DSO-Fotografie für Dummies - Motivation und Einführung

Einführung | Meine Motivation | Zwei (oder drei) Lösungen - ein Anatz | Zusammenfassung | Links

Auf dieser Seite möchte die Motivation, die hinter meinen Annäherung an eine "DSO-Fotografie für Dummies und Faule" steht, erläutern und einige einführende Bemerkungen dazu machen. Dann stelle ich kurz zwei Lösungen vor, die ich für praktikabel halte. Technische Details, Beispiele und Erfahrungen (soweit vorhanden...) finden sich auf den Seiten der entsprechenden Geräte.

Hinweis:

 

Einführung

Astronomie ist ein großartiges Hobby und interessiert viele Menschen. Allerdings sind zahlreiche Anfänger bereits nach kurzer Zeit enttäuscht von dem, was sie in ihren Teleskopen sehen (nehmen wir an, dass ansonsten alles in Ordnung ist...). Denn es hat nur wenig Ähnlichkeit mit dem oder ist nur ein schwacher Abglanz dessen, was man in Büchern und im Internet auf Fotos sehen kann, die mit großen oder gar Weltraumteleskopen wie dem Hubble-Teleskop aufgenommen wurden: von Farben keine Spur, und Details sind auch nur schwer zu erkennen. Oft bleibt es bei einem schwachen Schimmer, falls man überhaupt etwas sieht...

Die Gründer von Unistellar, die das eVscope konzipiert haben (dazu später mehr), beschreiben diese "Enttäuschung" folgendermaßen:

Im Gegensatz zu fotografischen Emulsionen und Sensoren kann unser Auge Licht nicht speichern und damit auch keinen Bildeindruck erzeugen, der dem von fotografischen Langzeitaufnahmen entspricht. Zudem ist das Auge nur im Zentrum (gelber Fleck genannt) farbempfindlich. Doch die dort befindlichen Zapfen sind wesentlich weniger lichtempfindlich als die Stäbchen im Rest der Netzhaut. Deshalb reicht das Licht schwacher Objekte nicht aus, um Farben erkennen zu können. Die Stäbchen erkennen jedoch keine Farben, sind zudem lockerer verteilt (Stoyan spricht von einer 2-3-mal geringeren Auflösung) und kommen im Zentrum des Auges gar nicht vor.

Hobbyastronomen lernen deshalb das "teleskopische" oder "indirekte" Sehen, um Details mit den peripheren Stäbchen erkennen zu können. Dabei schauen sie nicht direkt auf das Objekt, sondern leicht an ihm vorbei, wie schon gesagt, auf Kosten von Farben und Schärfe. Dieses Sehen muss man üben, und man sollte ein Objekt auch über einen längeren Zeitraum beobachten, um immer wieder neue Details zu entdecken. Die dafür nötige Geduld haben wohl nur wenige - ich jedenfalls nur in geringerem Ausmass (immerhin habe ich festgestellt, dass auch Bewegungen des Auges helfen, Details zu erkennen, weil die Stäbchen bewegungsempfindlich sind)...

Viele Hobbyastronomen haben sich deshalb der Astrofotografie zugewandt, vor allem, seit sie digital geworden ist. Heutzutage sind viele Teleskope bereits auf die Astrofotografie zugeschnitten (andere Fokuslage, andere Größen für den Sekundärspiegel von Reflektoren, uws.), was wiederum rein visuelle Beobachter ärgert (wie ich in Foren lese...), die sich inzwischen von den Herstellern "verlassen" fühlen. Jedenfalls scheinen die durchaus möglichen Kompromisse (ein Teleskop für beides) für diejenigen nicht akzeptabel zu sein, die stets das Optimum "herauskitzeln" wollen...

Im einfachsten Fall kann man eine Kamera (oder ein Handy) ans Okular halten, um zu Fotos von Himmelsobjekten zu gelangen, aber das funktioniert nur für helle Objekte wie den Mond und die Planeten. Wer wirklich schöne Fotos von Deep-Sky-Objekten anfertigen möchte, kommt um eine DSLR oder Systemkamera, einen geeigneten Tubus, eine (schwere!) äquatoriale/parallaktische Montierung und umfangreiches Zubehör nicht herum. Zudem werden viel Geduld und Zeit bei der Aufnahme und der Nachbearbeitung der Fotos benötigt. Das schreckt mich, und sicher viele andere auch, ab. Und weil ich auf diesem Gebiet keine eigenen Erfahrungen besitze, möchte ich hier auch gar nicht weiter ins Detail gehen. Immerhin habe ich bei einem Sternenfreud, bei dem ich meinen Skymax-127 OTA gebraucht erworben habe, gesehen, dass bereits mit einem 6"-Newton-Tubus ähnlich dem meinen und einer normalen DSLR (und weiterer Ausrüstung natürlich...) wunderschöne Fotos von Deep-Sky-Objekten möglich sind.

 

Meine Motivation

Alles in allem sah für mich die Situation so aus:

Das Problem war also, ich würde ja schon gern, wenn auch mit wenig Aufwand und möglichst mit der Ausrüstung, die ich schon besitze (eine neue Kamera ist natürlich nötig...), "Deep-Sky-Fotografie und -Beobachtung für Dummies und Faule" betreiben wollen. Aber geht das denn überhaupt und, wenn ja, wie ???

 

Zwei (oder drei...) Lösungen - Ein Ansatz

Im folgenden stelle ich zwei Lösungen vor, die mögliche Antworten auf meine Frage "Geht das denn überhaupt?" darstellen. Eine davon erfordert allerdings die Anschaffung einen komplett neuen Ausrüstung. Beide Lösungen firmieren unter dem Etikett "electronically augmented astronomy" (EAA), manchmal auch "Video Astronomie" genannt (aber da soll es feine Unterschiede geben, die ich hier nicht eingehen möchte - die beiden vorgestellten Lösungen erzeugen jedenfalls kein Videobild).

Mit diesen Lösungen muss man sich leider von der Vorstellung einer rein visuellen Beobachtung verabschieden. Beide beruhen darauf, dass das einkommende Licht nicht mehr mit dem Auge, sondern mit einem hochempfindlichen CCD-Sensor empfangen, software-gestützt weiterverarbeitet und auf einem Bildschirm wiedergegeben wird, sei es dem eines Computers oder dem eines elektonischen Suchers. Die Belichtungszeiten liegen typischerweise im Sekundenbereich, und die einkommenden Bilder werden Stück für Stück überlagert ("image stacking" genannt), um das Bildrauschen zu verringern und damit mehr Details zeigen zu können.

Im Unterschied zur herkömmlichen Astrofotografie hat man bei diesen Lösungen eine Art "live"-Beobachtungserlebnis und muss nicht bis zum Ende der Beobachtungen warten, um das Ergebnis sehen zu können. Die Bearbeitung erfolgt schon "live" und nicht im Nachherein, auch wenn das ebenfalls möglich ist. Die Unterschiede zur Astrofotografie ergeben sich durch die verwendeten Sensoren: DSLRs haben hochauflösende große Sensoren (16 MPx und mehr, APS-C, Vollformat), diese Lösungen verwenden kleine, niedrigauflösende Sensoren (ca. 1 MPx) mit jedoch relativ großen Pixeln für eine erhöhte Empfindlichkeit. Das ist also auch ganz anders als bei "Digitalknispen", die zwar ebenfalls kleine Sensoren, jedoch solche mit riesiger Auflösung (10-20 MPx) und winzigen Pixeln verwenden.

Die beiden Lösungen, die ich hier vorstellen werde, unterscheiden sich in vielen Details, letztendlich auch darin, wie "Dummie-freundlich" sie sind, aber haben meiner Ansicht nach genügend Gemeinsamkeiten, um von "einem Ansatz" sprechen zu können.

Nachtrag: Inzwischen habe ich ein weiteres Produkt gefunden, das in diese Kategorie paßt, und ich nehme an, dass weitere folgen werden...

Unistellar eVscope

Über den Abenteuer Astronomie-Newsletter stieß ich im November 2017 auf das Unistellar eVscope. Für etwas viel Geld schien eine Lösung für mein Problem tatsächlich Gestalt anzunehmen, auch wenn sie erst frühestens in einem Jahr verfügbar sein würde. Ich habe mich am entsprechenden Kickstarter-Projekt beteiligt (es ist inzwischen abgeschlossen), leider schon zum höchst-möglichen Preis, und bin nun in froher Erwartung des "Wunderteleskops", mit dem zudem ALLES sehr einfach werden soll, denn es richtet sich automatisch aus. Es handelt sich um ein 4,5"-Newton-Teleskop, das einen empfindlichen CMOS-Sensor von Sony anstelle des Sekundärspiegels aufweist und auf einer einfachen AZ-GoTo-Montierung steht (sic!). Statt eines optischen Okulars besitzt es eine "okularähnliche" Einrichtung zur Betrachtung eines elektronischen Bildschirms (wie ein elektronischer Sucher bei Digitalkameras).

    
  • Erweiterte Bildverarbeitungstechnologie
    für unglaubliche Ausblicke auf den Nachthimmel
  • Autonome Felderkennung
    einfache Lokalisierung und lernfähig
  • Kampagnenmodus
    spüren Sie den Nervenkitzel wissenschaftlicher Entdeckungen
  • Verbunden
    Mit dem Smartphone steuerbar und die Ergebnisse teilbar in sozialen Medien
  • Tragbar und autonom
    Trage es überall hin und benutze es dort
    

Das Bild kann auch auf Smartphones, Tablets und Computer übertragen werden, so dass man seine Bilder auch parallel zur Beobachtung zeigen und anschließend weiter geben kann. Das Bild ist farbig, aber im Vergleich zu DSLR-Aufnahmen deutlich geringer aufgelöst. Es ist eben eine Lösung für Leute, die es besonders einfach haben wollen, aber trotzdem "live" einen ähnlichen Eindruck haben möchten, wie sie ihn von Fotos kennen. Das Teleskop ist zudem recht unempfindlich gegen Lichtverschmutzung (es versucht sie zu berücksichtigen).

Hier die technischen Daten zum Vergleich mit Stellina (unten):

Hardware

    

Elektronik

    

"Smarts"

  • Vergrößerung: 50 x / 100 x / 150 x (Digitalzoom)
  • Maximale Magnitude: Bis zu 16 mag unter normalem Nachthimmel
  • Spiegeldurchmesser: 4,5" (114 mm)
  • Brennweite: 450 mm
  • Öffnungsverhältnis: 1:4
  • Motorisierte Alt-AZ-Montierung
  • Gewicht: 7 kg mit Stativ
 
  • Sensormodell: Sony IMX224 (CMOS) - details see below
  • Ausleserauschen: < 1e-
  • Display: Micro-OLED (1.000.000:1 Kontrastverhältnis)
  • Batterlaufzeit: bis zu 10 Stunden
  • 6-Achsen Kompass/Beschleunigungsmesser
  • Drahtlose Verbindungen: Wifi oder Bluetooth für Steuerung per Smartphone oder Computer und GPS-Zugang (kein GPS-Modul eingebaut)

Sensordaten

  • Sony Exmor IMX224 Farb-CMOS-Sensor - 1,2 MPixel
  • Sensorgröße: 1/3" diagonal* (4,8 mm x 3,6 mm), 1280 x 960 Pixel (1305 x 907 effektiv)
  • Pixelgröße: 3,75 µm x 3,75 µm

*) Diagonale: 6,09 mm (Typ 1/3, Quad VGA mode) oder 5,59 mm (Typ 1/3,2, HD720p mode)

 
  • Autonome Felderkennung??? (Autonomous field detection)
  • Vollautomatische Ausrichtungsprozedur
  • Automatisches Zeigen??? (Automatic pointing)
  • Automatische Verfolgung von Himmelsobjekten mit Rückmeldung
  • Feldderotation??? = Entfernung der Drehung des Gesichtsfeldes (Field derotation)
  • Intelligente Bildverarbeitung
  • Intelligente Sensoreinstellung
  • Reduzierung der Lichtverschmutzung

Mehr zu diesem Teleskop auf Seite Unistellar eVscope.

Atik Infinity

Ich habe meinen Teleskop-Händler zum eVscope befragt und seine Antwort war nicht gerade ermutigend: er hielt es für ein Spielzeug (das er sich aber vielleicht doch anschaffen würde, wenn es verfügbar wird). Außerdem meinte er, dass eine Atik Infinity-Kamera an einem 6"-Newton eine flexiblere Lösung darstellen wäre. Damit hatte er mir natürlich ein Stichwort gegeben, dem ich weiter nachging, denn es sollte ja noch mindestens ein Jahr dauern, bis das eVscope ausgeliefert werden würde - und so lange wollte ich eigentlich nicht warten.

Ich merkte schnell, dass ich dieser Kamera schon einmal begegnet war, jedoch ohne zu erkennen, worin ihr besonderer Nutzen bestand (und zu teuer war sie mir zu der Zeit auch...). Mein Händler meinte ebenfalls, dass die Kamera zu teuer sei und riet mir zu einem Gebrauchtkauf. Deshalb habe ich in zwei Astro-Foren eine Suchanzeige aufgegeben - und erhielt ein Angebot eines offensichtlichen Betrügers (wie ich auf Nachfrage bei einer französischen Funkamateur-Website erfuhr, wo dieser "Anbieter" schon bekannt war...). Dann stieß ich auf die Website einer mir bis dahin unbekannten Teleskop-Leasing-Firma und konnte dort das "Weihnachtsangebot" für einen guterhaltenen Gebrauchtkauf nutzen. Nun ist die Kamera mein, wegen des Wetters noch nicht wirklich benutzt - und erklärt, was diese Kamera ausmacht, habe ich auch noch nicht... Diese Kamera, ebenfalls mit einem CCD-Sensor von Sony ausgestattet, zeichnet kontinuierlich Bilder auf, die auf einem Computer mit der Atik Infinity-Software in Echtzeit überlagert werden ("image stacking" genannt), so daß man auf dem Computermonitor mehr oder weniger den Eindruck einer "live"-Beobachtung hat, wobei sich die Bilder durch dir Überlagerung kontinuierklich verbessern (das eVscope funktionier ähnlich). Die Bilder können aufgezeichnet und nachträglich bearbeitet werden. Und was für mich auch noch wichtig war, eine einfache AZ GoTo-Montierung reicht für die Nachführung aus! Im Gegensatz zum eVscope, sieht das Ganze viel technischer aus, auch weil man bei der Kamera bestimmte Eingriffsmöglichkeiten hat. Aber einen Vorgeschmack auf das, was einem beim eVscope erwartet, gibt es allemal.

Fotos: Atik Infinity Colour-Kamera, unten links mit zusätzlichem schraubbarem 12 V-Adapter, unten Mitte und rechts mit Explorer 150PDS

Wie sieht diese Lösung in der Praxis aus? Nicht viel komplizierter, als wenn ich nur mit der GoTo-Montierung arbeite. Nachdem Teleskop und Montierung ausgerichtet sind, setze ich die Kamera in die Okularhalterung, schließe sie an die 12 V-Stromversorgung, die zwei Ausgänge hat (einen belegt die Steuerung), und per USB-Kabel an mein Laptop an, auf der ich die Atik Infinity-Software laufen lasse (auf dem Mac mit dem Windows-Emulator Parallels Desktop). Auf dem Monitor sehe dann mehr oder weniger "live", was ich beobachte, wobei das Bild durch "Image Stacking" iterativ verbessert wird.

Im Grunde ist das Ganze also eine Art "Bausatz-Lösung" (Ausrichten muss ich auch selbst...) im Vergleich mit der "Fertig"-Lösung des eVscopes. Der Sensor der Atik Infinity hat eine geringfügig höhere Auflösung und größere Pixel als das eVscope, das Ergebnis sollte also geringfügig sein, insbesondere, wenn ich meinen 6"-Newton-Tubus verwende. Ich denke, dass der mit der Atik Infinity verbundene Aufwand für mich absolut vertretbar ist. Und sie gilt ja auch immer noch als "Anfänger-Lösung"...

Hinzufügen möchte ich noch, dass ich inzwischen gelernt habe, dass es ähnliche Kameras wie die Atik Infinity gibt, aber die Infinity stellt wohl die einfachste und am weitesten verbreitete Lösung dar.

Mehr zur Atik Infinity-Kamera findet sich auf den Seiten Atik Infinity Colour-Kamera, Atik Infinity Colour-Kamera - Erfahrungen und Atik Infinity Colour-Kamera - Software.

Vaonis Stellina

Auf das Stellina-Teleskop von Vaonis, auch aus Frankreich, bin ich erst Anfang Januar 2018 gestoßen, weil es wie das Unistellar eVscope auf der CES 2018 in Las Vegas ausgestellt und in einer entsprechenden Meldung neben dem eVscope erwähnt wurde.

Foto: Das Vaonis Stellina-Teleskop (von der Vaonis-Website)

Seine technischen Daten sind auf der Website etwas mühsam zu finden, aber hier sind sie (auf Französisch, aber gut zu verstehen):

Technik      Optik      Montierung
  • Poids: 7 kg
  • Dimensions: 49 x 39 x 12 cm
  • Alimentation: USB type C 5V 2A
  • Autonomie sur batterie: ≈10h avec une batterie de 20.000 mAh
  • Traitement d'image: Intégré et adapté à la cible
  • Mise en station: Automatisée
  • Résistance à l'eau: IP53
  • Accessoires inclus: Support de Stellina, alimentation secteur
  • Commande: Smartphone / Tablette via l'application mobile
 
  • Objectif: Doublet ED
  • Diamètre: 80 mm
  • Focale: 400 mm
  • Ouverture relative: F/D 5
  • Mise au point: Autofocus intégré
  • Capteur: CMOS Sony
  • Résolution du capteur: 3096 x 2080 pixels
  • Champ: 1° x 0,7°

Sensor (meine Vermutung)*

  • Sensor: Sony 1/1.8" CMOS IMX178
  • Auflösung: 6.4 M
  • Image Array: 3096 x 2080
  • Pixelgröße: 2.4 µm
 
  • Type: Alt-Azimutale
  • Pointage: Automatisé avec technologie de centrage de l'astre
  • Guidage: Autoguidage autonome intégré
  • Dérotation de champ: Dérotateur intégré et contrôlé par l'ordinateur embarqué
*) Ich fand im Web, dass jemand die ZWO ASI178MC Kamera, die den IMX178-Sensor besitzt, an einen Orion Short Tube 400 mm f/5 Refractor mit 80 mm Öffnung angeschlossen hat; diese sehr ähnlichen technische Daten legen nahe, dass meine Vermutung über den Sensor stimmen könnte.

Wie das eVscope richtet sich das Stellina-Teleskop automatisch aus (autonome Felderkennung), kann Objekte automatisiert anfahren, die Feldrotation herausrechnen und die Lichtverschmutzung berücksichtigen. Es sitzt ebenfalls auf einer Alt-Azimuth-Montierung, allerdings einer zweiarmigen, die stabiler sein sollte, und sogar das Gewicht ist mit 7 kg vergleichbar.

Aber es gibt auch deutliche Unterschiede: Das Stellina-Teleskop ist ein Refraktor mit neuerdings zwei aspärischen ED-Gläsern, 80 mm Öffnung und 400 mm Brennweite, was ein Öffnungsverhältnis von f/5 ergibt. Der Sony CMOS-Sensor, dessen Typ nicht genannt wird, löst mehr als doppelt so hoch auf wie der des eVscopes (und der CCD-Sensor der Atik Infinity). Das Teleskop ist für Weitfeld-Beobachtungen vorgesehen und hat ein Gesichtsfeld von 1° x 0,7° (also zwei Mondbreiten). Unistellar gibt hingegen für das eVscope ein Gesichtsfeld von ~30' an (ca. 0,5°, etwa Mond- oder Sonnendurchmesser). Und während das eVscope ein Okular hat, durch das man auf einen kleinen "Bildschirm" blickt, hat das Stellina-Teleskop gar kein Okular mehr, sondern man "beobachtet" nur auf dem Smartphone oder Tablet.

Der Preis liegt mit 2000 EUR etwa dort, wo auch das eVscope regulär, also nach dem Ende der Kickstarter-Kampagne landen soll.

 

Zusammenfassung

Wenn man bereit ist, etwas Geld in die Hand zu nehmen, aber nur dann, gibt es tatsächlich Lösungen, die man als "Deep-Sky-Fotografie für Dummies und Faule", einschließlich "quasi-Live-Beobachtung", bezeichnen kann. "Echte" Astrofotografie ist im übrigen auch nicht ganz billig. Ich habe zwei Lösungen vorgestellt, die ich selbst besitze bzw. hoffe Ende 2018 zu besitzen und eine weitere, auf die ich Anfang 2018 gestoßen bin; sicher werden weitere folgen. Sie kommen in keinster Weise an die Ergebnisse heran, die man mit "echter" Astrofotografie erzielen kann, aber sie bieten ein "quasi-Live-Erlebnis", das man zudem mehr oder weniger schnell erreichen kann. Sie erfordern nicht, dass man lange auf das Ergebnis warten oder viel Zeit und Mühe in die Nachbearbeitung stecken muss. Natürlich kann man die Bilder nachbearbeiten und weitergeben, aber man darf keine "Wunder" erwarten, was die Qualität der Bilder, inbesondere deren Auflösung, angeht. Sobald ich Beispiele zeigen kann, werde ich dies tun, aber man kann diese für beide Lösungen ausreichend im Internet finden.

Die eine der beiden Lösung, die ich zu kaufen beschlossen habe, besitze ich bereits, die Atik Infinity-Kamera, konnte sie aber noch nicht ausreichend ausprobieren. Es gibt aber schin ein paar erste Ergebnisse. Auf die Lösung andere muss ich bis mindestens November 2018 warten. Insofern kann ich hierfür noch keine praktischen Erfahrungen mitteilen.

 

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11.01.2018