Deep Sky Fotografie

Hierbei soll es um meine ersten Erfahrungen mit der Deep Sky Fotografie gehen. Ich bin absoluter Anfänger, der sich so langsam rantastet.

Die Kamera

Funktionalitäten, Anforderungen und Optionen

  • ISO-Wert und Belichtungszeit müssen steuerbar sein.
  • die Kamera sollte das RAW-Format unterstützen
  • Man muss sie per Software fernauslösen können. Fernauslöser ist sicher einleuchtend, ansonsten würde man verwackeln. Eine Software sollte das steuern können, damit man nicht die ganze Nacht mit der Stoppuhr neben der Kamera sitzt. Das Ganze sollte stabil laufen. Ich hatte mal meine Fuji S5 über die Software Hyper Utility v3 anzusteuern. Das war eine Katastrophe. D.h. vorher informieren, welche Kamera von welcher Hard- und Software unterstützt wird. Derzeit nutze ich die Software APT.
  • eine detaillierte Vorschau sollte möglich sein. Dazu eignet sich der Liveview am Monitor der Kamera oder das übertragene Liveview-Bild auf einen Laptop. Das ist notwendig um die Sterne scharf zu stellen
  • ein Klappdisplay ist nicht zwingend erforderlich, schont aber unter Umständen den Rücken, wenn man sich nicht so oft bücken muss.
  • bei einer DSLR ein Kamerabajonett (z.B. T2) erwerbbar sein. Mit diesen wird die Kamera an das Teleskop angeschlossen.
  • die Pixelgröße des Sensors sollte zu dem Öffnungsverhältnis der Kamera passen. (Stichworte Nyquist-Kriterium , oversampling/undersampling). Das ganze ist auch abhängig vom Seeing. Bei schlechtem Seeing werden die Sterne innerhalb von Sekunden zu aufgeblähten Scheiben. Eine gute Beschreibung und einige Formeln zur Berechnung fand ich hier. Einen guten Online-Rechner findet man hier.
  • die Stromversorgung ist ein wichtiges Thema, es gilt zu prüfen ob es es Ersatzakkus oder beim lokalen Betrieb entsprechende Netzadapter gibt.
  • normale Kameras haben einen Infrarot-Sperrfilter vor dem Sensor, so dass nur das normale sichtbare Lichtspektrum durchgelassen wird. Nebel mit ionisierten Wasserstoffs (z.B. Orion) leuchten im infraroten Bereich ( Hα-Linie bei 656nm). Möchte man diese Motive aufnehmen, ist es sinnvoll den Infrarot-Sperrfilter entfernen zu lassen. Man spricht von astromodifizierten Kameras. Einige Hersteller bieten auch spezielle Astro-Kameras ohne Infrarot-Sperrfilter an, so z.B. die Nikon D810a, Sony Alpha 7s Astro...
  • als Tipp, bei der Astrofotografie ist der SNR Wert in Bezug zum ISO-Wert wichtig. Der SNR-Wert beschreibt das Verhältnis Signal zum Rauschen (signal noise-ratio). Der kann bei jeder Signal-Verstärkung (ISO) anders ausfallen und ist abhängig von der Kamera. Daher sollte man schauen, bei welchen ISO-Wert die Kamera die meisten Informationen im Verhältnis zum Rauschen liefert. Bei meiner Canon 600d ist das ISO 800. Als Referenz empfehle ich diese Seiten für Canon, Nikon, Sony Kameras.

Die Montierung

Aus meiner Sicht eins der wichtigsten Geräte der Gesamtausrüstung. Hier sollte man gut investieren, wenn man hier spart, ärgert man sich viele Nächte. Vorab ich kann nur über die parallaktische Montierung schreiben, eine andere habe ich noch nicht getestet. Hier ein paar erste Erkenntnisse.

  • je billiger umso ungenauer. Periodische Fehler werden kleiner je mehr man investiert. Wer das Geld hat, ist sicher gut mit einer 10 Micron Montierung besser beraten als mit einer iOptron oder Skywatcher Montierung. Nur kostet die einfachste 10 Micron 8500 €. Die Skywatcher EQ6 kostet dagegen ca. 1600 €. Da muss jeder schauen, ob man das Geld übrig und/oder ob man das für das Hobby investieren möchte.
  • Made in China ermöglicht vielen erst das Hobby. Man muss aber mit Serienstreuung und Unzulänglichkeiten beim Material rechnen. In Internetforen findet man durch die hohe Verbreitung viele Tipps welche Teile man wie austauscht.
  • die Angaben der Hersteller, was eine Montierung tragen kann, gelten nur für die Beobachtung per Teleskop. Wenn man fotografieren möchte, sollte man gut ein Drittel von deren Angaben abziehen. Z.b. eine SkyWatcher EQ5 soll laut Hersteller 10kg tragen können. Wenn man fotografiert sollte man ein Teleskop maximal bis 6-7 Kg darauf setzen, denn Kamera+Leitrohr+Guiding-Kamera+Adapter+Bildebener+Filterrad+Heizmanschetten... wiegen zwischen 2-3 kg.
  • ein Stativ wird oft zur Montierung geliefert. Entsprechende Anschlussmöglichkeit zur Montierung ist dann bereits vorhanden.
  • theoretisch langt eine Montierung mit einem RA-Motor.Ein zusätzlicher Motor für DEC-Achse erlaubt Guiding, Goto etc.
  • wenn die Montierung von außen steuerbar ist, ermöglicht sie Guiding, Ausrichten per Platesolving, Goto über Planetarium-Software etc.
  • ein weiterer Aspekt ist die Frage nach der Mobilität. Nach meinen Erkenntnissen würde ich diese Montierungen in 3 Gruppen einteilen. Zur ersten Gruppen gehören die Reisemontierungen, die noch in den Rucksack passen. Mit diesen kann man locker bis zur Brennweite 200mm, mit guter Einnordung auch mehr belichten. Dazu zählen z.B. iOptron SkyTracker, SkyGuider, Omegon LX…, Vixen Polarie, SkyWatcher StarAdventure, Fornax Lightrack II usw. Die zweite Gruppe sind die Montierungen, die man mit dem Auto noch gut transportieren kann. Das Stativ und Montierungskopf haben noch ein akzeptables bzw. transportables Gewicht. Gerade für Städter, die vor der Lichtverschmutzung fliehen wollen, ist diese Lösung interessant. Als Beispiele der Gruppe würde ich SkyWatcher EQ 35 oder EQ5, iOptron CEM25P sehen. Als dritte und letzte Gruppe der Montierungen gibt es die Stationären. Bei diesen hat man den Vorteil, dass man nicht permanent alles neu aufbauen, einnorden, ausrichten muss.
Übrigens der Versuch, einen Mak 90/1250 auf Manfrotto-Stativ mit einen Fornax LighTrack II zu nutzen, scheiterte kläglich. Man durfte nicht mal das Okular berühren, schon hatte sich der Bildausschnitt verschoben. Man sollte eben doch Montierung mit Stativ passend zum Zweck kaufen.

Das Teleskop

Meist werden APO (spezielle Linsenteleskope) mit Flattener, gute Objektive oder Newton-Teleskope mit Komakorrektor für Deepsky-Fotografie verwendet. Maksutovs sind meist zu lichtschwach um sie dafür zu nutzen. Auschließen möchte ich es trotzdem nicht. Meine erste Aufnahme des Herkules-Kugelsternhaufen gelang mir mit dem Maksutov 127/1500.

Zu den Objektiven: Es gibt nur wenige, die für Astrofotografie taugen. Ich habe mein Nikon 70-200 VR ED getestet, das hat arg schlimmes Koma, Chromatische Aberrationen, so dass es nicht wirklich brauchbar ist. Ich sah allerdings auch tolle Bilder z.B. mit dem Samyang 135 im Internet.

Im Herbst 2019 schaffte ich mir auf Anraten ein Newton 150/750 PDS an. Die Endung PDS bedeutet hier, dass es für fotografische Zwecke gebaut wurde. Newtons sind recht preiswert. Beim Erstkauf benötigt man allerdings noch einen Komakorrektor, Justierhilfen wie Concenter und Laser, so verdoppelte sich der Anschaffungspreis.

Nun zum Newton an sich. Gegenüber dem APO oder Objektiv, was man einfach anschließt, ist ein Newton zickig, pflegebedürftig wie ein Kleinkind.

Es ist ein offenes System. Das ist toll, da es nicht wie zum Beispiel ein Maksutov abkühlen muss. Aber so schnell wie man Dreck auf dem Hauptspiegel hat, kann man gar nicht schauen. Auch muss man höllisch aufpassen, dass nichts auf dem Hauptspiegel fällt und diesen zerkratzt.

Es muss immer wieder neu kollimiert werden. Im Normalfall justiert man den Haupt- und Fangspiegel. Für den Normalfall gibt es viele tolle Videos im Internet, wo man 5 Minuten an Schräubchen dreht und dann glückselig stundenlang fotografiert. Wenn man Glück hat, ist dem auch so. Ich hatte es nicht. Der Okularauszug war verstellt, ich hatte immer unrunde Sterne. Mit einem Laser kommt man hier nicht weiter, so kaufte ich einen Concenter. Da bastelt man schon mal eine Stunde bis alles passt.

Als Anfänger hat man keine Ahnung, ich wunderte mich nur, warum meine Sterne beim de-fokussieren nicht rund sind, irgendetwas störte. Die Profis in meiner geliebten Facebook-Gruppe „Astrofotografie für Anfänger“ stellten gleich fest, dass das Auszugsrohr des Okularauszugs in den Tubus ragt. Aber anders kam ich ja nun nicht in den Fokus. Also gab es nur 3 Möglichkeiten, Hauptspiegel weiter in den Tubus schieben, wenn das nicht geht den Tubus kürzen oder das Auszugsrohr kürzen. Ich entschied mich für letzteres. Natürlich sind nun einige Stellen, die ich nachstreichen muss. Auch hier gibt es besonders matte Anti-Reflexionsfarbe.

Fazit: Ein Newton ist ein lichtstarkes, preiswertes Teleskop. Allerdings fordert es einiges an Geduld und handwerklichen Geschick. Man muss sich damit auseinandersetzen. Wenn es gut kollimiert ist, wird man mit tollen Bildern belohnt. Wenn man keine Ahnung hat, kann es sehr frustrieren.

Guiding

Das Prinzip ist recht einfach. Man nutzt eine zweite lichtstarke Kamera, die das gleiche Motiv aufnimmt. Entweder baut man auf das Teleskop ein zweites Miniteleskop und schließt diese dort an oder nutzt sie an einen sogenannten off axis guider. Bei Letzteren ragt ein kleines Prisma in den Strahlengang des Teleskops, wo man das Bild abgreifen kann. Eine Guiding-Software, die entweder auf einem Computer oder kleinen Gerät wie MGEN läuft, wird nun mittels Leitstern geprüft, wieweit die Optik abtrifftet. Bei Abweichungen schickt die Software nun Befehle an die Montierung um die Lage des Teleskops zu korrigieren.

Bearbeitungssoftware für Deep-Sky Aufnahmen

Freeware

Deep Sky Stacker - DSS

Es ist wohl das meistgenutzte Tool schlechthin. Hinsichtlich der Bedienung kann man die Entwickler nur loben. Es selbsterklärend, in vielen Sprachen verfügbar. Nach der Registrierung kann man recht einfach, die Bilder beurteilen und ggf. unbrauchbare Bilder entfernen. Vor dem Stacking gibt es Ratschläge zu den Einstellungen und korrigiert diese auf Wunsch. Das Tool arbeitet gegenüber anderen Programmen sehr schnell und kommt mit wenigen Rechner-Ressourcen klar. Besonders hervorzuheben ist die Möglichkeit Aufnahmen mit mehreren Belichtungszeiten zu arbeiten.

Fitswork

Auch hiermit kann man stacken. Ich empfand es aber etwas umständlich. Trotzdem ist es interessant, da man lernt, wie die Kalibrierungsbilder (Masterflats, - Darks, - Offsets, …) zu erstellen und zu nutzen sind. Neben dem Stacking-Werkzeug enthält Fitswork eine große Toolsammlung zum Entrauschen, Schärfen, Hintergrund ebenen usw.

Regim

Stacking ist weitgehend automatisiert. Es gibt einen PreProcessing-Dialog über diesen kann man Lights, Darks, Flats, … laden, ein paar (übersichtliche) Parameter auf Wunsch ändern und los geht’s. Besonders gefiel mir an dem Tool die B-V Kalibrierung. Hierbei werden Sterne des Bildes analysiert und über einen Sternenkatalog die Farben zugeordnet.

Siril

Gibt es für viele Platformen. Es ist ein vergleichbar mächtiges Stacking-Werkzeug. Hierbei werden Zwischenschritte sogenannten Sequenzen (Bildercontainer) zugeordnet. Dadurch sind einfach Massenoperationen auf eine Bildauswahl möglich. Über diesen Weg erstellt man die Master -Darks, Flats, Bias, kalibriert, debayert, registriert die Lights und kann sie zum Schluss zum fertigen Bild stacken. Auch ist es möglich einzelne Lights anhand der Bildqualität zu filtern. 3 enthaltene Werkzeuge gefielen mir besonders. Strecken über Arcsinh, die Angleichung des Hintergrunds, und die photometrische Bild-Kalibrierung (auch hier werden die Sterne im Bild einem Sternenkatalog zugeordnet)

Theli

… von mir nicht getestet, soll nur wegen der Vollständigkeit genannt werden.

Kommerzielle Tools

Astro Pixel Processor - APP

Es ist fast ein reines Stacking Tool. Es gibt nur eine kleine Handvoll Funktionen zur Nachbearbeitung. Die Stacking-Schritte sind über nummerierte Reiter abgebildet. So kann man diese recht einfach durcharbeiten. Es unterstützt mehrere Belichtungszeiten, die man in verschiedene Sessions ablegt. Das Ergebnis kann sich sehen lassen. Wer für die Nachbearbeitung ohnehin andere Tools nutzt, sich mit Kalibrierung der Bilder nicht auseinander setzen möchte, dem kann ich APP empfehlen. Der Preis ist allerdings nicht ohne (Stand April 2020) kostet die Kaufversion 178 € und die jährliche Mietvariante 71,40 €

PixInsight - PI

Ich habe 2 Tage lang erfolglos versucht meine Bilder zu kalibrieren. Die Flats wirkten nicht, das Bild war blau. Mein Eindruck: ein Tool von Freaks für Freaks. Es ist alles andere als intuitiv. Man muss sich mit jeder Funktion auseinandersetzen, den ganzen Kalibrierungsprozess bis ins Detail verstehen, auch wie Kameras arbeiten. Wenn man diese erste Hürde überwunden hat, eröffnet es unendliche Möglichkeiten noch mehr falsch zu machen ;-) oder tolle Bilder zu zaubern. Es ist das mächtigste Tool für Astrofotografen überhaupt. Der ganze Ärger ist auch nicht ganz billig. 273,70 € möchte man hierzulande (Stand April 2020) haben.