Astronomie: Polar Alignment mit SharpCap

Gehört zu: Polar Alignment,
Siehe auch: SharpCap, Polar Alignment mit QHY PoleMaster

Polar Alignment – Einnorden – Einsüden

Wenn ich eine äquatoriale (parallaktische) Montierung habe, so muss diese “Eingenordet” werden, d.h. die Stundenachse der Montierung muss parallel zur Drehachse der Erde ausgerichtet werden.

Wenn die Montierung dauernd an einem festen Platz aufgestellt ist, d.h. “stationär“, muss man das vielleicht einmal im Jahr machen und es macht nichts aus, wenn das etwas dauert und evtl. auch einige Verrenkungen erfordert. Wenn die Montierung “mobil” ist, also Tag für Tag an wechselnden Orten neu aufgestellt wird, möchte man die Einnordung möglichst in kurzer Zeit und ohne körperliche Belastungen durchführen können.

Eine weitere Frage bei der Einnordung ist die anzustrebende Genauigkeit. Dabei wäre die Frage, welche Auswirkungen eine fehlerhafte Polausrichtung auf das geplante astronomische Vorhaben hätte.

  • Bei rein visueller Beobachtung muss die Genauigkeit nicht besonders groß sein.
  • Beim Fotografieren hängt die erforderliche Genauigkeit der Poljustierung von der Art der Nachführung (nur Rektaszension, auch Deklinaktion) sowie von Belichtungszeit, Brennweite, Pixelgröße, Sensor-Größe etc. ab.

Einen Überblick über verschiedene Methoden zur Polausrichtung habe ich in einem separaten Beitrag versucht. Dort habe ich auch berechnet, welche Auswirkungen eine ungenaue Polausrichtung (also wie viele Bogenminuten zeigt die Drehachse meiner Montierung neben den Himmelspol) hat.

Begonnen habe ich mein Einnorden mit dem Polfernrohr meiner Montierung und der sog. Kochab-Methode, die ich von Hartwig Lüthen bei der GvA gelernt hatte.
Meine Montierung ist “mobil” und wird praktisch ausschließlich zur Astrofotografie benuzt. Deshalb muss die Genauigkeit meiner Polausrichtung schon recht gut sein (besser als 2′) und es sollte schnell und bequem gehen. Daher habe ich als zweiten Ansatz dann die Polausrichtung mit QHY PoleMaster gemacht – was hier im Norden sehr gut ging, aber teuer war.

Die QHY PoleMaster war nicht nur recht teuer, sondern beim Verfahren zur software-gestützten Polausrichtung musste man quasi manuell Sternmuster in der Polnähe erkennen – ein richtiges Plate Solving war das nicht. Als SharpCap mit einer echten Plate-Solving-Methode zum Polar Alignment heraus kam, habe ich das ausprobiert und bin jetzt dabei geblieben. Meinen QHY PoleMaster habe ich gebraucht verkauft.

Polar Alignment mit SharpCap

Polar Alignment ist ein neues Feature in SharpCap 2.9. Die Idee war inspiriert durch PhotoPolarAlign, eine Software von Themos Tsikas. Themos war so freundlich, beim Testen zu helfen und machte auch Verbesserungsvorschläge während der Entwicklung des Polar Alignment Featrures von ShapCap.

Ich verwende jetzt (Dezember 2019) die Version SharpCap 3.2 Pro. Diese ist kostenpflichtig mit Eur 12,– pro Jahr.

Mit der kostenlosen SharpCap-Version kann man das Polar Align “antesten” – für die Stufe “Final Step: Adjust Mount” (s.u.) ist dann aber die kostenpflichtige Lizenz erforderlich.

Wenn das Lizenz-Jahr abgelaufen ist, kann man seine Lizenz kostenpflichtig verlängern (dafür bekommt man in der Regel Freimonate) – ansonsten können die lizenzpflichtigen Features (wie Polar Alignment) nicht mehr benutzt werden.

Die kostenpflichtige Pro-Version hat ausser der Funktion “Polar Align” noch andere zusätzliche Funktionen, die für den Einen oder Anderen interessant sein könnten.

Link: http://www.sharpcap.co.uk/sharpcap/polar-alignment

Was benötigt man für Polar Alignment mit SharpCap?

  • kostenpflichtige Version der Software SharpCap Pro
  • einen Computer, auf dem SharpCap läuft –> ich nehme dafür meinen Windows Laptop
  • Äquatoriale Montierung (Goto nicht notwendig) –> Ich habe die HEQ5 Pro und die Star Adventurer Mini
  • Optik mit Brennweite f=200mm –> nehme da mein Guiding-Rohr GuideScope50
  • Kamera mit einem Gesichtsfeld (FoV) zwischen 1 Grad und etwa 5 Grad –> meine GPCAM hat ein FoV von 1,54 x 1,16 Grad
  • Grobes Polar Alignment der Montierung auf plus-minus 5 Grad
  • Etwa 10-15 Sterne im Gesichtsfeld der Kamera zu sehen (erforderlich ist also eine freie Sicht auf die Gegend des Himmelspols)
  • SharpCap mit eingerichtetem PlateSolving

In welchen Schritten läuft das Polar Alignment mit SharpCap ab?

Schritt 0: Montierung aufstellen

Die Montierung sollte schön waagerecht aufgestellt sein, dann würde nämlich die Azimut-Schraube wirklich nur das Azimut bewegen und nicht auch noch so nebenbei die Polhöhe…
Teleskop in “Home”-Position d.h. Gegengewicht nach unten, Teleskop nach oben, Deklination 90 Grad.
Eine grobe Ausrichtung (5 Grad genau) auf den Himmelspol sollte ebenfalls schon gemacht sein.

Das für die Polausrichtung verwendete kleine Teleskop (z.B. das Guiding-Rohr) muss nicht genau parallel zum Hauptrohr ausgerichtet sein. SharpCap verwendet ja die tatsächliche Rotationsachse der Montierung.

Schritt 1: SharpCap einrichten

Da SharpCap beim Polar Alignment ja ein funktionierendes Plate Solving voraussetzt, müssen wir dafür die richtigen Einstellungen überprüfen:

  • In der SharpCap-Menüleiste auf: “File –> SharpCap Settings” gehen.
  • Dort auf den Reiter “Plate Solving”
  • Dort unter “Options” die “Star Detection Noise Threshold” auf 10 oder kleiner einstellen.

Zur Sicherheit könnte man das Plate Solving mit SharpCap auch einmal so, also ohne Polar Alignment, ausprobieren.

Für das Polar Alingment benutzt SharpCap einen “eingebauten” Plate-Solving-Algorithmus, für den keine Internet-Verbindung und auch kein anderes Programm oder Datenbank installiert werden muss.

Schritt 2: SharpCap-Menüleiste: Tools -> Polar Align

SharpCap_PolarAlign00

Schritt 3: Introduction und erstes Bild aufnehmen

Wenn ich im SharpCap-Menü auf “Tools -> Polar Align” gehe, bekomme ich eine Erklärung (Introduction) . Diese Introduction sollte man ruhig mal durchlesen…

Bildbeschreibung: SharpCap Polar Alignment: Introduction

SharpCap21

Nachdem ich das alles gelesen habe klicke ich auf die Schaltfläche “Weiter” (Next).

Schritt 4: Erstes Bild aufnehmen

Bevor SharpCap die erste Aufnahme macht, sollten wir die Belichtungszeit und den Gain so gut einstellen, dass tatsächlich 10-15 Sterne im Gesichtsfeld zu sehen sind. Im Beispiel habe ich eingestellt: 3,5 Sekunden Belichtungszeit und den “Analogue Gain” auf Maximum.

Natürlich solle die Kamera einigermassen im Fokus sein.

Nachdem wir bei der “Introduction” auf “Next” geklickt haben startet die erste Aufnahme und das Plate Solving.

SharpCap23

Hier im “Step 1 – Capture First Image” haben wir noch die Möglichkeit, einige Parameter für das Plate Solving einzustellen. Beispielsweise Minimum und Maximum Star Width.

Die im Bild erkannten Sterne markiert SharpCap mit einem Kästchen (“detected stars”). Die Sterne mit einem gelben Kästchen werden dann zum Plate Solving verwendet (“used stars”).

Die Kreisbögen im Bild sind Deklinationskreise um den Himmelspol.

Dieser Schritt ist erfolgreich zu Ende, wenn unter Status das Wort “Working” in “Solved” umspringt.
Dann klicken wir auf die Schaltfläche “Next”.

Schritt 5: Stundenachse drehen und zweites Bild aufnehmen

Nachdem im vorigen Schritt das erste Bild erfolgreich aufgenommen und “gesolved” wurde, hatten wir dort auf die Schaltfläche “Next” geklickt und SharpCap möchte nun ein zweites Bild aufnehmen.
Aber vorher soll man die Montierung um ca. 90 Grad in der Stundenachse drehen.
SharpCap macht dann die zweite Aufnahme und davon wiederum ein Plate Solving.

SharpCap24

Aus dem ersten und dem zweiten Foto errechnet SharpCap die Position der Drehachse der Montierung und damit wissen wir (bzw. SharpCap), wie weit wir noch weg sind vom Himmelspol (“Polar Align Error”). Danach klicken wir auf die Schaltfläche “Next”.

Schritt 6: Pol-Ausrichtung durch Drehen an den Azimut- und Polhöhen-Schrauben

Jetzt müssen wir die Montierung durch Drehen an den “Schräubchen” für Azimut und Polhöhe (Altitude) so einstellen, dass die Drehachse der Montierung (die Stundenachse) parallel zu Erdachse ausgerichtet ist.
Dabei hilft SharpCap mit einer Darstellung auf dem Bildschirm wo ein Stern mit einem gelben Pfeil gezeigt wird, der durch das Drehen an den “Schräubchen” der Montierung in das Zielkästchen auf dem Bildschirm gebracht werden muss.

Diese optische Hilfe ist quasi eine Projektion der errechneten erforderlichen Korrektur auf einen Stern im Gesichtsfeld. Wer es lieber in Zahlen hätte, kann sich auch nach den numerisch ausgeworfenen erforderlichen Korrekturen “Move Polar Axis: Left/Up” richten.

SharpCap macht dabei laufend Aufnahmen und berechnet durch Plate Solving die noch bestehende Abweichung vom Himmelspol. Ggf. müssen wir uns in mehreren Schritten der gewünschten Genauigkeit annähern.

Man kann das also nicht “remote” machen, sondern muss physisch an der Montierung stehen und einen guten Blick auf den Computer-Bildschirm haben…

Das schöne ist, dass die Genauigkeit der Polausrichtung (Abweichung vom Himmelspol) exakt ausgeworfen wird; im Beispiel unten schließlich 1 Bogenminute und 34 Bogensekunden, was mir dann bei meiner Montierung HEQ5 Pro reichte.

Wenn die Abweichung unter 2′ ist, wird das als “Good” angesehen, eine Abweichung von weniger als 1′ würde als “Excellent” bewertet.

SharpCap25

SharpCap26

 

Polar Alignment meiner mobilen Montierungen mit SharpCap Pro

Im Folgenden illustriere ich dieses Verfahren zum Polar Alignment an meinen beiden Montierungen:

  • Star Adventurer Mini “SAM”
  • Skywatcher HEQ5 Pro

Polar Alignment der Montierung Star Adventurer Mini

Bei meiner kleinen Tracker-Montierung für Reise und für Wide-Field-Aufnahmen kann ich zum Polar Alignment die verschiedenen Methoden wählen:

  • Eingebautes Polfernrrohr
  • QHY PoleMaster
  • SharpCap Pro mit Guiding-Rohr

Da ich meinen QHY PoleMaster jetzt verkauft habe, muss ich nun auch für den Star Adventurer Mini (SAM) SharpCap zum Polar Alignment verwenden.
Dazu montiere ich mein GuideScope50 auf die Deklinationseinheit des Star Adventurer, wozu ich mir einen Sucherschuh mit flacher Auflage und Innengewinde für 1/4 Zoll Fotoschrauben gekauft habe.
Das Foto zeigt den ganzen Aufbau:

DK_20200117_111631

Das Gewicht beträgt:

  • Guidingrohr mit Kamera:  686g
  • Manfrotto Neiger: 417g
  • DSLR:   562 g

zusammen also 1,665 kg, was bei einer vom Hersteller angegebenen maximalen Traglast von 3 kg noch passen dürfte.

Polar Alignment der Montierung HEQ5 Pro

Auch meine “große” mobile Montierung HEQ5 Pro muss ich immer schön Einnorden.

Dafür gibts die üblichen Methoden:

  • Eingebautes Polfernrohr
  • QHY PoleMaster
  • SharpCap

Beim eingebauten Polfernrohr kann es schnell unbequem werden….

PolarScope_20170223_1 Kopie.jpg

Bild 1: Der Kniefall: So bequem schaut man durch das beleuchtete Polfernrohr

Den QHY PoleMaster habe ich im Januar 2020 verkauft.

In Zukunft will ich dann immer SharpCap einsetzen, wenn es genauer sein soll.

Dazu nehme ich meine Montierung HEQ5 Pro mit meinem Teleskop Orion ED80/600. und montiere mein GuideScope mit Guiding-Kamera ganz normal (wie beim Autoguiding) Huckepack drauf.
Der Aufbau sieht dann so aus:

20200120_114102a

Das Polar Alignment mit ShapCap pro läuft dann ganz bequem per Computer, wie oben beschrieben.