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Astro / Autoguiding

Autoguiding mit Leitfernrohr

Als Montierung dient eine Celestron CI-700 (Vorläufer der CGE, trägt C11 eingeschränkt fotografisch), die mit einem abnehmbarem 8x50 Sucher schnell auf wenige Bogenminuten genau auf den wahren Pol ausgerichtet werden kann. Details zur Polausrichtung siehe hier.

Für den Fotoaufbau wurde eine lange 3" Querschiene angefertigt, auf der zwei 3"-Halterungen (ebenfalls aus Eigenherstellung) verschiebbar und damit austariert (ohne Drehmoment) auf der CI-700 angebracht werden können. Damit können 2 Teleskope (Foto- und Guide-Teleskop, grob parallel) nebeneinander betrieben werden. Auf einer Seite wird das Fototeleskop mit Kamera montiert, auf der anderen Seite als Leitrohr ein Maksutow D=150mm, f=1800mm f/12 mit fixiertem Hauptspiegel (kein Shifting). Am Leitrohr wird eine WATEC 120N GuideCam (CCD) betrieben, mit der in 10sec Belichtungszeit eine Grenzgrösse von 14.5mag erreichbar ist. Die benutzten Leitsterne haben bei 1-5sec Belichtungszeit minimal 11-12mag (Test der Kamera von Christian Buil). Eigene Testaufnahmen und weitere Details zur Kamera finden sich hier. Nennenswerte Vorteile sind - neben der hohen Empfindlichkeit - vor allem geringes Gewicht + kleine Abmessungen.

Die Kamera liefert ein Videosignal, das mit einem USB Framegrabber in digitale Bilder umgesetzt wird und dem Guiding-Programm auf einem PC-Notebook (Win XP) zur Verfügung gestellt wird. Das Guideprogramm ist in der Lage in beliebig gedrehten Koordinaten (Eichung durch das Progtramm oder von Hand) mit Subpixel-Genauigkeit zu guiden. Das Programm gibt Steuerbefehle im LX200-Protokoll (ASCII-Zeichen) über USB heraus. Eine via USB-Treiber angeschlossene Interface-Box (von Technoplus) emuliert daraus elektronische 'Tastendrücke' an der Handsteuerbox der CI-700 (die Kabelbelegung des Autoguideranschlusses am CI-700 Handkontroller entspricht übrigens dem der Losmandy G8/11).

Da die WATEC GuideCam und Canon 5D etwa vergleichbare Pixelgrössen (ca 8my) besitzen, lassen sich mit diesem Setup im Prinzip Teleskope bis zur Brennweite des Maksutows (f=1800mm) subpixel-genau nachführen. Höhere Brennweiten erfordern jedoch ebenso verlängerte Brennweite im Leitrohr (2x Barlow am Mak, bei C11 als Fototeleskop). Ausserdem werden dann sicherlich auch differentielle Effekte zwischen Leitrohr und Fototeleskop wichtig und der Einsatz eines Off-Axis-Guiders, z.B. GEG, ist dann vorzuziehen.

Der periodische Fehler der Montierung liegt ohne PEC und ohne Autoguiding bereits im Bereich von 10-15arcsec Gesamtamplitude. Mithilfe des Autoguiders sind bei f=500mm (Stand der bisherigen Tests) keine Abweichungen von perfektem Guiding mehr festzustellen.

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Das 6" Maksutow Leitfernrohr mit Watec GuideCam (li) und der 3" Pentax mit DSLR (re) auf der CI-700 Montierung



Rückansicht des Setups, links der Mak mit Watec, rechts der Pentax mit der DSLR, beides auf einer Querschiene montiert.

Schnelle Polausrichtung

Die Montierung wird mit einem abnehmbarem normalen 8x50 Sucher mit Fadenkreuz auf wenige Bogenminuten genau auf den wahren Pol ausgerichtet. Die Abbildung rechts zeigt den Posucher (in Polrichtung von hinten entlang der Alpha-Achse gesehen) in Justierposition und mit Sucherschuh auf die CI-700 aufgesteckt.

Die Justage des Suchers ist einfach: man scheinert die Montierung mit normalen Mitteln (Fadenkreuzokular etc) bis die Genauigkeit (z.B. für die jeweilige Foto-Brennweite) ausreicht. Dann justiert man den Sucher (den man natürlich vorher auf die Montierung montiert hat) so, dass das Fadenkreuz auf die beschriebene Position zwischen den Sternen (wie auf der Karte unten gezeigt) pointet. Fertig. Zum Thema quantitatives Scheiner siehe PDF-Anleitung (Fa. Baader).
Beim Montierungsausrichten geht man einfach umgekehrt vor: man dreht die Montierung bis das Fadenkreuz zwischen den Sternen stimmt. Die so erreichte Genauigkeit ist so hoch, dass beim nachfolgenden Scheinern nach 5min Nachführzeit kaum Abweichungen zu erkennen sind (weder bei der Kontrolle von Azimut noch von Elevation).

Man kann den Sucher (so wie auf dem Foto) nicht dauerhaft auf der Montierung montiert belassen weil er zu hoch ist und von Delta-Achsgehäuse + Teleskop sonst abgeschert wird. D.h. man stellt das Delta-Gehäuse erst quer (wie auf dem Foto sichtbar) befestigt dann den Sucher (auf dem Schwalbenschwanz) und richtet dann aus. Danach nimmt man den Polsucher immer wieder ab. Daher der relativ teure/genaue Sucherschuh (kaufen oder selbst fräsen).

Der Sucher ist natürlich NUR für die Ausrichtung dieser Montierung verwendbar, nicht etwa als wirklicher Sucher für andere Teleskope o.ä.. Die Einstellung des Suchers in seinen beiden Halteringen darf ja nicht verändert werden! Aber ein Sucher kostet nicht so viel (und er muss auch nicht hochqualitativ sein), die Halterung ist noch das teuerste Teil daran.

Zum Ausrichten werden neben Polaris (α UMi) Sterne benutzt, die maximal 1.5 Grad vom wahren Pol entfernt stehen und Helligkeiten im Bereich 6-9mag besitzen. Wegen dieser eher geringen Helligkeiten muss man schon bis in die fortgeschrittene Dämmerung warten bis man ganz genau ausrichten kann.

Hier noch ein paar Abschätzungen zur Genauigkeit und warum diese Methode verwendet werden kann:



Stern	Alpha (2000.0)     hh mm ss	Delta (2000.0)]   °°   ' '    ""	Delta (2000.0) [°]	mag
α UMi	02 31 47	+89 15 51	89.26416	1.9m
HD11696	02 34 32	+88 28 16	88.47111	8.1m


Die Positionen von Polaris und HD11696 haben nun einige bemerkenswerte Eigenschaften, mit denen man letztlich eine recht genaue Polausrichtung bewirken kann. Dazu werden die Sterne HD11696 und α UMi auf einen Faden des Sucher-Fadenkreuzes gebracht und das Kreuz um die doppelte Entfernung der Sterne Richtung Pol versetzt. Im Detail gilt folgendes:


• Die Verbindungslinie HD11696 → α UMi zeigt mit hoher Genauigkeit auf den wahren Pol
• Der Pol wird um nur =<1arcmin verfehlt (gilt für die Jahre 2000 bis 2010)
• Im Jahr 2005 zeigt die Verbindungslinie sogar praktisch exakt auf den Pol (Präzession)
• Die beiden Sterne haben annähernd die gleiche Rektaszension (Unterschied 165sec = 0.6875° für 2000.0)
• Die Strecken zwischen HD11696 und α UMi ist etwa zu verdoppeln
• Der Abstand von α UMi zum Pol ist um 5.5 arcmin kürzer (13% Unterschied, 2007.0)
• HD11696 → α UMi:     ΔDelta = 47.8 arcmin (2007.0)
• α UMi → Pol:               ΔDelta = 42.3 arcmin (2007.0)
• Durch die Präzession wird der Abstand wird mit den Jahren kürzer (ca 1 arcmin/5 Jahre).

Durch die Präzession verschiebt sich der Pol geringfügig mit den Jahren, dabei bewegt er sich in 5 Jahren um ca 1 arcmin in Richtung α = 22h, d.h. etwa Richtung 5 Uhr auf der Grafik, wenn 0 Uhr oben ist). D.h. diese Methodik bleibt noch etwa 10 Jahre relativ genau anwendbar.

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Ansicht des abnehmbaren 8x50 Polsuchers vom unteren Ende der Rektaszensionsachse (in Richtung Pol gesehen). Links die Querschiene mit den beiden Halterungen für die Teleskope. (Zum Vergrössern Bild anklicken !)







Direkte Umgebung des Pols (δ =+88° ... +90°)
mit Polaris (α UMi) und Leitsternen (Epoch 2000.0)
(Zum Vergrössern Bild anklicken!)
Quelle: Karte erstellt mit Guide 8.0 (published with kind permission)

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