Herausforderungen bei der Astrofotografie mit einem großen Teleskop

Astrofotografie kann ein recht zeitintensives Hobby sein. Vor allem, wenn man tiefer in die Deep‑Sky‑Fotografie einsteigen möchte, gibt es viel zu lernen und auch einiges an Gerätschaften, welche es zu bedienen gilt.

Kameras, die Sensoren verwenden, um Farbbilder aufzunehmen, nennt man umgangssprachlich in der Astrofotografie „One‑Shot‑Color“ (OSC)‑Kameras.

Zu einem grundlegenden OSC‑Deep‑Sky‑Setup gehört in der Regel:

• eine OSC‑Kamera
• ein Hauptteleskop
• ein Guide‑Teleskop
• eine Guide‑Kamera
• eine motorisierte Montierung
• ein Computer, der alles steuert

Das sind viele Komponenten, die zusammenspielen und korrekt konfiguriert werden müssen.

Die Montierung

Eine besonders kritische Komponente in einem solchen System ist die Montierung. Sie wird dazu verwendet, das optische System auf Objekte am Himmel auszurichten und die Erdrotation durch präzise Drehung der Achsen auszugleichen. Nur so ist es möglich, viele Minuten am Stück zu belichten, ohne Strichspurbilder zu erzeugen.

Die Montierung muss eine hohe mechanische Qualität aufweisen, da sie fast alle Systemkomponenten sehr präzise bewegen muss. Diese Anforderungen skalieren natürlich mit der Last, die bewegt werden muss. Die Last wiederum steigt in der Regel mit der Brennweite der verwendeten Teleskope.

Möchte man also ein Objekt fotografieren, das eine sehr geringe Größe am Himmel einnimmt, braucht man tendenziell ein großes Teleskop und eine sehr sehr große Montierung. Die für dieses Foto verwendete Montierung muss ca.120 kg bewegen (exkl. Gegengewichte) und war ursprünglich nicht speziell für die Astrofotografie ausgelegt. Durch die harte Arbeit einiger Vereinskollegen ist es heute dennoch möglich, mit dieser Montierung erfolgreich zu fotografieren.

Die gesamte Software zur Kontrolle der Montierungsmotoren wurde vereinsintern entwickelt. Leider fordert die Zeit ihren Tribut, und die nun fast 25 Jahre alte Montierung leidet unter einigen mechanischen Problemen, die selbst durch die beste Software nicht korrigiert werden können. Es ist eine Herausforderung, mit diesen Fehlern im Betrieb umzugehen, da sie die Aufnahme lahmlegen und es viel Zeit kosten kann, die Aufnahme fortzusetzen.

Kalibrierungsbilder

Eine weitere Herausforderung, die für dieses Foto relevant ist, sind die sogenannten Flat‑Field‑Calibration‑Frames. Grundsätzlich weisen die meisten Teleskope eine Vignettierung auf, und überall ist zumindest ein wenig Staub auf dem Sensor oder einem Filter im Strahlengang zu finden. Diese Fehler lassen sich durch Kalibrierungsbilder gegen eine gleichmäßig ausgeleuchtete Fläche herausrechnen.

Man kann solche Kalibrierungsbilder z.B. gegen den Tageshimmel aufnehmen, indem man ein Bettlaken über das Teleskop legt. Das ist jedoch ein erheblicher Aufwand, weil man am gesamten System nichts verändern darf, bis die Bilder aufgenommen sind. Position und Rotation aller Elemente müssen exakt den Bedingungen bei der eigentlichen Aufnahme entsprechen. Außerdem will man am Ende einer Aufnahmesession meist möglichst schnell ins Bett und hat wenig Lust, zu warten bis es hell wird oder am nächsten Tag nur für die Flats wieder zurückzukehren.

Es gibt Flat‑Licht‑Panels für „normal“ große Teleskope zu kaufen; diese werden einfach auf das Teleskop gelegt und schon kann die Aufnahme beginnen. Für unser großes Cassegrain‑Teleskop benötigen wir jedoch ein Panel von ca. einem Meter Durchmesser. Erst kürzlich kamen wir in den Besitz eines solchen Panels – ohne dieses war die Deep‑Sky‑Fotografie mit dem großen Teleskop nur sehr eingeschränkt möglich. Ein Foto von dem Teleskop mit Flat Panel gibt es als extra Bild zum Text.

Luftunruhen

Eine weitere Schwierigkeit stellt das sogenannte Seeing dar und die damit verbundene Herausforderung, den korrekten Fokus zu finden. Seeing beschreibt die Bildverzerrung, die durch turbulente Luftschichten im Erdatmosphärischen Bereich entsteht, aber auch durch Wärme von Gebäuden in der Nähe, über die man mit dem Teleskop hinwegblickt. Zu guter Letzt kann auch eine Person nahe dem Teleskop die Luft zum Wabern bringen und damit Verzerrungen verursachen.

Am großen Teleskop der Sternwarte gibt es seit vielen Jahren keinen Motorfokus, sodass keine Autofokus‑Algorithmen verwendet werden können, um den idealen Fokus zu finden. Es ist eine Herausforderung, anhand eines Belichtungs‑Loops bei hoher Vergrößerung und bei wild wabernden Sternen den Fokus gut zu treffen.

Eine passende Nacht finden

Zuguterletzt ist es immer schwer, einen guten Zeitpunkt zu finden. Dieses Foto ist eine einfache RGB‑Breitbandaufnahme, die nur bei wenig Mondlicht (nahe Neumond) möglich ist. Darüber hinaus muss das Wetter gut sein und das Objekt möglichst günstig am Himmel stehen. Der Fotograf muss sich die Zeit nehmen können, eine komplette Nacht durchzuhalten – das ist meist ein nicht unerheblicher Eingriff in den üblichen Wochenablauf.

Warum ist dieses Bild ein Zielfoto für mich?

• Es war ein guter Zeitpunkt für das Bild.
• Der Fokus sitzt gut.
• Wir haben endlich ein Flat‑Panel; die Kalibrierung verbessert die Qualität deutlich.
• Die mechanischen Probleme konnte ich am Abend relativ schnell überwinden.
• Es ist mein erstes Deep‑Sky‑Bild mit dem großen Cassegrain, das mir wirklich gut gefällt.

Daten zum Bild

Objekt: https://de.wikipedia.org/wiki/NGC_7635

Belichtungszeit: 72 * 180s = 3h 36min

Brennweite: 3350mm

Öffnungsverhältnis: f/6,7

Kamera: QHY 268c mit Astronomik UV/IR Block Filter L3

Falls ihr Interesse an Astronomie, Beobachten, Astrofotografie usw. habt: Ihr findet den gemeinnützigen Verein unter <https://hans-zimmermann-sternwarte.de/>.

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