Ein Himmel voller Möglichkeiten

Die Begeisterung für den Blick zu den Sternen ist kein Phänomen der Neuzeit. Schaut man zurück auf die Geschichte der Menschheit, dann haben Kulturen zu allen Zeiten fasziniert in den Himmel geschaut und versucht zu verstehen, was da über ihren Köpfen passiert.

Was sich über die Jahrtausende jedoch gravierend geändert hat, ist unser Wissen über den Himmel, und die technischen Mittel, die uns zur Erkundung zur Verfügung stehen.

Wer heutzutage anfängt sich hobbymäßig mit der Astronomie oder Astrofotografie zu beschäftigen und sich sein erstes Teleskop zulegt, hat Glück und Pech zugleich. Glück deshalb, weil es heute für relativ erschwingliche Preise optisch erstklassige Teleskope und Kameras zu kaufen gibt, von denen man vor ein paar Jahrzehnten nur träumen konnte. Pech deshalb, weil die Astronomie dank großer erdgebundener Teleskope und nicht zuletzt dank des großartigen Hubble-Teleskops uns mit farbenprächtigen und hoch aufgelösten Bildern versorgt. Wir sind an diese Bilder so gewöhnt, dass der visuelle Blick durch ein Okular oder die ersten eigenen Fotos ernüchternd sein können.

Der Einstieg in die Astrofotografie ist vielfältig

Wer als Einsteiger mit der Astrofotografie liebäugelt, hat oft genau diese prachtvollen Deep-Sky Bilder von Galaxien und planetarischen Nebeln oder wirklich qualitativ hochwertige Milchstraßenpanoramen vor Augen und ist nicht selten erschrocken vor einer vermeintlichen finanziellen und technischen Hürde. Die gute Nachricht ist aber: Jeder Astrofotograf hat mal klein angefangen. Und das aufwändigste und teuerste Equipment ist nicht auf einen Schlag erworben worden, sondern wurde über Jahre Stück für Stück zusammengekauft. Hat die Faszination gegriffen, muss man einfach kontinuierlich am Ball bleiben.

Deshalb ist es eine gute Nachricht für alle interessierten Einsteiger, dass selbst mit aktuellen Smartphones schon ein bisschen „Astrofotografie“ möglich ist. Für fast jede Ausrüstung gibt es passende Objekte am Himmel. Dieser Artikel soll dem interessierten Einsteiger einen ersten kleinen Überblick geben, mit welchem Equipment was möglich ist. Vielleicht stellst du ja fest, dass auch schon mit deinem Equipment das ein oder andere Objekt des Nachthimmels fotografiert werden kann.

Smartphone

Ja, die Smartphones. Diese kleinen Stromfresser haben in den letzten Jahren eine rasante Reise hingelegt. Von der 1,2 Megapixel Spielzeugkamera haben sie sich hin zu Geräten entwickelt, die als vollwertiger Ersatz die Kompaktkameras komplett vom Markt verdrängt haben. Als Hobbyfotograf weiß ich, dass diese Geräte von vielen Fotografen nicht ernst genommen werden. Von dieser – ich nenne es mal „Arroganz“ – kann ich mich auch nicht ganz freisprechen. Ich selber habe umfangreiches Fotoequipment und es gibt Fotos, für die wird ein Smartphone noch zig Jahre für mich keine Option darstellen. Aber: die Dinger werden immer besser.

Mit nahezu jedem halbwegs modernen Smartphone wird es gelingen, z.B. Sternbilder des Nachthimmels aufzunehmen. Hierzu braucht es lediglich einen stabilen Aufstellort (Ablage, Halterung oder Stativ), eine längere Belichtungszeit von 20 bis 30 Sekunden und einen hohen ISO-Wert, damit die Elektronik das wenige Licht ausreichend verstärkt. Einen halbwegs dunklen Himmel vorausgesetzt lassen sich so schon Aufnahmen von Sternbildern wie dem Großen Wagen, Orion oder Perseus machen. Unter wirklich dunklem Himmel gelingen sogar mit heutigen Smartphones Aufnahmen, auf denen die Milchstraße zu erkennen ist.
Einige Modelle rühmen sich sogar für diese Art der Fotografie besonders geeignet zu sein, wie z.B. aktuelle Modelle von Google oder Huawei.

Letztendlich kann ein Smartphone schon für diese ersten Astrobilder reichen. Mit Apps und entsprechenden Geräten sind die Milchstraße, sommerliche Meteorschauer wie die Leoniden oder Perseiden und Sternbilder durchaus machbar. Und das alles nur mit dem Smartphone, welches eh in der Hosentasche steckt.

Fairerweise muss man sagen, dass die Grenze dieser Geräte aber dann auch schnell erreicht ist. Zwar werden für Smartphones Weitwinkel- und Teleobjektive angeboten, die vor die Linse der Kamera geklemmt werden können, aber diese Optiken sind oft minderwertig, nicht wirklich lichtstark und fummelig in der Handhabung. Am ehesten wäre hier noch ein Lichtstarkes „Fisheye“-Weitwinkel denkbar, um mit dem Smartphone liegend Rundumaufnahmen des Nachthimmels zu machen. Dann ist die Grenze des Machbaren meiner Meinung nach aber auch für die kleinen Telefone erreicht.

Kamera mit Kit- oder Weitwinkelobjektiv

Eine Systemkamera mit einem Kit- oder Weitwinkelobjektiv und dazu ein Stativ. So oder so ähnlich haben viele Astrofotografen in den letzten Jahren angefangen und auch ich bin so zu diesem Hobby gekommen. Schließlich finden sich solche Geräte mit Kitobjektiven in vielen Haushalten. Moderne Spiegelreflexkameras oder spiegellose Modelle haben ausreichend gute Sensoren um mit ISO-Werten von beispielsweise 6400 sinnvoll arbeiten zu können. Diese Empfindlichkeit reicht für tolle Bilder des Sternenhimmels schon aus – das richtige Objektiv und ein bisschen Know-how vorausgesetzt.

Um nachts möglichst viel Licht zu sammeln, sind lichtstarke Objektive und lange Belichtungszeiten notwendig. Die Lichtstärke eines Objektivs wird in Blendenzahlen oder auch engl. in „f-Stops“ angegeben. Oft verkaufte Kitobjektive mit 18-55 mm Brennweite haben oft Lichtstärken von f/3.5-5.6. Das bedeutet, dass bei 18 mm maximal f/3.5 drin sind, bei 55 mm nur noch f/5.6. Die Blendenzahl 3.5 gibt hier das Verhältnis aus Brennweite in Millimetern geteilt durch Objektivöffnung in Millimetern an. Bei 18 mm und f/3.5 beträgt die vordere Öffnung demnach

Ein Objektiv mit 18 mm f/2 hätte entsprechend schon eine optische Öffnung von

und würde so mehr Licht in die Kamera lassen. Deshalb eignen sich für Sternenfotografie insbesondere Objektive mit hoher Lichtstärke bzw. kleiner Blendenzahl.

Auch die Brennweite muss beim Fotografieren betrachtet werden. Die Erde dreht sich in 23h56m4s einmal um sich selber (siderischer Tag) und die Sterne am Himmel bewegen sich über den Nachthimmel. Ob man es glaubt oder nicht, abhängig von der Brennweite sieht man diese Bewegung schon bei einigen Sekunden Belichtung deutlich im Bild. Als Faustformel gilt für die maximale Belichtungszeit


Der Crop-Faktor ergibt sich dabei aus der Sensorgröße des in der Kamera verbauten Sensors.  Folgender Wikipedia-Artikel gibt einen guten Überblick inkl. einer Tabelle mit Crop-Faktoren verschiedener Kamerareihen und Hersteller: https://de.wikipedia.org/wiki/Formatfaktor

Gemäß der Faustformel kannst du mit einer Vollformat DSLR (Crop-Faktor = 1) und einer Brennweite von 16 mm in etwa 25s belichten, bevor die Sterne anfangen länglich auszusehen. Bei einer APS-C Kamera mit Crop-Faktor 1,6 verringert sich diese maximale Belichtungszeit bei 16 mm schon auf 16s. Bei APS-C werden aber für Weitwinkel-Milchstraßenfotos gerne Objektive um 10 mm genommen und man landet wieder bei etwa 25s.

Je nach Dunkelheit des Nachthimmels sind so schon tolle Aufnahmen möglich. Abseits von starker Lichtverschmutzung zeigt mit ISO6400 und 25 s die Milchstraße schon einige Details. Dieses Bild entstand unter einem recht dunklen Himmel an der Südspitze von Mallorca mit einem 14 mm f/2.8 Objektiv bei f/2.8, ISO 6400 und nur 15s Belichtung vom Stativ und zeigt schon eine Menge Details der Milchstraße.

Single-Shot Bilder der Milchstraße unter einem nur wenig lichtverschmutzten Himmel

Auch Panoramen sind mit so einem Setup möglich. Am selben Abend wie das obere Bild entstand dieses Panorama der Milchstraße, bestehend aus 4 Reihen zu je 7 Bildern mit einem 14 mm f/2.8 Objektiv vom Stativ.

180° Panorama der Milchstraße aus 28 Bildern in 4 Reihen zu je 7 Bidlern

Die Gesamtaufnahmedauer betrug für alle 28 Bilder mit Verstellen des Stativs fast 30 Minuten. Zwar bewegt sich der Sternenhimmel in der Zeit merklich, durch das passgenaue Zusammenfügen der einzelnen Bilder zu einem Panorama sorgt dies aber lediglich für eine ganz leichte Verzerrung des Himmels, die im gesamten Panorama nicht mehr auffällt. Fazit: Schon mit einem lichtstarken Weitwinkel und einem Stativ tun sich tolle Möglichkeiten auf, den Sternenhimmel und insbesondere die Milchstraße zu fotografieren.

Kamera mit Teleobjektiv

Mit einem Teleobjektiv und einer DSLR/DSLM lassen sich zumindest ein paar interessante Objekte des Sternhimmels fotografieren. Hierzu gehören z.B. der Orionnebel, die Plejaden oder auch die Andromeda-Galaxie, unsere kosmische Nachbarin. Auch hier gilt: hohe ISO-Werte und so lichtstarke Objektive wie nötig verwenden. Denn wenn man die Faustformel für die maximale Belichtungszeit von oben heranzieht wird klar, bei z.B. 200 mm sind bei einer Vollformatkamera nur noch 2s Belichtung möglich, wenn man von einem unbewegten Stativ fotografiert. Wie kann man mit derart kurzen Belichtungszeiten noch brauchbare Bilder von nächtlichen Himmelsobjekten aufnehmen? Mit Statistik!

Man macht hierzu viele Bilder des Objekts bei sehr hoher ISO, z.B. ISO10000 und rechnet die Bilder anschließend per Software zu einem Bild zusammen. Da das meiste Rauschen bei ISO10000 zufälliger Art ist, mittelt sich das Rauschen zum Großteil raus. Folgende Aufnahme des Orionnebels ist eine Aufnahme bei 200 mm Brennweite mit f/2.8 und je 10 x 1 s Belichtung. Diese 10 Bilder wurden zu einem Mittelwertbild verrechnet:

Orion mit 200 mm Teleobjektiv von einem Stativ fotografiert

Das Verrechnen der Bilder geschieht später am PC über Ebenen in Photoshop oder GIMP oder mit spezieller, teilweise freier Software wie dem Deep-Sky-Stacker (DSS). Solche sehr kurz belichteten Aufnahmen bei hoher ISO lohnen sich vor allem bei größeren und hellen Himmelsobjekten oder für Übersichtsaufnahmen einer interessanten Himmelsregion, z.B. die Sternfelder im Sternbild Schwan.

Nachführungen

Alle bisher beschriebenen Techniken arbeiten mit einem festen Stativ als Halterung für die Kamera. Hier wird, wie erwähnt, die Erdrotation schnell zum begrenzenden Faktor bei der Belichtungszeit. Eine Lösung dieses Problems sind sogenannte „astronomische Nachführungen“. Das sind Montierungen mit einem mechanischen oder elektrischen Motor. Der Motor ist in der Lage, die Kamera mit der Erdrotation mitzuführen. Die Drehachse der Montierung wird parallel zur Drehachse der Erde ausgerichtet. Die Drehachse der Montierung zeigt also quasi auf den Himmelpol. Sie dreht sich nun mithilfe des Motors innerhalb eines siderischen Tages (23h56m4s) einmal um sich selber. Sitzt eine Kamera auf dieser Anordnung, dann zeigt sie quasi während der Nachführung immer auf denselben Himmelsausschnitt. Hiermit lassen sich deutlich höhere Belichtungszeiten erreichen.

Für rein fotografische Einsätze gibt es eine Reihe kleinerer Nachführungen – sogenannte „Star Tracker“. Eine ganz interessante Variante ist der „Omegon MiniTrack LX“, aktuell in der dritten Version „LX3“. Dieser Tracker arbeitet mit einem mechanischen Getriebe und wird manuell aufgezogen. Er benötigt somit auch auf Ausflügen keinen Strom zum Betrieb. Einmal aufgezogen führt die mechanische Feder bis zu 1h eine Ausrüstung von maximal 2 kg (LX2) oder 3 kg (LX3) nach. Zum Omegon MiniTrack LX2 habe ich ein paar Informationen und Videos online:

Erster Eindruck der Omegon MiniTrack LX2 Montierung

First Light für das Omegon MiniTrack LX2

Review: Omegon MiniTrack LX2 (Youtube)

Ein weiterer, sehr verbreiteter Star-Tracker ist der „Star Adventurer“ des Herstellers Skywatcher. Diese Montierung trägt eine Last bis zu 5 kg und ist mobil gut einsetzbar, benötigt für den Betrieb aber Strom.

Mit solchen Star-Trackern sind nachgeführte Weitwinkelaufnahmen im Minutenbereich und selbst Nachführungen im leichten Tele-Bereich von bis zu 1-2 Minuten möglich. Hierdurch erweitern sich die Möglichkeiten mit einer Kamera und ein paar Objektiven schon gewaltig. Nachteil ist der steigende Aufwand und die Investition in einen Star Tracker. Zudem sind die genannten Star Tracker ungeeignet, wenn man später ggf. durch ein Teleskop fotografieren möchte. Um ein Teleskop samt Kamera fototauglich nachzuführen, sind in der Regel belastbarere und damit auch schwerere Montierungen und Nachführungen notwendig. Mit einem Spiegelteleskop und einer DSLR kommt man schnell in den Bereich, dass die Montierung 10 kg tragen können sollte.

Ist aber die nachgeführte Fotografie mit Kamera und Weitwinkel- oder Teleobjektiv das Ziel, sind die genannten Star-Tracker wunderbare Lösungen. Sie erweitern die Möglichkeiten immens und sind ein guter Einstieg in das Hobby „Astrofotografie“.

Smartphone und Teleskop

Lidl hatte neulich wieder für 120 € ein Teleskop im Angebot. Nichts Tolles, aber halt günstig und es wird gekauft. Viele Menschen machen mit so einem „Tschibo-Teleskop“ ihre ersten Erfahrungen mit einem Teleskop. Leider sind diese Discounter-Teleskope in der Regel günstig, aber nicht unbedingt gut. Die Stative wackeln, die beworbenen Vergrößerungen lassen sich kaum sinnvoll erreichen und meist sind es recht lichtschwache Teleskope mit f/10 oder ähnlichen Werten (genau wie bei Objektiven gibt f/10 auch bei Teleskopen das Verhältnis von Brennweite [mm] zu Öffnung [mm] wieder).

Aber solchen Teleskopen liegt oft schon ein Adapter bei, um das Smartphone vor dem Beobachtungsokular zu platzieren. Mit einer solchen Anordnung und ein bisschen Geduld lassen sich gute Bilder vom Mond oder auch ggf. vom Jupiter und seinen Monden machen.

Das Prinzip ist simpel: Das Smartphone wird so an einem Okular befestigt, dass die Linse der Kamera anstatt des Auges durch das Okular schaut. Hat man nicht nur ein „Tschibo-Teleskop“, sondern ggf. ein paar Euro mehr angelegt, dann ist so schon bei Mond und Planeten ein bisschen was möglich. Auch hier ist man – insbesondere ohne Nachführung – wieder auf sehr helle Objekte begrenzt. Aber mit ausreichend großen Vergrößerungen habe ich schon in Foren Bilder von Mond, Jupiter oder Saturn gesehen, die wirklich ansehnlich waren. Letztendlich nimmt das Smartphone in einer solchen Anordnung das auf, was sonst das menschliche Auge durch das Okular sehen würde.

Ich finde diese Technik insbesondere reizvoll für diejenigen, die in erster Linie visuell Beobachten möchten und nur hier und da mal ein Planeten- oder Mondfoto schießen möchten. Insbesondere wenn schon ein Teleskop für die visuelle Beobachtung vorhanden ist, lassen sich solche Smartphone-Halter für den Okularauszug in der Regel in bekannten Onlineshops günstig beziehen. Die fertigen Bilder taugen ggf. nicht unbedingt für einen Abzug auf Leinwand, sind aber tolle Erinnerung an Beobachtungen durch das Fernrohr.

Ein genereller Rat an Einsteiger: Vor der Anschaffung eines ersten Teleskops unbedingt Rat und Meinungen einholen. Es gibt gute Foren und in Social-Media auch tolle Anfängergruppen für Astrofotografie, bei denen ihr sachkundige Unterstützung bekommt. Nichts ist ärgerlicher als ein paar Hundert Euro auszugeben und nachher feststellen zu müssen, dass das, was man vorhatte, mit dem Teleskop nicht möglich ist.

Teleskop und Kamera – Okularprojektion

Anstatt wie oben beschrieben ein Smartphone durch ein Okular schauen zu lassen, kann man dies aus mit einer DSLR oder anderen Systemkamera machen. Anders als bei einem Smartphone ist es aber möglich die Linse zu entfernen und die Kamera dann in einem solchen Abstand anzubringen, dass das Okular quasi wie eine Projektorlinse das Bild auf den Sensor projiziert. Diese Technik nennt man Okularprojektion. Passende Adapter für Teleskope (meist 1,25 Zoll (3,18 cm)) und Kameras sind bei einem großen, bekannten Onlinehändler für wenig Geld erhältlich.

Insgesamt benötigt wird eine Schraubhülse, meist 1.25“. Diese wird mit dem Teleskop verschraubt und das Okular in dieser Hülse fixiert. Oben wird ein sogenannter T2 Adapter aufgeschraubt und damit die Kamera mit einem passenden Adapter über das Bajonett verbunden. Bei Canon-Kameras wäre dies ein EOS/T2 Adapter. Gut nutzbar ist eine solche Anordnung für die Fotografie von Mond und Planeten, also wieder einmal hellen Objekten. Mit Nachführung gehen auch andere helle Objekte, Sternfelder oder auch Kugelsternhaufen etc.

Wichtig ist, dass nicht jedes Teleskop für die Okularprojektion geeignet ist. Voraussetzung ist, dass der Fokus weit genug aus dem Teleskoptubus hinauskommt. Denn durch die Adaption mit Steckhülse sitzt das Okular für gewöhnlich ein wenig weiter weg vom normalen Fokuspunkt. Einige Teleskope können das nicht mehr ganz scharf stellen. Angesichts eines Preises von aber nicht einmal 20 € für ein einfaches Set zur Okularprojektion ist es aber einen Versuch wert, wenn zu Hause eh ein Teleskop und eine Kamera vorhanden sind.

Teleskop und Kamera – Primärfokus

Als letzte Option möchte ich die Option vorstellen, die die meisten Astrofotografen wählen. Der Betrieb der Kamera direkt im Primärfokus des Teleskops. Hierbei wird die Kamera direkt an den Okularauszug des Teleskops adaptiert. Das Teleskop ist quasi anschließend das Objektiv der Kamera und es wird genau mit der Brennweite des Teleskops fotografiert.

Aufgrund der Tatsache, dass in der Regel keine Bauteile wie Okulare etc. mehr zwischen Sensor und Optik platziert sind, ist die Bildqualität maximal. Ohne Nachführung gehen einmal wieder nur die sehr hellen Objekte, meist wird aber bei solchen Anordnungen mit astronomischen Nachführungen auf entsprechend stabilen Montierungen gearbeitet. Werden Okularauszug, Adapter und Kamera aufeinander abgestimmt, wird zudem in der Regel der gesamte Kamerasensor mehr oder weniger gut ausgeleuchtet. Abschattungen oder ganz schwarze Bereiche an den Rändern des Kamerasensors werden vermieden.

Bei einem ernsthaften Einstieg in das Hobby werden die meisten irgendwann hier landen. Solche Setups erlauben die beste Abstimmung von Kamera und Teleskop, zudem sind die hierbei verwendeten Montierungen schon sehr genau. Sie können zudem meist über ein USB-Kabel direkt mit entsprechender Software von Laptop gesteuert werden und erlauben nach einer Ausrichtung und einem „Alignment“ das computergesteuerte Anfahren von beliebigen Himmelsobjekten (GoTo Montierungen).

Quasi alle Bilder eher schwacher Nebel und Galaxien entstehen mit solchen Setups.

War was dabei?

Ich hoffe diese kleine Übersicht hilft bei einer ersten Orientierung. Für tolle Bilder von Sternenhimmel braucht es nicht zwingend ein Teleskop oder eine schwere, astronomische Montierung. Zu Beginn tut es eine halbwegs aktuelle Fotoausrüstung schon sehr gut. Durch die Erweiterung mit einem noch erschwinglichen Star-Tracker gelingen vielen Hobbyisten schon beeindruckende Aufnahmen mit Objektiven zwischen 10 und 600 mm Brennweite. Und selbst mit dem Smartphone gibt es Objekte, die sich zu versuchen lohnen.

Erst wenn man noch intensiver in das Hobby einsteigen will und Gasnebel und Galaxien oder Planeten in Großaufnahme fotografieren will oder vielleicht auf eine komplette Computersteuerung der Hardware inkl. GoTo-Option aus ist, werden schwerere Montierungen und Teleskope notwendig. Um diese Investition zu gehen, sollte man sich relativ sicher sein, dass das Hobby einen langfristig begeistern kann.

Um das Herauszufinden braucht es aber nicht unbedingt das teuerste Equipment.

Clear Skies

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