Astrofotografie ohne Foto - Projektplanung
Effizienzsteigerung in der mobilen Astrofotografie
Sommernächte sind mir zu kurz für die Astrofotografie. Mittlerweile sind sie mir auch zu warm. Während man dann von kühlen und klaren Herbstnächten träumt, schaut man als Stimmungsmacher lieber duröhre-Kurzfilme. Dabei bin ich u.a. auf diesen Beitrag von The Space Koala gestoßen, in dem eine erweiterungsfähige Alternative zu smart telescopes vorgestellt wird. Und da hatte ich eine Idee ...
Ausgangssituation:
Ein smart telescope würde ich mir niemals anschaffen. Das wäre, als würde man prahlen der allerbeste Hobbykoch zu sein und dann holt man den Thermomix aus der Küche. Die von Space Koala vorgestellte Alternative bietet hingegen ähnliche Leistungsmerkmale (live stacking, auto mosaic, autoguiding etc.) wie ein smart telescope, allerdings gepaart mit einer leistungsfähigen Optik und der Option flexibler Funktionserweiterung (motor focuser, filter wheel). Der hohe Grad der Automatisierung und die damit verbundene Effizienz der Bildgewinnung sind faszinierend. Drei Dinge stören mich allerdings an Space Koalas Ansatz:
1. Die ausschließliche Bindung an einen einzigen Hersteller (ZWO).
2. Die enormen Anschaffungskosten (2.500,- - 4.000,-€).
3. Der Umstand, dass außer den Teleskopen andere, bereits vorhandene Ausrüstung (Montierung, Stativ, DSLR) nicht vollständig integriert oder
weiterverwendet werden kann.
Unter Einsatz von künstlicher und natürlicher Intelligenz ist mir dann jedoch ein schrittweiser Projektentwurf gelungen, der die dargestellten Störfaktoren eliminiert und gleichzeitig die Risiken eines einzigen, sehr großen Innovationsvorhabens reduziert.
Gesamtziel:
Es soll durch schrittweise Innovation eine wachstumsfähige Astrofotografiebasis entstehen, die den Automatisierungsgrad der Bildgewinnung maximiert, um kostbare Beobachtungszeit mit maximaler Effizienz zu nutzen.
Bei jedem Ausbauschritt werden maximal ein bis zwei Komponenten verändert. Auf diese Weise lassen sich mögliche Fehlerquellen einfacher isolieren. Anschaffungskosten werden so über die verschiedenen Projektphasen verteilt. Nach jedem Projektschritt ist eine Standortbestimmung möglich. Nachfolgende Teilziele können an veränderte Rahmenbedingungen angepasst werden. Pausen sind möglich, weil jeder Projektschritt mit einem funktionsfähigen Inkrement abschließt.
Technologisch wird auf einer open source Lösung aufgesetzt, dem Astroberry. Damit werden Verwendung und Kombination von Komponenten verschiedener Hersteller möglich (INDI-Protokoll). Vorhandene Ausrüstung kann weiterverwendet werden.
Mensch, was bin ich agil!
Ein Plan in beherrschbaren Schritten:
1. Phase, alles wie immer
| Hauptoptik | Nachführ-optik | Haupt-kamera | Nachführ-kamera | Montierung | Goto | Autoguiding | Energie-versorgung | Zielobjekt | Zeit |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ED70/420 | Sucher FH50/180 | EOS 750Da von MGEN2 gesteuert | Lacerta MGEN2 | Skywatcher EQM35Pro | Skywatcher SynScan | Lacerta MGEN2 | Akku 12V/17Ah | NGC7000 RGB&Hα | Aug/Sept 26 |
In der ersten Phase soll zunächst einmal gar nichts verändert werden. Sämtliche Komponenten sind vorhanden und erprobt. Die Absicht dahinter ist, von einer reibungslos funktionierenden Ausgangsbasis zu starten.
Der Nordamerikanebel (NGC7000) stellt ein relativ einfach aufzufindendes Fotoobjekt dar, für das ich im Zweifelsfall nicht einmal eine Goto-Steuerung benötige. Die angestrebten Belichtungszeiten der Einzelbilder betragen 300 s bis 600 s, damit das autoguiding auch tatsächlich erforderlich ist. Um die Montierung einzunorden, wird der eingebaute Polsucher der EQM35Pro verwendet (und ich muss dazu auf den Knien herumrutschen).
2. Phase, erste Automatisierungsschritte mit dem Astroberry
| Hauptoptik | Nachführ-optik | Haupt-kamera | Nachführ-kamera | Montierung | Goto | Autoguiding | Energie-versorgung | Zielobjekt | Zeit |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ED70/420 | Sucher FH50/180 | EOS 750Da von Astroberry gesteuert | Lacerta MGEN2 | Skywatcher EQM35Pro | Astroberry (KStars) | Lacerta MGEN2 | Akku 12V/17Ah DC/DC-Wandler 12V/5V 3A | IC1396 | Sept/Okt 26 |
Die Einführung des Astroberry in die Gesamtanordnung soll bereits zur Automatisierung oder mindestens Vereinfachung diverser Arbeitsschritte führen.
Zielsetzungen der Phase 2 sind: a) Einnorden der Montierung ohne Polsucher, b) Goto mit Astroberry und KStars, c) Steuerung der Hauptkamera mit dem Astroberry, d) onsite-Registrierung der Einzelbilder im Anschluss an die jeweilige Aufnahme und e) Live-Übertragung der registrierten Einzelbilder an den Computer.
Das autoguiding soll zunächst noch mit dem Lacerta MGEN2 erfolgen. Das Objekt IC1396 erfordert Goto.
Der benötigte Raspberry Pi 4 ist bereits vorhanden. Damit daraus ein Astroberry wird, werden ein wetterfestes Gehäuse (~30,-€) und ein DC/DC-Wandler 12V/5V 3A (~20,-€) benötigt.
3. Phase, mehr Energie und integriertes Autoguiding
| Hauptoptik | Nachführ-optik | Haupt-kamera | Nachführ-kamera | Montierung | Goto | Autoguiding | Energie-versorgung | Zielobjekt | Zeit |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ED70/420 | Sucher FH50/180 | EOS 750Da von Astroberry gesteuert | ToupTek GPCMOS02000KMA | Skywatcher EQM35Pro | Astroberry (KStars) | Astroberry (PHD2) | LiFePO4 12V/100Ah DC/DC-Wandler 12V/5V 3A | M42, IC434, NGC2237 | Winter 26/27 |
Für lange, kalte Winternächte benötigt die Anordnung eine zuverlässige Stromversorgung. Eine neue Nachführkamera wird den Stromhunger des Astroberry vergrößern.
Zielsetzungen der Phase 3 sind: a) Entfall des Lacerta MGEN2 aus der Anordnung und Autoguiding mit Astroberry (PHD2) und b) Versuche mit Live-Stacking.
Die Fotoobjekte werden nach dem Motto "von einfach zu schwierig" ausgesucht.
Ein leistungsfähiger LiFePO4-Akku 12V/100Ah (~150,-€) und eine Nachführkamera á la ToupTek GPCMOS02000KMA (~180,-€) sind anzuschaffen (ist ja auch bald schon wieder Weihnachten).
4. Phase, alles eine Nummer größer
| Hauptoptik | Nachführ-optik | Haupt-kamera | Nachführ-kamera | Montierung | Goto | Autoguiding | Energie-versorgung | Zielobjekt | Zeit |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| N130/720 | FH60/420 | EOS 750Da von Astroberry gesteuert | ToupTek GPCMOS02000KMA | Celestron AVX | Astroberry (KStars) | Astroberry (PHD2) | LiFePO4 12V/100Ah DC/DC-Wandler 12V/5V 3A | M81, M82, Markarjansche Kette, Leo-Triplett | Frühjahr 27 |
Weil der Astroberry ein interoperabeles Werkzeug ist, sollte der Wechsel auf eine größere (vorhandene) Montierung mit größeren (vorhandenen) Teleskopen ohne größere Schwierigkeiten möglich sein.
Die EQM35 wird dann wieder auf den Zustand der 1. Phase zurückgebaut.
Einzige Zielsetzung der Phase 4 ist die Interoperabilität des Astroberry nachzuweisen.
Zielobjekte sind die Galaxien des Frühjahrshimmels, die von Natur aus nach einer größeren Optik mit größerer Brennweite und schnellem Öffnungsverhältnis verlangen.
5. Phase, Stabilisierung und Erkunden der Grenzbereiche
| Hauptoptik | Nachführ-optik | Haupt-kamera | Nachführ-kamera | Montierung | Goto | Autoguiding | Energie-versorgung | Zielobjekt | Zeit |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EHD800 SC203/2030 | FH60/420 | EOS 750Da von Astroberry gesteuert | ToupTek GPCMOS02000KMA | Celestron AVX | Astroberry (KStars) | Astroberry (PHD2) | LiFePO4 12V/100Ah DC/DC-Wandler 12V/5V 3A | M13, M27, M51 | Sommer/ Herbst 27 |
Der Stand dieser Ausbaustufe soll zum effizienten "Arbeitspferd" der Astrofotografie werden. Alles soll "im Schlaf" bedienbar sein. Gleichzeitig befindet sich die Celestron AVX mit dem EHD800 bereits im Grenzbereich dessen, was mit dieser Kombination aus sehr langer Brennweite und Tragfähigkeit möglich ist.
Zielsetzungen der Phase 5 sind: a) die regelmäßige Produktion von Astrofotografien und b) Belichtungszeiten von bis zu 300s bei f = 2.030 mm.
Zu den Zielobjekten gehören die üblichen Verdächtigen mit geringer Winkelausdehnung am Himmel. Die Objektliste ist beliebig erweiterbar.
6. Phase, vorläufiger Abschluss und Folgeprojekte
Mit der Anordnung aus der 5. Phase könnte man vermutlich Jahrzehnte lang das Universum mit Freude erkunden, ohne irgendetwas daran - also an der Anord-nung - verändern zu müssen. Von hier aus sind dennoch weitere Entwicklungspfade möglich:
- Die astromodifizierte DSLR könnte zunächst durch ein gekühlte Farb-CCD-Kamera ersetzt werden und anschließend durch eine Mono-CCD mit Filterad.
- Der Fokustrieb könnte motorisiert werden, was allerdings den Vorteil der Hauptspiegelarretierung des EHD800 zunichte macht; Spiegelshifting.
- Die Celestron AVX könnte durch eine Strainwave-Montierung mit geringerem Eigengewicht und höherer Nutzlast ersetzt werden.
Zusammenfassung/Bewertung:
Der Weg zu einer modularen, interoperablen und höchst produktiven Astrofotografieanordnung kann als sechsstufiger Phasenplan dargestellt werden. Der Innovationshub jeder Phase ist groß genug, um messbare Verbesserungen hervorzubringen, und gleichzeitig klein genug, um mögliche Schwierigkeiten und Fehlerursachen eingrenzen zu können. Die Kosten können gegenüber einer vollständigen Kauflösung deutlich reduziert werden. Die Abhängigkeit von einem einzigen Hersteller ist aufgehoben. Die Dauer dieser Unternehmung erstreckt sich im Idealfall über ein Jahr und verlängert sich selbstverständlich, wenn einzelne Projektphasen durch Schwierigkeiten oder Schlechtwetter mehr Zeit beanspruchen.
Merke:
Wer einen weiteren Schritt geht, ohne den vorhergehenden Schritt abgeschlossen zu haben, fällt auf die Fresse.
Wer mehrere Schritte zu überspringen versucht, bleibt mit den Klöten an den Hürden hängen und fällt auch auf die F... .
Wer keinen Schritt macht, gerät ins Wanken und fällt auf die ... .
Wer nur einen Schritt in die falsche Richtung macht, der kann mit nur einem Schritt zurück zum Ausgangspunkt.
Wer nur einen einzigen Schritt machen will, sollte dennoch Ahnung von Schuhebinden und Kartenlesen haben.
Wer beim ersten Schritt schon über den dritten Schritt nachdenkt, macht den ersten Schritt nicht gut und fällt beim zweiten Schritt vermutlich auf die ... .
Also mache ich den ersten Schritt und baue das Teleskop für Phase 1 auf, gleich heute.