Astronomie: Skywatcher Star Adventurer Mini “SAM”

Gehört zu: Nachführung
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Nachführung mit dem Skywatcher Star Adventurer Mini “SAM”

Reise-Nachführungen (Star Tracker)

Für die Nachführung habe ich mir im Mai 2018 einen Star Adventurer Mini bei Teleskop-Service (EUR 205,00) angeschafft, um auch bei weiten Flugreisen (Südafrika, Namibia) eine mobile Nachführungsmöglichkeit für meine Astro-Aufnahmen mit dem Fotoapparat (Sony NEX-5R) bzw. meiner neu erstanderen DSLR Canon EOS 600D zu haben.

Ich hatte am 24.7.2017 schon die Skywatcher Star Adventurer Wedge gekauft (EUR 71,00 bei Astro-Shop), auf die ich dann meinen vorhandenen NanoTracker installiert habe.
Nun (7.5.2018) habe ich mich entschlossen, keine solche Kompromisse mehr zu machen und auch eine Star Adventurer Mini (“SAM”) Nachführ-Einheit zu kaufen  (EUR 205,00 bei Teleskop Express) – Damit ist die Polausrichtung einfacher, da ein beleuchtetes Polfernrohr dabei ist; ausserdem kann wohl mein QHY PoleMaster auf dem Star Adventurer installiert werden.

  • Skywatcher Star Adventurer Mini (warum nicht? neu, klein und leichter: 0,65 kg, Periodic Error 50″)

Mein ganzes Anwendungs-Szenario habe ich beschieben in “Astrofotografie mit leichtem Gepäck“.

Alternativen zur Nachführung mit SAM wären:

  • Vixen Polarie (teuerer 0,64 kg, Periodic Error 35″)
  • Skywatcher Star Adventurer (schwerer: 1,2 kg)
  • Nano Tracker (klein 0,384 kg)
  • iOptron Skytracker (alt, schwer 1,2 kg, Periodic Error 100″)
  • Astrotrac (klobig, schwer 1kg)
DK_20180512_2527.JPG

DK_20180512: Star Adenturer Mini auf Star Adventurer Wedge

Star Adventurer Mini “SAM” Data Sheet

  • Die Wedge: Gewicht 384 g
  • Die Nachführ-Einheit (mit Akkus): 163 g, Traglast 3 kg, Preis 229,–
  • Hersteller: Sky-Watcher
  • Anschlüsse: Stativ 3/8 Zoll, Kamera 1/4 Zoll (ggf. Reduzierstück 1/4 auf 3/8 Zoll verwenden)
  • Stromversorgung: Mit 2 AA-Akkus oder per Micro-USB
  • WiFi
  • Polsucher, beleuchtet   (siehe unten)
  • Autoguiding: NEIN
  • Bedienung: Schalter An/Aus,    (nur über App: Nord/Süd, Nachführgeschwindigkeit)
  • Kamera-Remote-Control: Eingebautes Intervallometer
  • Antrieb:
    • Servomotor mit Schnecke (nur in Rektaszension)
    • Schnecke treibt Zahnrad auf R.A. Achse in Kugellagern
    • Das Zahnrad hat 72 Zähne was eine Schneckenperiode von 19,95 Minuten bedeutet
    • Als PEC wird 50″ berichtet

Die Schneckenperiode von 19,95 Minuten ergibt sich wie folgt:

  • Länge eines Sterntages in Sekunden: 86164,091
  • Länge eines Sterntags in Minuten: 1436,06818
  • Dividiert durch 72 (Anzahl Zähne): 19,9453914 Minuten

Siehe dazu auch die Web-Seite von Lorenzo Comolli: www.astrosurf.com/comolli/strum56.htm

Anschalten und Ausschalten

Das An- und Ausschalten ist die einzige Bedienung, die per Hand vorgenommen werden kann. Alles andere erfolgt ausschliesslich über die App “SAM Console”.

Das Anschlten aktiviert das WiFi;  Frage: wird auch die motorische Nachführung damit gestartet???

  • Zum Anschalten drückt man den größeren Knopf einige Sekunden, bis die LEDs aufleuchten.
  • Zum Ausschalten drückt man den größeren Knpf einige Sekunden, bis die LEDs ausgehen.

Besonderheiten

Die Bedienung erfolgt ausschließlich über eine per WiFi verbundene App (iOS und Android) namens “SAM Console“.

Stromversorgung

Den elektrischen Strom bekommt der Star Adventurer Mini “SAM”  entweder über zwei AA-Batterien oder über einen Micro.USB-Anschluss (der sonst keine weitere Funktion hat).

Polfernrohr – Einnorden – Einsüden

Zum Einnorden (Polar Alignment) kann man das Polfernrohr benutzen, das ist im Süden allerdings problematisch, weil Sigma Octantis nicht so leicht zu finden ist.
Das Polfernrohr wird von hinten in den SAM gesteckt. Dazu muss hinten der “Curled Tripoid Connector” abgeschraubt werden. Vorne schaut das Polfernrohr dann etwas aus dem “Dovetail Saddle” heraus und man kann die Polfernrohr-Beleuchtung aufstecken.

Allerdings kann man dann den “Ball Head Adapter” nicht mehr zusammen mit dem Polfernrohr benutzen. D.h. erst mit Polfernrohr ausrichten, dann Polfernrohr abbauen und “Dovetail Saddle” mit Kamera aufbauen:  Das kann die vorgenommene Polausrichtung zerstören; ausserdem möchte man seine Geräte nicht “im Felde” umbauen.

Ausweg: Nicht den “Ball Head Adapter” verwenden, denn der blockiert die Sicht für das Polfernrohr, sondern eine Vixen-Schiene mit Aussparung (Langloch) in der Mitte benutzen. Dann blickt das Polfernroht durch die Aussparung in der Schiene – allerdings passt dann nicht mehr die Polfernrohr-Beleuchtung drauf.

DK_20180512_2529.JPG

SkyWatcher Polfernrohr an Star Adventurer Mini (SAM)

Maximale Belichtungszeit ohne Nachführung

Die bekannte Faustformel ist: Max. Belichtung in Sekunden = 500 dividiert durch Brennweite in Millimetern

Nachführung mit Getriebspiel und Periodic Error

Das Getriebespiel (Backlash) kann man vermeiden, wenn man den SAM  fünf Minuten vor eine Aufnahme “vorlaufen” lässt. Dann sollte der Backlash “vorbei” sein.
Was dann bleibt, ist der Schneckenfehler (Periodic Error).

Der Periodic Error (PE) könnte mit PEMPRO V2.8 gemessen werden.

Beispiel:

  • Meine Canon EOS 600D hat eine Pixel Size von 4,3μ
  • Bei einer Brennweite von 135mm ergibt das eine Pixel Scale von 6,56 arcsec / Pixel (Formel)
  • Bei einem PE von angenommen 100 arcsec wären das 100 arcsec / 28,7 Minuten = 3,5 arcsec / Minute
  • Man könnte also im Schnitt 2 Minuten belichten ohne dass der PE sichtbar würde

Gestiegene Anforderungen an die Genauigkeit bei der Nachführung

Bisher hatte ich mit meiner Sony NEX-5R maximal 30 Sekunden belichtet und dabei Objektive von 16mm (Zenitar – z.B. Perseiden), 24mm (Vivitar – z.B. Nordlicht) und 50mm (Olympus – z.B. Magellansche Wolke) benutzt. Da war die Nachführgenauigkeit des NanoTracker überhaupt kein Problem.

Aber die Anforderungen an die Genauigkeit sind bei mir durch zwei Entwicklungen gestiegen:

  1. Ich habe ein Objektiv mit wesentlich längerer Brennweite bekommen: Takumar 135mm f/3.5 (neu: Olympus E.Zuiko 135mm f/3.5).
  2. Ich habe auch herausgefunden, wie ich mit meiner Sony NEX-5R länger als 30sec belichten kann. 30sec maximal macht die Sony per Programm mit Smart Remote, Langzeitbelichtung geht dann mit Bulb und einem Infrarot-Fernauslöser

Wie genau ist meine Nachführung?

Für eine sehr genaue Pol-Ausrichtung sorge ich mit meinem QHY PoleMaster. Dann sollten weitere Fehler auf den NanoTracker selbst und da im Wesentlichen auf den PE (Periodic Error) oder auch Schneckenfehler zurückzuführen sein. Aber wie kann ich ganz einfach mal die Genauigkeit der Nachführung (quasi end-to-end) messen?

Meine ganz simple Idee ist, einfach eine Serie von Aufnahmen von ein und demselben Objekt mit eingeschalteter Nachführung zu machen (z.B. 15 sec Belichtung, 15 sec Pause und das 30 Minuten lang – weil die Scheckenperiode 28,72 Minuten sein soll). Diese Aufnahmeserie könnte ich z.B. Plate Solven und die Ergebnisse dann in Excel darstellen….

In CloudyNights https://www.cloudynights.com/topic/210905-how-to-measure-periodic-error/ finde ich dazu einen ähnlichen Rat:

  • Posts: 678
  • Joined: 07 Feb 2006

Posted 16 March 2009 – 10:27 AM

Hi all,

I used my Atlas EQ-G with the Orion 102ED f/7 scope this weekend to shoot my first set of astro pictures (will post some results here at a later time). However, since I don’t have an Auto-guider setup and I heard a lot of good things about the Atlas I figured I’ll see how long the mount can track accurately and was a little surprised to only get relatively short exposures. At 60s I had to throw out almost half of the exposures due to some star trailing (in RA direction), 30s exposures consistently looked good, except for a few. I also took some 120s exposures and also had to throw out at least half. Not quite what I had in mind. Did I expect too much here?

Anyhow, I drift aligned the mount to the best of my abilities actually using the DSLR since I also don’t have a cross hair eye piece, yet. I used the technique where you expose for 5s to mark the star and then move the mount forward in RA for about 60s at twice the siderial rate and then essentially stop the tracking for another 60 seconds, all while the shutter is open. The result is a V shaped line in the image if there is any misalignment. Worked like a charm and I might actually perform the alignment this way in the future instead of using the eye piece. I adjusted the mount as needed and got no more drift in the image for up to 3 minutes.

So, to make a long story short, the only reason for the star trails that I can think of now is RA tracking errors in the mount. I’d like to actually “see” the periodic error, etc. somehow in an image but can’t quite figure out how I would go about doing that. Do you guys have any suggestions?

Thx in advance,
/ThJ

Posted 16 March 2009 – 11:14 AM

The short answer:
Take a series of short exposure images (may need a brightish star) that totals longer than the period of the worm (typ 10min).
Use a stacking program that measures and records (to a file) the x,y coordinates of the star (the program should find the star’s centroid). AIP4WIN does this.
Import the recorded coordinates into Excel (or another spreadsheet program) and plot the x and y values vs exposure number. The PE will easily be seen in the plot.
Some calculation using the scopes focal length and the pixel sizes will give you PE in Arcsec.
If you align the camera so that RA is along the pixel rows (x-coordinate) then there should be no movement in the y direction if your polar alignment is perfect. Any change in the y is polar misalignment.
I have a spreedsheet at home from my Super Polaris mount. Let me know if you need more help on this part.

Astronomie: Nano Tracker

Gehört zu: Nachführung

Nachführung mit dem NanoTracker

Reise-Nachführungen (Star Tracker)

Für die Nachführung habe ich mir 2012 einen NanoTracker angeschafft, um auch bei weiten Flugreisen (Südafrika) eine mobile Nachführungsmöglichkeit für meine Astro-Aufnahmen mit dem Fotoapparat (Sony NEX-5R) bzw. meiner neu erstanderen DSLR Canon EOS 600D zu haben.

Mein ganzes Anwendungs-Szenario habe ich beschieben in “Astrofotografie mit leichtem Gepäck“.

Alternativen zur Nachführung mit NanoTracker wären:

  • Vixen Polarie  (teuerer 0,64 kg, Periodic Error 35″)
  • Skywatcher Star Adventurer  (schwerer: 1,2 kg)
  • Skywatcher Star Adventurer Mini (warum nicht? neu, klein und leichter: 0,65 kg, Periodic Error 50″)
  • iOptron Skytracker (alt, schwer 1,2 kg, Periodic Error 100″)
  • Astrotrac (klobig, schwer  1kg)
DK_20170720_1814.JPG

Nano Tracker

NanoTracker Data Sheet

  • Der NanoTracker: Gewicht 384 g, Traglast 2 kg
  • Die Akku-Einheit (mit Akkus): 163 g
  • Hersteller: Sightron Japan Inc.
  • Preis: Euro 289,..
  • Anschlüsse: Stativ 1/4 Zoll, Kamera 1/4 Zoll (ggf. Reduzierstück 1/4 auf 3/8 Zoll verwenden)
  • Stromversorgung: Separates Kästchen mit 3 AA-Akkus
  • Bedienung: Schalter An/Aus, Nord/Süd, Nachführgeschwindigkeit
  • Antrieb:
    • Schrittmotor mit Schnecke
    • Schnecke treibt Zahnrad auf R.A. Achse in Kugellagern
    • Das Zahnrad hat 50 Zähne was eine Schneckenperiode von 28,72 Minuten bedeutet

Die Schneckenperiode von 28,72 Minuten ergibt sich wie folgt:

  • Länge eines Sterntages in Sekunden:   86164,091
  • Länge eines Sterntags in Minuten:       1436,06818
  • Dividiert durch 50 (Anzahl Zähne):     28,7213637 Minuten

Siehe dazu auch die Web-Seite von Lorenzo Comolli: www.astrosurf.com/comolli/strum56.htm

Besonderheiten

Den elektrischen Strom bekommt der NanoTracker über ein separates Kästchen mit 3 AA-Akkus.
Das finde ich sehr praktisch von der Handhabung und ausserdem vermindert das die Traglast auf dem Stativ.

Maximale Belichtungszeit ohne Nachführung

xxxx

 Nachführung mit Getriebspiel und Periodic Error

Das Getriebespiel (Backlash) kann man vermeiden, wenn man den NanoTracker fünf Minuten vor eine Aufnahme “vorlaufen” lässt. Dann sollte der Backlash “vorbei” sein.
Was dann bleibt, ist der Schneckenfehler (Periodic Error).

Der Periodic Error (PE) könnte mit PEMPRO V2.8  gemessen werden.

Beispiel:

  • Meine Canon EOS 600D hat eine Pixel Size von 4,3μ
  • Bei einer Brennweite von 135mm ergibt das eine Pixel Scale von 6,56 arcsec / Pixel   (Formel)
  • Bei einem PE von angenommen 100 arcsec wären das 100 arcsec / 28,7 Minuten = 3,5 arcsec / Minute
  • Man könnte also im Schnitt 2 Minuten belichten ohne dass der PE sichtbar würde

Gestiegene Anforderungen an die Genauigkeit bei der Nachführung

Bisher hatte ich mit meiner Sony NEX-5R maximal 30 Sekunden belichtet und dabei Objektive von 16mm (Zenitar – z.B. Perseiden), 24mm (Vivitar – z.B. Nordlicht) und 50mm (Olympus – z.B. Magellansche Wolke) benutzt. Da war die Nachführgenauigkeit des NanoTracker überhaupt kein Problem.

Aber die Anforderungen an die Genauigkeit sind bei mir durch zwei Entwicklungen gestiegen:

  1. Ich habe ein Objektiv mit wesentlich längerer Brennweite bekommen: Takumar 135mm f/3.5 (neu: Olympus E.Zuiko 135mm f/3.5).
  2. Ich habe auch herausgefunden, wie ich mit meiner Sony NEX-5R länger als 30sec belichten kann. 30sec maximal macht die Sony per Programm mit Smart Remote, Langzeitbelichtung geht dann mit Bulb und einem Infrarot-Fernauslöser

Wie genau ist meine Nachführung?

Für eine sehr geneue Pol-Ausrichtung sorge ich mit meinem QHY PoleMaster. Dann sollten weitere Fehler auf den NanoTracker selbst und da im Wesentlichen auf den PE (Periodic Error) oder auch Schneckenfehler zurückzuführen sein. Aber wie kann ich ganz einfach mal die Genauigkeit der Nachführung (quasi end-to-end) messen?

Meine ganz simple Idee ist, einfach eine Serie von Aufnahmen von ein und demselben Objekt mit eingeschalteter Nachführung zu machen (z.B. 15 sec Belichtung, 15 sec Pause und das 30 Minuten lang – weil die Scheckenperiode 28,72 Minuten sein soll). Diese Aufnahmeserie könnte ich z.B. Plate Solven und die Ergebnisse dann in Excel darstellen….

In CloudyNights  https://www.cloudynights.com/topic/210905-how-to-measure-periodic-error/ finde ich dazu einen ähnlichen Rat:

  • Posts: 678
  • Joined: 07 Feb 2006

Posted 16 March 2009 – 10:27 AM

Hi all,

I used my Atlas EQ-G with the Orion 102ED f/7 scope this weekend to shoot my first set of astro pictures (will post some results here at a later time). However, since I don’t have an Auto-guider setup and I heard a lot of good things about the Atlas I figured I’ll see how long the mount can track accurately and was a little surprised to only get relatively short exposures. At 60s I had to throw out almost half of the exposures due to some star trailing (in RA direction), 30s exposures consistently looked good, except for a few. I also took some 120s exposures and also had to throw out at least half. Not quite what I had in mind. Did I expect too much here?

Anyhow, I drift aligned the mount to the best of my abilities actually using the DSLR since I also don’t have a cross hair eye piece, yet. I used the technique where you expose for 5s to mark the star and then move the mount forward in RA for about 60s at twice the siderial rate and then essentially stop the tracking for another 60 seconds, all while the shutter is open. The result is a V shaped line in the image if there is any misalignment. Worked like a charm and I might actually perform the alignment this way in the future instead of using the eye piece. I adjusted the mount as needed and got no more drift in the image for up to 3 minutes.

So, to make a long story short, the only reason for the star trails that I can think of now is RA tracking errors in the mount. I’d like to actually “see” the periodic error, etc. somehow in an image but can’t quite figure out how I would go about doing that. Do you guys have any suggestions?

Thx in advance,
/ThJ

Posted 16 March 2009 – 11:14 AM

The short answer:
Take a series of short exposure images (may need a brightish star) that totals longer than the period of the worm (typ 10min).
Use a stacking program that measures and records (to a file) the x,y coordinates of the star (the program should find the star’s centroid). AIP4WIN does this.
Import the recorded coordinates into Excel (or another spreadsheet program) and plot the x and y values vs exposure number. The PE will easily be seen in the plot.
Some calculation using the scopes focal length and the pixel sizes will give you PE in Arcsec.
If you align the camera so that RA is along the pixel rows (x-coordinate) then there should be no movement in the y direction if your polar alignment is perfect. Any change in the y is polar misalignment.
I have a spreedsheet at home from my Super Polaris mount. Let me know if you need more help on this part.

Astrofotografie für Einsteiger: Nachführung – Tracking

Gehört zu: Astronomie
Gehört zu: Astrofotografie
Siehe auch: Autoguiding

Fragestellung: Warum Nachführung?

Bei der Astrofotografie wird man (meistens) länger belichten wollen z.B. 30 Sekunden oder 5 Minuten (oder…) – dabei werden Sterne nicht mehr punktförmig, sondern werden kleine Striche, was man meistens nicht so will. Diese scheinbare Bewegung der Sterne am Himmel ist ein Spiegelbild der Erdrotation. Am Himmelsäquator bewegen sich die Sterne in 4 Minuten um 1 Grad; in höheren Deklinationen muss man mit dem Cosinus der Deklination multiplizieren z.B. bei 60 Grad Deklination ist es in 4 Minuten nur ein halbes Grad.

Beispiel: Konzentrische Strichspuren am Himmelspol:

StarStaX_DK_20150604_05307-DK_20150604_05396_gap_filling.jpg

Strichspuren um dem Himmelsnordpol – Star Trails

Diese scheinbare Bewegung der Sterne am Himmel will man während der Aufnahme durch eine entgegengesetzte Bewegung kompensieren; das nennt man Nachführen – Nachführung – engl. Tracking.

Im Zusammenhang mit dem “tracking” steht das “pointing“. Pointing bedeutet das Richten des Teleskops auf eine bestimmtes Objekt am Himmel, was man auch gerne “Suchen” oder “Goto” nennt. Tracking ist letztlich ein differentielles Pointing. Die Genauigkeit von Pointing wird durch die mittlere Abweichung zwischen Soll-Position und Ist-Postion gemessen, wobei die “mittlere” Abweichung gerne als “RMS” = Root Mean Square (Wurzel aus dem Mittelwert der Abweichungsquadrate) angegeben wird. Im Amateurbereich ist eine RMS von 30″ sehr gut.

Nachführung benötigt man aber nicht nur, um bei Einzelaufnahmen punktförmige Sterne zu erhalten, sondern auch, wenn man eine längere Serie von Einzelaufnahmen per Software automatisch ausführen möchte z.B. 30 Einzelaufnahmen von je 5 Minuten, was insgesamt 150 Minuten dauern würde. In einer solchen Zeit würde das Objekt ohne Nachführung ganz aus dem Gesichtsfeld laufen.

Links zur Nachführung

Tracking oder Guiding?

Achtung: Der oft verwendete Begriff “Guiding” bedeutet ein optimiertes/korrigiertes Tracking. Es gibt also “unguided tracking” und “guided tracking”. Über das “guided tracking” schreibe ich im Artikel “Autoguiding“.

Das Tracking einer motorischen Nachführung kann durch ein sog. Auto-Guiding verbessert werden. Dabei wird das “blinde” Tracking der Montierung ergänzt durch eine tatsächliche Beobachtung eines Leitsterns in einem “Guiding-Fernrohr”.  Aus dort sichtbar werdenden Abweichungen kann eine Software (z.B. PHD2 Guiding) Korrekturbefehle für die Computersteuerung des Teleskops ableiten. Dabei müssen Korrekturen sowohl in der Rektaszension als auch in der Deklination möglich gemacht werden; d.h. es sind computergesteuerte motorische Bewegungen in zwei Achsen erforderlich.

Voraussetzung: Polar Alignment

Um eine genaue Nachführung mit einer äquatorialen Montierung zu erreichen ist absolute Grundvoraussetzung eine sehr gute Einnordung (Polar Alignment). Das gilt besonders dann, wenn man Brennweiten von mehr als 50mm und Belichtungszeiten von mehr als 30 Sekunden plant.

Voraussetzung für Goto: Stellar Alignment

Um eine genaue Einstellung einer äquatorialen Montierung zu erreichen ist das sog. Alignment (auch Stellar Alignment oder Goto-Alignment), also die Ausrichtung an Referenzsternen erforderlich. Erst dann ist die volle Funktionalität einer Montierung  gegeben; d.h. Nachführung, Goto-Funktion etc.

Genauer gesagt muss so eine Ausrichtung nicht notwendig an “Referenzsternen” erfolgen, es reicht wenn man die Ausrichtung auf “Referenzpositionen” vornimmt. Eine solche “Referenzposition” erhält man beispielsweise durch Plate Solving.

Sonderlösungen zum Nachführen bei bewegten Objekten

Wenn man nicht auf die Sterne, sondern auf ein (relativ zu den Sternen) bewegtes Objekt nachführen will, muss man diese Bewegung zusätzlich berücksichtigen.

Typischerweise werden verschiedene Tracking Rates von den gängigen Systemen (z.B. Skywatcher SynScan) angeboten:

  • Siderial Tracking
  • Lunar Tracking
  • Solar Tracking

Aber wenn das nicht ausreicht, muss man die genaue Bewegung des Beobachtungsobjekts (z.B. Komet, Asteroid,…) anhand von Ephemerieden numerisch berücksichtigen:

Lösungen zur Nachführung (Normalfall)

Um die Nachführung nicht per Hand machen zu müssen, gibt es elektrisch betriebene Einrichtungen wo Servomotoren (oder Schrittmotoren) die erforderliche Nachführ-Bewegung (das Tracking)  automatisiert erledigen.

Wenn man die Sub-Exposures länger belichten will (z.B. 5 Minuten oder noch länger), wird das Tracking der üblichen Montierungen meistens doch zu ungenau und man setzt dann zur Fein-Korrektur des Tracking ein sog. Autoguiding ein. Dazu habe ich separate Artikel geschrieben:

Kleine Lösungen zur Nachführung (Tracking)

Dies sind kleinere Geräte/Vorrichtungen, die transportabel sind und so z.B. auf Reisen mitgenommen werden können. Diese Geräte verfügen über eine Drehachse, die parallel zur Rotationsachse der Erde ausgerichtet werden muss (siehe: Einnorden ).

Weitere “kleine” Lösungen zur Nachführung (neueren Datums)

Zeitweise war ich mit der Nachführgenauigkeit meines NanoTrackers unzufrieden und habe mich nach Alternativen umgeschaut:

Vixen Polarie Star Adventurer Mini Star Adventurer
 Preis 375,– 239,– 280,–
 Gewicht 740g 650g 1200g
 Stromversorgung  2 x AA
Mini-USB
2 x AA
Micro-USB
 4 x AA
USB
 Traglast  2 kg 3 kg 5 kg
 Polsucher  nein ja ja
 WLAN  nein ja nein
 Shutter Control  nein ja nein
 ST-4 zum AutoGuiding  nein  nein ja
 Zubehör  kaum reichhaltig reichhaltig

Große Lösungen zur Nachführung (Tracking)

Montierungen mit einer computergesteuerten motorischen Nachführfunktion (Tracking).

  • Azimutale Montierungen (Nachführung in zwei Achsen)
  • Parallaktische Montierungen (Nachführung in einer Achse)

Bei der parallaktischen Montierung muss die Drehachse (Stundenachse) parallel zur Rotationsachse der Erde ausgerichtet werden (siehe: Einnorden ).

Ich habe eine solche Lösung für mich gewählt mit einer leichten parallaktschen Montierung iOptron SmartEQ Pro neu: Skywatcher HEQ5 Pro

Nachführung und Brennweite – Faustregel

Wie genau eine Nachführung sein muss (in Bogensekunden), damit die Sterne noch Punktförmig abgebildet werde, hängt von dem Abbildungsmaßstab der Optik bezogen auf die Pixelgröße des Sensors ab.

Abbildungsmaßstab

Die Formel lautet:

Pixel Scale (arcsec/Pixel) = 206,265  * Pixelgröße  (µm) / Focal Length (mm)

(wobei 206265 = 360*60*60/2π)

Beispiel: GuideScope50 und GPCAM:

Pixel Scale = 206 *  3,75 / 180 =  4,20 arcsec / Pixel

Beispiel: f=135mm an Canon EOS 600D

Pixel Scale = 206 *4,3 / 135 = 6,56 arcsec / Pixel

Beispiel: f=135mm an Sony NEX-5R

Pixel Scale = 206 * 4,8 / 135  =  7,33 arcsec / Pixel

Beispiel: f=24mm an Sony NEX-5R

Pixel Scale = 206 * 4,8 / 24  =  41,25 arcsec / Pixel

Beispiel: f=510mm (Teleskop ED80/600) an Canon EOS 600D

Pixel Scale = 206 * 4,3 / 510 = 1,74 arcsec / Pixel

Siehe unten: Undersampling, Oversampling

Quellen:

Erdrotation

Die scheinbare Bewegung der Sterne am Himmel durch die Erdrotation beträgt:  360° = 360 * 60 * 60 arcsec = 1296000 arcsec in 24 Stunden (24*60*60 = 86400 Sekunden) am Himmelsäquator (δ=0).

  • Sternbewegung = 129600 * cos(δ) / 86400      [arcsec/s]
  • Sternbewegung =  15 * cos(δ)                          [arcsec/s]

Auflösungsvermögen

Zum Thema “Auflösungsvermögen” habe ich einen gesonderten Artikel geschrieben.
Die Formel für das Auflösungsvermögen (wegen Beugungsscheibchen) lautet:

Auflösung in arcsec = 138 / Objektivöffnung in mm
(wobei 138 = lambda * 206,265, mit lambda = 670 nm)

Beispiel: GuideScope50

Auflösung = 138/ 50 = 2,76 arcsec

Beispiel: Orion ED 80/600

Auflösung = 138 / 80 = 1,73 arcsec

Quellen:

Oversampling / Undersampling

Man stellt sich vor, dass das Pixel-Raster des Sensors das Bild der Optik “abtastet” (Abtasten = Sampling). Wir haben also eine analog-digital-Wandlung.

Oversampling hat man, wenn der Pixel-Scale feiner ist als die Auflösung. Jedes Pixel bekommt weniger Licht (Photonen) als eigentlich möglich. Das ist meistens nicht so gut.

Undersampling hat man, wenn der Pixel-Scale gröber ist als die Auflösung. Man “verschenkt” also eine eigentlich mögliche höhere Auflösung, was bei größeren Sternfeldern durchaus gewollt sein kann

Beispiel: GuideScope50 und GPCAM:

Das Auflösungsvermögen war 2,73 arcsec, was bei einer Brennweite von 180 mm ein Beugungsscheibchen vom Radius 2,42 µm ergibt
Die Pixelgröße der GPCAM beträgt 3,75 µm
Wir haben hier also ein leichtes Undersampling

Beispiel: Orion ED 80/600 und Canon EOS 600D

Die Auflösung ist 138 / 80 =  1,73 arcsec, das entspricht bei einer Brennweite von 600 mm einem Radius des Beugungsscheibchens von 5,03 µm
Die Pixelgröße der Canon ist 4,3 µm
Wir haben hier also ein leichtes Oversampling

Die 500er-Regel   (300er-Regel)

Ab welcher Belichtungszeit eine Nachführung erforderlich ist, hängt von der verwendeten Optik – im Wesentlichen von der Brennweite – ab.

Faustregel: 500 dividiert durch die Brennweite in Millimetern ergibt die maximale Belichtungszeit in Sekunden bei der noch keine Nachführung nötig ist

Wobei: Effektive Brennweite = Wahre Brennweite * Crop-Faktor   (der Crop-Faktor soll hier verkehrt sein)

Die Zahl 500 gilt heute als “veraltet”. Man verwendet statt dessen häufig die 300: also 300 / f = Max. Belichtung.

Quelle: http://www.justinngphoto.com/2014/05/16/how-i-photograph-the-milky-way-from-light-polluted-skies-of-singapore/

Die NPF-Regel

Eine wesentlich genauere Formel, die sog. NPF-Formel, findet man bei der Société Astronomique du Havre:

http://www.sahavre.fr/tutoriels/astrophoto/34-regle-npf-temps-de-pose-pour-eviter-le-file-d-etoiles

Der ClearSky-Blog

In der Rubrik “Mathematik in der Astronomie” findet man:

http://www.clearskyblog.de/2014/10/30/mathematik-in-der-astronomie-teil-6-die-maximale-belichtungszeit-astrofotografie/

Beispiele zur Nachführung

Beispiel 1: Nachführung mit dem NanoTracker

Wir erproben die Genauigkeit der NanoTracker Nachführung mit meiner Kamera Sony NEX-5R und verschiedenen Objektiven.

Für die obige Faustformel haben wir:

  • Die Sony NEX-5R hat einen APS-C-Sensor (mit einem Crop-Faktor von 1,5)
  • Das Objektiv Olympus E-Zuiko hat eine Brennweite von 135mm
  • Die fotografierten Sterne (Cygnus) haben eine Deklination von ca. 42 Grad

Die Faustformel ergibt:  500 / 135  = 3,70 Sekunden maximale Belichtungszeit am Himmelsäquator (Deklination = 0 Grad) und 4,98 Sekunden bei einer Deklination von 42° (cos 42° = 0,7431).

Einzelheiten stehen in meinem separaten Artikel zum NanoTracker.

Beispiel 2: Nachführung mit dem SkyTracker

Wir erproben die Genauigkeit der SkyTracker Nachführung mit meiner Kamera Sony NEX-5R und der Russentonne.

Für die obige Faustformel haben wir:

  • Die Sony NEX-5R hat einen APS-C-Sensor mit einem Crop-Faktor von 1,5
  • Die Russentonne Rubinar Macro 5,6 / 500 hat eine Brennweite von 500mm
  • Die fotografierten Sterne (alpha Geminorum) haben eine Deklination von ca. 32 Grad

Die Faustformel ergibt:  500 / (500 * 1,0) = 1,00 Sekunden maximale Belichtungszeit am Himmelsäquator (Deklination = 0 Grad).

Das fotografiert Objekt war Alpha Geminorum bei einer Deklination von ca. 32 Grad – wobei cos(32°) = 0,8480. Die maximale Belichtungszeit dort wäre nach dieser Faustformel also: 1,00 / 0,8480 = 1,18 Sekunden. Nach der NPF-Regel wären es nur 0,5 Sekunden…

Einzelheiten stehen in meinem separaten Artikel zum SkyTracker.

Astronomie: Einnorden und Nachführen mit dem iOptron SkyTracker – Polar Alignment

Gehört zu: Nachführung

Mein iOptron SkyTracker

Ich habe mir 2012 eine iOptron SkyTracker  angeschafft, um eine mobile Nachführungsmöglichkeit für meine Astro-Aufnahmen mit dem Fotoapparat (Sony NEX-5R) zu haben.

SkyTracker.jpg

iOptron SkyTracker (Copyright iOptron)

Aufstellung – Stativ

Die SkyTracker soll auf ein stabiles Fotostativ (Dreibein, Tripod) montiert werden.

Man sagt, dass der Stativkopf exakt waagerecht ausgerichtet sein soll. Dass kann ich mit einer kleinen Wasserwaage / Libelle prüfen und ggf. die Stativbeine leicht ‘rauf bzw. ‘runter schieben.

Dann kann die SkyTracker auf den Stativkopf gesetzt werden und bereits am Tage eine grobe Ausrichtung nach Norden und auf die Polhöhe (geografische Breite) vorgenommen werden.

Stromversorgung

Den elektrischen Strom bekommt die SkyTracker entweder über einzusetzende 4 kleinen Akkus (was recht wackelig ist) oder extern über einen 12V-Stecker zu einem Netzgerät Auto-Zigarettenanzünder, Powertank oder dergleichen.

Grundvoraussetzung: Einnorden – Polar Alignment

Grundvoraussetzung für eine genaue Nachführung mit dem SkyTracker ist die genaue Einnordung. Der SkyTracker hat ein beleuchtetes Polsucher-Fernrohr, was auf der Nordhalbkugel eine wirklich gutes “Polar Alignment” ermöglicht.

Der Polarstern (Alpha UMi, 1.97 mag) kann sehr leicht im Polsucher gefunden werden.

Zur Feineinstellung setzte ich dann den Polarstern (Polaris) auf den inneren Teilkreis im beleuchteten Polsucher und zwar genau in Richtung Kochab (Beta UMi, 2.1 mag).

PolarScope.jpg

Polar Scope (Copyright iOptron)

Damit ist eine sehr präzise parallaktische Ausrichtung der SkyTracker erreicht (dann den SkyTracker festschrauben und nicht mehr anstossen).

Dies nennt man auch die “Kochab-Methode” (die ich so von AstroHardy gelernt habe).

Die Prozedur dauert zwar nicht sehr lange, trotzdem muss man sich den Kopf ganz schön verrenken, wenn man das nicht klug plant. Ich stelle mir die Höhe des Dreibein-Stativs, auf dem die SkyTracker sitzt, so ein, dass ich im Sitzen auf einen Gartenstuhl bequem und mittig durch das Polsucherfernrohr schauen kann.

Genauigkeit der Nachführung

Bisher hatte ich mit meiner Sony NEX-5R maximal 30 Sekunden belichtet und dabei Objektive von 16mm (Zenitar – z.B. Perseiden), 24mm (Vivitar – z.B. Nordlicht) und 50mm (Olympus – z.B. Magellansche Wolke) benutzt. Da war die Nachführgenauigkeit der SkyTracker überhaupt kein Problem.

Aber die Anforderungen an die Genauigkeit sind bei mir durch zwei Entwicklungen gestiegen:

  1. Ich habe ein Objektiv mit wesentlich längerer Brennweite bekommen: Takumar 135mm f/3.5
  2. Ich habe herausgefunden, wie dich länger als 30sec belichten kann. 30sec maximal macht die Sony NEX-5R per Programm mit Smart Remote. Langzeitbelichtung per Bulb geht dann mit einem Infrarot-Fernauslöser

SkyTracker mit 135mm Objektiv

Probefotos mit dem 135mm Objektiv bei 120sec Belichtung: Das Gesichtsfeld des 135mm-Objektivs mit dem APS-C-Sensor ist ca. 9,9 Grad mal 6,6 Grad.
Die Kamera ist ungefähr horizontal ausgerichtet und zeigt auf den auf der Deichsel stehenden Großen Wagen. Der helle Stern ist Alioth (Epsilon UMa, 1.76 mag).

Ohne Nachführung bekomme ich also Sternspuren als richtige Striche. Die Qualität der Nachführung ist bei dieser Deklination (56 Grad) ausreichend.

DK_20170721_01769.JPG

120 sec , f=135mm mit Nachführung durch iOptron SkyTracker

 

DK_20170721_01770.JPG

Ohne Nachführung: 120 sec, f=135 mm

SkyTracker mit 500mm Russentonne

Auf meinem SkyTracker kann ich auch eine Russentonne plus Kamera montieren. Ich will mal testen, wie gut die Nachführung dann ist, soll heissen, wie lange kann ich belichten, wenn alles gut ausgerichtet ist?

Foto 3: Alpha und Rho Geminorum: Belichtungszeit 68 sec, ISO 100.
Nachführung ist wohl OK. Fokussierung ist schlecht.

Russentonne_35915928412_aa20894113_o.jpg

Russentonne: Alpha und Rho Geminorum: Belichtung 68 sec, ISO 100

Foto 4: Belichtungszeit: 126 sec, ISO 100. Nachführung scheint OK zu sein.

Russentonne_35244462984_c754c5def3_o.jpg

Russentonne: Castor: 126 sec, ISO 100