Probleme bei langen Belichtungszeiten
Ein Erfahrungsbericht

In der letzten Zeit sind immer wieder Beiträge und Fragen zum Thema Autoguiding in den Astroforen aufgetaucht. Und tatsächlich ist das ein Feld, das vielfältige Möglichkeiten und Lösungen anbietet. Wenn man die vielen Beiträge mal genau betrachtet, sind die Problemlösungen, die die verschiedenen Astrofotografen gefunden haben, so verschieden, wie die Sternfreunde mit ihrem unterschiedlichen Equipment selber. Je nach dem welche Erfahrungen ein Fotograf hat, aber auch welche Ansprüche er an das Ergebnis stellt, so sind auch die verschiedenen Möglichkeiten verschieden sinnvoll. Es gibt nicht nur die eine, einzige, richtige Methode. Dennoch kommt es nicht selten zu mehr oder weniger heftigen Diskussionen darüber, welche Methode nun die einzige Richtige wäre. Als leidenschaftlicher Astrofotograf betrifft mich dieses Thema natürlich genauso. Und nachdem ich inzwischen gute Erfahrungen mit der herkömmlichen Leitrohrtechnik gesammelt habe, führt dies Technik doch an Grenzen. Grenzen, die irgendwann der Dauer der Belichtungszeit ein Ende setzen. Ich möchte deshalb an dieser Stelle meine eigenen subjektiven Erkenntnisse in dieser Sache darstellen und einen Abriss meiner Erfahrungen geben.

Die klassischen Leitrohrschellen ermöglichen eine ausgesprochen bequeme Leitsternsuche. Und bei der richtigen Dimensionierung eines Leitrohres, sei es für das Autoguiding, oder für das noch immer praktizierte visuelle Guiding mit dem Fadenkreuz, sind eigentlich immer brauchbare Leitsterne zu finden, die genug Helligkeit aufweisen.  Die Vorteile der Leitrohrtechnik liegen auf der Hand. Oft ist noch eine Optik aus den Anfängen der Himmelsbeobachtung vorhanden und kann meist zur Nachführkontrolle verwendet werden. Die dazugehörigen Leitrohrschellen mit der bekannten Dreipunkt-Aufnahme sind leicht selber herzustellen oder auch preiswert im Fachhandel erhältlich. Mit einer derartigen Anordnung habe ich selber lange Zeit gute Erfahrungen gemacht.

Der Umstieg von der DSLR- auf die CCD-Fotografie stellte mich aber überraschend vor ein Problem. Plötzlich war die Nachführgenauigkeit nicht mehr ausreichend. Es kam zu einer Bildfeld-Drift. Das heißt, von Aufnahme zu Aufnahme wandert das Bildfeld in eine gleich bleibende Richtung, abhängig von der Dauer der Belichtungszeit. Zur Zeit meiner DSLR-Fotografie gab es diese Erscheinung zwar auch, aber es beeinträchtigte das gute Ergebnis eigentlich kaum. Die größeren Pixel, das große Bildfeld und vor allem die geringere Auflösung durch die Bayermatrix ließen diese Abweichungen praktisch nicht negativ in Erscheinung treten. Und durch die fehlende Kühlung des Aufnahmesensors waren der Belichtungszeit sowieso Grenzen gesetzt. Jetzt, mit der hoch auflösenden CCD-Kamera sieht das leider anders aus. Mir war schnell klar, dass es ein Stabilitätsproblem zwischen Leitrohr und Aufnahmeoptik war. Ich habe mir also deutlich stabilere Leitrohrschellen zugelegt und auch für das Hauptrohr entsprechend stärkere Schellen aus Multiplex selber gebaut. Die ersten Versuche damit waren ganz hoffnungsvoll, dann aber doch ernüchternd. Nach vielen Versuchen und Recherchen in den Internet-Foren wurde klar, dass die Leitrohrschellen einen Hauptanteil der Abweichung verursachen.

Und tatsächlich, nachdem ich auf die Leitrohrschellen verzichtete, wurden meine Ergebnisse spürbar besser. Den Leitstern stellte ich nun mit einem Excenter ein. Ich musste allerdings  in Kauf nehmen, dass es Objekte gibt, bei denen im einstellbaren Feld des Excenters kein brauchbarer Leitstern zu finden war. Glücklicherweise verhält es sich nur bei wenigen Objekten so. Mit einer empfindlicheren Leit-Kamera ließe sich das allerdings beheben. Immerhin waren jetzt Belichtungszeiten von bis zu zehn Minuten realisierbar. Aber auch bei dieser Anordnung kommt es immer noch zu Abweichungen zwischen Leitrohr und Aufnahmeoptik.

Gleichzeitig mit meinen Versuchen machte René Rogge aus Wittmund ebenfalls Untersuchungen dazu. René ging noch konsequenter in dieser Sache vor. Er erkannte, dass es eigentlich immer zu Abweichungen zwischen den beiden Optiken kommen muss. Die Gravitation wirkt nun mal auf alle Bauteile gleich. Die verschiedenen Komponenten eines Teleskops werden aber durch Unterschiede im Aufbau und der Befestigung durch die fortschreitende Schwerpunktverlagerung sich in der Lage leicht verändern. Natürlich ist das nicht viel, aber doch so viel, dass nach einer gewissen Zeit messbare Veränderungen vorliegen. Welche Komponenten dafür im Einzelnen verantwortlich sind, ist für mich nur schwer zu sagen. Im Grunde kommt alles in Frage. Manche Abweichungen werden sich addieren, andere sich auch aufheben. Ich halte den Tubus des Newtons und die Hauptspiegellagerung für die hauptverantwortlichen Komponenten dieser Restprobleme.

Es mag auch sein, dass bei einem Refraktor als Aufnahmeinstrument diese Abweichungen deutlich geringer, oder vielleicht auch gar nicht auftreten. Da sich meine Erfahrungen aber auf die Fotografie mit Newton-Teleskopen beschränken, kann ich dazu nichts Eindeutiges sagen. Die Quintessenz daraus ist einfach: Der Leitrohrtechnik sind Grenzen gesetzt.

Ich würde dennoch jedem Astrofoto-Einsteiger zu dieser Technik raten. Denn wird eine bestimmte Belichtungszeit nicht überschritten, sind mit dem Leitrohr durchaus beeindruckende Ergebnisse möglich. Immerhin, wie ich ja auch feststellen konnte, mit bis zu zehn Minuten Einzelbelichtungszeit. Klar, dass alles von den Dimensionen der Einzelkomponenten abhängt. Je größer die Brennweite, desto größer die Probleme. Ich verzichte bewusst auf genaue Zahlen. Zu verschieden werden die einzelnen Geräte beeinflusst. Und was bei dem Einen noch eine saubere Nachführung bedeutet, ist bei einem Anderen unerträglich. Und bei wem die Himmelshelligkeit nur fünf Minuten an Belichtungszeit zulässt, der wird mit diesen Problemen möglicherweise gar nicht konfrontiert. Wer aber weiterführende Ansprüche an die Fotografie stellt, muss nach meinen jetzigen Erkenntnissen einen anderen Weg gehen. Das Ziel dabei ist ganz klar: So lange belichten wie es geht, oder besser gesagt, wie es sinnvoll ist.

Wer das Glück hat, unter einem hinreichend dunklen Himmel seine Fotos zu gewinnen, stößt jetzt an die Grenzen der Technik. Nicht mehr die Helligkeit des Himmelshintergrundes begrenzt jetzt die Belichtungszeit, sondern eben die Schwächen der gesamten mechanischen Anordnung aus Aufnahmeoptik, Leitrohr und nicht zuletzt der Montierung.

Was kann man tun?
Die Aufnahmeoptik gleichzeitig als Nachführoptik zu verwenden, ist nicht neu. Zwei Methoden haben sich dabei durchgesetzt. Die Fa. SBIG hat dazu Kameras mit integrierten Guiding-Chip entwickelt. Eine inzwischen bewährte, wenn auch nicht gerade billige Technik. Wer aber gerne Aufnahmen mit Schmalbandfiltern macht, stößt hierbei auf ein Problem. In vielen Fällen bleibt jetzt nämlich nicht mehr genug Licht eines sonst ausreichend hellen Leitsterns übrig. Ansonsten stellen diese Kameras aber die vielleicht eleganteste Lösung des Problems dar.

Der OAG
Der andere Weg heißt Off-Axis-Guider. An Refraktoren und SC’s wird mit diesen OAG’s schon lange mit Erfolg gearbeitet. Anders sieht die Sache an einem Newton aus. Durch die Verlagerung der Aufnahmeebene nach außen, bleibt oft nicht genug Weg am OAZ übrig, um mit der Kamera noch in den Fokus zu gelangen. Der OAG und schließlich auch der Komakorrektor verlagern die Kamera um etliche Zentimeter nach außen.

Dieser Problematik hat sich René Rogge aus Wittmund angenommen und einen Off-Axis-Guider entwickelt, der durch sein schmales Gehäuse nur wenig kostbaren Verstellweg einnimmt. Gleichzeitig wird der fast immer notwendige Komakorrektor bei dieser Konstruktion auf die Seite des OAZ befestigt. Somit verschwindet der Komakorrektor wie gewohnt in der Hülse des OAZ und trägt nicht weiter zur Verlagerung der Kamera nach außen bei.

Weitere innovative Details sind:
Befestigung der Anschlüsse beidseitig per Ring-Schwalbenschwanzklemmung.
Eine Verstellmöglichkeit des Leitkamera-Anschlusses zur besseren Einstellung des Leitsterns.
Der ganze Prismenträger ist in der Höhe verstellbar.
Besonders hervorzuheben ist aber, wie oben schon gesagt, die besonders geringe Tiefe, womit man kostbaren Verstellweg am OAZ einspart.
Diesen OAG hat mir René zur Verfügung gestellt und nachdem sich das Wetter für kurze Zeit besserte, konnte ich ihn nun testen.
Ein Off-Axis-Guider ist nun leider auch mit Nachteilen verbunden und auf diese möchte ich zunächst eingehen.

Wenn es gelungen ist die Aufnahmekamera mit der Guidingkamera gemeinsam zu fokussieren, gilt es natürlich nun einen passenden Leitstern zu finden. Hier liegt der Nachteil des OAG. Das kleine Prisma, das nur einen kleinen Ausschnitt des Bildfeldes liefert, deckt leider oft Bereiche ab, in denen kein brauchbarer Leitstern zu finden ist. Das Problem ist es jetzt, das Bildfeld so zu verstellen, dass man einen Leitstern im Bereich des Umlenkprismas findet. Wenn dabei das Bildfeld des eigentlich aufzunehmenden Objekts nicht mehr vollständig abgebildet wird, muss das eventuell in Kauf genommen werden. In jedem Fall sollte eine hoch empfindliche Guidingkamera verwendet werden. Etwas, was mit zusätzlichen Kosten verbunden ist. Die hoch empfindliche Mintron  MTV 12 V1 EX ist dafür bestens geeignet. Und auch ich habe mich für diese Kamera entschieden. Wo mit meiner bewährten Webcam kein Leitstern mehr zu finden war, sind jetzt, mit der Mintron, ausreichend Sterne vorhanden.

 Der erste Test:
Die Nacht vom Sonntag, den 16. Januar auf Montag habe ich konsequent bis in die Morgenstunden genutzt.
Getestet wurde mit meinem 8“ f/4,4 TS-Newton und mit dem Orion 80ED bei f/7,5.
Als Montierung kam meine bewährte Losmandy G11 zum Einsatz.
Als Guidingprogramm Maxim DL 4.55
Bei allen eingestellten Objekten konnte ich nach einiger Verstellung der Kamera-OAG-Einheit brauchbare Leitsterne finden.

Erstes Objekt waren die Plejaden. Da sind schließlich genug Sterne versammelt. Nachdem 5minütige Belichtungen schon mal gut aussahen, habe ich gleich mehrere 15minütige Belichtungen gestartet. Etwas, was bisher nicht möglich war. Das Ergebnis war sofort überzeugend. Sämtliche Aufnahmen lagen perfekt Stern auf Stern.  Es folgte eine Serie des Pferdekopfnebels, ein Ausschnitt des Rosettennebels und zu guter Letzt eine lange Serie von M51, der Whirlpoolgalaxie. Bei allen Objekten habe ich die Luminanz-Aufnahmen mit 15min eingestellt. In der Folgenacht konnte ich noch eine Aufnahme der großen Ha-Region NGC 2174 gewinnen. Ebenfalls mit 15minütigen Sequenzen für Luminanz. am 80ED bei f/7,5.

Die Ergebnisse waren alle überzeugend. Eine Bildfelddrift war, wie zu erwarten, nicht mehr festzustellen. Auch konnte ich keinerlei Beugungserscheinungen durch das im Lichtweg befindliche Prisma feststellen. Etwas, das bei einem größeren Sensor natürlich anders sein kann. Natürlich müssen die Guidingparameter in der Guidingsoftware (MaximDL) neu ermittelt werden. Schließlich hat die Mintron etwas größere Pixel als die Webcam. Das aber sind Feinheiten, die bei einem Tausch einer anderen Komponente auch nötig gewesen wären. Die Ergebnisse haben mich jedenfalls so überzeugt, dass ich diesen OAG behalte und meine Aufnahmemöglichkeiten damit enorm erweitern werde.

Mein Dank gilt René Rogge, der mich bei dieser ganzen Aktion hervorragend unterstützt hat. Hervorheben muss man vor allem, wie vertrauensvoll René mir immer wieder Teile seiner wertvollen Ausrüstung zu Testzwecken überlassen hat. Und hervorzuheben ist, dass René mit seinen Werkzeugmaschinen vollkommen professionell umzugehen versteht und ein Bauteil gezaubert hat, das keinen Vergleich zu einem kommerziell hergestellten Produkt zu scheuen braucht. Der OAG ist absolut professionell verarbeitet. Alle Flächen sind glatt und sauber eloxiert. Vor allem aber ist die Beharrlichkeit zu erwähnen, mit der Renè in Versuchen über lange Zeit die oben genannten Probleme untersucht und analysiert hat. Das Resultat seiner Untersuchungen und die Gabe eine Idee in ein solches Ergebnis zu verwandeln, ist beeindruckend.

Grasberg / Otterstein im Februar 2007

Fragen beantworte ich gerne unter: gwaquarius@t-online.de
Fragen an René Rogge bitte an:      rogge.wittmund@freenet.de