En astronomisk, parallaktisk montering er forutsetningen for skarpe astrofotografier med lange eksponeringstider:
Deler 9: Bruk av en astronomisk montering
Hvis et kamera er festet på et vanlig fotostativ, vil himmelobjekter bare vises skarpt hvis eksponeringstiden ikke overstiger en maksimalverdi, som avhenger av brennvidden, den opptatte himmelregionen, pikselstørrelsen på sensoren som brukes og de personlige kravene til et "skarpt" bilde.
Ved for eksempel 3000 millimeter brennvidde må man regne med uskarphet ved eksponeringstider lengre enn 1/45 sekund hvis kameraet ikke følger himmelens bevegelse. Selv med et 24-millimeter vidvinkelobjektiv vil stjerner etter 10 sekunders eksponering ikke lenger vises som punkter, men som små streker.
Årsaken til dette er jordens rotasjon. Himmelen ser ut til å dreie seg over oss fra øst til vest. Følgelig står ikke bare solen og månen opp og går ned, men også planetene og stjernene står opp i øst og går ned i vest. Midtpunktet for denne bevegelsen er himmelpolen (nordpolen på den nordlige halvkule, sørpolen på den sørlige halvkule). Dette er punktet på himmelen der den forlengede jordaksen berører "himhvelvet" hvis vi forestiller oss himmelen som en halvkule. Beboere på den nordlige jordhalvkule har en fordel: I nærheten av nordpolen står den lettgjenkjennelige polarstjernen, også kjent som "nordstjernen", som en veiviser.
Den eneste måten å oppnå lange eksponeringstider og likevel vise stjernene som punkter, er å følge kameraet under himmelens rotasjon i løpet av eksponeringstiden. For dette kreves en astronomisk montering der en akse er justert parallelt med jordaksen.
Ved å bevege denne aksen i riktig hastighet under eksponering opprettes "følgende" himmelbilder. Som regel skjer denne bevegelsen ved hjelp av en elektrisk motor. En astronomisk montering kalles også parallaktisk eller ekvatorial.
Komponenter i en parallaktisk montering. Legende - se neste oversikt:
• 1: Stativ med tre bein (alternativ: pelstativ)
• 2: Kontroll (i den viste tilfellet: avansert datamaskinkontroll med GoTo-funksjon og objektdatabase)
• 3: Innsettingsposisjon for polsøkerkikkerts. Den befinner seg inne i timakse (4), hvis retning er indikert ved pilorienteringen.
• 4: Timakse, den eneste aksen som drives når monteringen følger himmelens rotasjon. Polsøkerkikkertrøret (3) er satt inn i den nedre enden, toppen er lukket med et lokk som fjernes når polsøkerkikkertet brukes.
• 5: Deklinasjonsakseplasseringen, som fortsetter i motvektsstangen (12). En bevegelse rundt deklinasjonsaksen forekommer vanligvis ikke under følgingen.
• 6: Skruepar som muliggjør justering for hellingen (polfot) av timaksen ved trykk og mottrykk. Dette brukes til å nøyaktig justere monteringen. Når monteringen er rettet inn, justeres ikke disse skruene lenger.
• 7: Skruepar som muliggjør justering av azimuten (horisontal "visningsretning" av timakse) ved trykk og mottrykk (den bakre skruen er vanskelig å se på bildet). Dette brukes til å nøyaktig justere monteringen. Når monteringen er rettet inn, justeres ikke disse skruene lenger.
• 8: Heveklemme for timakse.
• 9: Heveklemme for deklinasjonsaksen.
• 10: Dovetail guide for å feste en prismeskinne for å montere et teleskop eller et kamera på monteringen.
• 11. Skrueklemme som sikrer en prismeskinne satt inn i dovetail-føringen (10).
• 12: Motvektsstang (i bildet uten motvekt).
Azimutal Montering
Med et fotostativ ville en slik føring være umulig å oppnå, selv om finjusteringen skjer veldig forsiktig. Det ville mislykkes fordi bildefeltet roterer rundt stjernen som følges under en lengre eksponering, da et fotostativ ikke kan kompensere for himmelens rotasjonsbevegelse. Forestill deg stjernebildet Orion: Det kommer opp i øst, står loddrett når det når sør nederst og går ned i vest. Hvis du følger dette stjernebildet med et fotostativ, vil kameraet bare bevege seg "opp og ned" eller til høyre uten å kompensere for rotasjonsbevegelsen.
En montasje som bare kjenner til vertikal og horisontal bevegelse til høyre og venstre, kalles "azimutal" montering og stilles opp mot parallaktisk montering. Et fotostativ representerer derfor en enkel form for azimutal montering. En av de bevegelige aksene står vinkelrett på bakken og tillater horisontale bevegelser, det vil si justeringer av azimuten. Den andre aksen går parallelt med bakken og sørger for bevegelighet opp og ned, altså høydejusteringen.
En azimutal montering er ikke egnet for etterfølgende himmelopptak. Unntak utgjøres av monteringer på moderne store observatorier. Der dreies det rundt den optiske aksen på en avansert måte under eksponeringen for å motvirke det roterende bildefeltet.
Parallakse montering
Parallakse monteringer finner man i ulike varianter. Felles for dem alle er at en akse er justert parallelt med jordaksen. Denne akse kalles timetakse. I en vinkel på 90 grader til denne må det være en annen akse, deklinasjonsaksen, for å kunne rette et teleskop eller et kamera mot ethvert punkt på himmelen.
For amatører er det i hovedsak to typer tilgjengelig; den såkalte "tyske monteringen" (oppkalt etter landet der oppfinneren, den tyske optikeren og fysikeren Joseph von Fraunhofer, virket), og gaffelmonteringen.
To parallakse monteringer: gaffelmontering (venstre) og "tysk montering" (høyre). De inntegnede røde pilene viser timetaksens posisjon.
Tysk montering
Denne består av et akseskors og er kjennetegnet ved at på den ene siden av deklinasjonsaksen sitter teleskopet eller kameraet, mens på den andre siden sørger en motvekt for balansen. Denne typen er spesielt populær og utbredt blant astrofotografer, fordi timetaksen kan justeres lett mot himmelpolen. I tillegg er utvalget av tyske monteringer rikt: Alt fra lett til tungt og fra billig til dyrt, og de aller fleste av dem kan kjøpes individuelt og ikke bare i tilknytning til et teleskop. Ulempen er at ved bruk av et teleskop kan det skje at det slår mot stativet eller søylen under sporingsbevegelser, noe som kan kreve at man må bytte fra vestlig til østlig posisjon (eller omvendt).
Gaffelmontering
Gaffelmonteringer tilbys praktisk talt bare sammen med teleskoper i handelen. Som en parallakseutførelse må hele gaffelen vippes for å vise timetaksen mot himmelpolen, noe som skaper ugunstige mekaniske forhold. De fleste gaffelmonteringer for amatørmarkedet viser faktisk en markert vibrasjonsatferd, derfor er de sjeldne i bruk i astrofotografering. I motsetning til tysk montering kan det nevnes som fordel med gaffelmontering at et himmelobjekt kan følges hele natten uten at teleskopet eller kameraet risikerer å treffe et hinder (stativ/søyle), og derfor er ingen omstilling nødvendig.
Periferi
Når man ser på monteringen som ren akselmekanikk, er det nødvendig med ytterligere komponenter for å gjøre den til en fungerende enhet for astrofotografering:
• 1. Stativ/Søyle
Et tripodstativ har fordeler ved mobil bruk, fordi det kan plasseres nesten hvor som helst. En søyle gir mer bevegelsesfrihet for et teleskop, men står kun sikkert på jevn underlag. Uansett hva man velger, bør man sørge for høy stabilitet. Til syvende og sist vil den svakeste lenken i hele kjeden begrense stabiliteten og dermed også den maksimale sporingsnøyaktigheten.
• 2. Motorer
Noen monteringer leveres med installerte motorer, mens andre må kjøpes separat. For korte eksponeringstider er det i utgangspunktet tilstrekkelig med motorisk drift av timetaksen, dvs., det er ikke nødvendig med en ekstra motor for deklinasjonsaksen. Ved lengre eksponeringstider kan det imidlertid være nødvendig med korreksjonsbevegelser for deklinasjonsaksen, slik at to motorer - en for hver akse - anbefales. De fleste monteringer fungerer med trinnmotorer som går med mikrotrinn og beveger monteringsaksene via en skrue og et tannhjul. En annen løsning er servomotorer.
• 3. Styring
Hver montering trenger en styring. Hvis den ikke er inkludert i leveransen, må den kjøpes separat. Styringens oppgave er å forsyne motorene med spenning og drivimpulser. I tillegg tilbyr den mer eller mindre rask og fin motorisk bevegelse av monteringen i alle retninger via fire knapper.
I tillegg til disse grunnleggende funksjonene tilbyr noen styringer ytterligere funksjoner:
• Endring av sporingshastighet (utover siderisk, altså for stjerner, valgfritt også for solen og månen)
• Autoguider-tilkobling: et uttak for å kunne regulere monteringsbevegelsen ved hjelp av en spesialisert digital kamera kalt autoguider, hvis det skulle være nødvendig. De som jobber med lange brennvidder og lange eksponeringstider, vil før eller senere ønske å overlate "sporingkontrollen" til en autoguider og verdsette at styringen har en autoguider-tilkobling.
• GoTo-funksjon: I kombinasjon med raske motorer muliggjør en GoTo-styring automatisk posisjonering av monteringen til et himmelobjekt etter eget valg. For astrofotografen spiller ikke GoTo-funksjonen en avgjørende rolle, så hvis det er nødvendig å velge mellom, bør et begrenset budsjett heller investeres i en mer stabil montering.
Håndkontrollboks for et teleskopmonteringssystem: To knapper muliggjør den motoriske justeringen av timetaksen (1) samt deklinasjonsaksen (2), for å rette teleskopet nøyaktig mot et himmelobjekt. Med en skyvebryter på siden (3) kan styringen slås av og på og driftene på Nord- eller Sørhalvkulen kan velges. Med bryteren 4 justeres bevegelseshastigheten til motorene når knappene 1 og 2 brukes.
• 4. Polsøkerkikkert
Dette er et minifernrohr som skrus inn i den hule timetaksen på monteringen og muliggjør en rask og praktisk innretning mot nord (se nedenfor).
Simulert utsikt gjennom en polsøkerkikkert. Den blå himmelen samsvarer med synet i den avanserte skumringen. Elementene som er synlig i okularet er opplyst av en rød LED og kan derfor oppdages selv før det blir helt mørkt. Tydelig synlig er ønsket posisjon til Polstjernen (Polaris), som er synlig på det aktuelle stedet i bilde. Avviket til Polstjernen fra den sanne himmelske polen (midt i synsfeltet) blir automatisk tatt hensyn til. De inntegnede stjernebildene viser bare retningene og er ikke synlig i polsøkerkikkerten.
• 5. Strømforsyning
Vanlig drift av monteringer er med 12 volt likestrøm. Derfor må en batteripakke eller et passende batteri skaffes til mobil bruk.
• 6. Monteringsskinne
For å feste et teleskop eller et kamera til en montering, er det vanligvis nødvendig med flere smådeler. Mange monteringer har en dovetail-tilkobling som tilkoblingsplattform. På teleskop- eller kameraside må det monteres en passende prismeskinne. Hvis et kamera skal monteres, er en solid kulehode et godt tillegg.
Plassering
En parallaktisk montering må plasseres slik at timeaksen peker mot den himmelske polen (nær polarstjernen). Denne prosessen kalles "innretting".
Den enkleste måten å innrette på er ved hjelp av en polsøker. Forutsetningen er at både himmelspolen og polarstjernen er synlige fra observasjonsstedet, og ikke skjult av for eksempel et tre eller et hus. Polsøkeren ser gjennom den hule timeaksen og viser ved å se gjennom den en markering som representerer polarstjernens ønskede posisjon.
Da tas også hensyn til avviket mellom polarstjernen og den sanne himmelske polen, som for øyeblikket er rundt halvannen fullmånediametre. Avhengig av monteringens og polsøkerens utforming, trenger man bare å justere polarstjernens nåværende posisjon i forhold til polen, siden polarstjernen også går rundt polen en gang om dagen.
Dernest må hellingen (polhøyden) og synsretningen til polaksen (azimut) justeres til polarstjernen er synlig i polsøkeren på den ønskede posisjonen. Polaksens helling tilsvarer den geografiske bredden på observasjonsstedet, for eksempel rundt 50 grader for Frankfurt. En god montering tillater finjustering av polaksehellingen for eventuelle korrigeringer. Synsretningen justeres også fintfølende med azimutjusteringen.
For å justere "synsretningen" til timeaksen, azimuten, må to håndskruer flyttes slik at de gir press og motpress mot en tapp på stativplaten og tillater finjustering av monteringens horisontale retning under innrettingen.
Også hellingen til timeaksen, eller innstillingen av polhøyden, justeres med to håndskruer som virker med press og motpress. Denne hellingen tilsvarer den geografiske bredden til observasjonsstedet og må bare justeres en gang i forbindelse med innrettingen.
Selv med lengre brennvidder og lengre eksponeringstider er innrettingen nøyaktig nok med en justert polsøker. For korte eksponeringstider med kortere brennvidder er det tilstrekkelig å plassere polarstjernen i midten av synsfeltet til polsøkeren.
Bare ved høye krav til nøyaktigheten av innretting, som kreves ved veldig lange eksponeringstider, lange brennvidder, stasjonære stjerneobservatorier eller best mulig presisjon ved GoTo-monteringer, anbefales det å bruke "Scheiner"-metoden for innretting. Denne metoden forutsetter tilgang til et teleskop og et trådkorsokular. En grundig beskrivelse av denne tidkrevende prosedyren finnes på:
http://www.baader-planetarium.de/montierungen/download/scheiner-klassic.pdf
Etter innrettingen lastes monteringen med motvekt, teleskop og/eller kamera monteres. Nå må timeaksen og hellingsaksen balanseres. I en ideell tilstand forblir monteringen da i posisjonen sin uten at aksene er låst, uansett hvor på himmelen den er rettet mot.
Et montert teleskop justeres så det peker nøyaktig mot sør (eller nord) og er rettet mot horisonten, det vil si at det er i horisontal posisjon. Først flyttes motvekten på motvektsstangen aksial til monteringen forblir i posisjon uten låsing av timeaksen.
Utsikt fra sør mot monteringen. Teleskopet med kameraet (til høyre) er rettet mot et punkt på horisonten i nord. Ved å aksialt flytte motvektene (til venstre) oppnås en balanse slik at teleskopet forblir i denne posisjonen selv uten at timeaksen er låst.
Dernest strammes låsen for timeaksen og teleskopet beveges langs sin optiske akse ved justering av rørsellene (eller ved langsgående forskyvning av prismeskinnen i festet) til deklinasjonsaksen også er i balanse.
Utsikt fra øst mot monteringen. Teleskopet med kameraet (bak) er rettet mot et punkt på horisonten i sør. Ved å flytte prismeskinnen (aluminiumsfarger stang med hull) i dovetail-festet eller ved å flytte teleskopet i rørsellene langs den røde pilen, oppnås igjen en balanse. Deretter forblir teleskopet i denne posisjonen, selv om deklinasjonsaksens lås løsnes.
Det er ikke alltid mulig å oppnå denne ideelle tilstanden. Men du bør i det minste prøve å komme så nær den som mulig. Målet med balanseringen er at motorene i monteringen skal gjøre minst mulig arbeid når den beveger seg. Ved stor ubalanse må man også regne med at den motoriserte styringen ikke lenger fungerer med nødvendig presisjon.
Etter dette trinnet har du en funksjonell installasjon for å følge himmellegemene med kameraet, uten at jordrotasjonen forårsaker stjernene å bli strichelignende under langtidseksponeringer.
Koble til styringen av monteringen og forsyn den med strøm. Forsikre deg om at sporførehastigheten er satt til "siderisk" eller "stjerne" hvis du tar bilder av himmellegemer annet enn månen og solen. Hvis styringen også tillater bruk på den sørlige halvkule, må "nord" være satt, ellers vil timeaksen rotere i feil retning. Deretter løsner du låsene for time- og deklinasjonsaksen og retter teleskopet og/eller kameraet mot det ønskede himmelområdet, deretter strammer du begge låsene igjen med mildt trykk. Vent noen sekunder før du starter den første eksponeringen, slik at drivskruen får tid til å gripe ordentlig inn i tannhjulene.
De neste to delene av opplæringsrekken "Astro- og stjernekfotografering" vil omhandle temaene "Langtidseksponeringer med sporingskamera" og "Sporingskontroll under en langtidseksponering".
Transport
Ved transport av en astronomisk montering, bør motvektene fjernes og klemmene på time- og deklinasjonsaksen løsnes. Dette beskytter mekanikken mot vibrasjoner.
Eksempler på kameravennlige monteringer
Når det gjelder å redusere bagasjevekten, er "AstroTrac 320x" monteringen nærmest uslåelig. Dette er en montering for fotostativer, som på bildet er den alufargede delen. Valgfritt kan denne monteringen til og med utstyres med et polesøker teleskop (øverst til venstre), men tilstedeværelsen av et stativ og en stativhode forutsettes.
Den egner seg for å følge med kameraer med linser opptil ca. 300mm brennvidde og eventuelt for svært små og lette teleskoper. Et batteripakke driver motoren for styring. Sammenlagt er monteringen like stor som en varseltrekant i bilen, men prisen er dessverre ganske høy (fra 625 euro).
"Skywatcher EQ-3" markerer den absolutte nedre grensen for bilder tatt med klassiske teleskop monteringer når de – som vist på det neste bildet – er utstyrt med motorer. Kun de minste teleskopene er egnet som "nyttelast", heller en kamera med fotoobjektiver og ikke for lange brennvidder. For bilder med moderate brennvidder og noen minutters eksponeringstid er den imidlertid en egnet plattform, som komplett med stativ, motorer og styring kan fås for ca. 230 euro.
"Celestron Advanced GT" er betydelig mer stabil med GoTo-styring. Den kan også bære teleskoper av middels størrelse og brennvidde. Ved fotografiske krav i forbindelse med langtidseksponeringer bør den imidlertid ikke overbelastes; for ved svært lange brennvidder er presisjonen på styringen ikke tilstrekkelig. Som en komplettpakke med stativ, polesøker teleskop og GoTo-styring koster denne monteringen ca. 750 euro.
"Vixen GPD2" er en ekte "arbeidshest" og i alle henseender egnet for fotografering og verdt en anbefaling. Den er ikke billig, og i grunnutstyret mangler til og med motorer, men den bærer opptil ca. 8 kg nyttelast (uten motvekt) uten problemer og oppfyller med sin mekaniske presisjon alle kravene til fotobruk. Det "nakne" akselkrysset uten stativ, styring, motorer, men med meget presis, belyst polesøker teleskop koster 800 euro. En full utstyrspakke med raske motorer, GoTo-styring, trestativ kan koste opptil 1800 euro.
"Astro-Physics 1200 GTO" er en ekstremt tung, men fortsatt noenlunde transportabel montering, da deklinasjonsblokken kan skilles fra polhøyde enheten og transporteres separat. Begge sammen veier allerede over 50 kilo uten tilbehørdeler. Denne monteringen er godt egnet i en stasjonær stjernekikkert; bæreevnen er nesten 65 kilo uten motvekter! For monteringen uten tilbehør, men med GoTo-styring, må man regne med en femsifret eurosum.
