Polar Alignment

Astronomie: Polar Alignment mit N.I.N.A.

dkracht

Gehört zu: Polar Alignment
Siehe auch: N.I.N.A., Polar Alignment mit SharpCap, Plate Solving mit N.I.N.A
Benutzt: Fotos aus Google Drive

Stand: 18.07.2024

Polar Alignment mit N.I.N.A.

Ab der offiziellen Version 2.00 hat N.I.N.A. ein Plugin-System und eines der ersten Plugins ist das sog. “Three Point Polar Alignement”.

Nach der Installation dieses Plugins erscheint es in N.I.N.A. u.a. als neuer Tab “Three Point Polar Alignment” im Image-Fenster unter “Imaging”.

Diese Methode des Polar Alignment hat für mich wichtige Vorteile:

  • Es erfordert kein Guiding Scope und keine Guiding Kamera (im Gegensatz zu SharpCap). Funktioniert also beispielsweise mit der “Haupt-Optik” eines einfachen Star Trackers oder meiner einfachen Reisemontierung AZ-GTi.
  • Es ist kostenlos (im Gegensatz zu SharpCap Pro)
  • Es funktioniert auch ohne freien Blick auf den Himmelspol

Prinzipielle Arbeitsweise

N.I.N.A. macht drei Fotos (“Messpunkte”), beginnend an einem Startpunkt (= 1. Messpunkt) und schwenkt von diesem in Rektaszension nach Osten oder Westen um einen bestimmten Betrag zum zweiten und dann zum dritten Messpunkt.
Immer wenn ein Foto erfolgreich ge-platesolved wurde, schwenkt N.I.N.A. auf die nächste Foto-Position.
Aus den drei angefahrenen Positionen und den per Platesolving ermittelten “echten” Positionen ermittelt N.I.N.A. dann die Abweichung der Montierung vom Himmelspol (das ist wohl die Methode “Star Offset”).

Nun soll man die Polausrichtung der Montierung entsprechend manuell korrigieren. Zur Hilfestellung geht N.I.N.A. in eine Schleife und macht laufend Fotos, Plave Solving und erneute Berechnung der aktuellen Pol-Abweichung (das dauert immer ein bisschen).

Arbeitsschritte in N.I.N.A.

Vorbereitung

  • Fokussieren auf die Sterne (z.B. mit SharpCap)
  • Kamera verbinden mit N.I.N.A
  • Teleskop/Montierung verbinden mit N.I.N.A.
  • Ersten Messpunkt manuell anfahren (knapp über den gegenüberliegenden Dächern:  Altitude=40°, Azimuth=30°)
  • Platesolving in N.I.N.A. testen
  • In N.I.N.A. das “Imaging” aufrufen (linke Leiste)

N.I.N.A. Plugin Three Point Polar Alignment

Wenn wir im Imaging das neue Tab “Three Point Polar Alignment” öffnen, haben wir oben zunächst einige Einstellungen:

  • Manual: Off (On)
  • Start from Current Position: On / Off   (oder man gibt die Start-Koordinaten explizit an). Dies ist der erste Messpunkt.
  • Measure Point Distance: 10. Hier geben wir in Grad an, wieweit sich das Teleskop von einem Messpunkt zum nächsten bewegen soll
    Da insgesamt drei Messpunkte benötigt werden, bewegt sich das Teleskop insgesamt zweimal um diesen Betrag.
  • Direction: East / West (das Teleskop bewegt sich dann zweimal um 10° in Reaktaszension nach rechts)

Bevor wir nun das Ganze starten (Play Button), stellen wir das Teleskop auf den gewünschten Startpunkt (s.o.).

Abbildung 1: Beispiel eines Three Point Polar Alignments mit N.I.N.A. und der AZ-GTi  (Google Drive: NINA-PolarAlignment.jpg)

Schriftfarbe

Die Ergebnisse zur Korrektur (“Error Color”) werden in besonders großer Schrift angezeigt, damit man sie von Weitem gut lesen kann.
Leider sind die Farben teilweise so, dass ich kaum etwas erkennen kann. Diese Farben kann man speziell für dieses Plugin besser einstellen. Dazu gehe ich auf die Plugin-Seite…

Abbildung 2: Schriftfarbe (Google Drive: NINA-PolarAlignment-2.jpg)

Astronomie: Polar Alignment mit SharpCap

dkracht

Gehört zu: Polar Alignment
Siehe auch: SharpCap, Polar Alignment mit QHY PoleMaster, ComputerFlachmann, PHD2 Guiding, Polar Alignment mit N.I.N.A.
Benutzt: Fotos aus Google Archiv

Stand: 09.12.2022

Methoden zum Polar Alignment – Einnorden – Einsüden

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

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

Siehe hierzu auch: Meine mobilen Montierungen

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

  • Bei rein visueller Beobachtung muss die Genauigkeit nicht besonders groß sein.
  • Beim Fotografieren hängt die erforderliche Genauigkeit der Poljustierung von der Art der Nachführung (nur Rektaszension, auch Deklinaktion) der Genauigkeit der Nachführung durch die Montierung, sowie von Belichtungszeit, Brennweite, Pixelgröße, Sensor-Größe etc. ab.
    Beispiel: Ein Fehler in der Polausrichtung um 60 Bogenminuten ergibt für ein Objekt am Himmelsäquator (Dekl.=0 Grad) ohne Autoguiding nur mit dem Tracking der äquatorialen Motierung eine maximale mittlere Drift von 60 Bogenminuten in 6 Stunden; also 10 Bogensekunden pro Minute Belichtungszeit (bei anderen Deklinationen: Cosinus).

Die Genauigkeit der Nachführung durch die Montierung (nur Tracking, nicht Autoguiding) lässt sich mit dem Guiding Assistent von PHD2 Guding sehr schön visualisieren…

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

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

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

Neuerdings gibt es ein Plugin für N.I.N.A. mit dem man auch ohne ein zusätzliches Guiding-Rohr und ohne notwending einen freien Blick auf en Himmelspol zu haben sehr gutes und schnelles Polar Alignment machen kann.

Polar Alignment mit SharpCap

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

Ich verwende jetzt (Dezember 2019) die Version SharpCap Pro. Diese ist kostenpflichtig mit Eur 12,– pro Jahr. Um das kostenlose SharpCap  auf das kostenpflichtige SharpCap Pro “aufzurüsten” muss man einen Lizenzschlüssel, den man nach der Bezahlung per E-Mail bekommt in SharpCap unter “Help” eingeben.

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

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

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

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

Was benötigt man für Polar Alignment mit SharpCap?

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

In welchen Schritten läuft das Polar Alignment mit SharpCap ab?

Schritt 0: Montierung aufstellen

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

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

Schritt 1: SharpCap einrichten

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

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

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

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

Abbildung 1: SharpCap-Menüleiste -> File -> Settings (Google Drive: Sharpcap-Settings-01)

In den Einstellungen (Settings) von SharpCap sollten als Erstes die Einstellungen für “Polar Alignment” überprüft werden.

  • Correct for Atmospheric Refraction sollte bei Vergleichen mit anderer Software ausgestellt sein, weil Vergleichsoftware so eine Einstellung meist nicht hat.
  • Die “Obseving Location” sollte ordentlich eingestellt sein

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

Abbildung 2: SharpCap Polar Align (Google Drive: SharpCap_PolarAlign00.jpg)

Schritt 3: Introduction und erstes Bild aufnehmen

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

Abbildung 3: SharpCap Polar Alignment: Introduction (Google Drive: SharpCap21.jpg)

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

Schritt 4: Erstes Bild aufnehmen

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

Natürlich sollte die Kamera einigermassen im Fokus sein.

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

Abbildung 4: SharpCap Capture First Image (Google Archiv: SharpCap23.jpg)

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

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

Die Kreisbögen im Bild sind Deklinationskreise um den Himmelspol.

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

Schritt 5: Stundenachse drehen und zweites Bild aufnehmen

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

Abbildung 5: SharpCap Capture 2nd Image (Google Drive: SharpCap24.jpg)

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

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

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

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

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

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

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

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

Abbildung 6: SharpCap Polar Alignment: Fehler noch fast 10 Bogenminuten (Google Drive: SharpCap25.jpg)

Abbildung 7: Sharpcap Polar Alignment: Fehler nun weniger als 2 Bogenminuten (Google Drive: SharpCap26.jpg)

Astronomie: Nano Tracker

dkracht

Gehört zu: Nachführung
Siehe auch: Montierungen
Benutzt:  Fotos aus Google Archiv

Stand: 28.04.2023

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) hat ST4
  • Skywatcher Star Adventurer Mini (warum nicht? neu, klein und leichter: 0,65 kg, Periodic Error 50″) kein ST4
  • iOptron Skytracker (alt, schwer 1,2 kg, Periodic Error 100″)
  • Astrotrac (klobig, schwer  1kg)

Abbildung 1: Der Nano Tracker (Google Drive: DK_20170720_NanoTracker.jpg)


NanoTracker

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 des NanoTrackers

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:

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  • 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: Polar Aligment – Einsüden – Wie finde ich Sigma Octantis?

dkracht

Gehört zu: Polar Alignment
Siehe auch: Mein Astro-Equipment, Star Adventurer Mini, Namibia
Benutzt: Fotos von Google Drive

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.

Abbildung 1: Neoteck Digitaler Neigungsmesser (Google Drive: DK_20190512_134700.jpg)


Neoteck Digitaler Neigungsmesser

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

Method #2: Beta Cen und Achenar

Die Methode von Hannes Pieterse sagt nicht, wie man das “Trapez” im Octant findet, sondern beschreibt wie, von diesem Trapez ausgehend, die genaue Position des SCP gefunden werden kann.
http://assabfn.blogspot.de/2010/08/find-south-celestial-pole-scp.html

Method #3:  Acrux – Fliege – Octans

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.

Abbildung 3: Methode Acrux – Fliege – Octans (Google Drive: sky-watcher_star_adventurer_mini_manual.jpg)


Skywatcher: South Celestial Pole

Method #4: Starten mit SMC, 47 Tuc und Beta Hydri

Im Internet hat Alain Maury in seinem Blog eine sehr schöne Beschreibung für den Südhmmel abgegeben: http://www.spaceobs.com/en/Alain-Maury-s-Blog/How-to-polar-align-in-the-southern-hemisphere

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.

Abbildung 4: Methode SMC, 47 Tuc,  Beta Hydri, Gamma 1-2-3 Oct (Google Drive: pole4.jpg)


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:

http://www.astrofreunde-franken.de/namibia_2014_sw.html

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

Astronomie: Einnorden – Polar Alignment mit dem Polfernrohr

dkracht

Gehört zu: Montierung
Siehe auch: Polar Alignment am Südhimmel, Polar Alignment mit SharpCap, Polar Alignment
Benutzt: Fotos aus Google Drive

Stand: 29.04.2023

Zur Erzielung einer guten Nachführung für die Astrofotografie muss die Montierung eingenordet werden.

Polar Alignment mit einem Polfernrohr  (SmartEQ Pro, SkyTracker,…)

Polar Alignment ohne Himmelspol

Mit dem N.I.N.A.-Plugin ThreeStarAlignment geht es auch ohne Sicht auf den Himmelspol.

Klassische Voraussetzung: Der Himmelspol

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):

Abbildung 1: Blick durchs Polfernrohr (Google Drive: PolarScope.jpg)


Polar Alignment with Polar Scope bei iOptron

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.

Astronomie: Einnorden – Polar Alignment mit QHY PoleMaster

dkracht

Gehört zu: Montierung, Einnorden
Siehe auch: SharpCap, Liste meiner Geräte, QHY PoleMaster, Einnorden mit N.I.N.A.
Benutzt: Fotos aus Google Archiv, Videos von Youtube

Stand: 30.12.2022

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
  • QHY PoleMaster (Hardware und Software)
  • Software “SharpCap“
  • N.I.N.A.  Three Point Polar Alignment

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.

QHY PoleMaster verkauft

Neuerdings (seit 2020) verwende ich das Polar Alignment der Software SharpCap anstelle des QHY PoleMasters. den PoleMaster habe ich verkauft.

QHY PoleMaster Review

Autor: Chuck’s Astrophotography

Abbildung 1: How to Use the QHYCCD PoleMaster Software (YouTube https://www.youtube.com/watch?v=DJvfYAAxXsA&t=75s)

AstroBackyard Review: https://astrobackyard.com/qhy-polemaster-review/

Polar Alignment mit PoleMaster QHYCCD

Warum QHY PoleMaster?

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 Autoguiding mal 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.

  • Waagerechte Aufstellung
  • Einnordung (Polar Alignment)

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.

  • Dietrich Kracht auf YouTube

  • QHYCCD PoleMaster Polar Alignment Camera by Jeffrey Geiss P1:

  • QHYCCD PoleMaster Polar Alignment Results, Software, Hardware P2:

     

Was ist QHY PoleMaster?

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:

  1. USB-Stecker an Kamera soll nach rechts schauen, USB-Kabel mit Laptop-Computer verbinden
  2. Montierung auf Home-Position stellen
  3. PoleMaster-Programm auf Laptop-Computer starten.
  4. Oben links auf “Connect” klicken.
  5. Zoom einstellen
  6. Region Selection: North
  7. Belichtungszeit aufdrehen bis auch die dunkleren Sterne (dunkler als Polaris) auf dem Display sichtbar werden.
  8. Ggf. Fokussierung des PoleMasters überprüfen
  9. Doppelklick auf Polaris und softwaremäßiges Rotieren einer Maske von Umgebungssternen bis sie übereinanderliegen (damit ist der Himmelspol identifiziert)
  10. 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)
  11. 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
  12. Montierung zurück in die Home-Position fahren. Dabei muss der “andere” Stern entlang des berechneten Kreises laufen.
  13. 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:

  • EQ6/AZEQ6
  • HEQ5
  • iOptonCEM60 ZEQ25/CEM25 iEQ45 iEQ30
  • AZEQ5
  • Celestron AVX CGEM
  • EM200/EM11

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).

http://www.teleskop-express.de/shop/product_info.php/info/p8803_ALccd-PoleMaster-Adapter-fuer-Skywatcher-H-EQ5-Montierung.html

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”.

https://www.cyclopsoptics.com/adapter/cyclops-optics-universal-portable-mount-adapter-t6061-cnc-for-polemaster/

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:

Abbildung 11: Neigekopf Rollei MH-4 (Google Drive: DK_20170711_1789.JPG)


Neigekopf Rollei MH-4

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.

Astrofotografie: Einnordnen – Polar Alignment

dkracht

Gehört zu: Astrofotografie, Montierung einjustieren
Siehe auch: Polar Alignment mit SharpCap Pro, Polar Alignment mit ASIair, Sigma Octantis, Autoguiding, AlignMaster, AstroTortilla, N.I.N.A., Nachführung
Benutzt: WordPress Plugin Latex, Fotos aus Google Drive

Stand: 31.12.2023

Polar Alignment – Aufgabenstellung

Eine parallaktische Montierung muss als erstes “eingenordet” (resp. “eingesüdet”) werden; d.h. die Stundenachse der Montierung muss genau parallel zur Erdachse ausgerichtet werden damit die Nachführung richtig funktioniert. Das ist dann besonders wichtig, wenn man seine Astrofotos länger belichten will (siehe: Langzeitbelichtung).

Wenn man seine Montierung nicht dauerhaft an einem Standort aufgestellt hat, sondern für jede Beobachtung das Aufstellen und die Einnordung erneut vornehmen muss (also mobil statt statonär) , kommt es schon darauf an, wie schnell, bequem und genau man die Einnordung vornehmen kann.

Wenn man das Teleskop immer am gleichen Ort z.B. auf seiner Terrasse (markiert mit Nagellack) aufstellt, ist die Polhöhe automatisch richtig und das Azimut stimmt auch fast – nur kleine Korrekturen am Azimut sind zu erwarten. In dieser Situation ist nicht einmal eine freie Sicht auf den Polarstern erforderlich…

Vorher stelle ich die Stativbeine so ein, dass sich die Auflagefläche des Polblocks schön in der Waagerechten befindet. Dazu hilft eine Wasserwaage, die ich bei abmontiertem Polkopf oben auf die Stativplatte lege. Die Länge der Stativbeine stelle ich dann so fein ein, dass  die Wasserwaage genau horizontal anzeigt. Das Stativ ist dann “im Wasser”, wie manche sagen. Nun wird ein Drehen an der Polhöhenschraube auch wirklich nur die Polhöhe verändern und nicht auch noch das Azimut.

Damit ich bei der späteren genauen Nordausrichtung auch einen guten Spielraum für die Einstellung durch die beiden Azimut-Schrauben habe, löse ich die beiden Azimut-Schrauben maximal und fixiere sie dann ganz leicht symmetrisch in der Mitteposition. Etwas Gleitmittel zwischen Stativ-Oberplatte und Polkopf-Unterseite erleichtert später die feinen Drehungen im Azimut.

Welche Auswirkungen hat eine ungenaue Polausrichtung?

Eine ungenaue Polausrichtung hat negative Auswirkungen auf die Genauigkeit der Nachführung – genauer gesagt auf die Genauigkeit der Nachführung durch die Montierung, also das Tracking.

Je nach dem, welche Art der Nachführung wir benutzen, kann eine Abweichung in der Polausrichtung unterschiedliche Effekte haben:

  • Nachführung nur durch die Montierung (“Tracking”): Deklinations-Drift und Stundenwinkel-Drift
  • Nachführung auf Fixstern(e): (z.B. Autoguiding): Bildfeldrotation

Formel für die Deklinationsdrift

Wir nehmen mal eine Abweichung der Stundenachse vom Pol von \(\Delta\phi\) [in Bogensekunden] an, wobei wir und die Kippung der Stundenachse genau nach Süden vorstellen; d.h. wir nehmen eine Azimut-Abweichung von Null an.

Abbildung 1: Deklinationsdrift wegen Abweichung in Polhöhe nach oben (Github: PolarAlignment-01.svg)

Ein fiktiver Fixstern genau auf dem Himmelsäqutor würde sich pro Zeitsekunde um 15 Bogensekunden auf dem Himmelsäquator weiter bewegen.

\( \Large\frac{360 \cdot 60 \cdot 60^{\prime\prime}}{24 \cdot 60 \cdot 60s} \normalsize= 15^{\prime\prime}/s\\\)

Die Montierung bewegt das Teleskop (idealerweise) mit genau der gleich Geschwindigkeit, also 15″ pro Sekunde auf einem um den kleinen Winkel  \(\Delta\phi\) gegen den Himmelsäquator geneigten Tracking-Großkreis. Dieser Tracking-Großkreis schneidet den Himmelsäquator im Osten (absteigend) und im Westen (aufsteigend).

Nun annehmen wir an, dass der Fixstern zur Zeit Null sich genau auf dem Schnittpunkt dieser beiden Großkreise im Westen befindet, dann wird er eine Sekunde später ein kleines Stück von dem Tracking-Großkreis nach unten abgewandert sein. Dieses kleine Bogenstück ist offenbar:

\( 15″ \sin{\Delta\phi} \)  [in Bogensekunden]

Das ist also das Driftstück in einer Sekunde. Ersetzen wir den Sinus noch durch den Winkel im Bogenmaß erhalten wir die Mean Declination Driftrate als:

\( MDR = 15 \cdot \Delta\phi [Radians]   \)   [in Bogensekunden pro Sekunde]

Das Bogenmass (Radians) umgerechnet in Bogensekunden ergibt:

\( MDR =  15\cdot\Large\frac{ 2 \pi}{360 \cdot 60 \cdot 60} \normalsize\cdot \Delta\phi [^{\prime\prime}]\)   [in Bogensekunden pro Sekunde]

\( MDR = \Large \frac{2 \pi}{ 24 \cdot 60 \cdot 60} \normalsize\cdot \Delta\phi [^{\prime\prime}]\)   [in Bogensekunden pro Sekunde]

Die Drift können wir uns per Minute besser vorstellen (z.B. für die Belichtungszeit). Damit hätten wir:

\( MDR = \Large \frac{2 \pi}{ 24 \cdot 60 } \normalsize\cdot \Delta\phi [^{\prime\prime}]\)   [in Bogensekunden pro Minute]

\( MDR = 0,004363 \cdot \Delta\phi [^{\prime\prime}]\)   [in Bogensekunden pro Minute]

Den Polhöhenfehler Δφ messen wir (z.B. mit N.I.N.A.) gerne in Bogenminuten. Damit hätten wir:

\( MDR = 0,26178 \cdot \Delta\phi [^{\prime}]\)   [in Bogensekunden pro Minute]

Beispiele für die Deklinationsdrift

Bei  Δφ = 1′  ergibt sich z.B. MDR  = 0,262″/min

Die maximale Driftrate (also bei Deklination = 0 und einem Stundenwinkel von 90° oder 270°) ist also je nach Alignment Error:

Tabelle 1: Maximale Driftrate

Alignment Error [‘] Driftrate [“/min]
1 0,262
2 0,524
3 0,785
4 1,047
5 1,309
6 1,571
7 1,833
8 2,094
9 2,356
10 2,618
30 7,853

Links

Um die gesammte Driftrate zu ermitteln, benötigt man noch die Drift im Stundenwinkel.

Dazu gibt Frank Barrett in http://celestialwonders.com/articles/polaralignment/schöne Zeichnungen und die Formeln zur Berechnung.

Der canburytech Formalismus von Edward Simonson berechnet die MDR = Maximale Driftrate in Deklination pro Sekunde (Maximum Declination Drift Rate per second) genau so und berücksichtigt zusätzlich noch die Refraktion.

Die Formeln findet man bei:

Messen der Auswirkungen einer ungenauen Polausrichtung

Wenn ich, wie auch immer, eine Polausrichtung vorgenommen habe, kann ich ganz einfach überprüfen, wie gut meine Nachführung damit funktioniert: Ich starte die kostenlose Software PHD2 Guiding und benutze dort den “Guiding Assistant”….

Abbildung 2: PHD2 Guiding Nachführassistent (Google Drive: PHD2_GuidingAssistant-01.jpg)

Der Guiding Assistant schaltet das Guiding durch PHD2 ab und verfolgt einfach, was die Nachführung der Montierung (das sog. Tracking) eigentlich macht.

Bevor ich den Guiding Assistant starte, habe ich eine gute Polausrichtung gemacht und per Goto (grob ohne Alignment) ungefähr auf Apheratz (alpha And) positioniert. Dort habe ich PHD2 Guiding gestartet mit Star Selection und Calibration. Danach lasse ich den Guiding Assistant laufen.

Im obigen Beispiel zeigt die rote Kurve, die Abweichung des Trackings in Deklination an. Da haben wir also einen leichten gleichmäßigen Abwärtstrend. Dieser Deklinations-Drift beträgt etwa 0,6 Bogensekunden pro Minute. Das kommt wohl durch einen kleinen Fehler in der Polausrichtung.

Die blaue Kurve zeigt die Abweichungen des Trackings im Stundenwinkel an, wo wir also die Auswirkungen des periodischen Scheckenfehlers vermuten könnten. Aber in unserem obigen Beispiel sieht diese blaue Kurve ja ziehmlich schrecklich aus – die Ursachen wären zu ermitteln und. ggf. zu beseitigen. Möglicherweise kann ein Umbau meiner Montierung HEQ5 Pro auf den vielgelobten Riemenantrieb (Rowan Belt Modification) helfen…

Die Auswirkungen der ungenauen Polausrichtung, also Tracking-Abweichungen in Deklination und im Stundenwinkel, können wir “brutal” eliminieren, in dem wir das Autoguiding durch PHD2 wieder anschalten…

Polar Alignment – Welche Genauigkeit ist erforderlich?

Je nachdem, was man eigentlich mit Montierung und Teleskop machen will, ist die erforderliche Genauigkeit beim Polar Alignment ganz unterschiedlich.

Für das “Imaging”, also die Astrofotografie, möchte man ja vermeiden, das die Sterne zu Strichen werden. Da kommte es also auf das Auflösungsvermögen des Teleskops, die Brennweite und die Pixelgröße der Kamera an. Zusätzlich wäre auch noch die Luftunruhe (“Seeing”) zu bedenken. Als Daumenregel sollte die Belichtungszeit einen Drift von maximal ca. 1″ ergeben.

Auf der nördlichen Hemisphäre benutzt man ja gerne den Polarstern (Alpha UMi), um auf den Himmelpol auszurichten. Der Polarstern steht heute (2019) ca. 39 Bogenminuten vom Himmelspol entfernt. Durch die Präzesssion der Erdachse läuft der Himmelspol in 25800 Jahren in einem Radius von 23 Grad um den Pol der Ekliptik. Diese Bewegung macht also 20 Bogensekunden pro Jahr aus.

Bezüglich der erforderlichen Genauigkeit der Polausrichtung kann man unterscheiden:

  • Visuelle Beobachtungen: da mögen 30 Bogenminuten reichen
  • Unguided Imaging: da muss die Genauigkeit sehr hoch sein (z.B. 4 Bogenminuten, wenn man 2 Minuten belichten will und die Drift max. 2 Bogensekunden sein darf)
  • Guided Imaging: da kann die Genauigkeit kleiner sein (weil das Autoguiding fast alle Fehler kompensiert, aber: Bildfeldrotation)

Tabelle 2: Erforderliche Genauigkeit

Montierung Nachführung Folge Beobachtung Genauigkeit
Äquatorial R.A. Tracking Dec. Shift Visuell 30′
Äquatorial R.A. Tracking Dec. Shift Imaging 4′
Äquatorial Guiding Field Rotation Imaging kleinere Genauigkeit

Quelle 1: https://stargazerslounge.com/topic/217079-how-accurate-do-you-polar-align/

When guiding, as Mark says, in some areas of the sky (close to polaris), I find that polar alignment is much less critical. There is an equation which might be interesting for you. It indicates the accuracy required, depending on where you are looking in the sky:

E = (45000 x S x cosD) / (T x F x A)

\(  \Large E = \frac{45000 \cdot D \cdot \cos{(D)}}{T \cdot F \cdot A}  \)

Where :

  • E is the maximum allowable polar misalignment in arcseconds
  • S is the worst case length of star trails (in microns)
  • D is the declination of the target in degrees
  • T is the exposure time in minutes
  • F is the focal length in mm
  • A is the angle between the guide star and the target in degrees

Quelle 2:  Frank Barret

…the equation comes from a paper by Frank Barret: http://celestialwonders.com/articles/polaralignment/PolarAlignmentAccuracy.pdf.

Methoden zur Polausrichtung

Generell setzten wir hier eine parallaktische Montierung voraus.

In jedem Falle ist es hilfreich, zunächt die Monierung gut in die Waagerechte zu bringen (s.o.).
Je nach der erforderlichen Genauigkeit, kann man verschiedene Methoden zur Polausrichtung (Einnorden/Einsüden) einsetzen; wobei unterschiedliche Voraussetzungen gegeben sein müssen und unterschiedliche Hilfsmittel eingesetzt werden.

  • Grobe Ausrichtung mit Kompass und geografischer Breite
  • Ausrichtung nach den Himmelspolen (z.B. mit einem Polfernrohr)
  • Ausrichtung mit “Star Offset” (z.B. Three Point Polar Alignment mit N.I.N.A.)
  • Scheinern

Methode “Geografisch”

Die Polhöhe meiner parallaktischen Motierung muss auf die geografische Breite des Beobachtungsortes eingestellt werden. Wenn die Montierung dafür keine guten Skalen hat, ist z.B. ein elektronischer Neigungsmesser hilfreich.

Für die genaue Ausrichtung nach Norden (bzw. Süden) kann man einen Kompass benutzen.

Diese “geografische” Methode kann man schon am Tage verwenden und benötigt keine besonderen Hilfsmittel evtl. einen Neigungsmesser und einen Kompass z.B. ein SmartPhone. Dieser Methode ist im Allgemeinen relativ ungenau.

Methode “Himmelspol”

Wenn die Polausrichtung genauer werden soll, verwendet man meist die Methode, den Himmelspol genau zu identifizieren und die Stundenachse der Montierung darauf auszurichten. Dazu ermittelt man die genaue Position des Himmelspols aus bekannten Sternen in der Umgebung des Himmelspols. Dazu muss die Sicht auf den Himmelspol frei sein und die Position der benutzen Sterne relativ zum (unsichtbaren) Himmelpol irgendwie ermittelt werden.

  • Polfernrohr mit Smartphone-App (z.B. PolarFinder) zur Ermittlung der Position
  • Polfernrohr mit Kochab-Methode (Hartwig Lüthen) zu Ermittlung der Position
  • QHY PoleMaster mit Drehen der Stundenachse und Mustererkennung zur Ermittlung der Posotion
  • SharpCap Pro mit Platesolving zur Ermittlung der Position

Diese Methoden sind für parallaktische Montierungen ohne Goto-Funktion anwendbar: entweder mit Polfernrohr oder mit zusätzlicher Astro-Kamera (QHY Polemaster, SharpCap Pro). Freie Sicht auf den Himmelspol ist erforderlich. Die Genauigkeit der Polausrichtung kann gute Werte erreichen.

Methode “Star Offset”

Aus den Abweichungen einer Sternposition durch ungenaue Polausrichtung (genannt Star Offset) kann man die erforderlichen Korrekturen in Azimut und Höhe der Stundenachse ausrechnen und so zu einer Einnordung ohne Sicht auf den Himmelspol kommen.

Dies wird Software-mäßig unterstützt beispielsweise durch:

Diese Methode benutzt zwei Sterne, deren äquatorialen Koordinaten bekannt sind (bzw. durch Platesolving ermittelt werden). Die Differenzen in Rektaszension und Deklination sind damit gegeben. Die Montierung kann mit diesem Wissen von Sternposition 1 zu Sternposition 2 schwenken (per Goto). Ein Goto-Alignment ist dazu nicht erforderlich, da die Differenzen benutzt werden. Ein Positionsfehler bei Sternposition 2 (“Star Offset” genannt) ist damit allein auf eine ungenaue Polausrichtung zurückzuführen. Der Fehler in der Polausrichtung lässt sich durch Umrechnung vom äquatorialen Koordinatensystem ins azimutale Koordinatensystem leicht berechnen.

Die erforderliche Korrektur durch manuelles Drehen an den Polhöhenschrauben und den Azimutschrauben soll das “Star Offset” (s.o.) auf Null bringen. Ggf. sind diese manuellen Korrekturen widerholt durchzuführen.

Link: https://www.semanticscholar.org/paper/Star-Offset-Positioning-for-Polar-Axis-Alignment-Barrett/0451b854e6a1ac924cd8176ccd7545553e652f59

Diese Methode ist für parallaktische Montierungen mit Goto-Funktion anwendbar. Man benötigt keine zusätzliche Kamera und auch keine freie Sicht auf den Himmelpol. Die Genauigkeit ist hervorragend. Software-Unterstüzung dieser Methode setzt typischerweise ASCOM zur Teleskop-Steuerung (Goto) voraus.

https://www.semanticscholar.org/paper/Star-Offset-Positioning-for-Polar-Axis-Alignment-Barrett/0451b854e6a1ac924cd8176ccd7545553e652f59

Methode “Scheinern”

Die klassische (=alte) Methode – zeitaufwendig aber sehr genau…

Man benötigt zwar keine freie Sicht auf den Himmelspol, aber freie Sicht auf den Himmelsäquator im Süden und im Westen oder Osten.

Polar Alignment – Welche Geräte setzen wir zum Polar Alignment ein?

Angenommen, wir haben eine parallaktische Montierung, die wir Einnorden wollen, so können wir unterschiedliche Hilfsmittel für das Einnorden einsetzen:

Fernrohr  (Optik) und Kamera/Okular

  • Das zu unserer Montierung gehörige Polfernrohr
  • Spezielle kleine Kamera (z.B. QHY PoleMaster)  & Spezielle Windows-Software & Windows-Computer
  • Guiding Scope & Spezielle Windows-Software (z.B. SharpCap)  & Windows-Computer
  • Das “normale” Teleskop mit der “normalen” Kamera
  • ASIair Computer
  • …

Software

  • Spezielle Windows-Software nur für diesen Zweck z.B. QHY PoleMaster-Software,
  • Windows-Software, die wir sowieso schon haben z.B. SharpCap-Software, N.I.N.A.-Software
  • PemPRO

Computer

  • ohne zusätzlichen Computer
  • mit Windows-Computer
  • mit propietären Computer (Rasbery?) z.B. ASIAir
  • mit Android-Tablet
  • mit iPad

Tabelle 3: Methoden zum Polar Alignment

Lösung zum Polar Alignment Optik Bildgebung Montage Software / Methode Computer ca. Preis Einsetzbar auf Montierungen
Polsucher Polsucher Polsucher keine kostenlose App (Android,…)

oder “Kochab-Methode”

 Vorhandenes Smartphone keiner Optron SmartEQ Pro

HEQ5 Pro

Star Adventurer Mini
QHY PoleMaster Extra Objektiv Extra Kamera Montagefuß für die jeweilige Monierung Spezial-Software Windows-Computer 400,– iOptron SmartEQ Pro

HEQ5 Pro

Star Adventurer Mini
SharpCap Vorhandenes Guiding Scope Vorhandene Guiding-Kamera Sucherfuß für die Star Adventurer Mini SharpCap Pro Windows-Computer 40,– HEQ5 Pro

Star Adventurer Mini
N.I.N.A. Vorhandenes Teleskop Vorhandene Astro-Kamera ohne N.I.N.A. mit Plugin Windows-Computer 0,– HEQ5 Pro,

Skywatcher AZ GTi
ASIair Vorhandenes Guiding Scope Extra ASI-Kamera keine Spezial-Software Spezieller ASIair-Computer 400,–

Meinen QHY PoleMaster habe ich im Januar 2020 gebraucht verkauft. Ich benutze jetzt SharpCap Pro mit meinem vorhandenen GuidingScope. Nach meinem letzten Besuch in Namibia benutze ich N.I.N.A. für das Polar Alignment.

Polar Alignment – Lösungsmöglichkeiten

Für das Einnorden (Einsüden) gibt es verschiedene Methoden. Dazu gehören:

Polar Alignment mit N.I.N.A. auf einem Windows-Computer

Für die Astrofotografie bin ich sowieso von APT auf N.I.N.A. gewechselt. Das ist komplett kostenlos und seit Version 2.00 gibt es das geniale Plugin “Three Point Polar Alignment”.

Einzelheiten hierzu habe ich in diesem separaten Artikel beschrieben.

Polar Alignment mit SharpCap Pro auf einem Windows-Computer

Die Software SharpCap Pro, die gerne zum Fotografieren mit Astro-Kameras verwendet wird, hat seit 2019 (kostenpflichtige Pro-Version 3.1) auch eine Funktion “Polar Alignment” die das vorhandene Guiding-Fernrohr verwendet und damit Platesolving macht. Ich habe mir mal die kostenpflichtige Version “Pro” geleistet, um diese neue Funktion auszuprobieren.

Einzelheiten hierzu habe ich in diesem separaten Artikel beschrieben.

Polar Alignment mit dem QHY PoleMaster auf einem Windows-Computer

Der QHY PoleMaster ist 2016 neu auf den Markt gekommen und ermöglicht sehr einfaches und sehr schnelles Einnorden, kostet allerdings so um die 325,– Euro.
QHY Polemaster besteht aus Hardware (eine kleine Mono-Kamera mit Objektiv) und spezieller Software für den Windows-Computer zum leichten Einnorden.

Zum QHY PoleMaster habe ich einen eigenen Artikel geschrieben.

Polar Alignment mit der Software “AlignMaster” auf einem Windows-Computer

Zur Software “AlignMaster” habe ich einen eigenen Artikel geschrieben.

AlignMaster ist eine Windows-Software, die mit Hilfe eines 2-Star-Alignments die Polauswichtung für ASCOM-Menuteirungen und LX200-kompatible erleichtet.

Polar Alignment mit DLSR Logger

Mit der Software DLSR Logger kann ohne freie Sicht auf den Himmelspol (Polaris) einfach anhand von mehreren Fotos auf eine sichtbare Himmelsgegend ein Polar Alignment vornehmen.

Ich habe dazu einen eigenen Artikel geschrieben.

Polar Alignment mit dem Polfernrohr auf iOptron SmartEQ Pro

Das ist im Handbuch der iOptron SmartEQ Pro beschrieben.

Polar Alignment mit dem Polfernrohr auf iOptron SkyTracker

Das ist im Handbuch des iOptron SkyTracker beschrieben.

Polar Alignment mit der Handbox der SmartEQ Pro

Die Handbox der SmartEQ Pro bietet eine Methode zur Einnordung, die ohne Sicht auf den Polarstern funktioniert (ähnlich der Software AlignMaster).

Mit der Handbox-Funktion “Polar Align” kann man ein Alignment machen, auch wenn der Polarstern nicht zu sehen ist…..

Polar Alignment mit “Scheinern” engl. “Drift Align”

Eine von Julius Scheiner beschriebene Methode, die in der Praxis ziemlich zeitintensiv ist.

Es gibt zahlreiche Software, die auf Basis der Scheiner-Formeln das Alignment schneller ermöglicht….

Z.B. EQalign:  http://eqalign.net/e_eqalign.html

 

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

dkracht

Gehört zu: Nachführung
Siehe auch: iOptron SkyTracker, Google Fotos
Benutzt:  Fotos vom Google Drive

Stand: 08.07.2021

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.

Abbildung 1: Der iOptron SkyTracker (Google Drive: 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 auf Kochab (Beta UMi, 2.1 mag).

Abbildung 2: iOptron Polar Scope (Copyright iOptron) (Google Drive: PolarScope.jpg)

Polar Scope Recticule (Copyright iOptron)

Damit ist eine sehr präzise parallaktische Ausrichtung des 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.

Abbildung 3: 120 sec mit Nachführung (Google Drive: DK_20170721_01769.jpg)

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

Abbildung 4: 120 sec ohne Nachführung (Google Drive: DK_20170721_01770.JPG)

Testfoto 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?

Abbildung 5: Russentonne mit f=500mm, 68 sec, ISO 100 (Google Drive: Russentonne_35915928412_aa20894113_o.jpg)

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

Nachführung ist wohl OK. Fokussierung ist schlecht.

Abbildung 6:  Russentonne mit f=500mm, Belichtungszeit: 126 sec, ISO 100 (Google Drive: Russentonne_35244462984_c754c5def3_o.jpg)

Testfoto mit Russentonne: Castor: 126 sec, ISO 100

Nachführung mit dem iOptron SkyTracker scheint OK zu sein.