Astrofotografie – Ratgeber für Einsteiger und Fortgeschrittene

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Wer hat nicht schon einmal davon geträumt, einen Blick ins Weltall zu werfen und faszinierende Bilder von Planeten, Galaxien und Nebeln zu genießen? Die meisten Objekte am Sternenhimmel sind mit dem menschlichen Auge jedoch kaum oder gar nicht zu sehen. Mit einem leistungsstarken Teleskop lassen sich zwar Planeten, Nebel, Galaxien, Doppelsterne und vieles mehr beobachten, aber auch hier sind durch das menschliche Auge Grenzen gesetzt. Wer in die tiefen des Weltalls eintauchen möchte und die farbenvielfalt auch einfangen möchte, kommt um die Astrofotografie nicht herum. In diesem Artikel möchten wir an der Oberfläche der Astrofotografie kratzen und uns mit den wichtigsten Themen für einen reibungslosen Einstieg auseinandersetzen. Der Artikel wird in regelmäßigen Abständen aktualisiert und erweitert. 

Mit einem Teleskop können Beobachter in die tiefen des Weltalls eintauchen. Das menschliche Auge kann zwar trainiert werden, aber insbesondere im Deep Sky Bereich sind uns mit Ausnahme von einigen farbigen Sternen Grenzen gesetzt. Die farbenprächtigen Fotos von Galaxien, Nebel und Sternenhaufen haben absolut nichts mit der visuellen Beobachtung zutun. Die Farben von fotografierten Objekten werden nämlich erst durch lange Belichtungszeiten sichtbar. Visuell sehen diese Deep-Sky-Objekte eher nebelig, kontrastarm und diffus aus. Je nach Objekt, Teleskopöffnung und Filter lassen sich aber einige Details deutlich hervorheben. Mehr Öffnung bedeutet nämlich auch mehr Lichtsammelvermögen, wodurch z.B. schwache Gasnebel nicht nur als diffuser Fleck erscheinen. Gleichzeitig sind höhere Vergrößerungen nur in den seltensten Fällen wirklich sinnvoll. Das Objekt erscheint dann zwar größer, bietet aber je nach Seeing unter Umständen weniger Details.

Was ist Deep Sky?

Als Deep Sky werden astronomische Objekte bezeichnet, die sich außerhalb unseres Sonnensystems befinden. Hierzu zählen Nebel, Galaxien, Sternenhaufen, Supernova-Überreste und vieles mehr. Asteroiden können zwar mit der gleichen Technik fotografiert werden, zählen jedoch nicht zu den Deep Sky Objekten.

Was möchte ich fotografieren?

Grundsätzlich lässt sich Astrofotografie mit jeder handelsüblichen Kamera, einem Objektiv und einer stabilen Montierung betreiben. Mit einem Teleskop eröffnen sich dem Astronomen jedoch ganz neue Möglichkeiten. Es gibt jedoch nicht die Eierlegende Wollmilchsau, die alle Bereiche von astronomischen Beobachtungen und Fotografien abdeckt. Daher sollten vor einer größeren Anschaffung die eigenen Ziele definiert und ein Preisrahmen festgelegt werden. Denn nach oben oben gibt es preislich eigentlich keine Grenze. Dann gilt, sich mit den unterschiedlichen Teleskoptypen und deren Spezifikationen auseinanderzusetzen. Jedes Teleskop hat nämlich seine Stärken und Schwächen.

Ausrüstung

Überblick

Die Astrofotografie ist ein Oberbegriff für diverse Unterkategorien. Den einfachsten Einstieg bietet die Weitwinkel-Astrofotografie, da sich das technische Equipment lediglich auf eine DSLR-Kamera, einem Stativ und einem guten Objektiv beschränkt.

Die Planetenfotografie ist aber ebenso eine Art von Astrofotografie, bei der Sonne, Mond, Planeten unseres Sonnensystems sowie Asteroiden und Kometen fotografiert werden können. Wenn viele Details gefordert sind, sollte es mindestens ein 8″ Teleskop sein. Für großflächige Objekte darf es aber gerne ein paar Nummern kleiner sein. Übrigens werden Planeten üblicherweise nicht fotografiert, sondern im SER-Format aufgenommen und mit Tools wie PIPP in ein gängiges Format wie AVI konvertiert.

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Die einzelnen Bilder eines Videos werden anschließend mit einem geeigneten Tool wie AutoStakkert!3 analysiert und die qualitativ besten Aufnahmen übereinander gelegt. Bei einem Video mit einer Länge von 30-60s können das auch mal 200 Frames und mehr sein. Davon können je nach Qualität 10-40% der besten Frames übereinander gelegt werden. Diesen Vorgang nennt man auch Stacken. Das fertige Bild wird dann mit einem Wavelet-Filter überarbeitet. Gearbeitet wird üblicherweise im TIF-Format. Dazu eignet sich z.B. Registax sehr gut. Als technisches Equipment bieten sich Planetenkameras an, die speziell für diesen Einsatz konzipiert und entwickelt worden sind. 

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Mars vom 11.02.2021 mit einem Skywatcher Flextube 12″, ZWO ASI 178MC und ES Barlow 2fach

Die Deep Sky Astrofotografie schließt den Kreis der Astrofotografie, dürfte aber schnell den Preisrahmen von Einsteigern sprengen. Wer einen günstigen Einstieg sucht und gleichzeitig viel Öffnung für sein Geld möchte, greift zu einem Newton Teleskop. Diese Teleskop-Bauart ist relativ günstig und bietet viel Freiraum für Optimierungen. Kameras mit APS-C Sensoren haben sich bei Newton Teleskopen am ehesten bewehrt. Die Newtons haben aber einige Nachteile, was ein Grund sein dürfte, weshalb viele Astronomen zu APOs greifen. Diese APOs sind mit erheblichen Mehrkosten verbunden. Grunsätzlich kann man aber mit jeder vernünftigen Ausrüstungskombination ausgezeichnete Bildergebnisse erzielen. 

Montierung

Bei der Montierung unterscheidet man zwischen Azimutal und Parallaktisch, wobei für die Astrofotografie mit langen Belichtungszeiten nur die parallaktische Montierung in Frage kommt. Bei dieser Montierungsart ist eine Achse parallel zur Erdachse ausgerichtet. Um die Himmelsrotation auszugleichen, muss das Teleskop nur noch um diese sogenannte Stundenachse drehen. Dadurch sind lange Belichtungszeiten ohne störende Bildfelddrehungen möglich. Diese Montierungsart wird mit und ohne GoTo-Steuerung angeboten. Bei der GoTo-Steuerung können Himmelsobjekte über eine integrierte Datenbank ausgewählt und angefahren werden. Der Anwender kann das Teleskop aber auch manuell schwenken. Die Schrittmotoren halten das anvisierte Objekt in der Bildfeldmitte. Voraussetzung dafür ist eine gute Poljustage und Ausrichtung.

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AZ-EQ 6 Pro Montierung mit Skywatcher 200 PDS, ZWO ASI 178MC Kamera und Raspberry PI 4

Beim Kauf einer Montierung sollte insbesondere die Traglast beachtet werden. Eine Montierung sollte niemals mit mehr als 2/3 ihrer maximalen Traglast beladen werden. Als Beispiel betrachten wir eine Montierung mit einer Traglast von 15kg. Diese kann ein 8″ Newton mit 8kg problemslos aufnehmen. Jedoch kommen dann noch Geräte wie eine DSLR-Kamera, ein Sucher mit Guiding-Kamera und ein Streulichtschutz. Dann sind 15kg schnell erreicht und die Montierung unterdimensioniert. Grundsätzlich ist aber auch die Tragfähigkeitsangabe nicht aussagekräftig genug. Denn die rotatorische Massenträgheit wird dabei absolut nicht berücksichtigt. Bei einer Masse von 10kg und einem Abstand zur R.A.-Achse von 0,3m ergibt sich ein Massenträgheitsmoment I(RA)=10kg * 0.3m *0.3m = 0,9 kg m^2. Wenn dann der Schwerpunkt des OTA z.B. 25cm entfernt von der R.A.-Achse liegt, ergibt sich die zulässige Masse I(RA) / (0,25m*0,25m) = 14,4 kg. Auch der Abstand der Gegengewichte zur R.A.-Achse müssen entsprechend berücksichtig werden. Der Schwerpunkt von OTA und Gegengewichte muss gleich sein, wodurch sich dann dasselbe Massenträgheitsmoment ergibt. Für den Gewichtsausgleich müssen OTA und Gewichte demnach die selbe Masse besitzen. Gleicher Abstand und gleiche Masse ergibt gleiches Massenträgheitsmoment. Der  OTA hat dann 1/2 und das Gegengewichte ebenfalls 1/2 des Massenträgheitsmoments.

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Modifizierter Skywatcher Flextube 12″ auf einer AZ-EQ 6; Traglast überschritten, daher nur für Planetenaufnahmen oder für visuelle Zwecke nutzbar.

Natürlich kann das Gegengewicht auch nur halb so schwer wie das OTA gewählt werden. Es muss dann aber in einem größeren Abstand zur R.A.-Achse fixiert werden. Dadurch ergibt sich aber auch ein doppelt so großes Massenträgheitsmoment I(RA), wodurch der OAT 1/3 und das Gegengewicht 2/3 des Massenträgheitsmomentes haben. Eine Montierung mit einer Traglast von 15kg könnte demnach maximal ein OAT mit 5kg aufnehmen, was einem 6″ Newton samt Zubehör entspricht.

GoTo-Ansteuerung

Die AZ-EQ6 lässt sich mit der mitgelieferten Handsteuerbox über eine RJ45-Schnittstelle ansteuern. Für eine kabellose Ansteuerung gibt es optional ein WIFI-Modul von Skywatcher, das mit knapp 70 EUR zu Buche schlägt. Alternativ bieten sich Adapter mit der Bezeichnung EQDIR USB, EQDIR RS232 und EQDIR Bluetooth. Viele dieser Adapter basieren auf den FTDI 232R Chip, der unter Windows sehr unproblematisch ist und auch unter Linux von diversen Astrotools unterstützt wird. Dank eindeutiger Chip-ID bleibt die COM-Port-Nummer des Geräts für jeden USB-Anschluss gleich. Die Adapter können natürlich auch selbst gebaut werden, wobei die Montierung bei falscher Verdrahtung schnell Schaden nehmen kann. Unter folgendem Link gibt es eine sehr gute Beschreibung für den Selbstbau. Ein EQDIR USB Adapter kann mit einem Raspberry PI mit Astroberry oder mit einem Windows PC verbunden werden.

Die AZ-EQ 6 Pro/GT/R besitzt 5V-tolerante 3.3V-Signal-Schnittstellen, weshalb sich sowohl TTL232R3V3 als auch TTL232R eignen. Wir nutzen dafür ein TTL-232R-3V3 von digikey.de. Um Versandkosten zu sparen, kann man z.B. noch einen Raspberry PI 4 Model B 8GB dazubestellen.

EQDIRECT für HEQ5 / AZ-EQ 6 GT/Pro/R (Achtung: EQ6 und AZ-GTi haben eine andere Pi-Belegung)

  • RJ45 Kabel auftrennen
  • TTL-232R-3V3 vorbereiten
  • Pin 4 des RJ45 mit schwarzem TTL232R Kabel (GND) löten
  • Pin 5 des RJ45 mit gelbem TTL232R Kabel (RXD) löten
  • Pin 6 des RJ45 mit orangenem TTL232R Kabel (TXD) löten
  • Treiber für TTL232R installieren
eqdirect
EQDIRECT – TTL232R3V3 mit RJ45 für AZ-EQ 6 Pro

Hinweis: Wir empfehlen, zunächst die drei Kabel am RJ45 Stecker von den restlichen Kabeln, die ungenutzt bleiben, zu isolieren und dann die Kontakte mit einem Multimeter zu prüfen. Erst dann sollte das Kabel mit einem Netzteil verbunden werden und mit einem Multimeter die Spannung zwischen Pin 1 und 8 (12V und GND) geprüft werden. Ein negativer Spannungswert bedeutet, dass das Minus-Kabel des Multimeters mit 12V des Netzteils verbunden ist und das Plus-Kabel mit GND.

Teleskop

Das Teleskopangebot für die Astrofotografie ist relativ groß. Die Auswahlkriterien für die Planetenfotografie sind aber ganz andere als die für die Deep Sky Astrofotografie. Bei Planetenaufnahmen spielt die Brennweite keine große Rolle, da diese ohnehin verlängert werden muss, um die Grenze des Auflösungsvermögens zu erreichen. Bei der Deep Sky Astrofotografie sieht das Ganze aber etwas anders aus. Denn das perfekte Teleskop für alle Deep Sky Objekte gibt es nicht. Während man mit einer Brennweite von 400mm größere diffuse Nebel und Galaxien erfassen kann, werden kleinere planetarische Nebel und Galaxien sehr klein abgebildet. Zwar kann die Brennweite des Teleskops mit einer Barlowlinse vergrößert werden, sinnvoll ist das aber nicht. Planeten sind relativ hell, weshalb die Belichtungszeit eine untergeordnete Rolle spielt. Deep Sky Objekte sind aber relativ schwach und erfordern lange Belichtungszeiten. Wird das Öfnungsverhältnis um den Faktor 2 erhöht (2-fach Barlow), verlängert sich die Belichtungszeit um den Faktor 4. Zumindest dann, wenn das Signal-Rausch-Verhältnis jeder einzelnen Fotodiode erhalten bleiben soll.

Auf dem Markt tummeln sich viele Teleskophersteller mit unterschiedlichen Teleskopbauarten. Aus Preis-Leistungssicht sind die Newtons jedoch konkurrenzlos. Mit einem Newton holt man sich zwar eine Baustelle ins Haus, dafür bekommt man viel Leistung für wenig Geld. Deshalb möchten wir in diesem Artikel den Fokus auf die Newton Teleskope legen.

Wer sich für ein Newton Teleskop entscheidet, hat die Qual der Wahl. Einige Hersteller bieten für fotografische Zwecke Teleskope mit einem größeren Fangspiegel und weiteren nützlichen Modifikationen an. Die haben dann aber auch ihren Preis. Ein Lacerta 10″ Newton Teleskop (Teleskop ohne Namen) kostet mit diversen Modifikationen rund 2700 EUR. Der optimierte Newton ist für Anfänger jedoch nur bedingt geeignet und aufgrund des Öffnungsverhältnisses von f/4 etwas anfälliger für Bildfehler, die durch eine unzureichende Justage (Kollimation) verstärkt werden. 

Ein Skywatcher 200 PDS f/5 bietet ein sehr gutes Preis-Leistungsverhältnis und eignet sich hervorragend für den Einstieg in die Astrofotografie. Für ausgezeichnete Aufnahmen braucht man nämlich nicht unbedingt einen ultra-teuren Newton. Die Grenzen in der Bildqualität setzen in erster Linie der Himmel, das Autoguiding, die Kamera, die Filter, die Belichtungszeit und die Nachbearbeitung! Man mag garnicht glauben, was mit wenigen Handgriffen aus einem Bild alles herauszuholen ist. Dennoch haben auch die sogenannten Photonewtons ihre daseinsberechtigung und holen mit zahlreichen Optimierungen das letzte aus dieser Bauart heraus.

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3 Gedanken zu „Astrofotografie – Ratgeber für Einsteiger und Fortgeschrittene“

  1. Nach einem Artikel wie diesen habe ich bereits gesucht.Alles kurz und kompakt zusammengefasst.Viele wichtige Details,die ich mir bisher mühsam zusammensuchen musste. Super!

    Ihr könntet diesen Mal um eine monochrome Kamera erweitern.Ansonsten gefällt mir das sehr gut.

    Gruß, Norbert

    Antworten
  2. Hallo Norbert,

    den Ratgeber rund um Deep Sky und Planeten werden wir immer wieder Mal um neue Inhalte erweitern.

    Zur monochromen Kamera haben wir bereits einige Informationen eingebaut.

    Antworten
  3. Mega Ratgeber! Vor einigen Tagen hatte ich mal reingeschaut und vergebens nach mehr Infos bezüglich Filter und ADC gesucht und heute scheint es eine Update gegeben zu haben 😀 Die Sektion zum Thema ADC finde ich sehr informativ. Auch war mir nicht bekannt, dass es noch andere Bauarten gibt.

    Gruß,
    Steve B.

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