Einnordung & More

von Hannes Schachtner

Warum?

- Immer wiederkehrende Herausforderung

- Neuaufstellungen von Montierungen

- Umgang bei Feldeinsatz

- Setup Optimierung

- Vorbereitung zur USA Sofi 2017

- Ziel

- Nötige Ausrüstung

- Benötigte Genauigkeit

- Passenden Methoden

Was bedeutet Einnorden?

- Einnorden/-süden = exakte Ausrichten der

Nachführeinrichtung (parallel zur Erdachse) um effektiv

ein Himmelsobjekt tracken zu können.

Quelle: Foto Erwin Filimon

- Tracking

- Langzeitbelichtungen (Sternfelder, Deepsky…)

- Kurzzeitbelichtung (Sofi/Mofi, Planetentransite…)

- Nachführeinrichtung durch folgende Montierungsarten

- Parallaktische Montierung

- Azimutal Montierung

Alles dreht sich

- Azimutal Montierung (Meade…)

- Nachteil

- 2 bzw. 3 Achsennachführung inkl.

Bildfeldrotator

- Statt Einnordung – 100% waagrechte

Aufstellung

- Was soll man da sagen….

- Polhöhenwiege kaufen und

- Parallaktisch aufstellen

Quelle: https://cloudynights.com &

Buch „Digitale Astrofotografie“, Oculum Verlag

Alles dreht sich

- Sterngeschwindigkeit

- Sternentag 23h 56‘ 4‘ für 360° Erdrotation

- 1436,06 min / 360° ~ 4min / Längengrad

- ~15 Bogensekunden / Sekunde

Polneigung = Breitengrad

Quelle: Internet ?

Alles dreht sich- Parallaktische Montierung (ASA, Vixen, Alt…)

- Vorteile

- Nur Nachführung um eine Achse nötig

- Entweder über Direktantrieb (ASA) oder

- „old fashion“ über Schneckenradgetriebe (die meisten

Montierungen)

- Nötige Schritte

- Nord/Südausrichtung der

Rektaszensionsachse

- Verkippung der Rektaszensionsachse

um den Breitengradwinkel damit sie

parallel zur Erdachse ist (ebener Aufstellung)

- Bei Knicksäule um entsprechend größeren

Winkel Quelle: SkyWatcher Homepage &

Buch „Digitale Astrofotografie“, Oculum Verlag

Wo ist eigentlich Norden / Süden oder wo bin ich?

- Ermittlung erster Anhaltspunkte

- Für Säulenaufstellung

- Für Feldeinsatz

- Warten bis die Sterne/Sonne es einem „sagen“

- Durch technische „Helferlein“

- Örtliche Lage durch Google Earth

- Geo. Länge / geo. Breite und Höhe

- TPE Programm

- Anhaltspunkte durch Sonnenstand

- Herkömmlicher Kompass

- Störungen durch Metalle / Untergrund

- Korrekturfaktor von der örtlichen Lage auf der Erde abhängig

- Smartphone Apps

- Kompass (Örtl. Lage / GPS Daten, Neigungsmesser)

- Sternhimmel – Karten mit Ortungsfunktion (autom. Ausrichtung)

Wo ist eigentlich Norden / Süden oder wo bin ich?

Herkömmlicher Kompass

Google Earth

Star App

TPE WebApp

Kompass App

Quelle: Internet ?

Wo ist eigentlich Norden / Süden oder wo bin ich?

- Nordstern über‘n Großen Wagen

- Missweisung ~43‘ !

- ~1/15 der Distanz der roten Linie

Quelle: Cartes du Ciel & Internet ?

Wo ist eigentlich Norden / Süden oder wo bin ich?

- Südpol über‘s Sternbild Octans

Sterne 5ter Helligkeit …

- Missweisung ~5° !

- ~1/5 der Distanz rote Linie

Quelle: Cartes du Ciel & SkyWatcher Homepage

Nötige Ausrichtungsgenauigkeit und Sicherstellung

- Resultierende Ungenauigkeit bildet Strichspuren / Bildfeldrotation

- Weitere Abhängigkeit

- Belichtungszeit

- Sensorformat / Gesichtsfeld

- Abstand Leitstern zu Objekt (Bildmittelpunkt)

- Kompensation durch Guiding

-> bringt aber nicht das Erwünschte!

- Guiding Kamera

- Tracking Master

- Pointing Feature

- Dauer des Beobachtungsintervalls (zB: Sofi ~3h, bei 640mm Brennweite)

Quelle: jensfiedler.de

Nötige Ausrichtungsgenauigkeit und Sicherstellung

- Faustformel für Mindestgenauigkeit p [`] (für 60°

Deklination)- z ... Bei APS-C z=22um

- r … Abstand Leitstern zum Bildmittelpunkt in Bildradien [1]

- t … Belichtungszeit [h]

- Sicherstellung der Aufstellung

- Steife Montierung & Säule, Stativ

- Untergrund

- Verhindern des Einsinkens des Statives ->

Stativfüße (1‘ bei 1m Basis = 0,3mm)

- Verrutschgefahr des Statives - Erdspieße

- Abspannen oder Verlagern des

Schwerpunktes

Quelle: Buch „Digitale Astrofotographie, Martin/Koch, Oculum, Seite 170

Methoden der Ausrichtung

- Grobe Ausrichtung

- Pfeiffer Sonnenmethode

- Polsucher

- Kochab Methode

- Polsucher Skala

Quelle: http://blog.kr8.de/astrofotografie-einnordnen-polar-alignment-mit-qhy-polemaster/- Genaue Ausrichtung

- Scheiner (iterative & direkte)

- Softwareunterstützung (EQAlign, WCS, AlignMaster, QHY

PoleMaster, SharpCap, xyz PlateSolving, K3CCDTools….)

- Zenitsternmethode

- Drive-Master TDM Methode

Methode#1: Pfeiffer - Sonne

- Ein-Nordung für untertags! (Sonnentag vorausgesetzt ;-) )

- Azimut Winkelskala auf Montagewinkel mit Lichtspalt

- Ausrichtung

- Polhöhe entspricht dem Breitengrad (Neigungsmesser App oder Skala)

- Projizierter Azimut-Winkel = Azimut-Winkel der Sonne (Astro App)

- Erzielbare Genauigkeit im ~2°-3° BereichQuelle: Stefan Pfeiffer

Methoden#2 - Kochab

- Schnelle einfache Methode mit guten Ergebnissen

- Linie zwischen Polarstern und Kochab

- Rekt. Achse so drehen, daß die gedacht Linie Polarstern –

Polsucher Mitte und Stern Kochab auf einer Linie liegen

- Polarstern muss sich auf Kreisskala befinden

(Vorsicht: Polsucher ist seitenverkehrt)

- Justierung über Schrauben der Polhöhenwiege

- Genauigkeit: ~5-10‘

Quelle: https://www.intercon-spacetec.de/beratung/montierungen/reisemontierung-staradventurer-von-skywatcher/

- Erleichterung

- Winkelsucher und

- Polsucher Beleuchtung

- Bzw. Starpointer

- App zB: Polar Scope Align

Methoden#3 - Polsucher- Für die Genauen

- Voraussetzung: Justierter Polarsucher (Zentrierung & Ausrichtung) -> siehe Manual

- Skala-Einstellung

- Meridian Skala Delta Ort zu Zeitmeridian einstellen (VB 13,6° ost, Zeitmeridian 15° ost -> Delta = 1,4° west)

- Datum und Uhrzeit (MEZ) durch Drehung der Stundenachse zur Deckung bringen

- Je nach Polsuchermodell

- Polarstern Soll Position somit vorgegeben

- Polhöhe und Azimut per Stellschrauben einstellen

- Genauigkeit: ~2-3‘

- Überprüfung über Kochab Methode

Quelle: https://www.intercon-spacetec.de/beratung/montierungen/reisemontierung-staradventurer-von-skywatcher/

Jetzt aber ganz genau!- Scheiner 1897: Fehlausrichtung führt zu Drift eines

Kontrollsterns

- Driftrate von Std.winkel dh/dt & Dekl. dd/dt ist abhängig

von den Komponenten des Aufstellungsfehlers in

Azimut (A) und Polhöhe (P), sowie der Dekl. (D) &

Stdwinkel (H) des Kontrollsterns und geo. Breite (GB),

w = 2*PI / 1436,067

Quellen: Bilder: Digitale Astrofotografie, Oculum, Mathematik: Nachlese AstroWorkshhop 1994, Rhemann/Kersche

- Sphärische Trigonometrie (Rhemann/Kersche)

- dh/dt = [ P*cos(H) + A*cos(GB)*sin(H) ] * tan(D) * w

- dd/dt = [ -P*sin(H) + A*cos(GB)*cos (H) ] * w

- Daraus lässt sich die Missweisung ausrechnen und

direkt korrigieren!

Jetzt aber ganz genau! - Wegen der Ungenauigkeit des Rekt.antriebs sollte in

der Praxis nur Dekl.-Drift dd/dt genutzt werden

- 2 passende Teleskopstellungen- Für A folgt bei H = 0°/180° = 0h/12h (Meridian)

- A = dd/dt * 1/w * 1 / cos (GB) … für Horizontstern

- A = 228,56 * dd/dt * sin(GB – D)/cos(GB) … für

beliebigen Stern

- Für P folgt bei H = 90°/270° = 6h/12h (Ost/West)

- P = dd/dt * 1/w

- P = 228,56 * dd/dt

Quellen: Bilder: Digitale Astrofotografie, Oculum, Mathematik: Nachlese AstroWorkshhop 1994, Rhemann/Kersche

- Sternauswahl & Meßdauer- Für Meridian: zenitnahe (Refraktion, Durchbiegungen)

- Für Ost/West: möglichst polnahe

- Messdauer: länger als Schneckenrad Periode ! (>10‘)

- Genauigkeit- Mit 2-3 Iterationen sollte man eine Genauigkeit 1 [`] schaffen

- Keine Abhängigkeit zur horizontalen Ausrichtung des Polblocks

(Knicksäule)

Methoden#4 – Scheiner

Quelle: Buch „Digitale

Astrofotografie, Oculum Verlag

- Analog mit Okular / Kamera Live Bild

- Iterative Vorgehensweise (messen –

verstellen – messen – verstellen …)

- Software unterstütztes Verfahren mit

Kamera

- Direktes Verfahren (messen – SOLL

Position vorgegeben – verstellen)

- Verfahren wurde beim Workshop 1994

(Rhemann, Kersche) vorgestellt

- Demo mit EQAlign Stand: V2.3 2011

Was hat das mit der Sofi zu tun?

- Für die Sofi USA 2017 gab es einige Vorbereitungen zu treffen- Wettersicher Location (Terreton ~50km westlich von Rexburg / Idaho)

- Örtliche Gegebenheiten (Wüste oder auf Farmer Land)

- Anreise Problematik / zeitliche Planung -> Aufstellung am Tag oder in der Nacht ?

- Automatisierter Ablauf der Bildgewinnung ohne wesentlichen Eingriff über ca. 3 Stunden

- Laptop Kamerasteuerung mittel Backyard EOS Programm und Sequenzsteuerung

- Passende Brennweite für Bildausschnitt und Qualitäten der Skywatcher Montierung

- Transportables Setup – 2017 Vortrag: „Rucksack Astronomie“

Sofi USA 2017 / 2min18

- Skywatcher Adventurer, C90 f/6,3 Reducer auf ca. 640mm

- Canon DSLR 1000, ISO 100

Ergebnis - EQAlign

Methoden#6 – Zenitstern Methode

Quelle: https://ruthner.at

- Zenitstern Methode (Scheiner angelehnt)- Vorteil: Minimierung sämtlicher mechanischer Unzulänglichkeiten

- Nachteil: direkte Messmethode versagen, da der Korrekturfaktor Zenitabstand bei Scheiner sin

(geo.Breite – Dekl. Stern) = 0 wird und somit der ganze Term Null wird! -> händisches Vorgehen

- Verwendung von Hauptteleskop mit Kameraausrichtung

- Ideal Kombination: Einscheinern mit EQAlign und Validierung mit Zenitsternmethode

- 1. Schritt

- Teleskop senkrecht auf Zenitstern richten = Meridian Ausrichtung auf h=0°

- Azimut Fehler = Dekl.Drift / (cos (geo. Breite) * w)

- Azimut verstellen bis Dekl. Drift nicht mehr nachweisbar ist

- Verstellrichtung von Setup abhängig und muss zuvor ermittelt werden

- 2. Schritt

- Polhöhen Fehler = Std.winkel Drift / [tan (Dekl.Stern) * w]

- Siderische Nachführgeschwindigkeit „TDM/ASA überwacht“

- Polhöhe verstellen bis Std.winkel Drift nicht mehr nachweisbar ist

Methoden#7 – TDM Methode

Quelle: http://www.mda-telescoop.com/index.php?option=com_content&task=view&id=51&Itemid=81

- Edward Skinner King 1931 (Quelle: mda-telescoop.com)

- Prinzip- Ausrichtung anhand von Sternspurabbildungen von Pol nahen Sternen

- Verwendung von Hauptteleskop mit Kameraausrichtung (Zenit oben, Ost

rechts …)

- 5‘ (bei langer Brennweite) < Belichtungszeit < 30‘ (bei kurzer

Brennweite)

- Erste Hälfte der Belichtungszeit : siderisch oder KingRate

- Zweite Hälfte der Belichtungszeit: Nachführung stoppen!

- Resultat

Resultat

Quelle: PHD2 Snapshot 8.4.18 nach EQAlign und Zenitmethode, Dekl. Ok, Rekt Regler noch etwas verbesserungsfähig

- Ausrichtung mit EQAlign V2.3 von Gemini Montierung mit

Fotonewton f=1000mm und ATIK 16HR

- PHD2 Guiding Fehler Rekt. ~0.75“, Dekl. ~0.33“

aber < als Seeing (1“ bei 1m Brennweite)

Zion NP USA 2017 / 7k 180°x80° TWAN Panorama

- Skywatcher Adventurer, Advanced Firmware Regular Exposure Mode -> TWAN

- 6x 45sec / ISO 1600 / 30° Rotationswinkel mit Panoramakopf & Lightroom

Danke für die Aufmerksamkeit !

download @ schachtner.astronomie.at