von All und Bergkette, nachdem diese getrennt voneinander von gleicher Position aus belichtet wurden)

Der USB Anschluss [6] dient nur zur Stromversorgung bzw. Aufladen des integrierten Akkus.

Weitere sinnvolle Ergänzungen sind zB eine (Abb. 10, beheizbare) Warmhalte-Manschette für das Objektiv sein, um ein Beschlagen den Frontlinse zu vermeiden. Um mit so einem Teil auch mobil flexibel zu sein, ist eine entsprechend hoch ausgelegte Powerbank > 8.000mAh mit an Bord. Je nach Vorhaben kann diese dann auch den Skytracker selbst noch mit zusätzlicher Energie versorgen.

Apropos Energie: Ein Batteriegriff ist ebenfalls absolut sinnvoll: Je länger die Belichtung, desto Akku leer. Eine Verdoppelung der vorhandenen Energie kann da an sich nicht schaden, ist aber auch wiederum abzuwägen (Gewicht und Stabilität am Stativ). Auch wenn der Stativkopf mit Platte unter der Kamera noch so steif sein kann, kann dies mit einem dazwischen montierten billig-Batteriegriff auch ganz schnell wieder erledigt sein.
Es muss auch hierbei nicht zwingend das Modell vom Kamerahersteller sein: Meike, Neewer oder Ayex bieten zum Beispiel günstige Alternativen an.