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Praxis Tipp: Welches Teleskop passt zu mir?

Praxis Tipp: Der „Reise-Russe“

Praxis Tipp: Nachführung eines Weitwinkelobjektives ohne Montierung

Praxis Tipp: Eine Heizung für Teleskop und Sternfreund

Praxis Tipp: Der Lasersucher

Praxis Tipp: Die ferngesteuerte Montierung

Praxis Tipp: Selbstbau einer Teleskopsäule

Praxis Tipp: Unser Sonnenteleskop

Praxis Tipp: Falschfarben Astrofotografie - Das Hubble Komposit

Praxis Tipp: Selbstbau einer Spiegelreflexkamera-Kühlung



Praxis Tipp: Welches Teleskop passt zu mir?

von Peter Köchling

Immer wieder erscheinen Astronomie Interessierte bei unseren Vorträgen oder rufen an, um sich zum Kauf eines Teleskops beraten zu lassen. Dieser kleine Leitfaden soll dabei helfen, das richtige Teleskop für den Einstieg in das schönste Hobby der Welt zu finden. Auf die Montierung und weiteres Zubehör wird in diesem Artikel nicht eingegangen, denn das Teleskop selbst ohne die Montierung und das Zubehör ist natürlich das Herzstück und hat bei Einsteigerteleskopen auch den größten Anteil an den Kosten.

Das Teleskop soll zwei Funktionen erfüllen. Das zu beobachtende Objekt soll erstens vergrößert und zweitens deutlich heller als mit dem bloßem Auge dargestellt werden. Es sind zunächst Linsenteleskope (Refraktoren) und Spiegelteleskope (Reflektoren) zu unterscheiden. Übrigens besitzen viele Haushalte bereits zwei Fernrohre, wissen es aber gar nicht. Der Feldstecher ist nichts anderes als zwei kleine Fernrohre und eignet sich hervorragend für erste Erkundungen am Nachthimmel.

Das erste Kriterium beim Fernrohrkauf, auf das geschaut wird, ist meistens die Brennweite, also die Länge von der vordersten Linse zum Brennpunkt der Lichtstrahlen. Die Brennweite des Fernrohr und des Okulars bestimmt nämlich die Vergrößerung.

So hätte man mit einem 900 mm Teleskop und einem 3 mm Okular eine 300fache Vergrößerung. Die maximale sinnvolle Vergrößerung wird allerdings durch die Öffnung, also Durchmesser der Linse, bestimmt. Eine Faustregel sagt, dass die eingestellte Vergrößerung nicht die Öffnung in mm übersteigen sollte. Bei Vergrößerungen darüber hinaus wird das Bild unscharf, Kontrastarm und dunkel. Fragen Sie beim Kauf also als erstes nach dem Durchmesser der Teleskopöffnung, dann kennen Sie die wahre maximale Vergrößerung. Für das Beispiel oben bräuchte man also eine Öffnung von 300 mm. Einfache Linsenteleskope weisen aber häufig nur Öffnungen von bis zu 100 mm auf.

Größere Linsen werden sehr schnell teurer und sind für den kleinen Geldbeutel zum Einstieg nicht zu empfehlen. Möchte man dann mehr Öffnung und somit mehr Vergrößerung zu erschwinglichen Preisen haben kann man auf Spiegelteleskope umsteigen. Spiegel lassen sich ab bestimmten Durchmessern leichter herstellen als Linsen. Das Standard-Spiegelteleskop ist das Newton Teleskop. Es ist von seiner Bauform und Handhabung sehr praktisch, da der Okularauszug oben seitlich an der Öffnung liegt und so bequem im Stehen der Himmel beobachtet werden kann.

Neben Brennweite und Öffnung sollten Astronomieliebhaber auch auf die Qualität des Fernrohrs achten. Mit Qualität ist gemeint, wie sorgfältig die Linsen und Spiegelflächen verarbeitet sind und wie gut die Linsen aufeinander abgestimmt sind. Gerade Einsteiger, die später auch mal durch ihr Teleskop fotografieren wollen, sollten auf Qualität achten. Erfahrene Sternfreunde, auch in Internetforen, können zu dieser Frage bestimmt weiterhelfen.

Die Qualität der Okulare ist für Einsteiger zunächst noch zweitrangig. Wichtig ist, dass man verschiedene Okulare hat, mit denen man die Vergrößerungen im Bereich der maximal Sinnvollen (Faustregel) und gestaffelt darunter erreichen kann. Zudem sollte man auf ein großes Gesichtsfeld, also eine große Austritts-Linse achten.

In der Tabelle sind beispielhaft aufgeführt, welche Objekte man mit verschiedenen Einsteiger-Teleskopen beobachten kann. Natürlich ist dies nur eine grobe Orientierung. Der Erfolg bei der Beobachtung hängt auch von den Sichtbedingungen und der Erfahrung des  Beobachters ab. Vereinfacht kann man sagen, dass bei Beobachtungen von hellen Objekten wie Mond oder Planeten, bei denen man Details erkennen möchte Linsen im Vergleich zu Spiegel mit selben Durchmessern vorzuziehen sind. Für lichtschwache Objekte wie ferne Galaxien ist die größere Öffnung eines Spiegels vorzuziehen, denn schon eine Verdoppelung des Durchmessers führt zu einer 4fachen Fläche und somit zu 4 mal mehr Helligkeit.

Nun darf man sich durch diesen Leitfaden nicht abschrecken lassen auch mit kleinen Instrumenten den Himmel zu beobachten. Auch wenn mir die großen Fernrohre der Astronomischen Arbeitsgemeinschaft zur Verfügung stehen, greife ich dennoch immer wieder gerne zum Feldstecher oder zum Fernrohr mit 80mm Öffnung und genieße die Nacht ganz in Ruhe. Jedes Teleskop hat seinen Himmel!

 




Praxis Tipp: Der „Reise-Russe“

von Peter Köchling

Mit dem Fall des Eisernen Vorhang rieben sich Hobbyastronomen die Hände, da die sogenannte „Russentonne“ auch nach Westdeutschland kamen. Dieses Maksutov Spiegelteleskop bietet eine hervorragende Abbildungsqualität bei gleichzeitiger kompakter Bauform. Bekannt ist es unter dem Namen "MTO-11CA" oder auch MC Rubinar. Gebraucht ist es für 200 Euro bis 350 Euro zu erwerben. Meine gebrauchte Russentonne hat eine Öffnung von 100mm bei einer Brennweite 1000mm.

  Mit nur wenigen Zubehörteilen lässt sich dieses Teleobjektiv zu einem erstklassigen Teleskop für Einsteiger oder als Reisefernrohr umbauen. Das Objektiv besitzt einen in Osteuropa üblicheren M42 Ausgang. Darauf habe ich einen M42 auf T2 Adapter gesetzt. Auf den T2 Adapter wiederum einen möglichst kurzen T2 - 1,25 Zoll Okularauszug. Beides habe ich im Internet bestellt. Einen Okularauszug hatte ich noch zuhause.

  Mit meinem 40 mm 1,25 Zoll Okular ist der Mond oder die Sonne genau passend im Bildfeld. Um den Fokus richtig einzustellen, muss man allerdings zuvor eine kleine Madenarretierschraube neben dem Fotogewinde Anschluss herausschrauben. Praktischer Weise besitzt meine Russentonne zwei Fotogewinde, sodass ich an eine immer einen Schwalbenschwanz angebracht habe. Alternativ kann die andere auch mit einem kleinen Sucherfernrohr ergänzt werden. Da ich diese umfunktionierte Russentonne auch als Leitrohr nutze, habe ich den Schwalbenschwanz durch eine Rohrschelle ergänzt – bombenfest!

  Alles in allem habe ich für ca. 350 Euro ein leistungsstarkes Fernrohr (ohne Okular und Zenitprisma) erstanden, an das ich mit wenigen Handgriffen auch meine Spiegelreflexkamera anschließen kann. Der vergrößerte Bildausschnitt entspricht etwa dem Daumennagel bei ausgestrecktem Arm. So lässt sich im Urlaub nicht nur der Mond oder der Sonnenuntergang, sondern auch gleich die exotische Tierwelt aus der Ferne fotografisch festhalten.

 

Bild 1: Die Russentonne ergänzt mit 1,25 Zoll Okularauszug, Zenitspiegel, Schwalbenschwanz und Rohrschelle.

 

Bild 2: Ein Murmeltier in den Alpen fotografiert mit der Russentonne und der Canon EOS 400D.




Praxis Tipp: Nachführung einer Weitwinkelkamera ohne Montierung

von Jürgen Behler und Peter Köchling

Wer sein Interesse für die Astrofotografie entdeckt, beginnt meistens damit, den Sternhimmel mit einer auf einem Stativ befestigten Kamera zu fotografieren. Die ersten Ergebnisse sind oft ernüchternd. Auf kurz belichteten Aufnahmen (bis 10 Sekunden) sind nur wenige Sterne erkennbar, bei längeren Belichtungszeiten werden die Sterne als mehr oder weniger lange Striche abgebildet. Zwar kann eine Strichspuraufnahme auch ihren Reiz haben, aber bald möchte der angehende Astrofotograph seine Kamera dem Lauf der Sterne nachführen können, um so auch schwächere Sterne und vielleicht sogar einige Emissionsnebel abbilden zu können.

Dazu ist nicht unbedingt eine teure Fernrohrausrüstung erforderlich. Es gibt eine ganze Palette von Geräten, mit denen es möglich ist, manuell die Drehung des Sternenhimmels auszugleichen. Mit etwas handwerklichen Geschick kann man ein solches Nachführgerät leicht selbst herstellen. Hier stelle ich jetzt meine Lösung vor.

  Berechnung und Konstruktion

  Eine scherenartige Konstruktion schien mir eine gute Lösung zu sein. Hierzu mussten zwei übereinander gelegte Metallschienen an einer Seite durchbohrt werden und mit einer Schraube, die als Gelenk (und später Polachse) dienen sollte, verbunden werden. Die untere Schiene sollte auf einem Fotostativ befestigt werden können, während auf der oberen der Fotoapparat montiert werden sollte. Sodann musste die obere Schiene gegenüber der unteren mit der richtigen Geschwindigkeit gedreht werden können.

Die schon erwähnte Schraube, die die Rolle der Polachse übernehmen soll, ist mit S1 bezeichnet. Auf der gegenüberliegenden Seite ist in die untere Schiene ein Gewinde gebohrt worden, um die beiden Schienen mittels einer Schraube S2 auseinanderdrücken zu können. Ein an der oberen Schiene befestigtes Blech B dient als Anschlag bzw. Ansatzpunkt für die „Antriebsschraube“. Zwei Federn am äußeren Ende der Schienen verhindern ein unkontrolliertes Auseinanderstreben der beiden Schienen. Wird die Schraube zurückgedreht, ziehen sich die Schienen in die Ausgangstellung zurück. In der Mitte der unteren Schiene ist ein Schnellverschluss angeschraubt, mit dem man das Gerät auf ein Stativ befestigen kann. Auf der oberen schiene befindet sich noch die Befestigung für den Fotoapparat. Für diesen Zweck ist ein kleiner Kugelkopf ideal. Die gesamten Materialkosten meines Nachführgerätes sind mit etwa 30 Euro sehr gering.

  Die Nachführgeschwindigkeit

  Die Antriebsschraube sollte einmal pro Minute gedreht werden, also mit der Geschwindigkeit eines Sekundenzeigers.  Ich wollte eine M6 Schraube benutzen, die eine Steigung von 1 mm aufweist. Das heißt: Bei jeder Umdrehung schraubt sich die M6-Scharube 1mm weit durch das Gewinde. Vier Kurbeldrehungen dauern also vier Minuten und drücken die beiden schienen 4 mm auseinander. In vier Minuten hat sich der Sternenhimmel am Äquator um 1° weitergedreht. Wie groß muss dann der Abstand x der Kurbel vom gelenk (Polachse) sein? In dem rechtwinkligen Dreieck, in dem x die Ankathete des Winkels 1° und die Strecke 4 mm die Gegenkathete ist, gilt tan 1° = 4mm / x, also x = 4mm/ tan 1° = 228,57 mm.

  Fotopraxis mit dem Nachführgerät

Dieses Gerät eignet sich besonders gut für die Fotografie von Sternfelder mit Weitwinkelobjektiven. Bevor man mit der Belichtung beginnt, muss die Verbindungsschraube der beiden schienen auf den Himmelspol ausgerichtet werden. Dies kann einfach geschehen, indem man über die Kamerabefestigung den Polarstern anpeilt. Eine Abweichung von 1° bis 2° ist mit etwas Übung immer einzuhalten und ergibt eine für unsere Zwecke hinreichende Genauigkeit.

Es ist nicht zwingend nötig, die Kurbel während der Belichtung kontinuierlich zu drehen. Ohne Nachführung wandert nämlich ein Stern bei Verwendung eines 28 mm Objektiv bei einer 10 Megapixel Kamera in 3 Sekunden gerade mal 1 Pixel auf dem Fotochip. Hellere Sterne werden also erst nach 10 Sekunden deutlich strichförmig. Demnach ist es also ausreichend, wenn man die Kurbel 10 Sekunden um jeweils 60° weiterdreht. Allerdings müssen diese Zeiten genau eingehalten werden. Zum Zeitnehmen ist eine Uhr mit digitalen Leuchtziffern besonders gut geeignet. So sind Belichtungszeiten von mehreren Minuten sogar möglich. Bei größeren Brennweiten muss man noch häufiger weiterdrehen. Bei 50 mm müsste man schon alle 5 Sekunden 30° weiterdrehen. Und möchte man nun noch die Striche auf 1 Pixel reduzieren, müsste man die Kurbel alle 1,5 Sekunden um 9° weiterdrehen. Bei dieser Genauigkeit hilft also nur noch eine kleine Montierung. Zudem muss die Ausführung des Nachführgerätes und des Statives ausreichend stabil sein, um Wackler während des Drehens zu vermeiden.

  Heute scheint dieses Nachführgerät, welches zu Zeiten des Diafilmes gute Dienst leistete und liebevoll „Handkurbel“ genannt wird, im Zeitalter der digitalen Fotografie etwas in Vergessenheit geraten. Tatsächlich kann es bei speziellen Anwendungen auch hier noch ein sehr wertvolles Hilfsmittel sein. Denn wer glaubt, in der digitalen Astrofotografie auf eine Nachführung vollkommen verzichten zu können und stattdessen auf kurze Belichtungszeiten mit hoher ISO Empfindlichkeit zu setzen, riskiert ein starkes Verrauschen des Bildes.

 



Praxis Tipp: Eine Heizung für Teleskop und Sternfreund

von Peter Köchling

Man sagt ja den kalten Winternächten die besten Sichtbedingungen nach. Allerdings muss gerade dann auch der Sternfreund und auch das Teleskop frieren.

Das Teleskop strahlt während der Nacht seine Wärme kontinuierlich ab und kann dabei selbst sogar kälter werden als die Umgebungsluft. Dann beginnt das Teleskop und vor allem die Glasflächen mit Wasser zu beschlagen und in manchen Fällen frieren diese sogar zu. In diesen Fällen hilft dann nur noch regelmäßiges Putzen, Hauchen oder der Heißluftfön.

Man kann das beschlagen aber dauerhaft verhindern mit einer beheizten Taukappe. Eine Taukappe ist zunächst nur ein langes Rohr und etwas aufgerollte Pappe, die man vorne über die Öffnung stülpt. Eine unbeheizte Taukappe hilft ein wenig. Bei kalten oder feuchten Nächten muss diese zusätzlich beheizt werden. 

Ich habe zunächst für mein Leitrohr (100mm Öffnung) eine kleine Taukappe aus Pappe gebaut. In diese habe ich mehrere Schlaufen eines Heizdrahtes hineingeklebt. Dabei muss man aufpassen, dass der Draht sich selbst nicht berührt. Schließlich habe ich mit einer Lüsterklemme ein altes Netzteil an beide Enden des Heizdrahtes angeschlossen.

Bild 1: Die beheizte Taukappe (ca. 5W) für 100mm Öffnung.

 

Um auf der einen Seite genug Wärme zu produzieren, und auf der anderen Seite den Draht oder das Netzteil nicht durchschmoren zu lassen muss man etwas rechnen.

Der Draht hat pro Meter einen gewissen elektrischen Wiederstand R in der Einheit Ohm pro m. Umso länger der Draht, umso größer ist der Wiederstand R. Nun gilt das Ohmsche Gesetz R = U/I, wobei U die Spannung und I der Strom ist. Mein Netzteil gibt rein zufällig 8,6 Volt Spannung und 0,560 Ampere Strom. Somit muss ich den Draht genau so lang machen, dass ich etwa 15 Ohm erhalte. Wer es genau wissen will, kann die Länge auch mit einem Multimeter, welches elektrische Widerstände anzeigen kann, abgreifen. Bei dieser Rechnung muss man grundsätzlich beachten, dass auch durch einen Heizdraht nur begrenzt Strom fließen kann. In meinem Fall sind es 0,9 Ampere, was mehr ist, als das Netzteil kann.

Bei meinem großen C11 Teleskop mit 280mm Öffnung ist mit ehrlich gesagt eine Pappe viel zu groß. Zudem glaube ich nicht, dass eine Pappe lange hält, sodass ich eine andere Lösung brauche. In einem Supermarkt entdeckte ich einen schwarzen Nierengurt, wie sie ihn Motorradfahrer nutzen. Dieser hat genau den Durchmesser, den ich brauche. In diesen habe ich nun mehrere Schlaufen des Heizdrahte hin und her auf einem Klebeband befestigt. Die Enden sind jeweils mittels Lüsterklemmen fixiert. Dieses Klebeband mit dem Heizdraht habe ich wiederum mittels Doppelklebeband als Einlage in den Nierengurt befestigt.

Der Gurt mit ca. 25 W Heizleistung gibt eine wohlige Handwärme ab, die man sich entweder um das Teleskop oder um die Hüfte schnallen kann; je nach dem, wer es nötiger hat. Im Praxistest hat er sich für beide Anwendungen bewährt.

Bild 2: Der Nierengurt zum Wärmen des Teleskops oder des Sternfreunds mit ca. 25 W.


 



Praxis Tipp: Der Lasersucher

von Peter Köchling

Fast jedes Teleskop hat immer ein kleineres Linsenfernrohr angebaut, den so genannten Sucher. Seine Hauptfunktion ist es, das Teleskop beim Blick durch den Sucher mit kleiner Vergrößerung auf das gewünschte Objekt auszurichten. Häufig stört dabei aber, dass das Bild im Sucher spiegelverkehrt oder anderweitig verdreht ist. Man verliert häufig das Gefühl, welchen Stern man genau bei dieser Vergrößerung sieht. Dabei weiß man häufig mit bloßem Auge genau, wo das gesuchte Objekt steht, muss aber umständlich, den Sucher ausrichten und dann noch im Fernrohr suchen. Eines Abends, als ich mich wieder über den Sucher ärgerte, dachte ich, „Warum kann das Teleskop nicht auf die Position am Himmel zeigen, auf die es gerade beobachtet?“ Und da kam mir die Idee einen hellen Laserpointer am Teleskop anzubringen.

Zunächst klebte ich provisorisch den Laserpointer mit Doppelklebeband an eine Kante, die zur Teleskopachse parallel war. Dies funktioniert schon ganz gut, doch musste ich den kleinen Taster des Lasers dauerhaft drücken, während ich mit der Ausrichtung beschäftigt war. In solchen Situation kann man eine dritte Hand gebrauchen.

Schließlich habe ich den Laserpointer auf eine kleine Aluminiumfläche mit Kabelbinder befestigt. Der Taster taucht in eine Gewindebohrung ein, in die eine Schraub von der anderen Seite eingeschraubt ist. Der Taster kann durch Reinschrauben so permanent eingeschaltet werden. In die Aluminiumfläche habe ich dann noch mittig ein Fotogewinde hineingeschnitten. Nun kann man den Laser auf ein Gelenk oder Kugelkopf setzen und schließlich irgendwo am Teleskop anbringen.

Der Laser muss dann über den Kugelkopf oder das Gelenk einmalig parallel zum Teleskop ausgerichtet werden. Der Laser zeigt durch einen langen Strahl ziemlich genau auf die Stelle am Himmel, wo auch das Fernrohr hinschaut. Bewegt man sich wenige Schritte vom Laser weg, stellt man allerdings fest, dass der Strahl scheinbar am Himmel wegwandert. Diesen Effekt nennt man auch Parallaxe.

Bei sehr kalten Nächten wird die Batterie des Suchers aber schnell schwach, sodass ich darüber nachdenke, den Sucher an ein 3V Netzteil anzuschließen. Übrigens sollte der Strahl nicht zu hell sein, sodass man Nachbarn und andere unbeteiligte nicht misstrauisch werden. Mein grüner Laser hat weniger als 200mW und ist vollkommen ausreichend.

Ein solcher Lasersucher ist zudem viel platzsparender und meist auch leichter, was ihn somit für kleine Reisefernrohre sehr interessant macht.

Bild 1: Der Lasersucher mit Gelenk

Bild 2: Der Lasersucher auf einem kleinen Kugelkopf


 

 



Praxis Tipp: Die ferngesteuerte Montierung

von Peter Köchling

Stellen Sie sich vor, Sie sitzen in Ihrem Arbeits- oder Wohnzimmer am PC mit einem Glas Tee und machen Astrofotos mit Ihrem eigenen Teleskop, welches draußen im Garten, auf dem Balkon oder in der Sternwarte steht. Ein Traum vieler zunehmend bequemer Sternfreunde. Im Folgenden möchte ich auch für Einsteiger erklären, wie dies mit etwas Freeware aus dem Internet und Hardware für unter 100 Euro möglich ist.

Zunächst brauchen wir eine Montierung, die über einen PC oder Laptop ansteuerbar ist. Dies ist in meinem Fall die EQ6. Statt einer teureren GoTo Handsteuerung habe ich ca. 30 Euro in den EQDIR Adapter von „Shoestring“ investiert. Dieser wird zwischen den COM Ports der Montierung und des Laptop gesteckt. Falls der Laptop kein COM Port hat ist ein Serial Konverter (ca. 10 Euro) notwendig. Die Software zur Steuerung „EQMOD ASCOM“ [1] zu Steuerung ist im Internet frei verfügbar und wird von einer fleißigen Gemeinschaft von Sternfreunden gepflegt. Mit dieser Software kann die Montierung mit Geschwindigkeiten von 0,1 bis 800 fach bewegt werden. Neben Siderisch, Sonne und Mond können auch frei programmierbare Geschwindigkeiten für Kometen zum Beispiel ausgewählt werden. Auch die Ausrichtung der Montierung an den Himmelkoordinaten und die Kompensation des Periodischen Fehlers der Montierungsmechanik liefert die Software gleich mit. Wirklich praktisch ist, dass die EQMOD Software und somit die Montierung mittels eines Funk Gamepads gesteuert werden kann. Man schaut also bequem durch das Okular mit dem Funk-Gamepad (ca. 40 Euro) in der Hand und fährt gemächlich über die Mondoberfläche, während der Laptop einige Meter entfernt ohne lästigen Kabelsalat auf die Signale des Gamepads hört.

Darüber hinaus ist die EQMOD Software mit vielen anderen Programmen kompatibel. „Stellarium“ [2], ein beliebtes Freeware Planetariumsprogramm, bietet das kleine Progrämmchen „Stellariumscope“ an, welches u.a. die ASCOM Treiber von EQMOD unterstützt. Auf diese Weise können Objekte, welche auf der Sternenkarte in Stellarium markiert sind mit Drücken von „STRG“ und „1“ direkt von der Montierung angefahren werden, sofern der aktuelle Himmel mit Stellarium sorgfältig synchronisiert wurde.

Auch das automatische Nachführen kann über den ASCOM Treiber zum Beispiel mit der Freeware „Guidemaster“ [3] geschehen. Guidemaster unterstützt eine Vielzahl von  CCDs, Webcams und DSLRs (Digitale Spiegelreflexkamera) und es ist sogar ein einfacher Kamera Timer zur Steuerung der DSLR integriert. Als Timer-Software meiner Canon Eos 400Da bevorzuge ich aber den „Skytimer“ [4] von Udo Bojarra. Sein auf DOS basierendes Programm ist zwar einfach aufgebaut, bietet aber fast alles was man zur Belichtungssteuerung braucht. Zurzeit arbeitet er an einer frei wählbaren Belichtungs-Sequenz, die vom Benutzer in Form einer Excel Tabelle vorgegeben wird. Der Adapter von COM Port auf den Kamera-Stecker RS-60 kann man gemäß der Bauanleitung auf seiner Internetseite selbst nachbauen.

Nun kann die Montierung und Kamera über den Laptop vollständig gesteuert werden. Um vom Wohnzimmer-PC den Laptop fernsteuern zu können, greife ich auf bewährte Fernwartungssoftware wie „Teamviewer“ [5] zurück, sofern der Laptop und PC über Internet bzw. LAN verfügen. Auf diese Weise bediene ich den Laptop am PC. Genauso gut können Freunde und Bekannte auf der ganzen Welt, das Geschehen auf dem Laptop via Internet mitverfolgen oder sogar das Teleskop steuern.

Internet -Links

[1] http://eq-mod.sourceforge.net/

[2] www.stellarium.org/de/

[3] www.guidemaster.de/

[4] http://www.bojarra.com/digital/astro-foto.htm

[5] http://www.teamviewer.com/

Abbildung: Eine vereinfachte Darstellung des Zusammenspiels von Software (blau) und der Hardware (schwarz/weiß).


 

 



Praxis Tipp: Selbstbau einer Teleskopsäule

von Peter Köchling

Mit zunehmender Bequemlichkeit denkt jeder Hobbyastronom irgendwann mal daran, sich den Wunsch einer eigenen Sternwarte zu erfüllen. Wie angenehm ist es doch, hinauszugehen, die Montierung einfach anzuschalten und ohne jede Vorarbeiten einfach loszulegen. Dies ist für unsere Mitglieder Peter Becker, Udo Bojarra, und Ralph Sander bereits Realität. Ich selbst bin zwar vom Traum einer eigenen kompletten Sternwarte noch weit weg, bin aber mit dem Bau einer Säule etwas näher gekommen.

Zunächst einmal plante und rechnete ich ein wenig zur Größe und Statik. Die Säule soll möglichst stabil und steif sein und Schwingungen während der Beobachtung oder Fotografie nach unten in den Boden ableiten. Allerdings soll die Säule auch nicht übermäßig schwer werden. Nach einigen Recherchen in Literatur und Internet kam ich zu dem Schluss, dass der eigentliche Schwachpunkt der Steifigkeit fast immer die Befestigung der Kamera und des Teleskops ist und selten die Säule oder die Montierung. Schwingungen am Teleskop können durch Wind, Hochklappen des Spiegels in der Kamera oder Bodenschwingungen entstehen.

Von einem Bekannten bekam ich ein Stahlrohr mit 1100 mm Länge, 130 mm Durchmesser und 4,5 mm Wandstärke. An einem Ende war bereits eine rechteckige Stahlplatte mit vier 20mm Bohrungen fest verschweißt.

Wichtig für das Fundament ist, dass es möglichst tief reicht, deutlich schwerer ist als die eigentliche Last und eine gute Anbindung an das umgebende Erdreich und zur Säule hat. So grub ich ein etwa 60 cm tiefes Loch, da der Boden irgendwann zu fest wurde. Anschließend schlug ich vier 1 Meter M20 Gewindestangen und einen Bodendübel aus Stahl in das Loch hinein. Zunächst füllte ich das Loch nur halb mit schnell aushärtendem Beton und etwas Split aus dem Baumarkt. Noch während der Beton feucht war, setzte ich die Säule mit der Platte auf gekonterten Muttern auf die Gewindestangen auf. Die Säule schwebte nun und wurde nur von den Gewindestangen gehalten. Jetzt war es wichtig mit den vier Muttern unter der Platte die Säule lotrecht auszurichten und anschließend von oben nur leicht mit weiteren Muttern zu fixieren. Den Beton habe ich dann von unten an die Platte der Säule bündig gegossen. Nach wenigen Tagen war der Beton voll ausgehärtet und ich zog die Muttern fest an, sodass die Säule über den Beton und den Gewindestangen eine hohe mechanische Ankopplung zum Erdreich hat. Da bewegt sich nichts mehr. Wichtig ist, die Bodenplatten um die Säule herum dürfen keinen direkten Kontakt zum Fundament haben, damit man beim Herumlaufen keine Schwingungen auf das Fundament und die Säule überträgt.

Wie bekomme ich nun meine EQ6 Montierung auf die Säule? Den Anschluss der Montierung auf dem Stativ ist standardisiert und lässt sich leicht ausmessen und nachbauen. Ein Freund gab mir einen Tipp, dass ein Rentner in Warstein eine Drehbank hat und solche Arbeiten gerne macht. So drehte dieser mir mit viel Liebe die Anschlussplatte aus Aluminium nach meiner Zeichnung. Da ich zuvor etwa 100 mm von der Säule hab absägen lassen, konnte dieses Endstück passgenau für die Anschlussplatte bearbeitet werden. Die Anschlussplatte umfasst mit ca. 20 mm von außen das Endstück. Das Endstück hat mir dann ein Bekannter und gelernter Schweißer wieder auf die Säule aufgeschweißt.

Nun folgten noch Feinarbeiten, die die Montierung wiederholgenau auf der Säule positionieren soll. Dazu greift eine Nut in der Anschlussplatte passend über eine Schraube, die seitlich im Endstück der Säule eingeschraubt ist. Weitere drei M6 Senkkopfschrauben fixieren die Anschlussplatte auf der Säule. In der ersten Nacht habe ich alles zusammengeschraubt und die Montierung, wie schon früher beim Stativ, mittels Polsucher ausgerichtet.

Der Clou meiner Anschlussplatte ist nun der, dass die Montierung nun fest mit der Anschlussplatte verschraubt bleibt und stets auf den Pol ausgerichtet ist. So kann ich die Anschlussplatte mit Montierung einfach aufsetzen und brauch mir über eine Ausrichtung keine Gedanken mehr machen. Alles bleibt auf besser als 1/20 Grad auf Himmelspol ausgerichtet. Dies reicht für Astrofotografie mit kleineren Objektiven ohne jede Nachführkontrolle vollkommen aus. Möchte ich zum Beispiel tagsüber die Venus mit dem Teleskop beobachten, brauche ich nur die Anschlussplatte mit ausgerichteter Montierung auf die Säule zu setzten, die drei Senkkopfschrauben anziehen, Teleskop montieren und Strom und Laptop anschließen. Da auch die Software zur Teleskopsteuerung noch die letzte Ausrichtung der Montierung gespeichert hat, kann ich nun über den Laptop die Position der Venus sehr genau anfahren. Wenn ich wieder alles abbaue bleibt nur die Säule zurück im Garten.

Insgesamt habe ich mit meinem Säulen Konzept die Vorteile einer festen Sternwarte umgesetzt ohne auf Flexibilität verzichten zu müssen. Ich spiele sogar mit dem Gedanken, weitere baugleiche ausgerichtete Säulen an anderen Standorten zu installieren, um dort mit derselben Anschlussplatte und Montierung arbeiten zu können.

 

Bild 1: Das Loch für das Betonfundament.

 

Bild 2: Die Säule auf dem Fundament.

 

Bild 3: Montierung und Anschlussplatte bleiben fest miteinander verschraubt. Die Montierung ist bereits auf den Pol ausgerichtet und braucht nur noch mittels 3 M6 Schrauben fixiert werden.

Bild 4: Die fertige Säule mit der EQ6 Montierung in meinem Garten. Auf dem Fundament um die Säule liegen noch ca. 20 kg Split. Die Säule selbst kann noch mit Sand gefüllt werden, um den Schwerpunkt nach unten zu verlagern.

 

Bild 5: Diese Bild der Milchstraße im Sternbild Schwan ist mit der neuen Säule ohne Nachführkontrolle aus der Innenstadt Gesekes heraus entstanden. Die verwendete Kamera ist eine Canon EOS 400D mit einem 50mm Objektiv. Es wurden je 10 Bilder mit 2 Minuten Belichtungszeit mit einem CLS Lichtverschmutzungsfilter und H-alpha Filter zusammengefügt.


 

 



Praxis Tipp: Unser Sonnenteleskop

von Udo Bojarra

Wir Astronomen sind schon ein armes Völkchen. Konnten wir uns nicht ein einfaches Hobby aussuchen? Einfach etwas, was man jederzeit ausführen kann, wenn man Lust dazu verspürt.

Wie sieht unser Hobby aus. Entweder man hat Zeit, dann spielt das Wetter nicht mit oder der Sternenhimmel ist klar, dann hat man oft keine Zeit oder man muss morgens früh aufstehen. Im Sommer kann das Wetter schön sein und man hat Zeit, doch lohnt es sich trotzdem nicht, denn in den Monaten Juni und Juli wird es auch in unserem Breitengrad nicht richtig dunkel. Selbst im August, wenn es schon einige Stunden astronomisch dunkel genug ist, muss man dann Dank der Sommerzeit bis nach Mitternacht warten, um dann 1 bis 2 Stunden den Himmel zu beobachten oder ein paar Fotos zu machen.

Und wie sieht es im Winter aus? Da sind die Nächte zwar sehr lang, dafür leider auch sehr kalt. In den jüngeren Jahren hatte mir das nicht soviel ausgemacht. Kommt man aber in das Rentenalter, dann geht man bei Temperaturen unter Null Grad nicht mehr lange nach draußen.

Da kam mir die Leihgabe des Vereins, unser Sonnenteleskop, gerade richtig. Zum Einem habe ich Tagsüber mehr Zeit, als die meisten bei uns im Verein, und zum anderen kann ich Astronomie im Sommer lange betreiben Dank der kurzen Nächte und der Sommerzeit.

Obwohl es bis August noch nicht viele schöne Tage gab, hatte ich doch die Gelegenheit, einige Tage die Sonne zu beobachten. Allerdings wurde es bei mir in der Sternwarte sehr warm, obwohl ich schon mit einer großen Pappe mein Kopf hinter dem Teleskop geschützt hatte.

Also müsste ich mich auf den Winter freuen. Dann ist es zwar kalt, nur in der Sonne wäre das sicher gut auszuhalten. Allerdings sind im Winter die Tage und somit die Sonnenstunden sehr kurz. Außerdem kommt die Sonne selbst im Süden nicht sehr hoch über dem Horizont, so dass ich bei mir höchsten 1 bis 2 Stunden Sonnenbeobachtungen machen könnte.

Genug gestöhnt. Jetzt einmal die ersten Erfahrungen mit unseren Vereinsteleskop.

Es gibt drei Möglichkeiten Protuberanzen zu beobachten. Erstens bei einer Totalen Sonnenfinsternis sind sie mit bloßem Auge zu sehen. Nur dazu müssen weite Reisen auf sich genommen werden. Außerdem dauert eine Sonnenfinsternis nur einige Minuten.

Die zweite Möglichkeit ist ein reines Protuberanzen Teleskop. Hier wird die Sonne mit einer Kegelblende abgedeckt. Dazu kommt noch ein H-Alphafilter. Damit sieht man im Teleskop eine schwarze Scheibe (Kegelblende) und am Rand der Scheibe können die Protuberanzen beobachtet werden. Dieses Verfahren ist aber sehr aufwendig. Denn die Sonne verändert im Laufe des Jahres ihren scheinbaren Durchmesser, so dass man mehrere Kegelblenden benötigt und es kann auch gefährlich für die Augen werden, wenn die Sonne von der Blende nicht vollständig abgedeckt wird.

Die dritte Möglichkeit ist unser Vereinsteleskop. Es ist ein 100mm Refraktor (Linsenteleskop). Vor der Linse ist ein Filter, der einen großen Teil der Wärmestrahlung schon rausfiltert. Hinter dem Teleskop kommt dann ein engbandiger H-Alpha Filter, so dass jetzt bei der Beobachtung nicht nur die Protuberanzen, sondern gleichzeitig auch die Sonnenflecken beobachtet werden können.

Bei meiner ersten Beobachtung war ich allerdings etwas enttäuscht. Hatte ich doch schon zwei Mal durch einen Protuberanzen Teleskop mit Kegelblende beobachtet. 1988 war es in Süd-Frankreich bei unserer 3. Exkursion und 1990 bei unserer 4. Exkursion zur Sonnenfinsternis in Finnland in der Sternwarte von Helsinki. Dort waren die Protuberanzen an der schwarzen Scheibe der Kegelblende viel deutlicher und kräftiger zu sehen, als in unserem Teleskop. Die Sonne ist hier sehr hell, so dass die Protuberanzen erst übersehen werden. Erst auf dem zweiten Blick sieht man, wie viele Protuberanzen rund um die Sonne sind. Wenn man dann die Sonne zum Teil aus dem Gesichtsfeld dreht, können die Protuberanzen besser beobachtet werden. Dann erkennt man auch, wie verschlungen einige sind. Da die Sonne sehr hell ist, gehen kleine Sonnenflecken unter. Erst bei einer bestimmten Größe sind sie dann gleichzeitig mit den Protuberanzen zu erkennen.

Es nützt auch nichts, wenn das Teleskop abgeblendet wird. Dann erkennt man zwar besser die Sonnenflecken und auch einige helle Flares, doch von den Protuberanzen ist dann nichts mehr zu sehen. Auch der H-Alpha Bereich auf der Sonnenoberfläche ist optisch nicht zu beobachten. 

In der Beschreibung der Protuberanzenfernrohrs steht, was alles beachtet werden muss um ein optimales Bild zu bekommen. Das Öffnungsverhältnis 1:30 soll eingehalten werden. Der Brennpunkt muss auf einen genauen Punkt im Linsensystem eingestellt werden. Außerdem muss der H-Alpha Filter eine genaue Temperatur von 35 Grad haben. Dazu dient eine Heizung die auf 0,1 Grad genau eingestellt werden kann. Der Filter muss exakt rechtwinklig im Strahlengang stehen. Die Abweichung von nur einem Grad würde das Bild schon verschlechtern.

Ich habe alles ausprobiert, andere Öffnungen, andere Temperaturen usw. und habe kaum oder keine Veränderungen bemerkt.

Erst mit der Fotografie und anschließender Bildverarbeitung kann einiges sichtbar gemacht werden. Auch die Belichtungszeit spielt eine große Rolle. So z.B. werden die Protuberanzen bei 1/40 Sekunde am besten abgebildet. Um die Oberfläche der Sonne sichtbar zu machen, liegt die Belichtung bei 1/2000 Sekunde.

Bisher habe ich nur mit der Spiegelreflexkamera Bilder gemacht. Der Versuch mit einer Web Kamera steht noch aus. Dabei werden einige Minuten gefilmt und daraus die besten Bilder überlagert. Allerdings haben die Kameras alle einen kleinen Chip, so dass man nur einen kleinen Ausschnitt der Sonne aufnehmen kann. Die neuen Spiegelreflexkameras haben jetzt auch die Möglichkeit zu filmen. Das wird dann wohl mein nächstes Ziel sein.

Im Laufe des Jahres habe ich ca. 1500 Fotos gemacht. Davon sind sicher 80% nicht zu gebrauchen, falsche Belichtung, unscharf usw. Hier einige der besten Ergebnisse.

 Bild 1: Hier ein Beispiel für den extremen Helligkeitsunterschiede. Links ist die Oberfläche im H-Alpha Bereich sehr gut zu sehen. Auch der Sonnenfleck ist wesentlich Kontrastreicher als auf der rechten Aufnahme. Dafür ist von den Protuberanzen nichts zu sehen. Hier war die Belichtungszeit 1/1000 Sekunde. Rechts dagegen Sind die beiden Säulen sehr gut zu sehen. Belichtungszeit 1/25 Sekunde.

Bild 2: Mit unserem Sonnenteleskop am 24.07.2012 in Giershagen aufgenommen. 200ASA und 1/40 Sekunde belichtet.






Praxis Tipp: Falschfarben Astrofotografie - Das Hubble Komposit

von Peter Köchling

Regelmäßig sieht man in den Medien fantastische Aufnahmen von Sternennebeln, die in allen erdenklichen Farben leuchten. Was viele Laien jedoch nicht wissen, dass es sich bei diesem Bildern um Falschfarben Aufnahmen handelt. Insbesondere das Hubble Weltraumteleskop ist damit bekannt geworden und liefert einer speziellen Technik ihren Namen, das Hubble Komposit. Im Folgenden möchte ich erklären, wie auch wir Hobbyastronomen mit solche Aufnahmen erzeugen können.

Die erste Erfahrung mit Falschfarben Astrofotografie machte ich mit dem CLS Filter von Astronomik. Dieser dient dazu den schädlichen Einfluss von Künstlicher Beleuchtung herauszufiltern. In den Farb Bereichen von 550 nm bis 635 nm wird schädliches Licht herausgefiltert. Die Filter lassen sich bequem in ein Canon EOS Kameragehäuse noch einsetzen.

Bild 1: Die Wirkung des Astromik CLS Lichtverschmutzungsfilters.

Nun lassen sich aber mit weiteren Filtern im OIII, H alpha und SII, Wellenlängenbereich ganz gezielt nur die wertvollen Farben des Nachthimmel herausfiltern. Im folgenden zeige ich Bilder des Sternbildes Schwan mit verschiedenen Filtern entstanden aus der Kernstadt Gesekes (14.000 Einwohner) mit einer Canon EOS 400D.

Die reinen Rohbilder machen zunächst wenig Eindruck. Erst wenn man diese aufaddiert und Helligkeit und Kontrast anpasst, ergibt sich ein erstaunliches Ergebnis. Die Aufhellung des Himmelshintergrundes, verursacht durch Lichtverschmutzung, konnte noch weiter reduziert werden. Sehr schwache rote H-alpha Nebelregionen im Sternbild Schwan kommen deutlich zum Vorschein.

Das ist aber zunächst nur der Effekt des reinen Filterns von Farben. Die drei Farbbereiche lassen sich aber völlig neu kombinieren. Denn jedes digitale Farbbild besteht aus drei Farbebenen (engl. Layer), Rot, Grün, Blau. Nun erstelle ich am PC aus jedem der drei Aufnahmen ein schwarz/weiß Bild (Luminanz) und ordne jeden Filter einer neuen Farbebene zu, sortiert nach dem Wellenlängenbereich

Hubble Komposit

SII >> rot

Halpha >> grün

OIII >> blau

Dieselbe Technik habe ich für den Nordamerikanebel selbst angewendet. Aufgenommen wurde dieser mit einem Celestron 11  und Hyperstar 3 bei einer Brennweite von 560 mm (Blende 2). Belichtungszeiten 20x60s SII; 25x60s H alpha; 20x60s OIII; EOS 400D 1600 ASA.

Im normalen sichtbaren Licht wäre dieser Nebel einfach nur rot. Anhand eines solchen Hubble Komposit lässt sich die Dynamik und Chemie des Nordamerikanebels NGC 7000 sehr viel besser visualisieren. Es gibt Halpha-Regionen der Wasserstoff Photoionisation und heiße Stoßfronten, die im SII sehr hell sind.

Last but not least hat diese Technik einen weiteren Vorteil. Jede Optik unterliegt einem gewissen Farbfehler, d.h. dass nicht jede Farbe den selben Fokuspunkt hat. Dies führt dazu, dass Sterne entweder einen roten Saum (fokussiert auf blau) oder einen blauen Saum (fokussiert auf rot) haben. Selbst bei hochwertigen Canon L-Objektiven kann man diesen Effekt sehen. Fotografiert man allerdings jede Farbe separat, kann man jede Farbe perfekt fokussieren. Die Sterne verlieren ihren Saum und sind deutlich feiner.



Praxis Tipp: Selbstbau einer Spiegelreflexkamera-Kühlung

von Peter Köchling


Als langjähriger Astrofotograph frage ich mich immer wieder, wie man die Aufnahmetechnik weiter optimieren kann, um noch bessere Ergebnisse zu erreichen. An der Stelle muss man sich zunächst fragen, was überhaupt die Qualität eines guten Astrofotos ausmacht. Einer von vielen Qualitätsfaktoren ist die Fähigkeit, möglichst dunkle Details des Himmels zu detektieren. So versuchen viele Astrofotographen zum Beispiel eine dunkelbraune Dunkelwolke vom fast schwarzen Himmelshintergrund zu trennen. Die erste Hürde für dieses Ziel ist die Lichtverschmutzung, die diese Details trotz längerer Einzelbelichtungszeit verschluckt. Diese Einschränkung kann man durch einen dunklen Himmel fern der Städte, durch Farbfilter oder auch Addition vieler Einzelbilder gut in den Griff bekommen. Allerdings bleibt im dunklen Hintergrund weiterhin eine pixelige Grundhelligkeit, die von den thermischen Rauschen des Kamerachips herrührt. Betrachtet man das Histogramm des Dunkelbildes (Belichtung bei geschlossener Kamera) so findet am unteren (dunklen) Ende eine nahezu Normalverteilung von Helligkeitswerten, eben dieses thermische Rauschen (Bild 1). Im Folgenden möchte ich dieses Rauschen mit der mathematischen Kenngrößen der Standardabweichung, ein Maß für die Breite der Verteilung, quantitativ beschreiben. Diese Kenngröße eines Bildes ermittele ich mit der Software „Pixinsight“. Da bei diesen kurzen Belichtungszeiten die Verteilung des Rauschen links abgeschnitten wird, erscheint die berechnete Standardabweichung etwas geringer, als sie tatsächlich ist. Längere Belichtungszeiten bei so hohen IOS Werten sind bei mir Dank lichtstarker Optiken unüblich. Alternativ zur Standardabweichung kann auch die Dateigröße eines Bildes als quantitatives Maß für die Rauschleistung herangezogen werden.

Schaut man sich ein verrauschtes Bild an, so fällt es bei den schwächsten Sternen schwer, zu sagen, ob da nun tatsächlich ein Stern ist oder nur ein paar Pixel, die zufällig gerade etwas heller rauschen. Durch Addition oder Vergleich vieler Einzelbilder desselben Objektes lassen sich diese schwachen Details am PC dann doch herausrechnen, was aber die Gesamtbelichtungszeit deutlich erhöht. So sind viele der aktuellen Astrofotos des Jahres nur mit vielen Stunden oder sogar Tagen an Gesamtbelichtungszeit entstanden. Bei dieser Methodik muss aber gesagt werden, dass sich durch Addition lediglich die Standardabweichung verkleinern lässt, nicht aber die mittlere Hintergrundhelligkeit. Die Verteilung wird schmaler, sodass schwache Details aus dem Rauschen heraustreten. Für qualitative Astrofotos muss es somit Ziel sein, sowohl die mittlere Hintergrundhelligkeit als auch die Standardabweichung zu verkleinern.

Bild 1: Links das Histogramm des roten Kanals von 0,00 bis 0,02 eines Dunkelbildes aufgenommen bei -9,9°C. Rechts das Dunkelbild bei 21,1 °C. Belichtungszeit 118 s bei ISO 6400 auf Canon Eos 60Da. Die Verteilung des thermischen Rauschens wird mit höheren Temperaturen breiter, die Standardabweichung nimmt also zu. Die Rauschleistung wird intensiver.


Die Ursache des thermischen Rauschen des Kamerachips ist die Temperatur und ihre Infrarotstrahlung, die einzelne Pixel schwach anregt. Dieses Rauschen ist somit abhängig von der eingestellten ISO Empfindlichkeit (Diagramm 1) und der Chiptemperatur. Senkt man also die Temperatur, so verringert sich das Rauschen (Diagramme 2 und 3).




Diagramm 1: Die Rauschleistung des Kamerachips in Abhängigkeit von der ISO Empfindlichkeit einer Canon Eos 400D und 60Da mit 298 s Belichtungszeit.




Diagramm 2: Hier sind die Standardabweichung des roten, grünen und blauen Kanals einer Belichtungsreihe von Dunkelbildern gezeigt. Mit Zunehmender Umgebungstemperatur nimmt die Standardabweichung zu (Schwarz = 0, Weiß = 1). Jedes Einzelbild ist auf Canon Eos 60Da mit 118 s und ISO 6400 entstanden. Ein Weißabgleich wurde nicht durchgeführt, sodass de rote Kanal intensiver erscheint.




Diagramm 3: Hier sind die Standardabweichung des roten, grünen und blauen Kanals einer Belichtungsreihe von Dunkelbildern gezeigt, aufgetragen gegen die Temperatur des Kamerachips gemessen mit einem Infrarotthermometer kurz vor der Belichtung. Jedes Einzelbild ist auf Canon Eos 60Da mit 298 s und ISO 3200 entstanden.


Üblicherweise startet man in der Deep Sky Astrofotografie eine Belichtungsreihe vieler Einzelbilder in schneller Abfolge. Um nun den Einfluss einer solchen Belichtungsreihe auf das Rauschen zu ermitteln, startete ich Dunkelbilder mit 298s Einzelbelichtung und je 2 Sekunden Pause, zum Auslesen jedes Einzelbildes (Diagramm 4). Innerhalb von einer Stunde nahm das Rauschen kontinuierlich zu und verdoppelte sich schließlich. Am Ende hatte der Chip eine Temperatur von fast 24°C bei einer Umgebungstemperatur von 15,5°C. Ich unterbrach die Belichtung für eine 30 Minuten und ließ die Kamera wieder etwas abkühlen. Die 30 Minuten reichten mit abgewinkelten Bildschirm der Canon Eos 60Da nicht aus, um die Kamera wieder auf Ausgangstemperatur auskühlen zu lassen. Ich wiederholte dieselbe Belichtungsreihe diesmal mit zugeklappten Bildschirm. Die Temperatur und das Rauschen stieg mit jedem Einzelbild noch stärker an. Offensichtlich verschlechterte der zugeklappte Bildschirm die Wärmeabfuhr. Anschließend wiederholte ich die Belichtungsreihe bei einer Umgebungstemperatur von 7,5°C, wobei die Kamera nicht ganz ausgekühlt war. Von dem ersten auf dem zweiten Bild nahm das Rauschen durch die kühlende Wirkung der Umgebung noch ab. Ab dem dritten Bild nach 10 Minuten Gesamtbelichtungszeit nahm die Temperatur des Chips und somit das Rauschen aber zu. Die Zunahme lag bei 7,5°C um Faktor 10 geringer als bei 15,5°C Umgebungstemperatur. In einem späteren Test mit kürzeren Belichtungszeiten konnte ich nachweisen, dass das kontinuierliche Aufwärmen des Chips in erster Linie durch die Belichtungszeit getrieben wird und weniger durch das reine Auslesen. Bei diesen Versuchsreihen wurde die Kamera mit einem externen Netzteil versorgt, um eine Erwärmung der Kamera durch den Akku auszuschließen.




Diagramm 4: Die Rauschleistung einer Canon Eos 60Da bei einer Belichtungsreihe mit 298s Einzelbelichtungszeit mit ISO 3200 ohne aktive Kühlung. Abhängig von der Umgebungstemperatur nimmt das Rauschen mit zunehmender Erwärmung des Kamerachips zu. Auch die Position des Bildschirms hat Einfluss.



Um dieses „Heißlaufen“ des Chips einzudämmen, wählte ich zwischen dem Einzelbildern jeweils eine Pause von 302 s bei 298 s Belichtungszeit bei abgewinkelten Bildschirm (Diagramm 5). Sowohl bei 15,5°C als auch bei 7,5°C Umgebungstemperatur stieg das Rauschen zunächst leicht an, hielt sich aber schließlich konstant. Für 15,5 °C wählte ich zuletzt noch eine längere Pause von 392 Sekunden, die bewirkte, dass das Rauschen fast wieder auf das Ausgangsniveau zurückging.




Diagramm 5: Rauschleistung einer Belichtungsreihe bei ISO 3200 mit 298s Belichtungszeit und 302 Sekunden Pause zum Abkühlen des Kamerachips. Gehäuse ohne aktive Kühlung.


Bei sehr langen Belichtungsreihen oder bei Umgebungstemperaturen von über 10°C müssen der Kamera also Pausen zur Kühlung eingeräumt werden. Bereits bei 15°C sollte man auf jedes zweite Bild verzichten. Auch wenn man für die spätere Bildaddition so nur halb so viele Bilder zur Verfügung hat, ist das Rauschen wesentlich geringer, als man durch nachträgliche Bildaddition je erreichen könnte.


An dieser Stelle drängt sich nun die Idee auf , durch eine aktive Kühlung die Kühlungspausen zu reduzieren oder sogar die Kamera unter die Umgebungstemperatur zu kühlen. Seit Kurzem sind Spiegelreflexkameras auf dem Markt, die mittels Peltierelementen, Kühlkörper und Lüfter den Kamerachip von hinten Kühlen sollen. Ich glaube durchaus, dass diese gekühlten Kameras gute Dienste leisten und die Astrofotografie in gewisser Weise einen Quantensprung bescheren werden. Für den horrenden Preis dieser Kameras habe ich jedoch kein Verständnis, führt man sich vor Augen, dass die notwendigen Bauteile einer solchen Kühlung meist Standardware des PC Tuningbereiches sind und für weniger als100 Euro zu kaufen sind. So wollen wir doch mal schauen, ob sich eine solche Kühlung nicht leicht selbst bauen lässt.




Bild 2: Der Testaufbau: Die Canon Eos 60Da mit Peltierelement, Kühlkörper und Lüfter. Die Kühlung ist mit speziellem Wärmeleitklebeband festgeklebt und lässt sich leicht wieder entfernen.


Einen 53mmx53mmx20mm Kühlkörper und einen kleinen Lüfter hatte ich seit vielen Jahren zu Hause, ohne zu wissen, wofür ich diese irgendwann mal brauchen würde. Hinzu bestellte ich mir noch ein TEC1-12710 Peltier Element für ca. 4 Euro. Diese Peltier Element ist eine kleine flache quadratische Keramik, die auf der einen Seite kalt und auf der anderen Seite warm wird, wenn man sie mit Gleichstrom versorgt. So klappte ich bei meiner Canon Eos 60Da den Bildschirm zur Seite und setzte dieses Peltier Element mit Wärmeleitkleber auf die Rückseite des Kameragehäuses, wo in etwa der Chip liegt. Auf das Peltierelemente kam ein Wärmeleitklebestreifen, Kühlkörper und Lüfter, deren Funktion es sind, die Wärme der heißen Seite des Peltierelements möglichst schnell abzuführen. Die Spannung des Peltier Elementes regelte ich auf 5 Volt mit ca. 1,5 Ampere, da bei dieser Spannung der Kühlkörper kaum warm war, also nicht überfordert war. Bei größeren Spannungen kann es zu einem Wärmestau kommen, sodass das selbst die kalte Seite des Peltierelementes warm wird.


Ich startete erneut eine Belichtungsreihe wie zuvor mit nur kurzen Pausen von 2 Sekunden. Gleich mit Start setzte ich die aktive Kühlung (kalte Seite Peltierelement ca. 2°C) hinten auf die Kamera, die etwas oberhalb der Umgebungstemperatur von 17,8°C vorgewärmt war. Das Ergebnis war eindeutig. Das Rauschen nahm im Vollbetrieb innerhalb von 60 Minuten um gerade mal 10% zu bei ca. 20°C Chiptemperatur (Diagramm 6). Als ich jedoch die Kühlung entfernte nahm das Rauschen rasch zu und die Chiptemperatur lag nach 60 Minuten ohne Kühlung bei ca. 28°C. Abschließend pausierte ich die Kamera und kühlte diese für 30 Minuten. Das Rauschen konnte nochmals gesenkt werden und der Chip nahm eine Temperatur von ca. 15°C an. Auch visuell tritt eine merkliche Verbesserung des Rauschens ein (Bild 3).




Diagramm 6: Jeder Balken zeigt die Belichtungszeit und die Rauschleistung im roten, blauen und grünen Kanal, bei 298s mit ISO 3200. Die Zunahme des Rauschens nach 60 Minuten mit Peltier Kühlung der Canon Eos 60Da im vollen Betrieb beschränkt sich auf ca. 10%. Ohne Peltier Kühlung verdoppelt sich das Rauschen innerhalb einer Stunde, durch die Erwärmung des Kamerachips. Durch anschließendes Vorkühlen für eine halbe Stunde kann die Chiptemperatur sogar unter die Umgebungstemperatur gesenkt werden.








Bild 3: Dunkelbilder (Ausschnittsvergrößerung, Histogramm gestreckt) der Canon Eos 60Da mit Einzelbelichtungszeit 298s bei ISO 3200 und Umgebungstemperatur 17,8 °C. Links ohne Peltier Kühlung nach 60 Minuten im Dauerbetrieb, Mitte mit Peltier Kühlung nach 60 Minuten im Dauerbetrieb, rechts nach 30 Minuten mit Peltier Kühlung zur Vorkühlung. Die lästigen Hotpixel gehen dank Kühlung deutlich zurück.


Auch wenn der Nutzen einer Kühlung bereits offensichtlich ist, wollen wir die Ergebnisse nochmals genauer theoretisch verstehen. Entgegen der kontinuierlichen Erwärmung des Kamerachips wirkt das Kameragehäuse selbst als Kühlkörper. Um so wärmer der Chip bereits ist, umso mehr Wärme gibt er an das Gehäuse ab. Analog gibt das Gehäuse die Wärme an die kältere Umgebung ab. Etwa 10°C oberhalb der Umgebungstemperatur erreicht der Kamerachip seine Gleichgewichtstemperatur, bei der er genauso viel Wärme im Dauerbetrieb produziert, wie an die Umgebung über das Gehäuse abgegeben wird.

Mit aktiver Kühlung wird nun die Wärme noch schneller abgeführt, sodass die Gleichgewichtstemperatur zwar niedriger liegt aber mit diesem Aufbau im Dauerbetrieb noch oberhalb der Umgebungstemperatur. Möchte man den Chip auch in Dauerbetrieb unter Umgebungstemperatur senken, steht uns das Kameragehäuse ein wenig im Weg. Wenn man nun zunächst das Gehäuse herunterkühlt, nimmt dieses ab einer gewissen Temperatur wieder Wärme aus der Umgebung auf. Man muss das Gehäuse dann isolieren, oder gleich die ganze Kamera in eine Kühlbox sperren. Von der Möglichkeit, die Spiegelreflexkamera auf der Rückseite zu öffnen und die aktive Kühlung noch näher an den Chip heranzubringen, wollen wir hier einmal absehen. Bei Umgebungstemperaturen deutlich unter 10°C ist der Nutzen der Kühlung dieses Aufbaus somit fraglich. Die Eigenwärme, die das Peltierelement im Betrieb entwickelt, ist hier wahrscheinlich unverhältnismäßig höher als die Wärmedifferenz, die aufgebaut werden soll. Letztlich ist hier die ausreichend große Auslegung des Kühlkörpers und seines Lüfters entscheidend. Eine Gefahr der Betauung des Kamerachips besteht meiner Meinung nach nur, wenn die Kühlung längere Zeit betrieben wird, ohne dass die Kamera selbst in Betrieb ist. Nach ein paar Sekunden wird der Kamerachip wieder so warm sein, dass eine Betauung ausgeschlossen ist.


Bereits dieser einfache Aufbau zeigt eine deutliche Reduzierung des Rauschens. Ich werde den Kühlkörper und den Lüfter noch etwas vergrößern. Das eigentlich Bemerkenswerte an dieser kostengünstigen wie effektiven Lösung zur Verbesserung der Astrofotos ist eigentlich, dass sich diese Idee noch nicht früher herumgesprochen und durchgesetzt hat. Ich denke, schon bald werden viele Spiegelreflexkameras in der Astrofotografie mit passiven oder aktiven Kühlsystemen ausgestattet sein. Zu Beginn werden die meisten aufgrund des erheblichen Preisunterschiedes wahrscheinlich Selbstbau-Lösungen sein. Und dieses Tüfteln, macht meiner Meinung unser Hobby zu einem großen Teil auch aus.Viel Spaß beim Basteln!