ALccdund - Astrolumina

Rolf Scheffer
ALccd und
AstroArt
5
Schritt für Schritt zum Astrofoto
Nix geht...!
Der Einstieg in die CCD-Astrofotografie bringt
so manchen Hobbyastronomen an den Rand der
Verzweiflung – insbesondere dann, wenn ihm kein
Experte zur Seite steht. Es mangelt an deutschsprachigen Schritt-für-Schritt-Anleitungen, die
sich auf das für den Anfänger Wesentliche konzentrieren. Hier setzt das Heft an und beschreibt
einfach und verständlich die chronologischen
Schritte um zu ersten befriedigenden Ergebnissen
im Bereich Deepsky-Fotografie zu kommen.
Gekühlte monochrome CCD-Kameras ermöglichen
in Verbindung mit H-alpha Filtern beeindruckende
Aufnahmen von Gasnebeln – selbst unter mäßig
lichtverschmutztem Himmel. Am Beispiel einer
für den CCD-Einstieg sinnvollen Ausrüstung wird
hier eine Routine für solche Fotos dargestellt, die
zum Erfolg führt anstatt zum Frust.
Die Ausrüstung besteht exemplarisch aus einer
GP-DX Montierung mit FS2 GoTo-Steuerung, einer
ALccd9-Kamera mit Filterschublade und H-alpha
Fiter, einem Objektiv mit Festbrennweite 100 bis
200mm, einem Leitfernrohr (ca. 300mm Brennweite), einer ALccd5-II Guidingkamera, einem Notebook mit Windows7 und der Software AstroArt5.
Die Routine ist selbstverständlich im Prinzip auch
auf vergleichbare Komponenten übertragbar.
Ich danke Michael Breite (www.astrolumina.de)
und Dr. Peter Heinrich für die geduldige und kompetente Unterstützung bei diesem Projekt.
Rolf Scheffer
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ALccd und AstroArt 5 – Schritt für Schritt zum Astrofoto
Inhalt
Nix geht...!......................................................................... 3
Den Rechner vorbereiten............................................ 5
AstroArt starten und
CCD-Kameras einrichten.............................................. 9
Hauptkamera fokussieren
und auf das Zielobjekt einrichten............................17
Das Autoguiding einrichten.......................................20
Mit der Hauptkamera
eine Aufnahmeserie belichten...................................27
Die Aufnahmeserie beenden......................................28
Dunkelbilder herstellen................................................30
Bildbearbeitung in AstroArt 5...................................32
Praxistipps.........................................................................39
Hintergrundwissen.........................................................41
GoTo mit AstroArt......................................................... 43
4
ALccd und AstroArt 5 – Schritt für Schritt zum Astrofoto
Den Rechner vorbereiten
5
Bevor Sie mit AstroArt Ihre Kameras steuern und
Ihre Astrofotos bearbeiten können, müssen sowohl
hardwareseitig als auch softwareseitig einige Voraussetzungen erfüllt werden. Insbesondere müssen
nach der Installation des Programms noch einige
Softwarebestandteile aus dem Internet geladen
und auf Ihrem Rechner installiert werden, um die
Kommunikation von AstroArt mit Ihren Kameras
auf top-aktuellem Stand zu sichern. Gehen Sie
schrittweise vor, es ist einfacher als Sie denken.
Bitte nehmen Sie sich
für den Vorgang, der in
diesem Kapitel beschrieben wird, viel Zeit.
Gehen Sie ganz in Ruhe
Schritt für Schritt die
einzelnen Punkte durch.
Nur so können Sie sicher
sein, dass am Ende alles
funktioniert!
Mindestanforderungen an Ihren Computer
Prozessor > 400 MHz (besser 1 GHz)
Arbeitsspeicher 256 MB (besser 1GB) RAM
freier Festplattenspeicher > 20 GB
Grafikkarte 1024x768 Pixel, 16 Mio. Farben
USB-2 Anschluss
Betriebssystem Windows XP Service Pack 2
(besser Windows 7 !)
Wegen der teilweise
sehr rechenintensiven
Prozesse in AstroArt5
empfiehlt es sich, ein
leistungsstarkes Notebook zu verwenden.
AstroArt 5 installieren
Legen Sie die AstroArt5 CD in das CD-Laufwerk
Ihres Rechners.
Das Installationsprogramm startet. Falls nicht,
doppelklicken Sie auf SETUP.EXE
Folgen Sie den Anweisungen des Installationsprogramms.
Nach Abschluss des Installationsprogramms
öffnen Sie Astroart und geben Ihren Benutzernamen und die Seriennummer ein. Diese steht
auf der Umschlagsinnenseite des Handbuchs.
Um ggf. die Sprache zu ändern, klicken Sie im
Menü File auf Language, wählen Deutsch aus
und starten AstroArt neu.
WICHTIG:
Damit sich bei den
langen Perioden der
Inaktivität während
der Aufnahmeserie Ihr
Bildschirm nicht verabschiedet (und damit
auch AstroArt):
> Start-Menü
> Systemsteuerung
> Energieoptionen
> Zeitpunkt zum
Ausschalten des
Bildschirms wählen
> Bildschirm ausschalt.
> Niemals
ALccd und AstroArt 5 – Schritt für Schritt zum Astrofoto
AstroArt starten und CCD-Kameras
einrichten
Ausgangslage: Das GoTo ist eingerichtet, Montierung und CCD-Kameras sind fertig verkabelt.
Im Folgenden werden anhand der Bildschirmfotos
die erforderlichen Schritte chronologisch (a, b, c...)
beschrieben. Beachten Sie bitte die Einstellungen
auf den Fotos, insbesondere welche Kontrollkästchen aktiviert sind und welche nicht.
Starten Sie AstroArt durch einen Doppelklick auf
das Programmsymbol auf Ihrem Bildschirm.
Klicken Sie auf das Kamera-Symbol a . Es öffnet
sich das Dialogfenster CCD Camera-Control panel.
Wählen Sie hier durch einen Klick auf den Setup
Reiter b den Dialogbereich zum Auswählen der
Kameraverbindungen aus.
a
b
c
d
Im Auswahlfeld Imaging/Guide camera wählen Sie
den Eintrag ASCOM c aus und klicken dann auf
die SETUP Schaltfläche d .
9
ALccd und AstroArt 5 – Schritt für Schritt zum Astrofoto
WICHTIG:
Achten Sie beim Verkabeln der CCD-Kameras
unbedingt auf die
korrekte Reihenfolge!
Ansonsten könnte es
zu Beschädigungen
kommen (s. Seite 39).
Verwechseln Sie den
Setup Reiter nicht mit
der SETUP Schaltfläche!
Im Setup-Bereich des
Camera - Control panel
können Sie 2 Kameras
einrichten. Das obere
Feld bezieht sich stets
auf die Kamera, mit der
Sie Ihr Astrofoto aufnehmen, das untere auf
die Guiding-Kamera.
Nur wenn Sie AstroArt
lediglich zur Kontrolle
der Guidingkamera verwenden, wird diese ins
obere Feld angemeldet.
Lassen Sie AstroArt
die Aufnahmekamera
und die Guidingkamera
steuern!
Hauptkamera fokussieren und auf
das Zielobjekt einrichten
Sie haben Ihre CCD-Kamera per Sucherfernrohr oder
über die FS2-GoTo-Funktion aufs Zielobjekt ausgerichtet. Nun soll das Objekt fokussiert und perfekt
im Bildausschnitt Ihrer Kamera platziert werden.
a
b
Die meisten DeepskyFotoobjekte sind nur
schwer durch Anpeilen
im Sucher sicher ins
Zentrum des CCD-chips
einzustellen, besonders wenn Sie längere
Brennweiten verwenden. Ein gut kalibriertes
GoTo-System ist hier
unerlässlich.
c
Im ASCOM QHY9 Driver klicken Sie den Settings
Reiter an a , wählen 2x2 Binning b und klicken
auf die START Schaltfläche c . Eine Belichtungszeit von 3.0 sec ist standardmäßig voreingestellt.
Wenn Sie mit dem
Mausrad den Bildkontrast verändern, so hat
dies keinen Einfluss auf
den Informationsgehalt
des Rohbildes. Die Veränderungen wirken nur
auf die Bilddarstellung
am Monitor.
Sie erhalten ein flaues Bild mit mehr oder weniger
scharfen Sternen. Mit dem Mausrad können Sie bei
Bedarf den Bildkontrast verändern.
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ALccd und AstroArt 5 – Schritt für Schritt zum Astrofoto
a
b
Die Belichtungszeit
sollte beim Fokussieren
nicht mehr als 1 Sekunde betragen, da sonst
aufgrund des Seeings
kein verwertbar scharfer Stern abgebildet
wird sondern meist nur
eine verwackelte Fläche
mit unkontrolliert
wechselnden Konturen.
c
d
Ziehen Sie mit gedrückter Maustaste ein Rechteck
um einen mäßig hellen Stern auf. Aktivieren Sie im
ASCOM QHY9 Driver den Reiter Focus/Guide a ,
wählen bei Camera 1 das 1x1 Binning b , geben
im Bereich Exposure time den Wert 0.5 ein c
und klicken auf die FOCUS Schaltfläche d .
c
Im Idealfall sollten
beim Fokussieren die
Fwhm-Werte möglichst
niedrig, der Focus-Wert
hingegen möglichst
hoch werden.
Beim Focus-Wert gibt
es allerdings eine
Beschränkung: Er sollte
nicht höher werden als
25.000 (ALccd9) bzw.
100 (ALccd5-II).
Gehen Sie beim
Scharfstellen der
Aufnahmekamera mit
größter Sorgfalt und
Geduld vor. Stimmt der
Fokus nicht, sind alle
anderen Bemühungen
umsonst!
18
a
b
Es öffnet sich ein Dialogfenster mit dem eingekastelten Bereich, wo Sie anhand der sich laufend
aktualisierenden Werte Fwhm a und Focus b
durch schrittweises Fokussieren der Optik die optimale Schärfe ermitteln können. Bei Bedarf können
Sie mit einem Klick auf die + und - Taste c die
Belichtungszeit in kleinen Schritten verändern.
ALccd und AstroArt 5 – Schritt für Schritt zum Astrofoto
Egal, welchen Reiter
Sie im ASCOM QHY9
Driver auswählen - die
untere Zeile mit der
START - Schaltfläche
bleibt stets gleich und
bezieht sich immer nur
ausschließlich auf die
Hauptkamera, nie auf
die Guidingkamera!
Einzig wenn Sie den
Reiter Focus/Guide
aktivieren, haben
Sie durch Auswählen
von Camera 1 oder
alternativ Camera 2 die
Möglichkeit, entweder
die Aufnahmekamera
(Camera 1) oder die
Guidingkamera (Camera 2) zum Fokussieren
anzusprechen oder das
Autoguiding zu starten.
Sie erhalten wieder mal
ein flaues Bild mit mehr
oder weniger scharfen Sternen. Mit dem
Mausrad können Sie bei
Bedarf den Bildkontrast
verändern.
Das Autoguiding einrichten
a
b
d
c
e
Klicken Sie hierzu im ASCOM QHY9 Driver auf den
Reiter Focus/Guide a . Aktivieren Sie dort den
Optionsschalter Camera 2 b und belassen das
Binning auf 1x1 c . Bei Exposure time wählen
Sie den Wert 1 sec. d . Klicken Sie nun zum Starten der Aufnahme mit der Guidingkamera auf die
Schaltfläche FOCUS e .
b
a
Ziehen Sie mit gedrückter Maustaste einen Rahmen um einen helleren Stern auf a . Um Ihren
Guiding-Stern zu fokussieren, kicken Sie nun abermals auf die Schaltfläche FOCUS b .
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ALccd und AstroArt 5 – Schritt für Schritt zum Astrofoto
Ein Klick auf die Schaltfläche Menu öffnet
einen Dialog, wo Sie
die Einträge auf dem
Diagramm in einer Datei speichern oder sie
zurücksetzen können.
a
Klicken Sie nun im Guide Window auf den Reiter
Statistics a .
Die Abbildung zeigt
den Zustand nach einigen Minuten Nachführung. Die meisten Ortsmarkierungen befinden
sich innerhalb des
inneren Zielkreises und
haben somit eine Abweichung von weniger
als 1 Kamerapixel vom
Idealwert in der Mitte.
Der Durchschnittswert
der Abweichungen
beträgt hier in Deklination 0.14 Pixel und
in Rektaszension 0.17
Pixel, ein hervorragender Wert!
Die beiden unteren
Diagramme zeigen
eine laufende Historie
des Autoguidings. Die
längsten Linien in DE
und RA gehören zu
den Ortsmarkierungen
die auf oder außerhalb
des inneren Zielkreises
im oberen Diagramm
liegen.
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Hier wird jede Positionsänderung des Leitsterns
aufgezeichnet. Solange die Ortsmarkierungen innerhalb des inneren Zielkreises bleiben, bewegt
sich die Nachführung im Subpixelbereich und ist
somit optimal.
ALccd und AstroArt 5 – Schritt für Schritt zum Astrofoto
Bildbearbeitung in AstroArt 5
Öffnen Sie AstroArt und klicken Sie in der oberen
Menüleiste Werkzeuge > Preprozessor an. Es öffnet sich das Dialogfenster Vorbereitung.
a
b
c
d
Die Dunkelbilder in den
Bereich Dark Frames,
die Aufnahmen in den
Bereich Bilder ziehen!
32
Im Bereich Dateien a doppelklicken Sie auf
das Verzeichnis, in das Sie die Aufnahmedateien
Ihres Objektes abgespeichert haben b . Wählen
Sie nun die Dunkelbilder c für die betreffende
Bildserie aus und verschieben sie ins leere
Fenster Dark Frames.
Die Aufnahmedateien Ihres Objektes d
verschieben Sie in das
leere Fenster Bilder.
ALccd und AstroArt 5 – Schritt für Schritt zum Astrofoto
Mit einem davon entfernen Sie den Gradienten,
also den Helligkeitsverlauf, der sich in den meisten
Astrofotos besonders in den Bildecken bemerkbar
macht. Dieser Filter arbeitet nur fehlerfrei, wenn
das Bild ausschließlich relevante Bereiche enthält.
Ihr Foto jedoch weist am oberen Bildrand einen
schwarzen Balken auf, der entfernt werden muss.
a
b
c
Klicken Sie auf das Symbol passend machen Fenster a , um die gesamte Bildfläche darzustellen.
Klicken Sie nun auf das Symbol Abschneiden b
und ziehen Sie mit dem Cursor einen Rahmen um
den relevanten Bildbereich c , sodass der Bereich
mit dem schwarzen Balken ausgespart ist.
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ALccd und AstroArt 5 – Schritt für Schritt zum Astrofoto
Der schwarze Balken
ist ein Abfallprodukt
der vorausgegangenen
Bildbearbeitung. Er
rührt vom Stacking her,
bei dem die Einzelbilder anhand der Sterne
passgenau übereinandergelegt werden. Am
Rand bleiben danach
„leere“ Bereiche übrig.
Fokussieren Sie – es geht noch schärfer!
Einer der besten Astrofotografen Deutschlands
verriet mir seinen Geheimtipp: Er nimmt sich zum
Scharfstellen bis zu 20 Minuten Zeit! Gehen Sie
beim Fokussieren der Aufnahmekamera mit größter Sorgfalt und Geduld vor. Stimmt der Fokus
nicht, sind alle anderen Bemühungen umsonst!
Geniales Hilfsmittel zum
mikrometergenauen und
reproduzierbaren Scharfstellen von Kameraobjektiven: FixFokus FF65
(astrotech.de).
Fixieren Sie die Kamerakabel!
Führen Sie die Kabel in
einem spannungsfreien
Bogen und fixieren sie
mit Klettband an der
Kameraschiene.
40
Lose herabhängende Kabel zerren an den Kameras,
können sich verfangen und während der Aufnahmeserie unbemerkt zum Verkippen des Bildfeldes
oder gar zu Beschädigungen an der Kamera führen.
Klettband bringt Ordnung in den Kabelsalat.
ALccd und AstroArt 5 – Schritt für Schritt zum Astrofoto
Ermitteln Sie den Längengrad Ihres Standortes per
GPS oder Google. Drehen Sie nun die Skalenscheibe „E 20 10 0 10 20 W“ nach folgenden Prinzip:
Die Strichplatte des
GP-Polsucherfernrohres.
Positionieren Sie den
Polarstern durch Feinbewegung in Azimut
und Höhe in die aktuelle
Jahresposition.
Die FS2-Handbox mit
den 4 Richtungstasten
rechts, links, oben und
unten sowie der Seitentaste an der linken
Gehäuseseite.
Standort = x° Ost
15° - x° = y
Erklärung: 0 auf der Skala = 15° O, Nullmeridian
y = Einstellung auf der Skala, bezogen auf den
weißen Strich am Polsucherfernrohr
Nach Einstellung des Längengrades darf die silberne Skalenscheibe nicht mehr berührt werden!
Drehen Sie nun die Rektaszensionsachse so, dass
die aktuelle Uhrzeit auf der schwarzen Skala dem
Datum auf der silbernen Skala gegenübersteht und
klemmen dann die Rektaszensionsachse.
Bringen Sie den Polarstern durch Feineinstellung in
Azimut und Höhe an die markierte Jahresposition
auf der Strichplatte des GP-Polsucherfernrohres.
Kalibrieren der Teleskopsteuerung
Bei der FS2-Steuerung geht das sehr einfach:
Richten Sie Ihre Aufnahmeoptik mittels Sucherfernrohr auf einen hellen bekannten Stern und
zentrieren diesen in der Bildmitte.
Geben Sie in der FS2-Handbox Ref.Obj. ein.
(Seitentaste gedrückt halten, dabei die rechte
Taste drücken)
Bestätigen Sie mit der rechten Taste.
Wählen Sie Ihren Stern aus. (Obere Taste drücken, bis Ihr Stern im Display angezeigt wird)
Bestätigen Sie mit der rechten Taste.
Geben Sie die Position ein. Ob diese W (West)
oder O (Ost) ist, erkennen Sie daran, wohin das
Gegengewicht zeigt. Für O drücken Sie die linke
Taste, für W die rechte.
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ALccd und AstroArt 5 – Schritt für Schritt zum Astrofoto
Serielle/USB Kabelverbindung einrichten
Für die GoTo Steuerung über AstroArt benötigen
Sie ein serielles Kabel mit beidseitig weiblichem
RS232-Anschluss. Eines der beiden Enden wird mit
einem Seriell/USB-Adapter verbunden.
Schießen Sie das Kabelende mit dem seriellen
RS232-Stecker an den seriellen Port der Teleskopsteuerung an. Der USB-Stecker am anderen Ende
des Kabels kommt in einen USB-Port Ihres Rechners. Achten Sie darauf, künftig immer nur diesen
USB-Port für das serielle Kabel zu verwenden!
Vorne links der serielle
RS232 Stecker, rechts
das andere Kabelende
mit Seriell/USB-Adapter.
Beide RS232 Kabelenden
haben einen weiblichen
Anschluss.
COM-Port notieren
Nun müssen Sie die Nummer des COM-Ports ermitteln, an dem Ihr serielles Kabel angeschlossen
ist. Öffnen Sie den Geräte-Manager in der Systemsteuerung Ihres Rechners. Klicken Sie das
Dreieck beim Menüpunkt Anschlüsse (COM & LPT)
an. Die Nummer des COM-Ports steht im Eintrag
USB Serial Port (COM...). Notieren Sie sich diese
COM-Nummer.
Teleskopverbindung aufbauen
a
Klicken Sie im Dialogfenster ASCOM QHY9 Driver
die Schaltfläche Telescope... an a .
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ALccd und AstroArt 5 – Schritt für Schritt zum Astrofoto
Was dieses Heft kann –
und was nicht
Sie haben sich also entschieden, die Königsklasse
der Astrofotografie zu meistern. Gut. Sie möchten
schmalbandige Deepsky-Fotografie mit einer gekühlten CCD-Astrokamera betreiben. Sie möchten
Farbauszüge von diskreten Wellenlängenbereichen
herstellen und sie zu eindrucksvollen Astrofotos
kombinieren. Und Sie sind so verrückt, dass Sie
dies ohne profunde Vorkenntnisse in Sachen CCDAstrofotografie angehen wollen?
Sie sind in guter Gesellschaft. Von Ihrer Sorte gibt
es eine ganze Menge, und nicht wenige davon geben nach kurzer Zeit verzweifelt und voller Frust
auf. Damit Ihnen das nicht so ergeht, wurde dieses
Heft geschrieben. Es nimmt Sie an die Hand und
führt Sie Schritt für Schritt zu ersten Ergebnissen
– nicht mehr, aber auch nicht weniger.
Foto: Michael Breite
Dies ist kein Kompendium der Astrofotografie.
Das Heft geht nicht in die Tiefe. Es bezieht sich
lediglich auf die Herstellung von monochromen
H-alpha Astrofotos mit kurzen Brennweiten am
Beispiel der ALccd9 Kamera und der AstroArt5
Software. Vorausgesetzt wird der sichere Umgang
mit einer GoTo Montierung und Kenntnisse in
der Bedienung eines Windows PC.
Im Anhang finden Sie ein paar wertvolle Tipps für bessere Astrofotos,
Hintergrundinformationen zu den
Begriffen Gain und Offset sowie
eine Einführung ins Thema GoToSteuerung mit AstroArt5.