Teleskop Montierung – Poljustage und Ausrichtung mit SharpCap, PHD2 und Co.

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Für die Deep Sky Astrofotografie sind eine genaue Poljustage und Ausrichtung unabdingbar. Zu den bekannten Verfahren der Polachsenausrichtung zählen unter anderem die Kochab- und die Scheiner-Methode. Mittlerweile ist die Technik sogar so weit, dass viele Verfahren von diversen Astronomietools wie SharpCap, PHD2, N.I.N.A. und APT unterstützt werden. Das erfordert allerdings eine direkte Verbindung zu einem Rechner. In diesem Artikel möchten wir unseren Lesern mehrere Verbindungsarten für eine parallaktische Montierung vorstellen und auf die verschiedenen Ausrichtungsmethoden eingehen.

#1 – SynScan GoTo-Handsteuerung

Wenn die Montierung über einen Polsucher sowie eine SynScan GoTo-Handsteuerung verfügt, kann die Verbindung darüber erfolgen. Anschließend bietet die Handbox die Möglichkeit, ein Sterne-Alignment mit bis zu 3 Sternen durchzuführen. Zu beachten ist, dass die Sterne gruppiert und nicht frei wählbar sind. Wer ein eingeschränktes Blickfeld hat, wird höchstwahrscheinlich kein 3-Sterne-Alignment durchführen können. Denn je nach Wahl des 1. Sterns variiert die Auswahlliste für den 2. Stern.  

#2 – SynScan WIFI

Mit einem SynScan WIFI Modul gestaltet sich ein Verbindungsaufbau mit dem Smartphone oder Tablet relativ einfach. Nachdem eine WIFI-Verbindung hergestellt wurde, kann sich der Anwender über die SynScan-App mit der Montierung verbinden. Die SynScan-App bietet unter anderem ein 2-Sterne-Alignment, was Auswirkungen auf die Nachführungsgenauigkeit hat.

Über SkySafarie 6 Pro kann das Teleskop zu beliebigen Objekten geschwenkt werden. Folgende Parameter sind in SkySafarie unter Teleskop-Einstellungen einzutragen:

  • Teleskop-Typ: SkyWatcher SynScan
  • Montierungstyp: Alt-Azimuth GoTo
  • Verbindung über Wifi: Aktivieren
  • IP-Adresse: 127.0.0.1
  • Port-Nummer: 11882
  • Ausleserate pro Sekunden: 4

Sobald eine Verbindung über die SynScan-App aufgebaut ist, kann die Montierung in SkySafarie 6 Pro über Teleskop->Verbinden gestartet werden. Leider bricht diese Verbindung oft ab. Dann muss man kurz zur SynScanApp wechseln und die Verbindung erneut aufbauen.

#3 – ASCOM

Um die Montierung mit einer Planetariumsoftware wie Stellarium anzusteuern und gleichzeitig eine Synchronsation zu realisieren, bedarf es mehr Aufwand. Der Vorteil ist, dass die Montierung dann mit dem PC verbunden ist und mittels SharpCap oder PHD2 sogar eine Einnordung ohne direkte Sicht auf Polaris möglich ist. Eine exakte Nachführung erfordert zunächst die Poljustierung bzw. Einnordnung und dann erst das Alignment.

ASCOM Plattform und Treiber

Für astronomische Geräte wie Astrokameras, Montierungen und Fokussierer gibt es ASCOM-Treiber, die für die ASCOM-Plattform erforderlich sind.

  • ASCOM-Plattform herunterladen und installieren (Aktuelle Version ASCOM Plattform 6.5 SP1)
  • Stellarium herunterladen und installieren
  • Stellarium Scope herunterladen und installieren
  • EQASCOM herunterladen und installieren
  • EQASCOM Toolbox als Administrator öffnen
  • Register-Button klicken
  • Driver Setup auswählen
    • Mount Options: Auto Detect
    • Timeout: 2000
    • Retry: 2
    • Baud: 9600
    • Port: siehe Gerätemanager
    • Latitude: z.B.: N  49  50  12
    • Longitude: z.B.: E  8  39  12
    • Elevation (m): z.B.: 270
    • Guiding: ASCOM PulseGuiding (in Verbindung mit einer ST4-Guidingkamera)
    • Issue Exceptions: true
    • Pulseguiding Exceptions: true
    • SideOfPier: Pointing(ASCOM)
    • J2000
    • Parameter bestätigen mit OK
  • ASCOM Connect wählen, um Montierung zu testen

Wenn die Kommunikation zwischen der Montierung und ASCOM funktioniert, kann die Verbindung wieder beendet werden. Der Verbindungsaufbau mit Stellarium über StellariumScope wird weiter unten erklärt.

Montierung – Polausrichtung und Positionsbestimmung

Es gibt viele Wege für das Einnorden einer Montierung sowie deren Positionsbestimmung. Für das Einnorden muss die freie Sicht auf den Polarstern gegeben sein. Ist die Sicht auf den Polarstern nicht gegeben, bietet sich die Drift-Align-Methode mit PHD2 an. Diese setzt jedoch voraus, dass das Guiding Scope in dieselbe Richtung wie die Hauptkamera zeigt. Wer einen Off-Axis-Guider mit versetztem Bildfeld nutzt und darüber hinaus auch noch keine freie Sicht auf den Polarstern hat, kann auf die Sternausrichtung in Stellarium zurückgreifen. Dabei werden in Stellarium mehrere Sterne nacheinander angefahren ([Strg]+1), über die ASCOM-Steuerung in die Bildfeldmitte gebracht und die neue Position synchronisiert ([Strg]+3). In den meisten Fällen reicht es aber aus, die Montierung grob nach Norden auszurichten und mit Plate Solving die aktuelle Position zu bestimmen. Die Software kümmert sich dann um die entsprechende Korrektur.

Eine sehr gute Alternative zu Stellarium ist die Planetariumsoftware Cartes du Ciel (CdC). Das Kartenmaterial wirkt auf den ersten Blick zwar etwas einfach, verbraucht dafür aber auch weniger Ressourcen. Wenn die Fehlermeldung SyncError erscheint, liegt das meistens daran, dass das Teleskop noch nicht eingenordet worden ist (Pole Alignment). Dadurch fällt die Abweichung zwischen Sternposition und Montierungsposition zu groß aus. Der Fehler kann aber auch auftreten, wenn in EQMOD HEQ5/6 unter Alignment/Sync Append on Sync als User Interface ausgewählt ist. Mit Dialog Box als User Interface dürfte es funktionieren.

Poljustierung mit SharpCap

Die Polausrichtung bzw. Einnordung einer äquatorialen (parallaktischen) Montierung mit SharpCap eignet sich vor allem für Montierungen ohne Polsucher. Montierungen mit einem Polsucher können auch mit der Kochab-Methode eingenordet werden, wobei sich das mit SharpCap wesentlich einfacher gestaltet. Voraussetzung dafür ist, dass die Sicht auf den Polarstern gegeben ist. Wenn die Sicht auf den Polarstern nicht gegeben ist, sollte man die Drift-Align-Methode in PHD2 nutzen. Diese funktioniert aber nur dann, wenn die Autoguider-Kamera in exakt derselben Richtung zeigt wie das Teleskop. Die Drift-Align-Methode in PHD2 funktioniert nicht mit einem Off-Axis-Guider, da der OAG ein anderes Bildfeld als die Hauptkamera hat. Das Bildfeld des OAG ist quasi direkt neben dem Hauptbildfeld. Anders würde das auch nicht funktionieren, da das Prisma der OAG sonst den Hauptkamerasensor verdecken würde.

OAG_Prismaposition
Bildfeld der Hauptkamera und der Guidingkamera nebeneinander. Guidingkamera und Hauptkamera zeigen nicht in dieselbe Richtung.

Um das Polar Alignment in SharpCap nutzen zu können, bedarf es einem Upgrade auf die Pro Version. Die Kosten dafür belaufen sich aktuell auf etwa 13 EUR pro Jahr. Das Polar Alignment kann auch mit langen Teleskopbrennweiten durchgeführt werden. Dann aber sollte die Hauptkamera über mindestens einen APS-C-Sensor verfügen, um ausreichend Sterne für die Ausrichtung abzubilden. Mit einem 8″ Teleskop und einer Astrokamera mit 6,4 Megapixeln wird man keinen Erfolg haben. Das Gesichtsfeld der Kamera sollte mindestens 10-15 Sterne bei einer Belichtungszeit von etwa 3 Sekunden erfassen.

Das Polar Alignment wird in SharpCap detaillierten beschrieben. Dazu wird zunächst die Kameraverbindung aufgebaut und über Tools das Polar Align gestartet. Die Beschreibung sollte gelesen und mit NEXT bestätigt werden. Anschließend können die Parameter für die Sterneerkennung angepasst werden. Wurden ausreichend Sterne erkannt, erscheint unter „Plate Solving Status“ das Wort „Solved„. Im nächsten Schritt wird die Stundenachse gedreht und erneut ein Bild aufgenommen. Die Montierung wird dabei um 90° gedreht. Die Richtung ist trivial. Nachdem SharpCap auch dieses Bild gesolved hat, errechnet die Software die Position der Drehachse der Montierung anhand der beiden Bilder. Durch Drehen an den Azimut- und Polhöhen-Schrauben kann die Montierung so eingestellt werden, dass die Drehachse der Montierung parallel zur Erdachse ausgerichtet ist.

SharpCap Pro Polar Alignment

  • Windows 10 PC
  • kostenpflichtige Version der SharpCap Pro einrichten
  • Guiding Scope mit Guiding Kamera oder langbrennweitiges Teleskop mit APS-C oder Vollformatkamera, um ausreichend Sterne zu erfassen
  • freie Sicht auf den Polarstern erforderlich
  • parallaktische Montierung grob Richtung Norden auf den Polarstern ausrichten (+-5°)
  • Gesichtsfeld der Kamera sollte 10-15 Sterne erfassen
  • optional kann PlateSolving in SharpCap eingerichtet werden
  • Polar Align in SharpCap starten
  • Belichtungszeit: 3s | Gain: 50 bis Maximum
  • Noise Reduction: 1,0
  • Star Width 3-16
  • Black Level Threshhold: 50
  • Digital Gain: 2
  • Nach dem ersten Bild und Solving die Stundenachse um 90° drehen
  • zweites Bild solven
  • Korrektur der Montierung nur mit Azimut- und Polhöhen-Schrauben

Poljustage mit PHD2

Die Drift Align Methode in PHD2 ermöglicht eine sehr genaue Polausrichtung nach der Scheiner-Methode. Zunächst wird die Montierung aufgestellt und die Stundenachse (Rektaszensionsachse) möglichst genau auf den Himmelspol ausgerichtet. Mit einem Polsucherfernrohr und Blick auf den Himmelspol ist das sehr einfach durchzuführen. Wenn der Himmelspol vom Beobachtungsort nicht sichtbar sein sollte, kann für die Azimutausrichtung (Nord-Süd) auch ein Peilkompass oder ein Smartphone mit entsprechender App verwendet werden. Zu beachten ist die Missweisung. Es muss die geografische Nordrichtung und nicht die magnetische Nordrichtung eingestellt werden. Anschließend wird der Polhöhenwinkel eingestellt. Die meisten Montierungen verfügen über eine grobe Winkelskala, die fest am Polblock angebracht ist. Ansonsten kann auch ein Aufsatzwinkelmesser eingesetzt werden. Mit dem Smartphone ist das zwar auch möglich, aber sehr ungenau.

Wenn die Montierung samt Guiding-Kamera aufgebaut ist, kann die Verbindung zu den Geräten mit PHD2 gestartet werden. Das leistungsstarke Tool stellt verschiedene Ausrichtungsmethoden zur Verfügung. Unter Tools->Drift Align wird das „Einscheinern“ gestartet. Der Vorgang ist in PHD2 sehr gut erklärt. Zunächst wird die Azimutausrichtung durchgeführt, indem ein Stern nahe Meridian und dem Äquator gewählt wird, wobei die Deklination = 0 sein sollte. Anschließend wird zu einem Stern nahe dem Äquator und bei Ost- oder Westhorizont geschwenkt, um die Polhöheneinstellung vorzunehmen. Entscheidet man sich für die Ostrichtung, sollte der Stern etwa 30° über dem Horizont stehen. Das Schwenken des Teleskops kann mit Stellarium oder einer alternativen Steuerungsart erfolgen.

Die Himmelsrichtungen sind bewusst gewählt, da Abweichungen an diesen Positionen des Himmels am schnellsten sichtbar sind.

Hinweis: Achten Sie darauf, dass der Stern Meridian bereits durchquert hat. Ansonsten muss ein Meridian Flip durchgeführt werden.

PHD2 Poljustage

  • Montierung grob ausrichten (Nord-Süd)
  • Rektaszensionsachse (Stundenachse) zum Himmelspol ausrichten
  • Pohlhöhenwinkel einstellen
  • Autoguiding-Kamera mit Montierung verbinden
  • Teleskop und Guiding-Sucher müssen beide in exakt derselben Richtung zeigen
  • PHD2 starten und Tools–>Drift Align auswählen
  • Stern nahe Meridian und dem Äquator anpeilen
  • Stern nahe dem Äquator und bei Ost- oder Westhorizont anpeilen; Sterne sollte 30° über dem Horizon sein

Das „Einscheinern“ ohne Softwareunterstützung kann bei langbrennweitigen Teleskopen auch schonmal die ganze Nacht dauern. Und genau hier spielen Tools wie PHD2 mit Ausrichtungsmethoden ihren Vorteil aus. Plate-Solving und Co. sind gute Alternativen, um in kürzester Zeit eine ausreichende Präzision zu erreichen. Der Autoguider kann verbleibenden Fehler sehr gut ausgleichen und stört sich nicht an Bildfelddrehungen.

Sterneausrichtung mit EQMOD und Stellarium

Die Montierung kann zwar über die ASCOM-Toolbox mit dem PC verbunden werden (ASCOM aktivieren). Für Stellarium ist das aber nicht erforderlich. Die Verbindung erfolgt über StellariumScope, wo zunächst „Select mount“ ausgewählt und die Montierung HEQ6 für Skywatcher EQ-Plattformen ausgewählt wird. Anschließend wird ein Name für die Verbindung im Feld daneben eingetragen, das Telescope-Label gesetzt und die Box „Connect“ gewählt. Es öffnet sich das EQMOD HEQ5/6. Über das Fenster kann die Montierung gesteuert werden. Im Stellarium-Fenster wird über „Start Stellarium“ die Planetariumsoftware gestartet. Mit einem Tastendruck auf F3 kann ein Stern gesucht und mit der Tastenkombination [STRG]+1 angefahren werden. Danach wird über den Sucher geprüft, ob der Stern mittig erscheint. Falls nicht, kann über das EQMOD-Fenster bzw. den Tasten für [N][S][O][W] die Montierung so geschwenkt werden, dass das eingepeilte Objekt mittig im Bildfeld erscheint. Danach wird wieder in die Stellarium-Software gewechselt. Dort sollte die Istposition (Fadenkreuz der Montierung) von der Sollposition (angepeilte Position) abweichen. Mit der Tastenkombination [STRG]+3 wird die Synchronisation ausgeführt. Es sollte sichtbar sein, dass die Sterneposition sowie das Fadenkreuz der Montierungsposition ineinander übergehen. Diesen Schritt führt man am besten mit mehreren Sternen durch, die möglichst weit voneinander entfernt ist. Diese Methode entspricht dem n-Sterne-Alignment.

Die Steuerung der Montierung kann alternativ zum EQMOD-Fenster übrigens auch direkt in Stellarium erfolgen, ohne Tastenkürzel zu benutzen. Mit    [Crtl]+0 wird das „Bewege Teleskop zu“ geöffnet. Die Montierung mit der Bezeichnung wählen, die in StellarScope gesetzt wurde. Objekt über das Suchfeld suchen und dann in „Bewege Teleskop zu“ auf „Aktuelles Objekt“ klicken. Es sollten die Koordinaten des Objekts erscheinen. Mit „Schwenken“ wird die Montierung an die entsprechende Position gefahren. Falls eine Korrektur über das EQMOD-Fenster erfolgen sollte, wird die Synchronisation eingeleitet, indem statt „AZEQ6Pro“ die „Sync“-Variante ausgewählt und anschließend geschwenkt wird.

Anfangs wirkt alles etwas umständlich. Deshalb sind Trockenübungen vor einer langen Nacht sinnvoll.

Positionsbestimmung durch Plate Solving

Ist eine Montierung nicht präzise eingenordet oder reicht die Größe des Kamerachips nicht aus, um sich an den Sternen im Bildfeld zu orientieren, kann man sehr leicht die Orientierung verlieren. Insbesondere bei großen Abweichungen zwischen dem Zielobjekt und der tatsächlichen Position der Montierung ist es schwierig sich zu orientieren. Handelt es sich dann noch um ein sehr lichtschwaches Objekt, bringen auch Testbilder mit langen Belichtungszeiten nichts. Plate Solving für die Positionsbestimmung hat nichts mit dem Alignment, wie man es z.B. von der SynScan Handsteuerbox kennt, zutun. Wer sich am Sternenhimmel gut orientieren kann und an seinem Teleskop einen Sucher montiert hat, kann das Sterne-Alignment auch ohne Plate Solving ausführen. Mit Plate Solving wird es jedoch einfacher, da damit ein Stern angefahren und die Montierungsposition dann synchronisiert wird. Mit dieser Methode können mehrere Sterne nacheinander angefahren werden, wobei sich je nach Software die Montierungsposition automatisch synchronisiert. Nach und nach entsteht ein Alignmentmodell, dass das Anfahren von beliebigen Positionen ohne Plate Solving ermöglicht. Für ein noch genauere Nachführung sollte zusätzlich auf alle Fälle das Guiding genutzt werden. Das gleicht permanent die Position der Montierung ab und führt das Teleskop präzise nach.

Für eine erfolgreiche Nacht sollte ein genaues Einnorden sowie das Anfahren einer Zielposition mit Platesolving reichen. Ein n-Sterne-Alignment ist dann üblicherweise nicht notwendig und wenn doch, dann reicht es vollkommen aus, einen Stern in der Nähe des Zielobjekts auszuwählen und die Position der Montierung zu synchronisieren. Wir richten unsere Montierung grundsätzlich „nur“ grob nach Norden aus und schwenken direkt zum gewünschten Deep Sky Objekt. Dann führen wir das Plate Solving in SharpCap durch und beginnen mit dem erstellen der Einzelframes. Zusätzlich nutzen wir das Guiding mit einem OAG von ZWO.

Plate Solving mit SharpCap

Plate Solving lässt sich mit der kostenpflichtigen SharpCap Version sehr einfach realisieren. Zusätzlich ist ein Plate Solving Paket erforderlich, wobei SharpCap folgende drei unterstützt:

Wir nutzen das Tool All Sky Plate Solver, das konfiguriert werden muss. Zunächst werden unter Settings die Teleskop-Brennweite sowie die Pixelgröße der Kamera eingetragen. Unter Index Installation Wizard müssen dann die Indexdateien für diese Konfiguration heruntergeladen und installiert werden. Dazu sind Angaben zu Pixelgröße und effektive Anzahl an nutzbaren Pixeln einzutragen. Die Chipgröße wird automatisch berechnet, wobei Kommastellen aufgerundet werden.

AllSkyPlateSolver
All Sky Plate Solver – Einstellungen

Der Index Installation Wizard markiert die erforderlichen Index-Files gelb. In unserem Fall sind die Dateien bereits installiert. Ansonsten müssen die Index Files installiert werden. Zur Überprüfung kann das Gesichtsfeld auch über ein anderes Tool berechnet und mit dem Suchergebnis in All Sky Plate Solver verglichen werden.

Nun kann All Sky Plate Solver als Standalone Tool verwendet werden. Dazu wird das Teleskop an die gewünschte Position geschwenkt, ein Bild im JPEG-Format mit einer beliebigen Astrosoftware erstellt und der Dateiname in All Sky Plate Solver eingetragen. Mit einem Klick auf „Plate solve“ wird das Bild gesolved. Das „gesolvte“ Bild kann über die Schaltfläche „Browse solved image“ in einem Image-Browser betrachtet werden. Nun sollten die Koordinaten des Objekts nahe Bildmittelpunkt kopiert und in eine Stellariumsoftware übertragen werden. Dort kann die Position der Montierung mit dem Objekt synchronisiert werden.

Noch einfacher funktioniert All Sky Plate Solver in Kombination mit SharpCap. Dazu wird zunächst unter File/SharpCap Settings/Hardware die verwendete Montierung ausgewählt, um das ScopeControl-Panel in SharpCap freizuschalten. Das Plate Solving wird durchgeführt, indem in Stellarium ein Stern in der Nähe der Zielposition angefahren wird. Dann wird über den Plate-Solve-Button in SharpCap der Vorgang gestartet. Je nach Abweichung zwischen Ist- und Sollposition sollte die Moniterung zum angepeilten Stern wechseln. Der Stern erscheint kurze Zeit später fast mittig im SharpCap LiveViewer. Mithilfe eines Overlays kann überprüft werden, ob der Stern exakt mittig erscheint. Sollte der Stern nicht exakt mittig im Bild erscheinen, kann mit der EQMOD-Steuerung minimal nachkorrigiert werden. Anschließend wechselt man in Stellarium und führt ein „synch“ mit [Strg]+3 durch. Fertig!

Neben SharpCap bieten auch andere Tools wie APT Plate Solving an.

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