Astronomische Nachführungen, Astro-Montierungen - Einsatzzweck und Funktion

Nachführungen für die Astrofotografie

Das lange Sammeln von Licht ist das A und O in der Astrofotografie, soll doch der Sternenhimmel, die Milchstraße oder gar ein schwacher Nebel hell leuchtend auf dem Foto erscheinen.




Doch der Dauer einer Belichtung sind enge Grenzen gesetzt. Woran das genau liegt, habe ich im Einsteiger-Kurs bereits erläutert.
Kurz zusammengefasst:
Die Erde dreht sich und daher ‚wandern‘ die Sterne über den Himmel. Früher oder später – abhängig von der Brennweite des Objektivs – zeigen sich im Foto somitt statt punktförmiger Sterne mehr oder weniger ausgeprägte Striche. Manchmal ist das gewollt, wie bei Strichspurenaufnahmen, aber meistens wollen wir klar abgegrenzte Sterne.

Das zeigt die Zwickmühle, in der Astrofotografen stecken:

Die Erdrotation begrenzt die Belichtungszeit.

 

Bei drei Minuten Belichtungszeit sind deutliche Strichspuren zu sehen. Je weiter die Sterne vom Himmelspol (rechts) entfernt sind, desto stärker ist der Effekt ausgeprägt.

 

Eine Formel hilft, die maximale Belichtungszeit zu berechnen:

Berechnung der Belichtungszeit
Brennweite eintragen und Enter drücken.

Das ergibt bei z.B. 14 mm eine Belichtungszeit von über 30 Sekunden. Und in 30 Sekunden lässt sich schon sehr viel Licht ’sammeln‘.
Aber bei 50 mm? Da wird die Zeit schon deutlich kürzer: Maximal noch 10 Sekunden kann man belichten, an Crop-Kameras sogar nur noch 6. Und das ist meistens deutlich zu kurz.

Will man sogar Objekte wie Orion oder die Plejaden fotografieren, sollte es schon mindestens ein 100 mm-Objektiv sein, noch besser sind 200 bis 400 mm.
Doch mit den dann zwangsläufig kurzen Belichtungszeiten von nur 1 bis 3 Sekunden lässt sich kaum noch Licht einfangen.
Andererseits würde eine längere Belichtungszeit die Sterne unweigerlich zu Eiern und Strichen ‚verziehen‘.

Glücklicherweise gibt es auch für dieses Problem eine Lösung: Die ‚astronomische Nachführung‘ (kurz: Astromontierung oder Nachführung. Manchmal auch als Astrotracker oder Sky-Tracker bezeichnet).
Diese Geräte sind in allen großen Sternwarten verbaut, es gibt sie jedoch auch als kleine und bezahlbare Ausführungen für (Hobby-)Fotografen.
Wobei ‚klein und bezahlbar‘ hier nicht bedeutet, dass die Qualität darunter leidet! Auch Amateurnachführungen sind hochpräzise technische Werkzeuge.

Das Prinzip der Nachführung ist ganz einfach:
Sie dreht die Kamera mit den Sternen mit. Somit kann relativ lange (mehrere Minuten) belichtet werden und die Sterne bleiben dennoch punktförmig.
 
Lagunennebel und Milchstraße mit Sternbild SchützeDer Lagunen-Nebel und die Milchstraße – so nur mit Nachführung möglich.
 
 

Funktionsweise einer Nachführung

Die Erde dreht sich in 24 Stunden einmal um die eigene Achse. Das geschieht gegen den Uhrzeigersinn, also von Westen nach Osten. Die Objekte am Himmel scheinen daher im Osten aufzugehen, im Süden ihren Höhepunkt zu erreichen und im Westen unterzugehen. Ganz einfach ausgedrückt: Nicht die Sonne wandert von Ost nach West, sondern die Erde dreht sich unter der still stehenden Sonne von West nach Ost.

Dreht man nun die Kamera mit der gleichen Geschwindigkeit in die andere Richtung, also von Ost nach West, heben sich die beiden gegensätzlichen Drehungen auf und die Kamera ’schaut‘ immer auf dieselbe Himmelsregion. Sie folgt also den ‚wandernden‘ Sternen mit gleichbleibender Geschwindigkeit.

Das ermöglicht Aufnahmen von mehreren Minuten, ohne dass Strichspuren entstehen. So ist es möglich, viel mehr Licht zu sammeln und damit wesentlich leuchtkräftigere Bilder zu erzielen, auf denen auch sehr schwache Objekte sichtbar werden können.
Wie lange man wirklich belichten kann, hängt von verschiedenen Faktoren ab, u.a. von der Qualität der Nachführung und der Genauigkeit, mit der sie an der Erdachse ausgerichtet wird.

Erdrotation (wikipedia)
Bildquelle: CC by wikimedia/Silver Spoon

Die genaue Ausrichtung an der Drehachse der Erde ist der einzige Punkt beim Einsatz einer Nachführung, der etwas schwieriger ist. Abgesehen davon ist der Einsatz kinderleicht.

Wer schon viele Bilder von Strichspurenaufnahmen gesehen hat, dem ist bestimmt aufgefallen, dass Objekte um den Polstern zu kreisen scheinen, während er selbst fast genau an einer Stelle verharrt. Der Grund hierfür ist die Tatsache, dass Polaris fast direkt auf der Drehachse der Erde liegt.
Das Vorhandensein des Polarsterns hat keinen Grund, sondern ist schlichtweg ein (für uns) glücklicher Zufall, der es uns erlaubt, den Himmelsnordpol ohne Hilfsmittel relativ genau bestimmen zu können.
Auf der Südhalbkugel hingegen gibt es im Bereich des Himmelspols keinen auffallend hellen Stern. Dort ist die Bestimmung der Erdachse komplizierter.

Der Himmelsnordpol, Himmelspol liegt knapp neben dem Nordstern, PolarisDas Kreuz markiert den Himmelspol. Polaris ist der dickere Strich links oberhalb davon.

Damit sich die Astromontierung genau mit der Erdachse mitdreht, muss sie also ‚eingenordet‘ werden. D.h. man muss dafür sorgen, dass die Erdachse als gedachte Linie genau mittig durch den Motor läuft, der die Kamera auf der Montierung trägt und dreht.
Dies geschieht im Profi-Bereich und bei fest aufgestellten Anlagen mithilfe einer sehr aufwändigen, aber auch sehr genauen Technik. Dies benötigt jedoch viele Stunden bis hin zu mehreren Tagen und ist somit für den mobilen Einsatz der Astromontierung nicht praktikabel.
Glücklicherweise gibt es andere Möglichkeiten, die Ausrichtung relativ schnell und dennoch ausreichend genau vorzunehmen. Je mehr Zeit man investiert und je akkurater man dabei vorgeht, desto länger kann man belichten.
Bei manchen Nachführungen – speziell den kleinen, rucksacktauglichen, die ausschließlich für die Fotografie konzipiert wurden – blickt man einfach durch ein kleines Loch, um die Nachführung an Polaris auszurichten.
Bei den meisten schaut man jedoch durch eine spezielle Art ‚Fernglas‘, den sog. Polsucher. Auch hier muss Polaris zu sehen sein, an einer speziell zu bestimmenden Stelle. Etwas aufwändiger als die ‚Guckloch-Methode‘, dafür aber bei sorgfältiger Einstellung auch genauer.
Mit ein wenig Übung ist das allerdings in weniger als 5 Minuten erledigt.
Wie genau man die Montierung einnordet, hängt von der Brennweite ab. Bei Weitwinkel-Linsen, aber auch bei Brennweiten von 85 mm reicht oftmals eine ungefähre Einnordung, um bereits Aufnahmezeiten von einer Minute und länger zu erreichen. Lange Brennweiten wie z.B. 200 mm oder mehr erfordern dann schon eine sorgfältige Einnordung. Aber mit einem Polsucher ist das wirklich kein Problem.

Die folgenden zwei Darstellungen aus meinem Artikel Sternbild Orion – finden, beobachten, fotografieren verdeutlichen den Vorteil einer Nachführung:

Sternbild Orion - 50 mm - 4 Sek. - ohne NachführungSternbild Orion – 50 mm – 4 Sek. – ohne Nachführung

Sternbild Orion - 50 mm - 90 Sek. - NachführungSternbild Orion – 50 mm – 90 Sek. – mit Nachführung

 
 

Eigene Erfahrungen

Ich selber habe eine ‚richtige, große‘ Nachführung (EQ5) für mein Teleskop, benutze aber sehr oft und gerne zwei kleinere Nachführungen, sog. Astrotracker. Beide sind sehr hochwertig gebaut, aber dennoch transportabel und für Reisen geeignet. Da ich sie sehr oft nutze, habe ich sie wirklich ausführlich getestet.
Hier geht es zu den Beschreibungen bzw. Tests. Es stecken eine Menge Informationen in den Artikeln. Ich denke sie zeigen einen guten Vergleich hinsichtlich der Stärken und Schwächen, der Vor- und Nachteile der jeweiligen Geräte.

Vixen Polarie


Die Vixen Polarie – so klein wie eine Kompaktkamera

Der größte Vorteil der Polarie ist ihr geringes Gewicht und die kleinen Abmessungen sowie der rasche Aufbau. Somit passt sie in jeden Rucksack und kann problemlos auch mit kleinem Gepäck auf Reisen oder Wanderungen zu abgelegenen Orten mitgenommen werden.
Sie hat eine sehr hohe Fertigungsqualität, alles wirkt und ist sehr wertig und gut verarbeitet. Hier kauft man Qualität made in Japan. Weiterlesen…

Skywatcher Star Adventurer


Der Skywatcher Star Adventurer – größer und schwerer, aber dafür genauer

Der Skywatcher Star Adventurer ist die genaueste der kleinen Montierungen – die beste Wahl für sehr lange Brennweiten. Allerdings ist sie auch die Größte und Schwerste. Trägt man bei der Polarie gerade einmal 700 g (mit Zubehör rund 1 kg) sind es beim Star Adventurer schon 1300 g (mit notwendigem Zubehör über 4 kg).
Der Star Adventurer ist ein sehr präzises Gerät, hervorragend gefertigt und ausgesprochen gut zu bedienen.
Weiterlesen…

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2 Gedanken zu „Nachführungen für die Astrofotografie

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