Nachführungen für die Astrofotografie

Ein 2-in-1-Artikel:

1. Das Grundprinzip des Astrotrackers – Einsatzzweck und Funktion der astronomischen Nachführung
2. Vorstellung und Vergleich von 7 verschiedenen Geräten


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.

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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 somit 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 (14 mm Weitwinkel) 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:
(Zumindest ungefähr, also als Anhaltspunkt. In der Realität ist es immer etwas kürzer.
Richtig gut funktioniert so eine Formel nur für Kameras mit bis zu ca. 20 Megapixeln. Je mehr Megapixel Deine Kamera hat, desto schneller werden strichförmige Sterne sichtbar.)


Brennweite eintragen und Enter drücken.
(Denk dran: Das ist kein fester Wert, sondern ein Anhaltspunkt! Mehr Megapixel auf dem Sensor = kürzere Belichtungszeit!

Selber rechnen?
500 / Crop-Faktor / Brennweite = Belichtungszeit in Sekunden
Beispiel für 20 mm am Crop-Sensor:
500 / 1,6 / 20 mm = 9,3 Sekunden

Was folgt daraus?
Das ergibt bei z.B. 14 mm eine Belichtungszeit von etwa 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’.

Ein Dilemma:

Man muss lange belichten, damit viel Licht auf den Sensor fällt.
Man kann nicht lange belichten, da andernfalls die Sterne zu Strichen werden.

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.

Andromeda-Galaxie mit 274 mm

Die Andromeda Galaxie – so nur mit einer Nachführung möglich
Canon 6D (Baujahr 2012) – 274 mm – Omegon Minitrack LX4 – Kombination aus mehreren Bildern – Einzelbilder mit 60 Sekunden Belichtungszeit – aufgenommen im Herbst 2021

Die folgenden drei Bilder illustrieren das nochmals eindrücklich:
A) Eine kurze Belichtung mit wenigen Sekunden: Runde Sterne, aber ein viel zu dunkles Bild
B) Ein helles Bild, aber keine runden Sterne
C) Einsatz des Astrotrackers: 60 Sekunden bei 50 mm: Runde Sterne und ein helles Bild

(Winterhimmel, Sternbild Orion. Zentral: Orionnebel und Pferdekopfnebel. Links: Rosennebel)

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.
(Auf der Südhalbkugel der Erde ist das ein wenig anders, aber auch dort ist im Osten Aufgang und im Westen Untergang.

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.

Wirklich kurz:

Frage: Wie funktioniert ein Astrotracker?

Antwort in einem Satz: Eine astronomische Nachführung, ein Astrotracker, ein Skytracker bewegt die Kamera mit den Sternen mit. So sind lange Belichtungszeiten möglich.

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 im ersten Moment etwas schwieriger erscheint.
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. Nur weil es den ‘Nordstern’ und er einfach zu sehen ist, können wir den Himmelsnordpol ohne Hilfsmittel relativ genau bestimmen.
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 die Achse läuft, die die Kamera auf der Montierung trägt und von Motoren gedreht wird.

Dies geschieht im Profi-Bereich und bei fest aufgestellten Anlagen mithilfe einer 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 akkurat man die Montierung einnorden muss (oder will) 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:
Bereits ein einzelnes nachgeführtes Bild zeigt viel mehr (und zwar mir runden Sternen) – die Kombination vieler Einzelbilder ermöglicht es dann, die Wunder des Sternenhimmels noch deutlicher heraus zu arbeiten.

Sternbild Orion - 50 mm - 4 Sek. - ohne NachführungSternbild Orion – 50 mm – 4 Sek. – ohne Nachführung. Rechts die Kombination aus 50 Bildern à 4 Sekunden. In der Mitte ein entwickeltes Einzelbild.

Sternbild Orion - 50 mm - 90 Sek. - NachführungSternbild Orion – 50 mm – 90 Sek. – mit Nachführung Rechts die Kombination aus 50 Bildern à 90 Sekunden. In der Mitte ein entwickeltes Einzelbild.

Der Artikel Deep-Sky-Fotografie ohne Teleskop gibt absoluten Einsteigern eine knappe Definition was “Deep-Sky-Fotografie” ist. Dazu gibt es einige Foto-Beispiele, die verdeutlichen, was auch ohne teures Spezialequipment und mit dem Einsatz normaler Foto-Objektive möglich ist.

Eigene Erfahrungen

Ich selber habe drei ‘richtige, große’ Nachführungen für Teleskope. (EQ5, CEM25p und GEM45G. Siehe hierzu meine Ausrüstungsliste.)
Aber ich nutze sehr oft (in ausnahmelos jeder Astronacht) und gerne weiterhin meine kleineren Nachführungen, aka Astrotracker oder Reisemontierungen.
Sie sind sehr hochwertig gebaut, aber dennoch transportabel und für Reisen geeignet. Da ich sie sehr oft und seit vielen Jahren im Einsatz habe, habe ich sie wirklich ausführlich getestet. Ich kann Dir also aus erster Hand berichten, wie sie sich im realen Einsatz verhalten.

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.

EDIT 2022
Mittlerweile ist meine Erfahrung auf 7 Geräte angewachsen. Damit habe ich praktisch alle relevanten Astrotracker der letzten 10 Jahre bis hin zu den aktuellsten Geräten getestet. Fast alle habe ich weiterhin im Einsatz.

Vixen Polarie


Die Vixen Polarie – so klein wie eine Kompaktkamera

Edit 2022:
Diese kleine Nachführung war meine erste.
Es gibt mittlerweile ein Upgrade: Die Vixen Polarie U. Ich kenne sie nicht persönlich, aber all meine Erfahrung sagt mir: Das Gerät ist für das was es bietet viel zu teuer.
Die hier vorgestellte ‘normale’ Polarie ist allerdings weiterhin am Markt.

Original von 2016:
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. Trotz der geringen Größe sind sind lange Nachführzeiten möglich.
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

EDIT 2022:
Der Star Adventurer (kurz: SA) war mein zweiter Astrotracker.
Mittlerweile hat der Hersteller die Farbe zum dritten Mal gewechselt (erst war er schwarz, dann rot und jetzt weiß-grün).
Technisch hat sie niemals etwas verändert. Alle mechanischen Bauteile sind über all die Jahre gleich geblieben. Allerdings wurde die aktuelle Version mit einem WLan-Modul ausgestattet (das der Hersteller so schon immer beim ‘kleinen Bruder’, dem SA-mini im Einsatz hatte – siehe unten mein Test zum mini). Es bringt kaum Vorteile, ist aber heute eben der Stand der Technik.
Abgesehen vom WLan gilt alles was ich damals geschrieben habe noch heute – selbstverständlich wären auch mit dem neuen weiß-grünen Gerät dieselben Bilder möglich.
Ich nutze meinen SA weiterhin gerne und sehe absolut keinen Grund für ein Upgrade.

Original 2017:
Der Skywatcher Star Adventurer ist eine der genauesten kleinen Montierungen – eine sehr gute 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.
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Omegon Minitrack LX2


Omegon Minitrack LX2 – der kleinste Astrotracker

EDIT 2022
Der Minitrack LX2 war Anfang 2018 in seinem Aufbau absolut neu: Vollkommen anders als alle anderen Startracker.
Das brachte eine Menge Vorteile, aber auch einige Einschränkungen mit sich.
Mittlerweile gibt es den LX2 so nicht mehr, aber die deutlich verbesserten Versionen LX3 und LX4. Beide nutze ich sehr gerne.
Das geniale Grundprinzip ist erhalten geblieben, wurde aber ergänzt.
Daher gelten meine Aussagen zum LX2 an sich weiterhin, nur ist heute mit den neuen Versionen noch mehr möglich.

Original 2018
Der Omegon MiniTrack LX2 ist eine gleichermaßen genial einfache wie auch beeindruckend praktische, stromlose astronomische Montierung. Ihr Haupteinsatzzweck liegt in der Nachfühung weitwinkliger Astro-Landschaftsfotos bis hin zu leichten Telebrennweiten, mit denen Deep-Sky-Aufnahmen erstellt werden können.
Der simple, rein mechanischer Aufbau, die durchdachte Konstruktion, das geringe Gewicht, der problemlose Einsatz und der geringe Preis heben diese Montierung aus der Masse hervor. Für einfache Astrofotografie abseits der Zivilisation gibt es kein vergleichbares Gerät.
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Skywatcher Star Adventurer mini


Der Skywatcher Star Adventurer mini- kleiner und leichter + Zeitraffer-Fähigkeiten, aber dafür etwas schwächer.

Der „kleine Bruder“ des Star Adventurers, das ist der Star Adventurer Mini. Er hat viel von seinem großen Vorbild mitbekommen, ist jedoch kleiner und bringt einige Besonderheiten mit, die ihn auf dem Markt der Reisemontierungen einzigartig machen. Vor allem die außergewöhnlichen Zeitraffer-Funktionen heben ihn aus der Masse hervor. (Allerdings ist das für die Astrofotografie zunächst unnötig)
Ein ausgesprochen interessantes Gerät, das durchaus eine Alternative zum „großen“ Star Adventurer sein kann.
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Omegon Minitrack LX3

Der Minitrack LX3 – genauso genial wie der LX3, aber deutlich verbessert.

1,5 Jahre nach dem Erscheinen des LX2 gibt es einen Nachfolger: Den Omegon Minitrack LX3.
Ist das ein ‚vergleichbares Gerät‘? Und ich muss den Bericht mit den gleichen Worten beginnen?
Ja und Nein. Denn der LX3 übertrifft den LX2 im direkten Vergleich.

Daher beginne ich den Bericht mit:
„Der Omegon MiniTrack LX3 ist eine weiterhin genial einfache und beeindruckend praktische, stromlose astronomische Montierung. Im Vergleich zum Vorgänger wurde einiges verbessert…“
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iOptron Skyguider Pro

Der iOptron Skyguider kann gut mit dem Skywatcher Star Adventurer verglichen werden – bietet aber einige Vorteile

Der Skyguider Pro ist dem Star Adventurer sehr ähnlich. Eigentlich ist es ein wirklich vergleichbares Gerät.
Dennoch gefällt er mir in einigen Punkten besser, vor allem beim Einsatz längerer Brennweiten für die Deep-Sky-Fotografie.
Ich nutze ihn seit 2020 oft und kann daher ausführlich von meinen Erfahrungen berichten.
Wenn Dich das interessiert, dann kannst Du diesen reich bebilderten Bericht lesen…

Omegon Minitrack LX4

Herbst 2021: Es gibt wieder ein Upgrade – der neue LX quattro

Ein neuer Minitrack? Als ich im Frühsommer 2021 die ersten Gerüchte hörte, war ich schon neugierig: Was würde da wohl kommen?
Und: Was würde sich wohl ändern? Denn an sich war der LX3 schon ein hervorragendes Gerät.
Das Jahr verging, ich dachte natürlich nicht mehr daran und dann, ganz plötzlich, war er erhältlich: Der neue LX quattro.
Ende September, kurz vor der nächsten Neumondphase, kam er bei mir an.
Der perfekte Zeitpunkt, um dem kleinen Kerl zu zeigen, wie wunderschön doch unser Himmel ist: So viele und vielfältige Wolken hatte er bestimmt noch nicht gesehen. Und erst der Nebel… Ein Traum in Grau.
Der Minitrack LX4 war schwer beeindruckt und ich schwer frustriert.
Herbst in Deutschland…
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6 Gedanken zu „Nachführungen für die Astrofotografie“

  1. Hallo,würde mich über neue Beiträge freuen,danke und “weiter so”

    Antworten
  2. Hallo,
    mich begeistern die Bilder der Milchstraße auf Ihrer Website und wüsste gerne, wo die entstanden sind.
    Lieben Gruß
    Wolfgang Schmidt

    Antworten
    • Hallo Wolfgang.
      Die meisten meiner Bilder entstehen im Salzkammergut, in Vorarlberg oder im Grenzgebiet Bayern/Tirol. Teils auch in Süddirol und Süd- bzw. Zentralitalien.
      Freut mich dass Sie Gefallen finden. 🙂

      Antworten
  3. Sensationell tolle Bilder und so genial erklärt. Danke fürs Teilhaben lassen !

    Antworten
  4. Hi Dirk!

    Tolle Beschreibungen&Anleitungen:) Die werden mir sicher weiterhelfen:D Hat echt Spaß gemacht, mich einzulesen!

    Gibt es denn auch eine Anleitung, wie die 90 Aufnahmen in Fotoshop zusammengefügt werden? Finde das total spannend 😉

    Vielen Dank!

    Grüße, Thomas

    Antworten

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