ALccdund - Astrolumina
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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 3 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. 17 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 . 20 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. 26 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. 35 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. 44 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 . 46 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.