Mein Instrumentarium für die Astrofotografie

von Herbert Zellhuber

Zwei schmutzige Schneebälle (Hyakutake und Hale-Bopp) hatten wesentlichen Einfluss, dass ich mich näher mit der Praxis der Astrofotografie auseinandersetzte. Ich interessierte mich zwar schon länger fürs Fotografieren und kannte auch einige Leute, die dies schon einige Zeit machten. Auch hörte ich ihnen gerne zu, wenn sie von der Scheinermethode, Messerschneide im Fokus, Schwarzschildverhalten, Hyperanlagen, periodische Fehler im Schneckengetriebe und was es sonst so alles gibt, erzählten. Bevor ich aber mit dem Fotografieren beginnen konnte, waren noch einige Umbauten an meiner Selbstbaumontierung nötig.
Ich begann mit der Montage des Polsuchers. Für den Gegenwert von einem Kasten Bier konnte ich einen gebrauchten Polsucher von einem Astrokollegen erwerben. Aus konstruktiven Gründen konnte ich den Polsucher jedoch nicht in der Mitte der Polachse unterbringen. Deshalb musste ich ein paar Rohrstücke ans Deklinationsgehäuse anschweißen. Wenn der Polsucher exakt zur Polachse ausgerichtet ist, kann der Pol auch mit dieser Methode recht genau eingerichtet werden (Bild 1).

Als weiteres musste ich einen Handtaster bauen, mit dem ich die Nachführgeschwindigkeit regeln konnte. Auch dies war kein weiteres Problem, da ich die Schrittmotorschaltung damals selbst zusammenlötete und deshalb mit der Modifikation recht gut zurechtkam. Um die Polachse schnell und exakt einstellen zu können musste ich am Dreibein noch Einstellspindeln anbringen (Bild 2).

Beim Besuch des ITV konnte dann ich ein kaum gebrauchtes Fadenkreuzokular zum stark reduzierten Neupreis erwerben (Teleskoptreffen sind übrigens bestens dazu geeignet, günstig gebrauchte Teleskope und Zubehör einzukaufen und Erfahrungen jeder Art auszutauschen). Als Leitrohr nahm ich meinen 80/500-Refraktor. Ich habe noch ein zweites Zeiss 80/500-Objektiv - damit baute ich mir aus Aluminiumrohren und -platten die Astrokamera, wobei mir meine kleine Drehbank wertvolle Dienste erwies.

Das Leitrohr ist mit der Astrokamera parallel ausgerichtet

Zum Auffinden eines geeigneten Leitsterns kann das Fadenkreuzokular mit Hilfe der verstellbaren Schwalbenschwanzführung entsprechend eingestellt werden

Das Einstellen der Schärfentiefe

Bevor es mit dem Fotografieren los ging, musste ich erst den exakten Schärfepunkt einstellen. Der Fokus wurde einmal ermittelt und braucht dann nicht mehr eingestellt werden. Es wird nur die Kamera (Praktika) aufgeschraubt. Diese haben bekanntlich ein Gewinde M 42×1. Ich wollte von Anfang an vermeiden, Ausschuss mit unscharfen Bildern zu haben.
Eine meiner Praktikas hat im Sucher ein sog. Messkeilpaar eingebaut. Man könnte damit den Mond anpeilen und mit Hilfe des Messkeilpaares den Fokus auf "Unendlich" einstellen. Aber zuerst wollte ich überprüfen, ob das Messkeilpaar auch richtig justiert ist. Dazu peilte ich einen höheren Turm in ca. 500m Entfernung an. Nun brachte ich die Messkeilpaare zur Deckung und machte in dieser Stellung ein Bild. Nun verstellte ich die Kamera jeweils 0,1 / 0,2 / 0,3 / 0,4mm vor und hinter diesen Punkt und machte davon weitere Bilder. Dann entwickelte ich den Film und prüfte die Negative mit einer 15fach-Lupe. Ich konnte folgendes feststellen: Die Stellung 0 / +0,1 / +0,2 / +0,3 zeigt scharfe Bilder. Der exakte Fokus liegt also nicht an dem Punkt, an dem sich die Messkeilpaare decken, sondern 0,15mm außerhalb! Bei der Auswertung war es praktisch, sich am Blitzableiter des Turms zu orientieren; schon kleinste Unschärfen waren da gleich erkennbar. Demnach beträgt die fotografische Schärfentiefe beim 80/500-Objektiv 0,3mm.
Erfahrungsgemäß wird man sich bei der Astrofotografie in Temperaturbereich von +15° bis -5° aufhalten. Da spielt also auch die Wärmeausdehnung des Alurohres eine gewisse Rolle. Bei einer Tubuslänge von 450mm errechnete ich eine Ausdehnung von 0,2mm im Temperaturbereich von 20°C. Dieser Wert ist also innerhalb der fotografischen Schärfentiefe und kann deshalb vernachlässigt werden.
So wartete ich eine Herbstnacht ab, in der es um 5°C hatte und justierte den Astrographen mit Hilfe des Messkeilpaares in der Kamera - der Wert von 0,15mm wurde natürlich berücksichtigt - am Mond aus.

Der Polsucher und das Ausrichten der Montierung

Bei der Langzeitfotografie muss die Polachse der Montierung genau genug zur Erdachse ausgerichtet sein. Hierzu wird ein eigenes kleines Fernrohr verwendet, der Polsucher. Darin ist eine Strichplatte eingebaut, siehe Zeichnung links. Bevor man die Montierung genau ausrichten kann, muss der Polsucher auch richtig justiert sein. Um die Justage des Polsuchers zu kontrollieren, stellt man das Polgehäuse der Montierung waagrecht und peilt ein Gebäude o.ä. in einigen Kilometern an. Nun löst man die Rändelschraube mit welcher der Polsucher gehalten wird, dreht den Polsucher um jeweils ca. 90° weiter und kontrolliert, ob das Fadenkreuz in der Mitte bleibt. Falls dies nicht der Fall ist, wird mit drei Schrauben die Strichplatte des Polsuchers mittig justiert.
Dann wird der Polsucher parallel zur Polachse justiert, was mit vier Schräubchen möglich ist (vergleiche Bild 1). Der Polsucher wird wieder auf das Gebäude o.ä. in einigen Kilometern angepeilt. Beim Drehen der Polachse sollte das mittige Fadenkreuz immer auf die selbe Stelle zeigen.
Nun könnte die Montierung nach dem Polarstern eingerichtet werden. Hierzu muss allerdings noch die Sternzeit bekannt sein. Diese kann man leicht mit einer drehbaren Sternkarte ermitteln. Zum Einstellen muss die Deklinationsachse hierzu allerdings exakt waagrecht stehen. Der Polsucher hat eine Skala mit einer Stundeneinteilung und wird so gedreht, dass sich diese mit der Einstellmarkierung deckt. Zur Zeit steht der Polarstern 44' vom Pol entfernt. Entsprechend wird der Polarstern auf der Skala des Polsuchers ausgerichtet.

Mit den drei Spindeln am Dreibein kann das schnell und sehr präzise erfolgen. Diese Spindeln sind im Dreieck angeordnet, wobei eine (N) nach Norden ausgerichtet ist. Die beiden anderen Spindeln sind mit L (links) und R (rechts) bezeichnet. Wird z.B. die linke Spindel im Uhrzeigersinn gedreht, so verschiebt sich der Polarstern nach rechts unten. Eine Verstellung der rechten Spindel gegen den Uhrzeigersinn läßt den Polarstern nach oben rechts wandern. In der Zeichnung ist dies schematisch dargestellt. Das Ganze ist auf den ersten Blick vielleicht etwas verwirrend, denn man muss dabei auch bedenken, dass beim Polsucher das Bild um 180° gedreht ist.

Die ersten Versuche

Zu Beginn musste ich erst mal herausfinden, wie genau nachgeführt werden musste. Ich merkte schnell, dass man bei einer Brennweite von 500 mm schon recht sorgfältig arbeiten musste, um keine "Eier" draufzuhaben. Aber schon bald stellten sich die ersten brauchbaren Ergebnisse ein. Die Versuche ergaben zwar, dass man mit diesem (nicht fotografisch korrigiertem!) Objektiv nicht das ganze Kleinbildformat voll nutzen kann; die Sterne sind zu den Ecken hin schon mehr oder weniger kleine "Kometen".
Das Vergrößern von schwarz/weiß-Astrofotos sollte man unbedingt selbst machen, dann kann man auch den Ausschnitt und die Vergrößerung selbst bestimmen. Der Abzug sollte so beschaffen sein, dass das Filmkorn kaum erkennbar ist; andererseits sollte das Fotopapier nicht zu lange belichtet werden, sonst verschwinden die schwächsten Sterne. Mit etwas Übung hat man den Dreh aber bald raus. Als Filme benutzte ich den Kodak T-max 400 und Ilford HP5. Das sind zwar keine ausgesprochene Astrofilme - das Korn ist relativ grob und schwächere Reflexionsnebel lassen sich nur schwierig abbilden - dafür sind sie in fast jedem Fotogeschäft zu bekommen. Mit diesen Filmen sind Sternfeldaufnahmen, Sternhaufen und auch Galaxien schon recht gut zu machen. Die Filme entwickelte ich allesamt selbst, deshalb konnte ich schon am nächsten Tag das Ergebnis sehen.

Bei einem anderen Teleskoptreffen konnte ich noch ein Zeiss-Tessar-Objektiv 250/f 4,5 zum Freundschaftspreis erwerben. Dazu musste ich mir allerdings erst noch den Tubus anfertigen, den ich wieder aus Alurohr und Aluplatten herstellte (Bild links). Damit kann ich Sternfeldaufnahmen im Format 8° × 5° machen, bei denen auch die Sterne bis in die Ecken des Kleinbildformats sauber rund sind. Und weil ich im Winter mal wieder in einer schier unzähmbaren Bastelwut war, baute ich mir gleich noch ein größeres Schneckenrad an die Polachse und eine elektrische Feinbewegung in Deklination.
Da ich nun auch Emissionsnebel fotografieren wollte, machte ich Versuche mit dem Farbnegativfilm Kodak Pro Gold 400. Von den Abzügen des Fachlabors war ich aber nicht besonders begeistert - der braune Himmelshintergrund war überhaupt nicht meine Sache. Als Schwarz/weiß-Laborant war ich eben einen dunklen und farblich neutralen Himmelshintergrund gewöhnt. Eine Reklamation brachte auch kein besseres Ergebnis zustande - zur Enttäuschung kam noch der Ärger hinzu, da die Negative einige böse Kratzer abbekamen. Daraufhin war ich einigermaßen ernüchtert. Brauchbare Ergebnisse lassen sich offensichtlich nur im eigenem Farblabor erzielen. Ein Farblabor wollte ich mir aber nicht unbedingt anschaffen. Dann konnte ich von einem Kollegen erfahren, dass er Bildbearbeitung am PC macht. Er kann auch Farbnegative mit verschieden hoher Auflösung einscannen und auf CD-Rom brennen. Diese Hilfe nahm ich gerne an. Nachdem ich meinen 486er mit mehr Arbeitsspeicher aufrüstete, konnte ich auch die hochaufgelösten Bilder bearbeiten. Mein Rechner ist zwar nicht der schnellste und ich habe auch kein besonders anspruchsvolles Bildbearbeitungsprogramm. Es macht aber trotzdem Spaß. Per Mausklick können Kontrast, Farbfülle, Farbausgleich und Helligkeit elegant eingestellt werden. Man braucht dazu keine Dunkelkammer und hat keine Panscherei mit der Chemie - auch die bösen Kratzer, die mir das Fotofachlabor bescherte, konnte ich ohne größeren Aufwand beseitigen. Auf dieser Seite finden Sie eine Auswahl meiner Astrofotos mit den oben genannten Filmen und Objektiven.
Dann machte ich Versuche mit Rollfilm und baute ich mir eine Mittelformatkamera für die Astrofotografie - leider gab es damit auch ein paar Enttäuschungen.

Astrofotografie in der Praxis

Beim Fotografieren des Nachthimmels (Deep-Sky-Fotografie) sollte man einen dunklen Ort außerhalb der erhellten Städte aufsuchen. Ich muss deshalb meine Sachen ins Auto packen und einen dunkleren Standort aufsuchen. Allerdings darf ich dabei nichts wichtiges vergessen und schrieb mir deshalb eine Checkliste, nach der ich mein Instrumentarium vorbereite. Schon zu Hause werden Filme in die Kameras gegeben, wobei peinlich genau darauf geachtet wird, dass sich keine Fussel in der Kamera befinden. Danach werden die Kameras an die Astrographen geschraubt, der Drahtauslöser befestigt und die Kamera auf "B" (Dauerbelichtung) gestellt. Die Objektive sind bereits angeschraubt, nur die Taukappen werden später noch aufgesteckt. Um das Teleskop am Himmel leichter und vor allem schnell ausrichten zu können, befestige ich am Leitrohr noch einen Peiler (russisches Produkt, funktioniert ähnlich dem "Telrad"). Am Leitrohr ist ebenfalls der Zenitspiegel schon montiert. Die anderen Sachen sind in Kunststoffkästen gepackt.

Am Standort, einem betonierten Feldweg mit einer Parkbucht, baue ich das Instrumentarium in folgender Reihenfolge auf: Mit dem Aufbau verging ca. eine halbe Stunde. Nun wird das zu fotografierende Objekt mit dem Übersichtsokular im Leitrohr aufgesucht und zentriert. Die Teleskopnachführung wird eingeschaltet und ich rücke mir den stufenlos höhenverstellbaren Beobachtungsstuhl zurecht. Weiter geht's mit: Dann kann ein neues Objekt zum Fotografieren eingestellt werden. Meistens belichte ich pro Nacht 5-7 Bilder. Mehr schaffe ich kaum - das Nachführen am Fadenkreuzokular strengt nach einiger Zeit doch ziemlich an. Oft lasse ich noch die Kameras mit 55 oder 35er Objektiven mitlaufen. Die Entfernungs- und Blendeneinstellung ist jeweils mit Klebeband gesichert, damit diese nicht unabsichtlich verstellt werden können. Diese Objektive werden auch nur zur Astrofotografie verwendet.

Für die Nirosta-II-Montierung baute ich eine Säule, die mit einem Zwischenstück verlängert werden kann. Somit ist das Einblickverhalten in Zenitnähe beim Fotografieren komfortabler. Zum schnellen Einrichten der Montierung sind wieder Einstellspindeln mit Kontermuttern angebracht, die sich schon am Dreibein bewährt hatten. Die 80/500-Kamera, das Leitrohr und das Tessar 250 sind nun parallel nebeneinander auf eine Aluplatte montiert und es kann mit beiden Kameras gleichzeitig belichtet werden.

Die Steifigkeit des Leitrohres zur Astrokamera

Wenn - wie hier - Leitrohr und Astrokameras montiert sind, so muss sichergestellt sein, dass beide während der Belichtung exakt parallel bleiben, denn sonst hätte man statt punktförmiger Sterne mehr oder weniger lange Striche auf dem Foto. Hat man zwei Fadenkreuzokulare zur Hand, so kann man eines statt der Kamera (mit entsprechendem Adapter) einsetzen und das andere wie gewohnt im Nachführfernrohr. Peilt man nun am Nachthimmel einen Stern an, wobei sich in beiden Fadenkreuzokularen dieser mittig befindet und schwenkt das Teleskop weiter (Polachse um ca. 15° weiterdrehen, was einer Belichtungszeit von einer Stunde entspricht), so müssen beide Fadenkreuzokulare wieder auf die selbe Stelle zeigen. Falls dies nicht der Fall ist, so ist die Verbindung zwischen Nachführfernrohr und Astrokamera nicht steif genug. Es ist natürlich darauf zu achten, dass andere Teile wie z.B. Okularauszug und Fadenkreuzokular fest genug geklemmt sind.
Man kann die Steifigkeit auch mit einer Messuhr (0,01mm-Skala) prüfen. Das Bild unterhalb zeigt eine solche Messanordnung. Am Deklinationsgehäuse ist mit einer Schraubzwinge ein Gestänge mit einer Messuhr geklemmt. Die Messuhr schlägt an der Astrokamera an.

Wird nun die Polachse weiter gedreht, so achte man darauf, ob die Messuhr ausschlägt. Bewegt sich der Messuhrzeiger beim Verdrehen der Achse um 45° nicht (siehe Bild unten), so kann man von einer genügend hohen Steifigkeit ausgehen.

Der Vergrößerer

Seit 1996 befasse ich mich mit dem Vergrößern von Scharzweißbildern. Ich bekam damals ein altes Agfa Varioscop geschenkt, bei dem das Lampengehäuse fehlte. Ich stellte mir dieses Teil aus Alublech her. Bei diesem Vergrößerer schätze ich besonders, dass sich beim Einstellen des Vergrößerungsmaßstabes die Schärfe nicht verstellt. Dies geschieht durch eine entsprechend gestaltete Kurve.
Zum Vergrößern von Astrofotos sollte das Negativ zwischen Glasplatten gehalten sein. Ich versuchte es mal ohne die Glasplatten, aber da musste die Fokussierung laufend kontrolliert werden. Ich nahm deshalb die Glasplatten wieder her, denn da kann sich der Film nicht wölben.
Bei Astrofotos muss peinlich genau auf Sauberkeit geachtet werden, jedes kleine Staubkorn oder Fussel macht sich auf dem Abzug bemerkbar. Zum Reinigen der Objektive, Glasplatten und Filme verwende ich Mikrofasertücher.
Mittlerweile ist die 3.Auflage des Deep Sky Reiseführers von Ronald Stoyan erschienen. In diesem Buch sind viele meiner Astrofotos abgebildet. Sowohl mit dem 80/500-Objektiv als auch mit dem 250er Tessar wurde immer mit dem selben Filmmaterial gleich lang (20 Minuten) belichtet. Im Buch wurde auch jeweils der gleiche Maßstab eingehalten. Alle Bilder sind deshalb direkt miteinander vergleichbar! Es freut mich natürlich riesig, dass mein Bildarchiv mit dem Buch einer großen Öffentlichkeit präsentiert werden kann.
Sie können sich über das Buch beim Oculum-Verlag www.oculum.de informieren.
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