Astronomie: Konusfehler des Teleskops beseitigen

Gehört zu: Montierung einjustieren

Was ist der sog. Konusfehler (Orthoginalitätsfehler)?

Die Monierung mag ja super gut aufgestellt sein (waagercht, eingenordet, Three-Star-Alignment) aber trotzdem kann noch ein systematischer Fehler die Goto-Funktion beeinträchtigen. Wenn wir das Teleskop mit Rohrschellen und Schwalbenschwanz-Schiene in die Aufnahme des Polkopfs klemmen, wissen wir ja nicht wirklich, ob nun die optische Achse des Teleskops wirklich exakt parallel zum Achsenkreuz der Montierung ist. Da kann ja eine Abweichung sein. eine solche Abweichung würde man “Konusfehler” oder “Orthogonalitätsfehler” nennen.

Ein solcher Konusfehler kann leicht bei Reflektoren auftreten z.B. kann durch das Kollimieren die optische Achse verschoben werden. Bei Refraktoren tritt ein Konusfehler selten auf bzw. ist nur sehr klein.

Auswirkungen eines Konusfehlers

Ein Konusfehler kann Auswirkungen auf die Goto-Funktion haben: Wenn man ein Star-Alignment mit Sternen auf einer Seite vom Meridian gemacht hat, wird ein Goto zu einem Objekt auf der andren Seite des Meridians durch einen Konusfeher verfälscht. Wenn man die Meridianseiten welchselt, sollte man einfach noch einmal “SYNCen”.

Bei SynScan-Steuerungen (SkyWatcher) soll soll mit einen 3-Star-Alignment der Konusfehler rechnerisch kompensiert werden….

Verfahren zur Behebung eines Konusfehlers

Einen sehr hilfreichen Beitrag von Dion Heap habe ich beim Astronomyshed auf Youtube gefunden: “Complete Mount and Scope Setup. PART FIVE Cone Error” https://www.youtube.com/watch?v=WatdQlPp22Y

Ich will meinen Konusfehler am Tage bestimmen und habe mir als “weit entferntes” Objekt die Spitze des Hamburger Fernsehturms aus gesucht. Der wäre so ca. 812 Meter entfernt.

Vorgehensweise:

  1. ich stelle das Stativ meiner Skywatcher HEQ5Pro waagerecht auf.
  2. Das Stativ richte ich jetzt nicht nach Norden aus, sondern grob auf den Fernsehturm.
  3. Dann löse ich die Klemme der Stundenachse und stelle sie, ausgehend von der “Home-Position” 90 Grad nach rechts so genau bis die Gegengewichtsachse exakt waagerecht liegt. Dann klemme ich die Stundenachse fest. Die genaue waagerechte Position der Gegengewichtsachse messe ich mit eine guten Libelle und meinem elektonischen Nivellieranzeiger.
  4. Nun stelle ich die Spritze des Fernsehturms genau in die Mitte Gesichtsfelds ein und zwar nur durch schwenken in der Deklination (also hoch/runter) oder durch eine Rechts/Links-Bewegung mittels der Azimuthschrauben.
  5. Nun löse ich die Klemme der Stundenachse und schwenke das Teleskop um 180 Grad, von der rechten Seite auf die linke Seite und zwar exakt genau so weit, bis die Gegengewichtstange wieder genau waagerecht zeigt (Libelle/elekotronischer Nivellieranzeiger). In dieser Position wird die Stundenachse wieder festgeklemmt.
  6. Nun zeigt das Teleskop ziemlich hoch in den Himmel und ich muss die Spitze des Fernsehturmms wieder genau in die Mitte des Gesichtsfeldes bekommen und zwar nur durch Bewegung in der Deklinationsachse.
  7. Wenn ich die Spitze des Fernsehturms so tatsächlich genau in die Mitte des Gesichtsfeldes bekomme,  haben wir keinen Konus-Fehler und sind fertig.
  8. Wenn die Spitze des Fersehturms jetzt nicht genau in der Mittes des Gesichtsfeldes steht, sondern etwas nach links oder etwas nach rechts, muss ich durch justieren der Schalbenschwanz-Aufnahme (s.u.) die Abweichung von der Mitte genau halbieren.
  9. Nach erfolgter Justierung löse ich wieder die Klemmung der Stundenachse und bewege das Teleskop von der linken Position um 180 Grad auf die Rechts-Lage. In der End-Posotion muss die Gegengewichtsachse wieder genau waagerecht liegen.
  10. Dann bewege ich das Teleskop in der Deklination solange bis die Spitze des Fernsehturms im Gesichtsfeld erscheint.
  11. Wenn ich die Spitze des Fernsehturms so tatsächlich genau in die Mitte des Gesichtsfeldes bekomme,  haben wir den Konus-Fehler erfolgreich korrigiert und sind fertig.
  12. Wir wiederholen ab Punkt 5 (Teleskop von rechts um 180 Grad nach links schwenken).

Fotos zu Illustration dieser Vorhehensweise

Ausrichtung auf den Fernsehturm

Die Montierung wird nun im Azimut auf den Fernsehturm ausgerichtet. Das kann im Groben durch die Ausrichtung des Stativs erfolgen und im Feinen durch Betätigung der Azimut-Schrauben der Montierung. Mit anderen Worten: Statt wie sonst üblich, die Montierung genau nach Norden auszurichten, wird die Montierung auf die Richtung Fernsehturm in der Links-Rechts-Drehung eingestellt.

(hier Foto)

Teleskop in Rechtslage

Teleskop in Rechtslage

Teleskop in Linkslage

Teleskop in Linkslage

Die Spitze des Fernsehturms ist jetzt links von der Mitte, also hat das Teleskop einen leichten Konusfehler.

Das Gesichtsfeld ist 2,6 x 1,8 Grad  (f=510mm auf APS-C-Sensor). Die Abweichung ist also ca. 0,40 Grad.

Zur Korrektur dieses Konusfehlers müssen wir die Schwalbenschwanzschiene (Vixenschiene) um die Hälfte dieses Betrags, also um 0,20 Grad, in die richtige Richtung bewegen.

Korrektur des Konusfehlers

Meine Schwalbenschwanzschiene hat keine Justierschrauben (wie es die SkyWatcher-Schiene standardmäßig hat) für den Konusfehler, also muss ich mit Unterlegscheiben arbeiten:

Meine Vixenschiene (mit markiertem Schwerpunkt)

Die Befestigungsschrauben zu den Rohrschellen haben einen Abstand von 17 cm. Um auf 17 cm eine Korrektur von 0,20 Grad zu erreichen ist eine Unterlegscheibe folgender Dicke erforderlich:

0,20 * (PI() * 170mm)/180 = 0,59 mm

Astronomie: Auflösungsvermögen

Auflösungsvermögen eines Teleskops

Siehe auch: Nachführung

Das sog. Auflösungsvermögen eines Teleskops bedeutet, welchen kleinen Einzelheiten noch getrennt dargestellt werden können (deswegen auch “Trennschärfe” genannt).  Das hängt von der Öffnung des Teleskops ab.

Siehe: http://www.clearskyblog.de/2009/09/22/mathematik-in-der-astronomie-teil-4-das-aufloesungsvermoegen-von-teleskopen/

Airy-Scheibe

Das Abbild einer punktförmigen Lichtquelle (ein Stern) ist im Teleskop ein Beugungsmuster mit einem Beugungsscheibchen in der Mitte als Maximum.

Der Radius des Beugungsscheibchens, gemessen bis zum ersten Minimum, ist (in Bogensekunden) ist nach George Airy:

α = 1,22 *  (λ /D) * 206265 ”       

wobei

  • 206265 = 360 * 60 * 60 / 2π    
  • λ die Wellenlänge des Lichts,
  • D die Öffnung des Teleskops ist

Teleskop-Verkäufer lassen gern den Faktor 1,22 weg, um zu besser aussehenden Werten zu kommen. Die 1,22 ergibt sich aber als die erste Nullstelle der Besselfunktion, die für den Radius des ersten Beugungsminimums zuständig ist.

Auflösungsvermögen: Rayleigh-Kriterium

Das sog. Rayleigh-Kriterium besagt, dass der minimale Abstand zweier Lichtpunkte, der noch eine Trennung ermöglicht, dann erreicht ist, wenn der Mittelpunkt des zweiten Lichtpunkts genau im ersten Minimum des Beugungsmusters des ersten Lichtpunkts liegt.

Wenn wir als Lichtwellenlänge λ annehmen 550 nm (grün), ergeben sich folgende (theoretische) Zahlen:

Teleskop Öffnung in mm Auflösungsvermögen in “
LidlScope 70 1,98″
Orion ED 80/600 80 1,73″
Vixen 114/900 114 1,21″

Als Faustformel gilt:

Auflösungsvermögen (in “) =  138 / D   (in mm)

Oversampling / Undersampling

Oft wird die Frage gestellt, welche Pixelgröße die Aufnahmekamera (der Sensor) bei gegebener Teleskopbrennweite haben sollte. Hierzu folgende Betrachtung: Zwei Objekte lassen sich auf dem CCD-Chip nur dann trennen, wenn zwischen ihnen ein weiterer Pixel liegt. Der Abstand dieser Objekte auf dem Chip berägt also das Zweifache der Pixelgröße (2 x p).

Bei der Astrofotografie muss mann die absolute Größe des Beugungsscheibchen (von der Optik) in Relation zur Pixelgröße des Sensors setzten.
Die absolute Größe des Beugungsscheibchenes hängt dabei von der Brennweite des Teleskops ab, bzw. bei längerer Belichtung vom Seeing.  Das Sternenscheibchen durch Seeing kann je nach Luftunruhe 2″ bis 5″ (FWHM) betragen (Link: https://sternen-surfer.jimdo.com/tipps/pixelgr%C3%B6%C3%9Fe-und-brennweite/).

Um die Größe des Beugungsscheibchens mit der Pixelgröße der Kamera vergleichen zu können, rechnen wir den Winkel in Länge um,

Radius [µm]  = Brennweite [mm] * 1000 * Auflösungsvermögen [arcsec] * π / (60*60*180)

Also spielt die Brennweite (f) eine entscheidende Rolle:

Teleskop Öffnung in mm Auflösungsvermögen in “ Brennweite in mm Radius Beugungsscheibchen
in μ
Optimale Pixelgröße in μ
LidelScope 70 1,98 “ 700 6,71 μ 3,3 μ
Orion ED 80/600 80 1,73 “ 600 5,03 μ 2,6 μ
Vixen 114/900 114 1,21 “ 900 5,30 μ 2,6 μ
Seeing FWHM 2,00″ 510 4,95 μ 2,5 μ

Nach dem Nyquist-Shannon-Sampling-Theorem brauche ich einen Abstand von 2 Pixeln (also einen leeren Pixel dazwischen) um zwei Punkte zu unterscheiden. Der Abstand zwischen den Abbildungsscheibchen darf der Radius eines Scheibchens sein. Ist die Pixelgröße kleiner, spricht man von Oversampling, ist die Pixelgröße größer, spricht man von Undersampling.

Astronomie: ASCOM-Treiber EQMOD

Steuerung der Montierung HEQ5 Pro über meinen Windows-Computer

Siehe auch: Skywatcher HEQ5 Pro

Um meine Montierung Skywatcher HEQ5 Pro statt über die Handbox zu steuern, möchte ich auch die Möglichkeit haben, die Steuerung über meinen Windows-Computer vorzunehmen.

Damit soll nicht einfach die Handbox durch den Computer ersetzt werden, sondern bestimmte Astro-Software (z.B. Cartes du Ciel, APT) , die auf meinem Computer läuft, kann dann direkt die Montierung steuern und ggf. auch weitere Geräte, die per ASCOM an den Computer angeschlossen sind (z.B. Kamera, Motor-Fokusser,…)

Zusätzlich stellt EQMOD Funktionen zur Verfügung, die die HEQ5 Pro und die SynScan-Handbox so garnicht haben: z.B. SYNC, Alignment Model,…

Voraussetzungen:

  • ASCOM-Platform ist installiert
  • Eine serielle Verbindung zwischen Windows-Computer und Montierung bzw. Handbox ist hergestellt (s.u.)

Doku: http://eq-mod.sourceforge.net/docs/EQASCOM_QuickStart.pdf

Für meine Montierung SkyWatcher HEQ5 Pro verwende ich EQMOD als ASCOM-Treiber.

Download:  http://eq-mod.sourceforge.net/eqaindex.html

Probleme mit EQASCOM

Im November 2018 musste ich meine vorhandene Montierung Skywatcher HEQ5 Pro durch eine fabrikneue HEQ5 Pro zu ersetzen. Danach (am 7.11.2018) hatte ich Probleme mit den EQASCOM: Beim Probebetrieb mit APT und PHD2  kam von EQASCOM in kurzen Anständen immer wieder die Fehlermeldung “EQMOD not Tracking”.

Bei Recherchen im Internet wurden folgende mögliche Fehlerursachen genannt:

  • Stromversorgung unzureichend (LED blinkt tatsächlich)
  • Serielle Verbindung zwischen Handbox und Computer verwendet “falschen” USB-Adapter
  • USB-Verbindung über den Hub leistet nicht die erforderliche Datenrate
  • Fehler in der SynScsan Firmware der Handbox

Die Firmware-Version der Handbox war bereits 04.39.04. Ich habe sie der Ordnung halber auf die zur Zeit neueste 04.39.05 “Upgedatet”.

Die Stromversorgung der Monierung könnte zur Eingrenzung des Fehlers versuchsweise mit separatem starken Netzteil vorgenommen werden.

Die serielle Verbindung zwischen Handbox und Computer könnte versuchsweise direkt, also ohne USB-Hub vorgenommen werden.

Serielle Verbindung

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Astronomie: Teleskop Orion ED 80/600

Teil von: Meine Geräteliste und Teleskope

Mein “Volksapo” Orion ED 80/600

Als Einsteiger-Teleskop, das gut auf meine Montierung HEQ5 Pro passt, habe ich mir in 2017 ein gebrauchtes Orion ED 80/600 zugelegt.

Das theoretische Auflösungsvermögen ist bei 80 mm Öffnung: 1,75″

Etwas teurerer aber auch sehr interessant fand ich die baugleichen Modelle:

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Astronomie: Motor Fokus

Das Problem: Optimales Fokussieren

Teil von: Meine Geräteliste

Siehe auch: Fokussierung

Besonders bei der Astrofotografie fällt es unangenehm auf, wenn bei einem mühsam erarbeiteteten Foto die Scharfstellung (Fokussierung) nicht hundertprozentig ist.

Es gibt ja mehrere Methoden, wie man den genauen Fokuspunkt  findet; z.B. Live View mit Bildschirmlupe,  Hartmann-Maske, Bahtinov-Maske,… Es bleibt aber das Problem das jede Berührung des Einstellrades am Okularauszug ( OAZ) das Teleskop ein wenig (oder mehr) zum Wackeln bringt. Um dieses Wackeln zu vermeiden, gibt es Motoren, die man am Stellrad des OAZ befestigt…

Einfache Lösung: Live View

Einen hellen Stern ins Gesichtsfeld einstellen – dazu muss der Sucher vorher gut justiert werden. Fokussieren im Live View z.B. mit APT.

Komfortable Lösung: Motor Fokus

Eine Motor-Fokus-Lösung besteht aus einem Motor (Schrittmotor oder Gleichstrommotor), dessen Drehachse irgendwie an die Drehachse des OAZ gekoppelt wird. Contine reading

Astronomie: Using Remote Telescopes

Die Idee: Remote Telescopes

Ich möchte einmal sog. Remote Telescopes – Remote Observatories – ausprobieren, weil mir das mit eigenen Geräten hier in Hamburg alles recht aufwendig vorkommt.

Im Dezember 2016 habe ich mir deshalb mal einen “Starter-Trial” bei http://www.itelescope.net gegönnt.

Das Einloggen in ein Telescope erfolgt mit dieser URL:  http://go.itelescope.net

Monatliche Subscription bei iTelescope

Die Benutzung der Remote Teleskope wird in einem Punktesystem abgerechnet. Contine reading

Astronomie: Einsteiger-Teleskope für den DSLR-Astronomen

Einsteiger-Teleskope: Ausgangslage

Gehört zu: Meine Astro-Geräteliste

Wenn die Astrofotografie mit einer digitalen Kamera (“DSLR” auch wenn sie keinen Spiegel hat) und langbrennweitigen Objektiven (f=135mm, f=200mm) gelungen ist, schielt man vielleicht doch auf “richtige” Teleskope.

Um es einfach mal auszuprobieren kämen Einsteiger-Modelle, die erstens nicht so viel kosten und zweitens wohl noch auf die Montierung passen, die Sie für die bequeme DSLR-Fotografie schon spendiert haben.

Welche Teleskope ist für einen solchen Einstieg interessant?

Von alters her kennt man das legendäre “LidlScope“, das eine wunderbare Wahl für einen solchen Einstieg wäre.

Die bekannten Astro-Shops bieten auch aktuelle Einsteiger Teleskope an, z.B. das SkyWatcher StarTravel Contine reading

Astronomische Fernrohre – Die Entwicklung des Teleskops in der Geschichte

Geschichte des Teleskops: Einleitung

Gegen 1450 fand  Angelo Barovier auf der Insel Murano heraus, wie durchsichtiges klares Glas “cristallo” hergestellt werden kann. Später wurden daraus auch Leselupen (sog. Lesesteine) gefertigt, die den Priviligierten beim Lesen ihrer kostbaren religiösen Schriften halfen, wenn die Sehkraft im Alter nachlies. Mit der Erfindung des Buchdrucks entstand eine massenhafte Nachfrage nach Lesebrillen. Aus diesen Linsen enstanden die ersten Teleskope. Teleskope auf der Erde wandern auf hochgelegene Berge oder Plateaus (z.B. Mount Sowieso) in einsamen Gegenden und schließlich verlassen die Teleskope die Erde und erobern den Weltraum, wo die Sicht nicht mehr durch die irdische Atmosphäre gefiltert bzw. beeinträchtigt wird.

Geschichte des Teleskops: Timeline

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