Autoguiding

Bereits während den ersten Aufnahmen mit der Nightscape CCD-Kamera im Sekundärfokus musste ich feststellen, dass die Montierung aufgrund von technischen (unumgänglichen) Toleranzen und periodischen Schneckenrad-Fehlern nicht ausreichend genau nachführt.

Als Resultat erhält man bereits bei Belichtungszeiten über einer Minute nicht punktförmige, sondern elliptische Sternabbildungen. Um dies zu verhindern, benötigt man eine zweite CCD-Kamera (den sog. Autoguider) im System. Sobald dieser Autoguider kalibriert ist und einen Stern erfasst hat, erteilt man der Software den Auftrag, genau diesem Leitstern zu folgen. Sobald der Leitstern von der gewünschten Position abweicht, erfasst dies die Kamera und gibt ein Signal zur Gegensteuerung an die Teleskop-Motoren. Dadurch hat man einen geschlossenen Regelkreis und man kann auch während Stunden lang akkurat fotographieren.

Der Autoguider: Lodestar Kamera von Starlight Xpress

Die Lodestar Kamera soll' gemäss verschiedenen Testberichten eine der am besten fürs Guiden geeignete Kamera sein. Und seit ich sie habe, kann ich dies nur bestätigen. Die Lodestar ist eine monochrom-Kamera - d.h. schwarz/weiss und ohne Farbe. Auch kann ich di Ästhetik der Bildqualität nicht beurteilen, da ich sie lediglich zum Autoguiden verwende. Doch diese Aufgabe erfüllt sie sehr gut! Der Chip hat nur ein paar Dead- Hotpixel, das Rauschen ist sehr schwach - und immer zeigen sich mehrere Leitsterne zur Auswahl. Und wenn nicht, dreht man kurz den OAG weiter und schon hat man einen geeigneten Stern im Gesichtsfeld. Zwei Kritik-Punkte gibt es dennoch: Erstens ist die Steckerverbindung von der Kamera zum Kabel so fragil, dass man immer eine stützende Vorrichtung von TS benötigt. Da diese verschraubt ist, müssen die Kabel stets an der Kamera bleiben, was das Verstauen kompliziert macht. Desweitern ist es nicht möglich, ein USB-Verlängerungskabel zu verwenden, da ansonsten das Signal zu schwach ist und die Kamera nicht reagiert.


Der verwendete Autoguider "Lodestar" von Stralight Xpress
Der verwendete Autoguider "Lodestar" von Stralight Xpress

Berechnung der Auflösungsgenauigkeit beim Guiden

Formel:

G = (P / F) x 206.3


G = Genauigkeit in arc-Sec. / pixel

P = Grösse der Kamera-Pixel in µm

F = Fokal Länge in mm


Nightscape-Kamera:
Mit Reducer:
(4.75my / 2737mm) x 206.3 = 0.358 arcsec / Pixel
Ohne Reducer:
(4.75my / 3910mm) x 206.3 = 0.250 arcsec / Pixel
 
Lodestar-Guider*:
Mit Reducer:
(2 x 8.2 my / 2737mm) x 206.3 = 1.23 arcsec / Pixel
Ohne Reducer:
(2 x 8.2 my / 3910mm) x 206.3 = 0.865 arcsec / Pixel
 
* Binning-Modus: 2x2

Praxis-Anwendung der Genauigkeitsberechnung

Test-1:

RMS = 0.79 Pixel           OSC = 0.48

RMS = 0.79 Pixel x 1.23 arcsec / Pixel = 0.971 arcsec Genauigkeit im Lodestar
OSC: 0.48: Die Wahrscheinlichkeit für ein Richtungswechsel ist ausgewogen. Gut!
0.971 arcseconds of error / 0.358 arcseconds per pixel imager scale = 2.71 pixel RMS error on final image

Resultat: Die Guidingfehler liegt bei 2.71 Pixel im endgültigen Foto

Test-2:

RMS = 0.89 Pixel

RMS = 0.89 Pixel x 1.23 arcsec / Pixel = 1.094 arcsec Genauigkeit im Lodestar
1.094 arcseconds of error / 0.358 arcseconds per pixel imager scale = 3.055 pixel RMS error on final image
Resultat: Die Guidingfehler liegt bei 3.055 Pixel im endgültigen Foto

Celestron Off-Axis Guider

Um den oben beschriebenen Autoguider zu benutzen, braucht man in der Regel ein zweites, kleines Teleskop auf dem Hauptteleskop. Falls die beiden Teleskope jedoch nicht stabil verbunden sind, kann sich dies stark auf die Genauigkeit der Nachführung auswirken! Deshalb gibt es den sogegannten "Off Axis Guider" dieser wird zwischen Teleskop und Kamera geschraubt und hat in der Mitte ein kleines Spiegelprisma. Das Prisma leitet das Licht rechtwinklig zum Autoguider um. Somit kann man den Autoguider über die Primär-Optik benutzen. Da der Chip der Aufnahme-kamera oftmals sowieso nicht das gesamte Licht, das vom Teleskop kommt, benötigt, stört das Prisma i.d.R. im Strahlengang nicht.

Bloss das Suchen von einem passenden Leitstern ist nicht ganz einfach und bedingt, dass man den OAG rotieren kann.