Messung der Himmelshelligkeit mit dem “Sky Qualtity Meter” von Unihedron
Die Messung der Himmelshelligkeit kann mit einem Messgerät der kanadischen Firma Unihedron erfolgen. Dieses Gerät habe ich mir am 28.10.2018 von Teleskop-Express für EUR 156,40 kommen lassen. Es misst die Leuchtdichte des Himmels in der astronomischen Einheit Größenklassen/Quadratbogensekunden (mag/arcsec2). Die Skala ist umgekehrt, hohe Zahlenwerte bedeuten einen dunklen Himmel.
Die Amerikaner benutzen gern statt mag/arcsec2 die Abkürzung MPSAS für Magnitudes Per Square Arc Seconds.
Abbildung 1: Foto eines Sky Quality Meter. Im Display steht: 11,36 (Google Drive: sqm_kl.jpg)
SQM Sky Quality Meter
Anwendungsbereich des SQM-Geräts
Das SQM-Gerät misst eine Helligkeit. Wenn man es auf den Himmel hält, misst es die Himmelshelligkeit. Wenn man es auf einen Baum hält, misst es die Helligkeit des Baums. Man muss das Gerät also schon in die gewünschte Richtung halten.
Wie bei jeder Messung haben wir eine gewisse Schwankung von Einzel-Messungen. Man sollte also immer mehrere Messungen machen und ggf. daraus einen Mittelwert bilden.
Das SQM-Gerät misst nicht wirklich die “Qualität”, sondern die Helligkeit.
Das SQM-Gerät misst auch nicht die Höhe über Normalnull, auch nicht den Luftdruck, auch nicht die Windstärke, auch nicht das “Seeing” – es misst die Helligkeit.
Ich benutze mein SQM-Gerät z.B. um Vergleiche zwischen Beobachtungsorten anzustellen. Z.B. wie dunkel ist der Himmel in Namibia, wie dunkel ist der Himmel in Hamburg-Eimsbüttel, wie dunkel ist der Himmel in Handeloh – immer unter “guten” Beobachtungsbedingungen, also nach Ende der astronomischen Dämmerung, ohne Mond, ohne Wolken, ohne sonstiges Störlicht…
Wenn ich einigermassen dunkle Beobachtungsorte mit dem SQM-Gerät messe, beginnt das interessant zu werden so bei 21,0 und schon kleine Unterschiede im Messwert (Zehntel) machen einen deutlichen Unterschied in der Himmelshelligkeit aus. Der dunkelste Wert, den ich bisher gemessen habe, lag bei 21,99 auf Kiripotib in Namibia.
Frank Sackenheim sagt dazu: Ein Beobachtungsort mit dunklem HImmel ist durch nichts zu ersetzen – ausser durch einen Ort mit noch dunklerem Himmel. Deswegen habe ich verschiedene Beobachtungsorte beschrieben.
Die Bortle-Skala
Eine ausführlichere Beschreibung der Bortle-Skala findet man in meinem Artikel Lichtverschmutzung.
In der Praxis verwendet man auch gerne die sog. Bortle-Skala, die wie folgt definiert wird:
Tabelle 1: Die Bortle-Skala
SQM
Bortle
21.85
1
Excellent dark sky site
21.6
2
Typical dark sky site – natürlicher Himmelshintergrund, Milchstraße bis Horizont sichtbar, Wolken schwarz
21.4
3
Rural sky – Zodiakallicht (im Frühjahr abends, im Herbst morgens) gut sichtbar, Milchstraße, Wolken über Städten am Horizont hell
20.9
4
Rural / Suburban transition – Milchstraße sichtbar mit geringem Kontrast, Wolken im Zenit hell
19.8
5
Suburban sky – Milchstraße im Zenit schwach erkennbar
18.8
6
Bright suburban sky – wenige Sterne, Himmel stark aufgehellt
18.3
7
Suburban / Urban transition
18.0
8
City sky
SQM Masseinheiten
Jonas Schenker schreibt dazu ( http://www.extrasolar.ch/skyqualitymeter.html ):
Der Sky Quality Meter misst die Helligkeit innerhalb eines Kegels (Öffnungswinkel 80 Grad) und berechnet daraus die mittlere spezifische Leuchtdichte Lv (in Magnituden pro Quadratbogensekunde).
Leuchtdichte Lv
Anzeige:
mag / (arcsec)2
SI-Einheit:
cd / m2 = lm / m2 / sterad
Umrechnung:
Wert in cd/m2 = 1.08 * 10^5 * 10^(-0.4*SQM) , mit SQM = Anzeigewert in mag / (arcsec)2
Die Website http://www.clearoutside.com gibt interessanterweise neben der Wettervorhersage auch die Himmelshelligkeit am Beobachtungsort an. Neben der Einstufung in die Bortle-Skala finden wir auch die Himmelshelligkeit in Einheiten von Milli-Candela pro Quadratmeter (mcd/m²).
Abblidung 2: Clearoutside mit Himmelshelligkeiten (Google Drive: ClearOutside-03.jpg)
In der Neuzeit wurde für die Helligkeiten eine logarithmische Skala definiert, weil das Auge Helligkeiten nach dem Weber-Fechner’schen Gesetz logarithmisch wahrnimmt. Es war der britische Astronom Norman Robert Pogson (1829 – 1891) der 1856 die Helligkeitsskala der Sterne standardisierte, indem er das bereits von Hipparchos eingeführte System der Größenklassen in ein logarithmisches Verhältnis setzte:
\( \Delta m = m_1 – m_0 = \Large \frac{-5 \cdot \log_{10}\frac{ \Phi_1}{\Phi_0}}{\log_{10}(100)} \\ \) (auch im Folgenden ist immer der 10er Logarithmus gemeint)
Wobei Φ der Lichtstrom (gemessen in Lumen) ist, der von einer punkförmigen Lichtquelle ausgeht, was ich in meinem Artikel über die physikalischen Maßeinheiten näher erläutere.
Erhalten bleibt der klassische Helligkeitsunterschied von 5 Magnituden, der einen Helligkeitsunterschied vom Faktor 100 bedeutet. Ursprünglich wollte man die Helligkeitsskala so positionieren, das der Polarstern genau 2,0 mag hat.
Ein Stern, von dem ein Lichtstrom Φv (in Lumen) ausgeht, erscheint in einer scheinbaren Helligkeit (gemessen in Magnituden) von:
\( \Large m = -14.2064 – 2.5 \log\Phi_v \) [mag]
Der Faktor 2,5 ergibt sich aus der Skalierung: \( \frac{5}{\log 100} \). Die -14,2064 sind erforderlich, um den Nullpunkt so zu positionieren, dass die Zahlen von Hipparchos wieder herauskommen.
Nicht zu verwechseln ist das mit \( 100^\frac{1}{5} = 2,512 \), was den Intensitätsunterschied zwischen zwei Größenklassen ausmacht.
Von einem Stern der scheinbaren Helligkeit m (gemessen in Magnituden) geht ein Lichtstrom (gemessen in Lumen) aus von:
Einfacher wird dieser Zusammenhang, wenn man statt der SI-Einheit Lumen für den Lichtstrom, den in der Astronomie häufig verwendeten \( Flux = 10^{-\frac{m}{2,5}} \) nimmt. Damit gilt:
\( \Large m = -2,5 \log Flux \)
Lichtstrom heisst auf englisch: luminous flux. Der Begriff “Flux” alleine wird sehr vielfältig (z.B. auch in der Photometrie) verwendet und ist verschieden definiert; man muss so einen Flux immer umrechnen in andere definierte physikalische Größen. In diesem Falle beispielsweise:
Die Wikipedia gibt für einen “Sternklaren Nachthimmel” eine Leuchtdichte (also Flächenhelligkeit) von 0,001 cd m-2 an. Nach der unten stehenden Umrechnungsformel wären das 20,08 mag/arcsec².
Allgemein gilt: Astronomische Leuchtdichte in mag/arcsec² = 12,58 – 2,5 * lg(LV) (wobei LV: Leuchtdichte in cd/m² und lg der 10er Logarithmus ist)
Umgekehrt erhalten wir die SI-Leuchtdichte in cd/m² durch: \( L_v = 10^{\frac{12,58 – SQM}{2.5}} \)
Addition von Scheinbaren Helligkeiten (Magnituden)
Wir betrachten als Beispiel die Große Konjunktion von Jupiter und Saturn, wo am 21.12.2020 die beiden Planeten sich bis auf ca. 6 Bogenminuten nahe kamen.
Bei punktförmigen Lichtquellen muss man zur Addition der Scheinbaren Helligkeiten die Lichtströme (in Lumen) addieren…
Die Helligkeit des Jupiters war: -1.97 mag = 1.2748 10-5 Lumen
Die Helligkeit des Saturns war: 0,63 mag = 0.1163 10-5 Lumen
In der Summe also 1.3911 10-5 Lumen, was einer scheinbaren Helligkeit von zusammen -2.06 mag entspricht.
So können wir also die Gesamthelligkeit aus den Einzelhelligkeiten mehrerer punktförmiger Lichtquellen (z.B. enge Konjunktion, Doppelstern etc.) ermitteln.
Allgemein gilt für die Gesamthelligkeit von mehreren punktförmigen Lichtquellen:
Wenn ich n punktförmige Lichtquellen habe mit den scheinbaren Helligkeiten in Magnituden von: m1, m2,…mn so habe ich Lichtströme wie folgt:
Hinweis: Wenn ich statt in SI-Einheiten wie Lumen mit dem Flux rechne, wird das alles viel einfacher. Ich wollte aber hier in vielen, kleinen Schritten zeigen, dass mit SI-Einheiten das gleiche bekannte Ergebnis heraus kommt.
Unter der absoluten Helligkeit versteht man in der Astronomie die scheinbare Helligkeit, die ein Stern in einer festgelegten Standardentfernung von 10 Parsec (32,6 Lichtjahre) haben würde. Das ist eine Zustandsgröße, die die Leuchtkraft eines Sterns beschreibt.
Die Differenz zwischen scheinbarer Helligkeit m und absoluter Helligkeit M wird Entfernungsmodul genannt, denn sie steht in festem Zusammenhang zur Entfernung r (gemessen in Parsec). Aus der Festlegung der Helligkeitsstufen folgt:
\(m – M = 5 \cdot \lg{(r – 1)} \)
Flächenhelligkeit
Die Helligkeit, die als sog. “Visuelle Helligkeit” angegeben wird, ist immer die Gesamthelligkeit. Bei flächigen Objekten verteilt sich diese Helligkeit auf die Fläche des Objekts.
Unter Fläche des Objekts ist die Ausdehnung des Objekts an der Himmelskugel gemeint, also ein Raumwinkel. Einen Raumwinkel misst man in Steradiant (sr), wobei der Astronom anstatt gerne Quadradgrad oder als kleinere Einheiten arcmin2 oder arcsec2 nimmt. Dabei ist ein Quadratgrad:
Da wir später die Flächenhelligkeit eines Objekts immer nur in Relation zur Flächenhelligkeit eines anderen Objekts (und dann in gleichen Einheiten gemessen) sehen wollen, spielt so ein konstanter Faktor dafür keine Rolle.
Die Flächenhelligkeit wird dann üblicherweise in mag/arcmin2 oder mag/arcsec2 gemessen; letzteres kürzt der Amerikaner gern als MPSAS (Magnitudes per square arc second) ab z.B. in Artikeln bei Cloudy Nights.
Bezeichnen wir die Gesamthelligkeit mit H [Lumen] und die Fläche am Himmel mit F [Raumwinkel Sterad], so erhalten wir als (durchschnittliche) Flächenhelligkeit B [Lumen/sr = Candela]:
Polar Alignment im Süden: Wie finde ich Sigma Octantis?
Bei verschiedenen Methoden zum “Polar Alignment” ist es erforderlich, die Position des Himmelsnordpols bzw. des Himmelssüdpols am Sternenhimmel (SCP = South Celestial Pole) eindeutig auszumachen.
Sowohl beim Polfernrohr als auch beim QHY PoleMaster muss man Gegend des Himmelspols (Nord bzw. Süd) eindeutig im FoV auffinden können. Was beim Südpol nicht so einfach ist, weil es keinen hellen Polarstern am Südpol gibt (Sigma Octantis ist 5,45 mag hell).
Ich habe mehrere Methoden zum Auffinden des SCP gefunden:
Wikipedia: Southern Cross
Alain Maury: Beta Hydri
Hannes Pieterse: Achenar
Skywatcher Star Adventurer
Polhöhe vorweg mit elektronischem Neigungsmesser einstellen
Wenn man Schwierigkeiten hat mit dem Verstellen zweier Achsen (Azimuth und Pohlhöhe), das Ziel-Objekt im Polfernrohr zu finden, kann man einfach die Polhöhe schon mal im Vorwege richtig einstellen und braucht dann im Dunklen nur noch ein bisschen im Azimuth zu suchen.
Von dem Astro-Kollegen Frank auf Kiripotib bekam ich den Tipp, doch einen digitalen Neigungsmesser zu verwenden, um die Polhöhe im Vorwege genau richtig einzustellen.
Im Nachgang zu meinem Aufenthalt in Namibia. beschaffte ich mit deshalb am 1.8.2018 den “Neoteck Digitaler LCD Winkelmesser Neigungsmesser Inklinometer Wasserdicht Bevel Box Winkelmessgerät” über Amazon für EUR 25,99.
Ich konnte den Neigungsmesser in der Vixen-Aufnahme des Star Adventurer mittels eines kleinen Bleistifts fest klemmen. Der Winkelmesser muss bei dieser Befestigung 90 Grad minus geografische Breite anzeigen…
Method #1: Wikipedia Method Southern Cross
In der Wikipedia findet man mehrere Aufsuchmethoden, die erst einmal helfen, grob die Gegend des SCP zu finden.
Eine Methode geht vom Kreuz des Südens aus: Abbildung 2: Methode “Southern Cross” (Google Drive: Pole01-eng.jpg)
From the Southern Cross to the Southern Celestial Pole
Im user manual des Star Adventurer wird eine Methode zum “coarse alignment” beschrieben, die von dem Stern Acrux (alpha Crucis) ausgeht, dann geht man zu Alpha Muscae und weiter zu Gamma Musca (ist der nächst-hellste Stern). Die gerade Linie von Acrux über Gamma Mus zeigt genau zum SCP. Der Abstand auf dieser geraden Linie zum SCP ist etwa ein gespreizte Hand breit.
Da die Gegend um den Himmelssüdpol keinerlei hellere Sterne aufweist, beginnen wir das Aufsuchen mit einigen markanten, helleren Objekten: LMC, SMC, 47 Tuc, Beta Hydri und “hoppen” von Beta Hydri aus über Gamma-1-2-3 Octantis zum Trapez aus Sigma, Tau, Chi, Ypsilon Octantis.
Wir starten mit der Kleinen Magellanschen Wolke (SMC) und sehen ganz in der Nähe 47 Tuc.
Die beiden nehmen wir als Basis für ein gleichschenkliges spitzes Dreieck in Richtung des Himmelssüdpols, wo die Spitze der Stern β Hydri sein soll.
Wenn wir die Linie dieses spitzen Dreiecks weiter gehen, kommen wir zu einer kleinen Gruppe aus drei Sternen: γ1, γ2 und γ3 Octantis. Diese drei Sterne bilden ein stumpfes gleichschenkliges Dreieck. Die stumpfe Spitze zeigt auf das Trapez, was wir suchen.
Aufsuchkarte South Celestial Pole – Copyright Alain Maury
Üben an echten Fotos
Zum Üben dieser Auffinde-Methode eignet sich ein schönes Weitwinkel-Foto des Südhimmels, das ich in einem Reisebericht von Stefan Westphal gefunden habe:
Am Ende des Berichts findet sich ein Link auf seine Fotosammlung, wo dann das Foto “Nächtliche Stimmungsaufnahme” sehr schön zum Auffinden von Sigma Octantis geeignet ist:
Abbildung 5: Üben an echtem Foto (Google Drive: pole_landschaft.jpg)
South Celestial Pole – Kiripotb – Copyright: Stefan Westphal
Voraussetzung: bei Nacht freie Sicht auf den Polarstern bzw. Sigma Octantis
Das Polfernrohr befindet sich in der Stundenachse meiner parallaktischen Montierung. Es muss grob auf den Himmelspol ausgerichtet sein, sodaß Polaris (im Norden) bzw. Sigma Octantis (im Süden) im Gesichtsfeld des Polfernrohrs (FoV = 6 °) stehen.
Wie man Polaris (am nördlichen Himmel) findet, ist sehr bekannt und einfach: die hinteren beiden Sterne des “Großen Wagen” (Alpha und Beta UMa 2,0 mag und 2,3 mag) 5 mal nach oben verlängern und schon hat man Polaris (Alpha UMi 1,95 mag) gefunden. Alle diese Sterne sind recht hell, sodass man sie problemlos mit bloßem Auge finden kann.
Sigma Octantis (und das “Trapez”) am Südlichen Sternhimmel ist nicht so leicht zu finden, da es sich um relativ schwache Sterne handelt (Sigma Oct 5,45 mag). Hierzu habe ich einen separaten Artikel geschrieben.
Einfluss der Präzession
Die Rotationsachse der Erde ist um ca. 23,4 Grad gegen die Ekliptik geneigt. Deshalb ist der Himmelspol 23,4 Grad entfernt vom Pol der Ekliptik, der im Sternbild Draco liegt.
Die Erdachse ist aber nicht ganz fest im Raum, sondern beschreibt eine langsame Kreiselbewegung, Präzession genannt. Die Periode beträgt ca. 25750 Jahre und wird auch “Platonisches Jahr” genannt.
Deshalb beschreibt also der Himmelspol in 25750 Jahren einen Kreis mit Radius 23,4 Grad um den ekliptischen Pol. Diese Bewegung beträgt rechnerisch ca. 50 Bogensekunden pro Jahr.
Der Stern Alpha Ursae Minoris wird also noch viele Jahrzehnte als Polarstern dienen können. Heute (2021) ist er ca. 40 Bogenminuten vom Himmelspol entfernt und nähert sich dem in den nächsten Jahrzehnten noch etwas an.
Makierungen im Polfernrohr
Die SmartEQ Pro hat ähnlich wie ich es von dem “iOptron SkyTracker” her kenne, ein beleuchtetes Polfernrohr mit konzentrischen Kreisen, die als Zifferblatt mit 12-Stundenteilung dargestellt sind (andere Fabrikate können leicht anders aussehen):
Das obige Bild zeigt, wie es genau im Polfernrohr der iOptron SmartEQ ausssieht; bei anderen Montierungen wird der Anblick im Polfernrohr sehr ähnlich sein.
Der Himmelsnordpol soll in der Mitte sein. Dafür muss Polaris im aktuellen Abstand vom Pol auf den entsprechenden Kreis gesetzt werden und die Position auf dem Kreis (12 Stunden-Zifferblatt) muss der aktuellen Position von Polaris (Stundenwinkel oder so ähnlich – s.u.) entsprechen. Man muss also die aktuelle Position von Polaris zum Zeitpunkt des Einnordens kennen (s.u.).
Wenn man nun eine halbwegs bequeme Stellung für den lockeren Blick durch das Polfernrohr gefunden hat, kann man die Polausrichtung leicht durchführen. Das Okular meines Polfernrohrs hat bei normal ausgezogenem Stativ eine Höhe von 1,07 Meter über dem Boden. Wenn ich auf meinem “normalen” Klappstuhl für astronomische Beobachtungen sitze, habe ich eine Augenhöhe von 1,16 m über Boden. Ich müsste also einen Beobachtungsstuhl haben, dessen Sitzfläche 9 cm niedriger ist; d.h. statt 45 cm müssten es 36 cm sein. Vielleicht nehme ich da einen höhenverstellbaren Klavierschemel oder eine stabile Holzkiste, die eine Kantenlänge von 36 cm hat.
Bestimmung der aktuellen Polaris-Position
Für die Einstellung im Polfernrohr benötigt man die aktuelle Position von Polaris bezogen auf den Himmelsnordpol. Diese Position kann mit unterschiedlichen Mitteln bestimmt werden.
Polaris-Position per Kochab-Methode
Als “Kochab-Methode” habe ich von Astrohardy gelernt, schaut man einfach, welche Position Kochab (Beta UMi) in Bezug auf den Himmelpol einnimt. Polaris steht genau gegenüber von Kochab, bezogen auf den Himmelspol d.h. die Verbindungslinie Kochab-Polaris geht genau durch den Himmelspol. Im umkehrenden Polfernrohr muss Polaris also auf seinen 40′-Kreis gesetzt werden und zwar genau in Richtung (Zifferblatt) von Kochab, wie man ihn mit dem blossen Auge sieht.
Abbildung 2: Die Kochab-Methode (Google Drive: kochab-03.jpg)
Kochab-03 Polar Alignment
Auf diesem Bild ist die Position von Kochab auf einem Zifferblatt in Bezug auf den Himmelspol etwa “5 Uhr”.
Polaris-Position in Stellarium
Auch das schöne Planetariumprogram Stellarium zeigt ja für jeden Ort und jede Zeit die Position von Polaris an – auch als Stundenwinkel und Deklination.
Beispiel: Ort: 53° 34′ N 9° 58′ E, Datum und Zeit: 26.02.2017 um 19:00 Uhr MEZ (UTC+1)
Wenn man jetzt Stellarium auf Polaris schwenkt und Polaris anklickt, zeigt Stellarium viele Daten von Polaris an:
Abbildung 3: Der Polarstern in Stellarium (Google Drive: kochab-02.jpg)
Polar Alignment: Stellarium zeigt die Daten von Polaris an
Die Zeile mit “Stundenwinkel/DE” ist für uns interessant.
Die Deklination von Polaris soll also 89° 19′ 35.9″ sein; d.h. sein Abstand vom Himmelsnordpol ist: r = 40′ 24.1″
Der Stundenwinkel von Polaris ist 2h 11m 55.75s, wobei dieser normale Stundenwinkel als Nullpunkt den Südmeridian hat und nach Westen (rechts) zunimmt.
Um aus dem Stundenwinkel die Zifferblatt-Position von Polaris zu ermitteln, sind folgende Schritte erforderlich:
Unser Zifferblatt-Kreis ist nicht 24h, sondern 12h, also den Stundenwinkel t ersteinmal halbieren: t/2 = 1h 05m 57.6s
Statt nach Süden blicken wir nach Norden. Der Nullpunkt liegt zwar oben, aber Westem liegt jetzt links; also ist die Zifferblattposition: – t/2 (+ 12h) = 10h 54m 02.4s
Das Polfernrohr kehrt um: oben/unten und rechts/links; also plus 6h: – t/2 + 12h + 6h = 16h 54m 02.4s
Da wir die Zifferblatt-Position Modulo 12 nehmen wollen, ergibt sich als vollständige Formel:
Zifferblatt-Position = (18h – t/2) mod 12h— was man mathematisch auch als (6h – t/2) mod 12h schreiben könnte
Also 4h 54m, was mit unserem Kochab-Wert von “ca. 5h” gut übereinstimmt.
Polaris-Position per App (Android & iOS)
Für mein iPad habe ich die kostenlose App “Polar Scope Align” von Dimitros Kechagias geholt.
Für mein Android-Tablet nehme ich das kostenlose “Polar Finder” von TechHead (jol@netavis.hu).
Beide Apps bieten die Möglichkeit sich die Ansicht der gängigsten Polsucherfernrohre einzustellen (Kreise und Skalen von iOptron, Skywatcher,…).
Abbildung 4: App auf meinem Android-Smartphone (Google Drive: PolarFinder_Android.jpg)
Android App: PolarFinder
Abbildung 5: App auf meinem iPhone (Google Drive: PolarScopeAlign_iOS.jpg)
iPhone App: Polar Scope Align
Polaris-Position in der Handbox
Die Handbox der Montierung liefert als Komfort auch noch eine Anzeige der Polaris-Position. Bei der iOptron SmartEQ macht man das so (bei anderen Montierungen mit Handbox ist das ähnlich):
Handbox: Menue -> Align -> Pole Star Position
Abbildung 6: Handbox Go2Nova: Pole Star Position (Google Drive: DK_20160501-PolarAlignment-01.jpg)
Polar Alignment mit Handbox Go2Nova
Dann wird die Position von Polaris für eine aktuellen Ort und die aktuelle Zeit im Hand-Controller wie folgt angezeigt:
Abbildung 7: Handbox Go2Nova: Position of Polaris (Google Drive: DK_20160501-PolarAlignment-04.jpg)
Polar Alignment mit Handbox Go2Nova
Dazu muss die Go2Nova Handbox (Hand-Controller) selbstverständlich genau auf geografische Koordinaten und Uhrzeit eingestellt sein.
Generelles zu Einnordung / Einsüdung / Polar Alignment
Eine parallaktische Montierung muss “eingenordet” sein, damit das Goto und die Nachführung richtig funktionieren.
Hat man keine fest aufgebaute Montierung, sondern eine mobile Montierung, die jedesmal wieder neu aufgestellt werden muss, so hat man die Prozedur des Einnordens immer wieder erneut durchzuführen und man fragt sich, wie man das einfach, genau und bequem gestalten kann.
Einnorden muss man also immer, wenn man parallaktisch per Motor nachführen will – z.B. wegen längerer Belichtungszeiten.
Zur “Einnordung” gibt es verschiedene Methoden, die ich im Überblick in diesem Artikel dargestellt habe. Dies sind:
Scheinern – Drift Alignment
Polfernrohr mit Fadenkreuz und Sternenmaske
Spezielle Funktion von computerisierten Montierungen (per Handbox)
Software “AlignMaster” mit ASCOM Goto Montierungen
Ich benutze zum Einnorden meiner Montierungen SkyWatcher HEQ5 Pro und iOptron SmartEQ Pro den QHY PoleMaster. Das Einnorden/Einsüden meines NanoTrackers (neu: Skywatcher Star Adventurer Mini) versuche ich ebenfalls mit QHY PoleMaster ggf. muss ich mit SharpCap Aufnahmen machen, die dann für ein Plate Solving auf dem Windows-Notebook zur Verfügung stehen. um definitiv zu wissen, welche Stern im Gesichtsfeld stehen.
Im Rentenalter wollte ich mein Astronomie-Hobby aus der Jugendzeit wieder aufnehmen, nachdem ich fast 40 Jahre garnichts astronomisches gemacht hatte.
Ich schielte von Anfang an auf die Astrofotografie und wollte mit einer kleinen mobilen parallaktischen Montierung anfangen, mit der ich auch die in den letzten Jahrzehnten möglich gewordenen neuen Dinge wie GoTo und Autoguidingmal praktisch ausprobieren wollte. Meine Wahl fiel vor zwei Jahren auf eine iOptron SmartEQ Plus. Mittlerweile (2017) habe ich eine gebrauchte Skywatcher HEQ5 Pro….
Mein hauptsächlicher Beobachtungsort ist die Innenterrasse meiner Erdgeschosswohnung in Hamburg-Eimsbüttel (also Lichtverschmutzung durch Stadtlicht). Ich habe dort keine fest eingerichtete Terrassensternwarte, sondern muss die Montierung für jede Beobachtungsnacht neu aufstellen und einjustieren.
Für die Füße des Dreibeinstativs habe ich auf den Terrassenfliesen Markierungen mit Nagellack gemacht.
Belichtungszeit
Ich habe gelesen, dass man für vernünftige Astrofotos sehr lange belichten soll (Poisson-Verteilung der ankommenden Photonen). Beispielsweise so etwa mindestens 30 Einzelaufnahmen (sub exposures) mit je 300 sec Belichtungszeit.
Die maximal mögliche Belichtungszeit (bei festem ISO von z.B. 800) muss man experimentell herausfinden. Je heller der Himmel ist (Lichtverschmutzung) desto kürzer wird die maximale Belichtungszeit werden (Histogramm ganz rechts, Bild ganz hell) . In Handeloh kann ich z.B. 300 Sekunden bei ISO 800 belichten.
Damit die für solche Belichtungszeiten benötigte Nachführung gut funktioniert, ist eine exakte Aufstellung der Montierung erforderlich. D.h.
Die Auflageplatte der Montierung soll exakt waagerecht liegen, also muss der Polkopf abgeschraubt werden und eine Wasserwaage daher, um die Stativbeine genau auf eine waagerechte einzustellen. Dann kommt der Polkopf (Achsenkreuz) wieder drauf und die Stundenachse muss genau auf den Himmelspol ausgerichtet werden…
Danach erst kann das Goto Alignment geschehen, damit ich meine Beobachtungsobjekt leicht per Goto in die Bildmitte einstellen kann und damit die Nachführung dann gut funktioniert.
Die Nachführung durch die Montierung selbst (manche sagen das Tracking) sollte für 30-60 Sekunden gut sein. Falls das noch weiter verbessert werden soll, wäre schließlich ein Autoguiding angezeigt.
Einnorden
Für das sog. Einnorden gibt es ja viele Techniken. Meine schöne iOptron SmartEQ Pro Montierung (die HEQ5 Pro auch) hat dafür in der Stundenachse ein beleuchtetes Polfernrohr mit konzentrischen Ringen und einer Zifferblatt-Mimik. In der Praxis war das aber für mich viel zu unbequem (Foto: Kniefall).
Abbildung 2: Kniefall zum Einnorden durch das Polfernrohr (Google Drive: PolarScope_20170223_1 Kopie.jpg)
Der Kniefall: So bequem schaut man durch das beleuchtete Polfernrohr
Deswegen war ich begeistert, als ich von dem neuen Produkt „QHY PoleMaster“ lass und Erfahrungsberichte dazu in Google und Youtube fand.
Was der QHY PoleMaster genau ist und wie er funktioniert haben andere schon sehr schön im Web erklärt.
Kurzgesagt ist es eine kleine USB-Kamera mit einem lichtstarken Objektiv (f=25mm) und einem Sensor 1280×960 (Aptina ASX340, 1/3″, 3,75µ) wie bei der QHY5L II, die auf die Montierung gesteckt wird und mit der man die Gegend um den Himmelpol fotografiert (FoV 11×8 Grad). Die kleine Kamera wird per USB mit einem Notebook-Computer verbunden auf dem eine spezielle PoleMaster-Software von QHY installiert ist.
Installation der Software für QHY PoleMaster auf dem Windows-Notebook
Am 27.2.2017 habe ich dann den QHY PoleMaster bei Teleskop-Express für EUR 355,00 erstanden.
Zunächst ist ein Treiber für die im QHY PoleMaster enthaltene Kamera erforderlich. Was mitgeliefert wird ist ein proprietärer Treiber, der eine vom Hersteller erfundene Gruppe “AstroImaging Equipment” im Windows-Gerätemanager aufmacht: PoleMasterDriverLatestEdition.zip
Nach erfolgreicher Installation des Treibers erscheint die Kamera im Windows-Gerätemanager wie folgt:
Abbildung 3: POLEMASTER im Windows-Gerätemanager (Google Drive: Polemaster-02.jpg)
QHY PoleMaster Driver
Das Herzstück der PoleMaster-Lösung ist dann die spezielle Software, die das Bild der Kamera auf dem Window-Notebook anzeigt und dann durch die Prozedur des Polar Alignments führt.
Abbildung 4: Der Rotationskreis der Stundenachse (Google Drive: Polemaster_006.jpg)
QHY PoleMaster Rotation
Abbildung 5: Himmelspol und Rotationszentrum zur Deckung bringen (Google Drive: DK_20170726_Polemaster.jpg)
Wie funktioniert das Einnorden mit QHY PoleMaster?
Im ersten Schritt richtet man die Kamera auf die Polgegend, identifiziert Polaris durch Doppelklick und die Software errechnet aufgrund des Sternfeldes insgesamt, wo sich genau der Himmelspol befindet.
Im zweiten Schritt soll man die Montierung mehrfach um die Stundenachse drehen und dabei die Drehung eines “anderen” Sterns verfolgen und Doppelklicks machen um die Position an die Software zu übergeben. Daraus ermittelt die Software den Rotationskreisbogen und damit genau wohin die Rotationsachse (Stundenachse) der Montierung zeigt.
Im dritten Schritt muss man die Montierung so im Azimut und in der Polhöhe einstellen, das beides zur Deckung kommt – was auf dem Bildschirm durch zwei Markierungen angezeigt wird.
Das ganz soll nur 3 Minuten dauern und eine Genauigkeit von 30″ liefern.
Zusammenfassung Schritt für Schritt:
USB-Stecker an Kamera soll nach rechts schauen, USB-Kabel mit Laptop-Computer verbinden
Montierung auf Home-Position stellen
PoleMaster-Programm auf Laptop-Computer starten.
Oben links auf “Connect” klicken.
Zoom einstellen
Region Selection: North
Belichtungszeit aufdrehen bis auch die dunkleren Sterne (dunkler als Polaris) auf dem Display sichtbar werden.
Ggf. Fokussierung des PoleMasters überprüfen
Doppelklick auf Polaris und softwaremäßiges Rotieren einer Maske von Umgebungssternen bis sie übereinanderliegen (damit ist der Himmelspol identifiziert)
Selektieren eines anderen Sterns als Polaris mit Doppelklick (dieser Stern dient dazu, den Drehpunkt der Stundenachse zu messen, muss also bei Rotation im Bildfeld bleiben)
Physisches Drehen um die Rotationsachse des Geräts zweimal um jeweils 30-40 Grad und Doppelklick auf den “anderen” Stern. Daraus berechnet die Software den Drehkreis des “anderen” Sterns und damit ist der Drehpunkt der Montierung identifiziert
Montierung zurück in die Home-Position fahren. Dabei muss der “andere” Stern entlang des berechneten Kreises laufen.
Die Software zeigt jetzt die errechneten Positionen des Himmelspols (grüner Kreis) und des Drehpunkts der Montierung (roter Kreis) an. Diese müssen an der Montierung durch manuelles Verstellen von Azimut und Polhöhe zur Deckung gebracht werden.
Befestigung des QHY PoleMaster auf einer Skywatcher HEQ5 Pro
Wie wird die PoleMaster Kamera auf der Montierung befestigt? Die Kamera selbst hat unten drei M3 Schrauben kreisförmig in Winkeln von 120 Grad angeordnet. Die werden von oben auf eine Adapter-Scheibe geschraubt, die mit ihrer unteren Seite auf der Öffung des Polfernrohrs ihrer Montierung befestigt wird. Je nach Montierung gibt es verschiedne Adapter-Unterteile z.B. für:
11. Juli 2017: Ich plane nun von meiner SmartEQ Pro auf eine Skywatcher HEQ-5 Pro Synscan umzusteigen.
Für diese Montierung gibt es einen passenden Adapter, den ich z.B. bei Teleskop Express gefunden habe. Um den QHY PoleMaster auf einer Montierung Skywatcher HEQ5 Pro zu befestigen, gibt es (z.B. bei Teleskop-Express) den Adapter “PoleMaster Adapter für Skywatcher H-EQ5 Montierung” (AL70410 für EUR 39,00).
Der Adapter kommt auf die Öffnung des Polfernrohrs der HEQ5, dabei bleibt eine Öffnung, so dass das Polfernrohr weiter benutzt werden könnte.
Abbildung 6: Polemaster Adapter für die HEQ5 (Google Drive: PoleMaster_20190219_124331.jpg und PoleMaster_20190219_124618.jpg)
PoleMaster Adapter for HEQ5 Pro
PoleMaster on HEQ5 Pro
Befestigung des QHY PoleMaster auf der Montierung SmartEQ Pro
Ich habe ja, wie gesagt, eine Montierung, die nicht ganz so „Mainstream“ ist, nämlich einen iOpton SmartEQ Pro. Mein deutscher Lieferant konnte keinen passenden Adapter liefern. Ich spielte schon mit dem Gedanken, meine Montierung zu wechseln (etwa CEM25), dann fand ich aber im Internet bei der englischen Firma „Modern Astronomie“ den Adapter für die SmartEQ Pro. Den habe ich mal als erstes alleine bestellt, um die prüfen, ob das Ding auch das tut, was ich für den PoleMaster benötige. Gestern kam das Paket mit dem Adapter aus England hier an. Man montiert das Teil auf die vordere Öffnung des Polfernrohrs, die damit blockiert ist (anders als bei anderen Adaptern). Es passt auf meine Montierung und sieht insgesamt gut aus.
Abbildung 7: Polemaster Adapter für die Montierung SmartEQ Pro (Google Drive: DK_20170303_1315.JPG)
QHY Polemaster Adapter auf iOptron SmartEQ Pro
Da der Adapter OK war, habe ich nun auch den eigentlichen PoleMaster bestellt (ohne Adapter). Mein deutscher Lieferant hatte den auf Lager und lieferte extrem schnell.
Abbildung 8: QHY Polemaster auf SmartEQ Pro (Google Drive: DK_20170303_1316.JPG)
QHY Polemaster on SmartEQ Pro
Befestigung des QHY PoleMaster auf dem Star Adventurer Mini
Als kleinen Tracker für DSLR auf Fotostativ bin ich ja vom NanoTracker (s.u.) auf den Star Adventurer Mini umgestiegen.
Der funktionierte auch auf der Südhalbkugel sehr gut, allerdings musste man den schwachen Stern Sigma Octantis ersteinmal ins Gesichtsfeld bekommen. Was recht zeitaufwendig sein kann, wenn man in zwei Freiheitsgraden sucht (rechts-links und oben-unten). Das kann man vereinfachen auf einen Freiheitsgrad, indem man die Polhöhe vorher schon exakt einstellt, dann hat man nur noch die Einstellung des Azimuths als einen Freiheitsgrad (siehe dazu: Elektronischer Neigungsmesser).
Im Juni 2018 ist mir das beispielsweise auf Kiripotib, Namibia, gelungen, wie das Foto zeigt.
Abbildung 9: Polemaster auf der Südhalbkugel (Google Drive: 20180606_polemastersouth-01.jpg)
Befestigung des QHY PoleMaster auf dem NanoTracker
5. April 2017: Um den QHY PoleMaster auf einem ganz normalen 3/8-Zoll Fotogewinde zu befestigen, gibt es von der Firma Cyclops Optics einen speziellen Adapter namens “Universal Portable Mount Adapter PM-ST”.
Die eine Scheibe befestigt man mit drei kleinen Schrauben hinten am PoleMaster; diese Scheibe hat nach unten ein 3/8-Zoll Innengewinde. Mit einem 3/8-Zoll auf 1/4-Zoll Zwischengewinde kann ich das dann auf den NanoTracker schrauben. Die zweite Scheibe dient dann als (große) Kontermutter, um die Verbindung nach unten in der gewünschten Richtung (hier: USB nach rechts) zu fixieren
Wenn ich statt des NanoTrackers den Skywatcher Star Adventurer Mini verwende ist das Ganze noch einfacher…
Abbildung 10: QHY Polemaster mit Spezialadapter auf NanoTracker (Google Drive: DK_20170628_Nanotracker-01.JPG)
QHY Polemaster mit Spezialadapter auf NanoTracker
Am 8. Juli 2017 konnte ich damit ein Polar Alignment meines NanoTrackers auf dem Fotostativ “Sirui ET-1204” mit einem Stativkopf “Rollei MH-4“erfolgreich durchführen.
Den Stativkopf Rollei MH-4 habe ich am 16. Mai 2017 bei Amazon für Euro 24,99 gekauft (Belastbarkeit 2,5 kg).
Das Fotostativ Sirui ET-1204 habe ich am xxx gekauft (für die Flugreise: Carbon, 4 Segmente,…)
Für das Polar Alignment mit der PoleMaster-Software waren erforderlich:
Stabile Aufstellung des Fotostativs: Das ging durch beschweren der Mittelsäule mit einer Plastiktüte mit schwerem Inhalt
Nivellieren in die Waagerechte: Das ging mit einer kleinen Wasserwage
Drehen der Kamera um die Rotationsachse des Motors: Das ging, wenn man die Kontermutter etwas lockerte
Kleine Bewegungen der “Montierung” im Azimut und Polhöhe: Das ging mit Hilfe des Neigekopfs MH-4
Den Rollei Stativkopf (Neigekopf) MH-4 habe ich eigens zur einfacheren Einnordung angeschafft:
Statt dieses MH-4 Neigers habe ich mir später den Manfrotto MG460 Neiger, angeschafft.
Noch eleganter fand ich schliesslich die Lösung mit einer Wedge, die zum Star Adventurer Mini gehört. Damit fand ich es am einfachsten, die Höhe und das Azimuth des Himmelspols einzustellen.
Universe2Go ist eine Plastikbrille, durch die ich den Sternenhimmel betrachten kann, wobei mir über einen halbdurchlässigen Spiegel Zusatzinformationen (Bild, Schrift, Ton) zu der durch Lagesensoren erkannten Himmelsposition über eine SmartPhone-App eingeblendet werden. – Wir sehen also den echten Sternhimmel (=Reality) ergänzt um Zusatzinfos (=augmented) d.h. “Augmented Reality”
Universe2go ist also eine Art “Hand-Planetarium”.
So sieht das Gerät aus:
Abbildung 1: universe2go, die Rückseite (Google Drive: universe2go_1704b.jpg)
Man muss sich als erstes die Universe2Go-App für sein SmartPhone (z.B. iPhone oder Android) herunterladen und installieren.
Die App muss Berechtigungen haben zum Zugriff auf:
Gyroskop
Kompass
Geolocation
Mikrofon
Sound
Einlegen des SmartPhones
Man startet dann die App im sog. “planetarium mode” und muss sie “aktivieren”
Dann das SmartPhone mit dem Display nach unten und in Pfeilrichung nach vorn in das obere Fach des Geräts einlegen. Es können verschieden große SmartPhones eingelegt werden und mit Schaumstoffstückchen fixiert werden.
Menüsteuerung (grundsätzlich)
Das Menü wird durch zwei Bewegungen angeschaltet. Zuerst bewegen wir den Kopf zum Boden bis ein grüner Pfeil erscheint, der aber zunächst noch durchgestrichen ist (wie ein Verkehrsschild). Dann bewegen wir den Kopf zurück in den Geradeausblick. Nun ist das Menü angeschaltet. Es erscheint eine kleine Hand mit dem Zeigefinder. Dies ist der Cursor. Es werden diese zwei Bewegungen gebraucht, damit das Menü nicht aus Versehen eingeschaltet wird.
Navigation im Menü: Nachdem das Menü eingeschaltet wurde und wir den Cursor sehen, können wir durch leichtes bewegen des Kopfes noch unten/oben durch die Liste der Menüpunkte gehen.
Augenabstand einstellen
Wenn in den Settings “Both Eyes” gesetzt wurde (was der Normalfall sein sollte) ist eine Kalibrierung des Augenabstands erforderlich.
Hierzu muss man in das Menü (s.o.) gehen und im Hauptmenü “Modus-Auswahl” den Punkt “Augen-Kalibrierung” auswählen.
Hierzu wird die Stimmerkennung per Microfon benutzt.
Stimmenkommandos: “Start” und “Stopp”
Stern-Kalibrierung
Nun muss man am echten Sternhimmel drei helle Sterne anvisieren und darauf “kalibrieren”…..
Universe2Go im Gebrauch
Generell kann man nun mit dem Gerät auf ein Himmelsobjekt zielen – mit dem kleine grünen Zielkreis in der Mitte. Wenn das Objekt 2 Sekunden im Zielkreis steht, werden Zusatzinformationen angezeigt bzw. Audios und Videos abgerufen.
Was genau angezeigt wird, können wir in den sog. Options einstellen:
Als Einsteiger in die Astrofotografie bin ich auf der Suche nach mit meinen Mitteln erreichbaren interessanten Beobachtungsobjekten (Fotomotiven). Da bin ich auf die sog. “Asterismen” (Sternmuster) gestossen.
Asterismen sind Gruppen von eigentlich unzusammenhängen Sternen, die ein interessantes Muster ergeben. Meist ist es ein kleines markantes Teil eines Sternbilds. Es kann aber auch etwas großes, sternbildübergreifendes sein. Ein Sternbild selbst ist kein Asterismus.
Es gibt in diesem Sinne ein paar ganz große Asterismen: z.B. das Sommerdreieck, der Gürtel des Orion, der Große Wagen etc. (ein Muster aus Sternen, das kein Sternbild ist)
Die meisten Asterismen sind aber keinere, meist Feldstecher-Objekte…
Als Wiedereinsteiger in die Amateurastronomie wollte ich für astronomischen Phänomene, die ich in meinem Leben noch nicht beobachtet hatte, Beobachtungsmöglichkeiten planen und realisieren, um meine persönliche Liste zu vervollständigen.
Als Beobachtungsobjekt habe ich mir hier das Nordlicht (Polarlicht, Aurora Borealis) ausgesucht.
Durch das Fernsehen bekannt geworden ist der schwedische Ort Åbisko.
Nordlicht-Beobachtung aus dem Flugzeug
Durch eine Recherche im Internet fand ich das Reisebüro Eclipse-Reisen in Köln, das Charterflüge zur Beobachtung des Polarlichts aus dem Flugzeug heraus anbot.
Das erschien mir sehr geeignet für meine Zwecke weil:
Sicherheit, dass tatsächlich Polarlichter zu sehen sind
Geringer Zeitaufwand. Nur ein Tag (Start 21:00 Uhr, Landung 04:00 Uhr)
Bequemlichkeit: Im Warmen und sitzend
Sinnvolles Preis-Leistungs-Verhältnis
Der Nordlicht-Flug am 23.11.2014
Mein GPS-Logger hat die Flugroute aufgezeichnet:
Abbildung 1: GPS-Logger zur Aurora nach Island (Google Drive: DK_20141123_GPS_Polarlichtflug_beschriftet.jpg)
GPS Logger Polarlichtflug
Abbildung 2: Boading Pass to a “Fictitious Point” (Google Drive: DK_20141122_04208.jpg)
Polarlichtflug Boarding Pass
Fotos vom Nordlichtflug am 23.11.2014
Die folgenden Fotos habe ich mit meiner DSLR Sony NEX-5R (APS-C Sensor) aus dem Flugzeug durch das Fenster gemacht.
Das Objektiv war ein Vivitar 24mm, (FoV 52° x 36°) abgeblendet auf f/2.8, ISO 12800, Belichtungszeit 2 Sekunden.
Die Kamera habe ich mit einer Art Ein-Bein-Stativ gegen die Fensterscheibe gehalten und per WLAN über mein iPad ferngesteuert. Den Rest des schon ganz gut verdunkelten Flugzeugs habe ich nochmals mit einem großen schwarzen Tuch, das oben mit Klettband befestigt war, hinter mir abgedunkelt.
Im Flugzeug hatte ich eine ganze Sitzreihe für mich allein gebucht.
Abbildung 3: Polarlicht aus dem Flugzeug (Google Drive: DK_20141123_04279_beschriftet.jpg)
Polarlicht bei Wega und Atair
Abbildung 4: Polarlicht aus dem Flugzeug (Google Drive: DK_20141123_04298_beschriftet.jpg)
Polarlicht unterhalb Wega
Abbildung 5: Polarlicht aus dem Flugzeug (Google Drive: DK_20141123_04291_beschriftet.jpg)
Polarlichtbögen
Abbildung 6: Polarlicht aus dem Flugzeug (Google Drive: DK_20141123_04285_beschriftet.jpg)
Als in Hamburg lebender Amateurastronom möchte ich gern die Milchstraße fotografieren, um dieses faszinierende Objekt auf einem schönen, beeindruckenden Foto festzuhalten (Pretty Picture).
Ich habe mehrere Versuche gemacht, die Milchstraße zu fotografieren.
1.10.2015 Blievenstorf
Blievenstorf ist ein kleiner alter Parkplatz an der A24 (von Hamburg Richtung Berlin). Dort ist die generelle Lichtverschmutzung sehr gering. In Richtung Süden kann man gut fotografieren; nach Norden hat man die Autobahn mit den Lichtern der Autos.
Von meiner Wohnung: 119 km, Fahrzeit: 1 h 14 min ohne Verkehr
GPS: 53°22’12.8″N 11°39’03.0″E Google Maps:
Das Foto zeigt: unten die beiden “Pointer Stars” (Alpha und Beta Centauri), die auf das Kreuz des Südens zeigen, das Kreuz des Süden mit dem Kohlensack, darüber in der Milchstraße Eta Carinae, sowie rechts am Rand des Fotos auch die Große Magellansche Wolke und oberhalb davon Canopus.
Abbildung 2: Milchstrasse in Kagga Kamma (Google Drive: DK_20160208_0255-0266_stitch.jpg)
Milchstrasse 2016 in Kagga Kamma: Mosaik aus 12 Teilen je 30 sec
30.8.2016 Handeloh
Da die Aufnahmen der Milchstraße in Kollase (Göhrde) mit f=50mm misslungen waren, habe ich es zum Vergleich nun mit f=24mm und Blende 2,8 von Handeloh aus gemacht.
Zu meinen astronomischen Geräten gehört als wichtigstes eine gute parallaktische Montierung. Die mobile parallaktische Montierung muss nach jedem Aufbau eingenordet (Polar Alignment) werden und die GoTo-Funktion erfordert ein Goto Alignment.
Ergänzt wird die Montierung dann durch eine DSLR, Capturing-Software, Fokussierung sowie Nachführung.
Die Lösung für diese meine persönlichen Probleme könnte eine kleine motorisch betriebene Montierung sein, die per GoTo auf von mir vorgeplante Objekte positioniert (“Pointing“) und einen Sucher allenfalls für eine Feineinstellung benötigt.
Stromverbrauch für Nachführung: 100 mA – bei 12V also 1,2 W – (8 AA batteries for 16-20 hours consecutive tracking)
Stromverbrauch für GoTo: 300 mA
Computersteuerung über ASCOM-Treiber
Externe Stromversorgung
Die SmartEQ Pro kann über Batterien (“intern”) mit Strom versorgt werden (s.o.). Für längere sichere Beobachtungengen ist aber eine externe Stromversorgung. Letzteres kann über Netzteile oder externe Akkus erfolgen.
Die SmartEQ Plus hat einen Anschluss für externe Stromversorgung. Dafür wird ein Akku oder ein Netzteil mit mit 12 V benötigt. Das Anschlusskabel benötigt einen Hohlstecker (Innen=Plus, Außen=Minus) und muss einen Aussendurchmesser vom 5,6 mm haben.
Die Länge des Hohlsteckers ist kritisch: wenn der Stecker zu kurz ist, kann sich die Stromversorgung mitten während einer Beobachtung lösen und nicht nur die gerade laufende Aufnahme ist hin, sondern auch die Einnordung und das Goto-Alignment muss wiederholt werden, da die Zero-Position durch das Einschalten des Stroms definiert wird.
Ich habe ein Akku-Kabel mit einer Steckerlänge von 10,9 mm. welches schön und sicher fest sitzt.
Ein Stecknetzteil (DVE Switching Adapter Model DSA-12G-12 FEU 120120) hat nur einen Stecker der Länge 9,1 mm und machte im Felde große Probleme (spontates Lösen der Steckverbindung).
Ich habe jetzt ein besser geeignetes Stecknetzteil gekauft: “Mean Well SGA60E12-P1J” Dies liefert auch eine Spannung von 12V DC, hat aber einen etwas längeren Stecker namens “P1J” (11 mm lang, Durchmesser außen: 5,5 mm, Durchmesser innen 2,1 mm) und ist bis 5,0 Ampere belastbar – das ist also eine Leistung von 12 V * 5 A = 60 Watt.
Ein Steckernetzteil ist natürlich super, wenn man eine Stromversorgung vor Ort am Beobachtungsplatz hat (z.B. in Handeloh und in Kiripotib). Für die volle Mobilität benötigt man jedoch eine ausreichend große Batterie, soll heissen einen guten Akku.
Motorische Steuerung der Achsen
Ohne sonstige Raffinessen (s.u.) kann man die Achsen der SmartEQ Pro motorisch über die Tasten der Handbox bewegen. Nicht jeder kann sich (im Dunklen und in der Kälte) merken, welche Bewegung, welche Taste macht. Aber es ist doch relativ einfach (wie auf einer eingenordeten Sternkarte):
Deklinaktions-Achse: Pfeile UP & DOWN
Rektaszensions-Achse: Pfeile LEFT & RIGHT
Firmware-Update
Um die Firmware der Handbox und der Montierung auf dem neuesten Stand zu halten, sollte man regelmäßig die Aktualität der Firmware wie folgt überprüfen:
Handbox -> Menu -> Setup Controller -> Firmware Information
So wie ich die SmartEQ Pro vom Händler bekommen habe wird folgendes angezeigt:
Handle: 140219 (Handbox 8404)
R.A. Board: 120727
DEC. Board: 120727
Welche Firmware jeweils aktuell ist, zeigt die Seite: http://www.ioptron.com/Articles.asp?ID=269 Dort wird für die Handbox als aktuelle Firmware-Version angegeben: V150302
Um so ein Firmware-Upgrade durchzuführen, benötigt man auf dem Windows-Computer das “Upgrade-Utility” und das serielle Kabel zur Verbindung der Handbox mit dem Windows-Computer.
Das ganze Verfahren ist ebenfalls auf dieser Seite von iOptron beschrieben “firmware upgrade instruction”.
Ich habe dann die Firmware meiner Handbox Go2Nova 8408 wie beschrieben auf 150302 up-ge-graded.
Ein Firmware-Upgrade der R.A. und DEC. Boards soll bei der SmartEQ nicht möglich sein, was die Webseite auch konstatiert. Wenn man es dennoch versucht erhält man einen Fehler beim “Connect”.
Steuerung der Montierung über einen Windows-Computer
Ausser über die Go2Nova-Handbox 8408 kann die SmartEQ-Montierung auch über einen Windows-Computer mit geeigneter Software (z.B. Cartes du Ciel, Stellarium) gesteuert werden, was im Prinzip eine einfachere Bedienung und evtl. zusätzliche Möglichkeiten ermöglicht. Dazu wird als Software ein ASCOM-Treiber benötigt und es muss eine geeignete technische Verbindung zwischen Windows-Computer und Montierung hergestellt werden.
Das entsprechende Kabel von iOptron heisst: Product Code: 8412 http://www.ioptron.com/product-p/8412.htm
Es gibt so ein Kabel auch von Celestron; das funktioniert aber nicht mit der SmartEQ Pro, weil es anders beschaltet ist (Bastler könnten das vielleicht richten…).
Nun kann ich die Go2Nova 8408 Handbox der Montierung mit einem seriellen Kabel (RJ9-Stecker des Kabels an die Handbox) mit dem PC verbinden (DB9-Buchse des Kabels an den PC)
Zur Computersteuerung der iOptron SmartEQ Pro habe ich einen eigenen Artikel geschrieben.
Teleskop bzw. Kamera über Vixen-Schiene auf der iOptron SmartEQ Pro Montierung
Als OTA (Optical Tube Assembly) kommt bei meinem bescheidenen Setup eine beliebige Optik zum Einsatz, die auf einer Vixen-Schiene sitzt z.B:
Sony NEX-5R Kamera mit geeignetem Objektiv (z.B. Takumar 135mm)
LidlScope 70/700
Altair GP-CAM mit eigenem Objektiv bzw. im Fokus eines Teleskops (LidlScope, GuideScope50,…)
Ggf. Deklinationsachse elektrisch drehen (also mit den Up- und Down-Tasten der Handbox) , bis der Strahlengang vollständig frei wird (siehe Bild 2).
Die Klemme der Deklinationsachse lösen und die OTA-Schiene auf der Deklinationsachse in die Zero-Position drehen. Dann die Klemme der Deklinationsachse wieder festziehen.
Auch die Achse des Gegengewichts muss etwas herausgezogen werden
Scharfstellen des Polfernrohrs auf die konzentrischen Kreise
Beleuchtung für das Polfernrohr anstellen…
Handbox: Menue –> Set Up Controller –> Set Polar Light
Abbildung 2: Freier Strahlengang des Polfernrohrs (Google Drive: iOptronSmartEQ_0642.jpg)
iOptron SmartEQ: Freier Strahlengang für das Polfernrohr
Zero Position der SmartEQ Pro
Die GoTo-Logik des Hand-Controllers Go2Nova geht immer von einer sog. “Zero Position” (auch: Home Position) aus. In der Zero-Position sollte das OTA auf Deklination 90 Grad und Stundenwinkel 00h 00m (Azimut=0 Grad) gerichtet sein. Dies ist durch kleine Markierungen an der Montierung sichtbar. Die SmartEQ Pro nimmt aber ganz schlicht an, dass die Position beim Strom-Einschalten die “Zero Position” ist.
Also nachdem die Deklinationsachse bereits auf die Zero-Position fixiert wurde (s.o. Strahlengang des Polfernrohrs) nun auch die Stundenachse auf Zero-Position einstellen und dann einmal Strom aus und Strom an.
Aus dieser Zero-Position heraus kann ich später, wenn es dunkel ist, das Alignment vornehmen und danach die GoTo-Funktion benutzen….
Einstellen der Handbox – Set Up Time & Site (noch bei Tageslicht)
Handbox: Menue -> Set Up Controller -> Set Up Time & Site
Abbildung 3: Handbox Go2Nova: Set Up Time & Site (Google Drive: DK_20160501 09.34.10.jpg)
Handbox Go2Nova Set Up Time and Site
Go2Nova: Set up Time & Site
Datum
Uhrzeit mit “No” oder “Yes” für Daylight Saving Time
Zeitzone: 060 Min. ahead of UT —-> Achtung: hier die Sommerzeit NICHT berücksichtigen
Geografische Länge 09° 58′ 15″ E
Geografische Breite 53° 34′ 18″ N
Nach dem alle Eingaben mit Enter bestätigt sind, zeigt die Handbox:
Wenn sich irgendwo ein Fehlerchen eingeschlichen hat, kann man das später am Abend, wenn es dunkel ist, nicht mehr so leicht korrigieren. Besser man kontrolliert in aller Ruhe bei Tageslicht und im Wohnzimmer, ob alles so weit OK war.
Zur Kontrolle suche ich mir in Stellarium einen Stern, der in Kürze kulminiert und der in der Go2Nova-Liste der “Named Stars” enthalten ist.
Als Beispiel nehme ich den Aldeberan (Alpha Tauri), der auch auf der Go2Nova als Named Star No. 013 vorhanden ist. In Stellarium sehe ich, das Aldeberan bei mir in einer Stunde kulminieren wird, also genau im Süden stehen wird. Im Moment hat er einen Stundenwinkel von 23h 00m und ein Azimut von 156° 42 ‘.
Da ich ungeduldig bin und nicht mehr abwarten will, betätige ich auf der Go2Nova-Handbox jetzt schon “Menu” & “Select & Slew” auf den Aldeberan. Die Servomotoren rattern los und bewegen die Vixen-Schiene auf eine Position kurz links vom Südmeridian und in eine Deklination deutlich über dem Himmesläquator. Als visuelle Kontrolle sieht das OK aus.
Jetzt sehe ich, dass ich garnicht bis zur Kulmination von Aldeberan warten muss, denn die Go2Nova-Handbox zeigt mir ja auch die berechnete Position von Aldeberan als Azimut und Höhe an. Diese kann ich ja sofort mit den in Stellarium angezeigten Werten vergleichen. Die Werte stimmen genau überein, also ist auch diese numerische Kontrolle OK.
Voraussetzung für diese Art der Kontrolle ist, dass die Einstellungen für geografische Koordinaten, Datum und Uhrzeit (inkl. Zeitzone und Daylight Saving Time) bei SmartEQ Pro und Stellarium identisch sind.
Es sieht also alles gut aus: geografische Länge ist richtig (Ost oder West?), Zeitzone ist richtig (ahead of UT), Daylight Saving Time ist richtig. Nun kann die sternklare Nacht kommen, um weiter zu machen…
Einnordung der Montierung (bei Nacht und freier Sicht auf den Polarstern)
Das Verfahren zur Einnordung mit dem Polarfernrohr habe ich in einem separaten Beitrag beschrieben.
Goto Alignment
Damit Nachführung und Goto-Funktion gut funktioniert, muss ein gutes “Star Alignment” durchgeführt werden.
One Star Align
Die SmartEQ Pro muss in der Zero Position stehen.
Auf der Handbox eingeben: Menu -> Align -> One Star Align
Auf dem Display erscheint eine Liste von hellen Sternen, die von der Computersteuerung so berechnet wurden,, dass sie im Moment über dem Horizont sein sollten – ca. 20 Grad oder höher).
Beispielsweise erschien am 21.7.2016 um 22 Uhr folgende Liste von Sternen für Alignment:
Alderamin 014 – Alpha Cep – östlich vom Meridian
Alfirk 015 – Beta Cep – östlich vom Meridian
Alioth (Aliath) – Epsilon UMa – westlich vom Meridian
Alkaid – Eta UMa – westlich vom Meridian
Alphecca – Alpha Crb – nicht sichtbar (WSW hinter dem Haus)
Altair – Alpha Aql – östlich vom Meridian – nicht sichbar (hinter dem Dachfirst)
Arcturus – Alpha Boo – nicht sichtbar (WSW hinter dem Haus)
Caph (Chep) 065 – Beta Cas – östlich vom Meridian
Deneb 074 – Alpha Cyg – östlich vom Meridian
Denebola – Beta Leo – nicht sichtbar
Dubhe – Alfa UMa – westlich vom Meridian
Eltamin (Etamin) – Gamma Dra – nahe Zenit
Izar – Epsilon Boo – westlich vom Meridian – nicht sichtbar (hinter dem Haus)
Kochab (102) – Beta UMi – westlich vom Meridian
Merak – Beta UMa – westlich vom Meridian – nicht sichtbar (hinter dem Haus)
Mizar – Zeta UMa – westlich vom Meridian – nicht sichtbar (hinter dem Haus)
Phecda – Gamma UMa – westlich vom Meridian – nicht sichtbar (hinter dem Haus)
Rasalhague – Alpha Oph – östlich vom Meridian – nicht sichtbar (hinter dem Dach)
Rukbar (Ruchbah) 152 – Delta Cas – (zweiter Stern in “Schreibrichtung”)
Sadr – Gamma Cyg – östlich vom Meridian
Schedar (Schedir) 162 – Alpha Cas – östlich vom Meridian
Scheat 161 – Beta Peg – östlich vom Meridian
Vega – Alpha Lyr – östlich vom Meridian – nicht sichtbar (hinter dem Haus)
Wir blättern durch diese Liste mit den Pfeiltasten UP & DOWN und wählen schließlich mit ENTER einen Stern aus.
Die Servomotoren rattern los und schwenken auf die von der SmartEQ berechnete Position des ausgewählten Sterns.
Der Stern wird nun nicht mittig im Gesichtesfeld stehen, sondern ein wenig woanders. Wir müssen nun den Stern mit den Pfeiltasten genau in die Mitte des Gesichtsfelds stellen und der Computersteuerung durch die ENTER-Taste sagen, wenn wir das geschafft haben.
Problem #1: Man muss die Sterne, auf die positioniert werden soll, vom Namen und ihrer Stellung am Himmel gut kennen.
Problem #2: Man muss den richtigen Stern in die Mitte des Gesichtsfelds stellen; d.h. den den man namentlich aus der Liste der Computersteueung ausgesucht hat und nicht einen anderen, der irgendwie in der Nähe steht.
Problem #3: Man muss den (richtigen) Stern so genau wie möglich in die Mitte des Gesichtsfelds stellen. Das ist z.B. bei einem Kamera Live View nicht so ganz einfach.
Multi Star Align
Die SmartEQ Pro muss in der Zero Position stehen.
Auf der Handbox Go2Nova eingeben: Menu -> Align -> Multi-Star Align
YYYYYYYYYYYYYY ZZZZZZZZZZZ
Fotografieren am Nachthimmel
Das Anfahren von Himmelsobjekten erfolgt mit Hilfe der Servomotoren an den beiden Achsen der Montierung. Diese Servomotoren werden über die Go2Nova Handbox gesteuert – entweder “manuell” durch drücken der vier Pleiltasten oder computer-gesteuert über die sog. GoTo-Funktion.
Voraussetzung ist immer das zuvor erfolgte sorgfältige Alignment.
Den Abschluss einer Beobachtung bildet immer das Zurückfahren auf die “Zero Postion” (Menü -> To Zero Position) bevor ich den Strom ausschalte.
Manuelles Anfahren von Objekten (Ohne GoTo)
Nach dem ein Alignment durchgeführt wurde kann ich manuell die gewünschen Himmelsobjekte anfahren, durch drücken der Pfeiltasten auf dem Go2Nova Hand-Controller…..
Computergesteuertes Anfahren von Objekten (GoTo)
Die SmartEQ Pro verfügt über noch mehr Komfort: eine GoTo-Funktion positioniert das “Fernrohr” (OTA) computergesteuert auf ein angegebenes Zielobjekt.
Als Zielobjekte kommen in Frage:
Solar System
Named Stars
Deep Sky Objects
User Objects
Zum Testen der GoTo-Funktion habe ich folgende User Objekte eingegeben, die leicht von meinem Terrassenstandort zu finden sein sollten:
Tabelle 1: Alignment-Sterne
Nr.
Name
Sternbild
Helligkeit
SAO
R.A.
Deklination
1
Alphekka
alp CrB
2,2
83893
15h 35m
26° 40′
2
zet Her
2,8
65485
16h 42m
31° 35′
3
Alkaid
eta Uma
1,8
44752
13h 48m
49° 48′
Meine Test-Sequenz #1: Polaris & Zero Position
Montierung einnorden mit Hilfe des Polfernrohrs
Strom aus, Montierung in “Zero Position” bringen, Strom an
Kamera an Notebook anschließen, Bild mit SharpCap einstellen (Belichtung, Fokus)
Kamera: f=12mm, Gesichtsfeld horizontal 23 Grad (oder GuideScope50, FoV 1.5° x 1.1°, 4.2 arcsec/pixel)
Wie gut steht jetzt Polaris in der Bildmitte?
Ggf. Zero Position korrigieren.
Meine Test-Sequenz #2: Go To User Object
Handbox: Select and Slew
Go To User Object No. 1 (Alpha Corona Borealis)
Software: SharpCap Belichtungszeit und Gain einstellen
Wie gut steht jetzt das User-Object in der Bildmitte?
Ggf. Feinkorrektur der Montierung:
Handbox: Menue -> Sync to Target
Follow on-screen instructions and center object
Press ENTER
ASCOM-Teleskopsteuerung iOptron SmartEQ Pro
Cartes du Ciel kann meine Montierung iOptron SmartEQ Pro direkt (über ASCOM) steuern (sog. “Goto”).
Ich habe dazu ein Youtube-Video gemacht:
Video 1: Youtube-Video: Steuerung iOptron SmartEQPro über Cartes du Ciel mit ASCOM (Youtube: https://youtu.be/WKIiX6AWkRM)
Die Einrichtung habe ich auch hier im Blog Schritt für Schritt beschrieben:
Die ASCOM Platform muss installiert sein
Der ASCOM-Treiber für die Montierung muss installiert sein:
iOptron SmartEQ Pro: spezieller Treiber von iOptron
Für diesen Adapter muss der richtige Treiber installiert werden. Im Gerätemanager kann man dann kontrollieren, ob der Adapter richtig installiert wurde
Abbildung 6: USB-Seriell-Adapter im Windows-Gerätemanager (Google Drive: COM-Port.JPG)
COM-Port im Geräte-Manager mit Prolific Geraetetreiber
Diesen Adapter verbinde ich dann über ein spezielles serielles Kabel mit der Handbox meiner Montierung
iOptron mit der Go2Nova-Handbox 8408
SynScan-Handbox für die HEQ5 Pro Abbildung 7: Serielles Kabel für die Handbox Go2Nova (Google Drive: DK_20170522_1676.JPG)
iOptron-Kabel für die Handbox
Abbildung 8: Serielles Kabel vom Adapter zur Handbox Go2Nova (Google Drive: DK_20170522_1678.JPG)
Teleskopsteuerung über Handbox Go2Nova zur iOptron
Zur Kontrolle, dass die Steuerung der Montierung jetzt vom Computer aus über ASCOM richtig funktioniert kann ich die Software iOptron Commander 2013 aufrufen, die zusammen mit dem iOptron ASCOM-Treiber kommt.
Wenn man hier (Communication Port Settings) auf die Schaltfäche “OK” klickt, öffnet sich das nächste Fenster
Abbildung 9: Test mit der Software iOptron Commander (Google Drive: iOptronCommander2013.jpg)
iOptron COM Port
Jetzt sollte man die Montierung über “Manual Movement” steuern können:
Abbildung 10: Bewegung der Montierung über “Manual Movement” (Google Drive: iOptronCommander2013b.jpg)
