Star-Track

Konzept

Idee

Da ich sehr gerne fotografiere und mich der Weltraum fasziniert, kam es irgendwann zur logischen Konsequenz: Fotos vom Weltraum. Nun ist es mit Ausnahme einiger weniger heller Himmelskörper eher dunkel im Weltall und wir sitzen auch noch auf einem Stein, der sich relativ zu anderen Steinen oder Gaswolken dreht und uns somit die Möglichkeit einer Langzeitbelichtung wie man sie sonst gewohnt ist nimmt.

Also muss man diese Rotation ausgleichen. Eine der einfachsten Möglichkeiten ist die sogenannte Barndoor oder auch Scotch Mount. Hierbei werden einfach zwei Platten über ein Scharnier miteinander verbunden, die Achse des Scharniers auf den Himmelsnordpol ausgerichtet und dann die beiden Platten im Einklang mit der Erdrotation immer weiter geöffnet. Das erlaubt Langzeitbelichtungen bis in den zweistelligen Minutenbereich, je nach Qualität der Ausrichtung und der Ansteuerung. Um die Platten aufzuklappen, wird normalerweise eine Gewindestange in beiden Platten drehbar verankert und dann entweder von Hand oder mit Motor betrieben. Bei kleinen Brennweiten reicht es, alle paar Sekunden per Hand die Gewindestange zu drehen, bei Teleobjektiven ist das dann nicht mehr wirklich machbar. Aber der Handbetrieb ist mühselig, nicht sehr genau und außerdem birgt es die Gefahr, Schwingungen in das System zu übertragen.

Anforderungen

Also muss definitiv eine motorisierte Variante her. Dann soll es mit Montierung möglich sein auch noch mit großen Brennweiten zu arbeiten, also muss ein genügend kleines Nachstellintervall erreicht werden. In Sachen Belichtungszeiten möchte ich rein von der technischen Seite her Bilder mit bis zu 15 Minuten Belichtungszeit machen können. Längere Belichtungszeiten machen bei normalen Spiegelreflexkameras keinen Sinn, weil dann das thermische Rauschen so stark wird, dass es keinen Zweck mehr hat, noch länger zu belichten. Dafür muss entweder eine Filmkamera oder eine spezielle Astrokamera mit gekühltem Bildsensor verwendet werden.

Technische Umsetzung

Basis

Der Sockel stammt aus einem alten Flachbildschirm. Die Neigung lässt sich bis etwa 70° einstellen. Ob es auch später bei dieser Basis bleibt weiß ich noch nicht, denn so wie es jetzt ist, wäre die Nachführung nicht auf einem Stativ montierbar.

Je nach Einsatzort ist es vielleicht auch gar nicht so schlecht, so eine breite Auflagefläche zu haben. Ich denke da für den Hausgebrauch an den Gartentisch oder, wenn man in eine Gegend mit weniger Lichtverschmutzung fährt, an das Autodach.

Ausrichtung

Die Konstruktion muss genau auf den Himmelsnordpol ausgerichtet werden, um die besten Ergebnisse zu ermöglichen. Dazu habe ich einen Polsucher parallel zum Klavierband ausgerichtet.

Den Polsucher selbst habe ich mit einer kleinen roten LED versehen, damit man die Markierungen auf dem Glas auch gegen den dunklen Himmel gut sehen kann. Dabei ist die LED aber auch dunkel genug, um nicht die Sternbilder zu überstrahlen.

Zwar ist die Ausrichtung nur mit einem Polsucher nicht die genaueste Methode, aber da die mir zur Verfügung stehende Brennweite "nur" maximal 600mm (35mm-äquivalent) beziehungsweise mit einem Telekonverter 840mm ist, dürften sich die Fehler erst spät genug bemerkbar machen. Auf jeden Fall ist irgendeine Nachführung der Kamera besser als keine, denn bisher kann ich Bilder nur einen Bruchteil einer Sekunde belichten, um die punktförmige Abbildung beizubehalten. Dann macht man zwar mehrere hundert Bilder, die man später am Computer zusammenrechnet, aber im Endeffekt ist es doch nicht genug Licht, um vernünftige Bilder zu bekommen.

Antrieb

Um die obere Platte und damit die Kamera nachführen zu können, soll ein Schrittmotor ein auf aus alten Festplatten stammenden Kugellagern gelagerten Schlitten zwischen die Platten schieben. Das ermöglicht eine etwas kompaktere Bauweise.

Da dadurch der Motor aber auch nicht einfach mit einer konstanten Geschwindigkeit arbeiten kann, sondern immer langsamer werden muss, ist als Feedback ein Poti am Scharnier befestigt.

Damit möchte ich über einen Differenzverstärker ein Signal für einen AVR erzeugen, das gerade so verstärkt ist, dass sich die Spannung pro Sekunde am ADC um 2,56mV (=ein ADC-Step bei 10bit Auflösung und 2,56V Referenz) ändern muss, um die Kamera auf Kurs zu halten. Ob das wirklich funktioniert, weiß ich erst, wenn ich es probiert habe. Aber die minimalen Änderungen, die Präzision des Poti und so weiter lassen mich etwas zweifeln. Wenn das nicht funktionieren sollte, muss ich eben eine negative Beschleunigung in das Programm einbauen und die Geschwindigkeit per Hand feintunen.

Der aktuelle Stand der Hardware:

Dann gibt es noch einen Anfangs- beziehungsweise Endschalter. Mit denen soll es möglich sein, die Belichtung des aktuellen Bildes bei Betätigung des Endschalters zu unterbrechen, auf die Startposition zurückzufahren und dann eine neue Belichtung auslösen soll. Aber erst einmal muss sich herausstellen, ob das Konzept mit dem Poti vernünftig arbeiten kann.

Ergebnis

Momentan beschäftige ich mich mit der Steuerungsplatine und werde diese Seite aktualisieren, sobald ein nennenswerter Fortschritt zu verzeichnen ist.