When you start as a beginner, steps of alignment appear pretty unusual and unclear. There is a polar alignment to align the RA axis of your start tracker or equatorial mount with the rotation axis of the Earth. If you use an equatorial mount, in most cases you need to run the star alignment which tells the control software how the your lens or the camera is oriented in the sky and which commands are required to change its position to given coordinates. Both alignments just cost time, though they provide essential information for all components to work correctly. Steps are always they same and it becomes a very boring procedure over time. Manual polar alignment requires an additional scope which might not support you well. If you use a portable setup, looking up the right location in the sky ends up quite some creep and crawling.

From my perspective, these steps cost too much time, energy and are not fun at all. The good news is that in our times, there are several neat solutions to simplify all this. In the past I felt so demotivated by these boring processes that I started to rebel and search for a better solution. I hope this article will simplify this for you as as well.

Warum brauchen Sie Polar Alignment?

Ganz einfach: weil die Rotationsachse des Trackers der Montierung koaxial mit der Rotationsachse der Erde sein sollte. In der nördlichen Hemisphäre befindet sich der rechte Punkt sehr nahe am Polarstern. In der südlichen Hemisphäre ist die Orientierung komplizierter und erfordert mehr Navigation um Sigma Octanis. Die meisten Montierungen sind mit einem kleinen Zielfernrohr (oft auch als “Polsucherfernrohr” oder “Polsucherfernrohr” bezeichnet) mit integriertem Absehen ausgestattet, das eine Skala mit Jahres- und Monatsangaben zeigt. Diese Skala wird für die genaue Positionierung benötigt, da sich der Punkt der Erdrotationsachse im Laufe der Zeit um die für die Ausrichtung verwendeten Sterne bewegt. Ihre Aufgabe ist es, die Position Ihres Aufbaus auf Azimut und Breitengrad einzustellen, um die Sterne mit den Markierungen auf dem Absehen auszurichten. Wenn Sie einen Star Tracker verwenden, ist ein solches Zielfernrohr möglicherweise nicht im Paket enthalten. Wenn Sie einen kaufen wollen, sollten Sie nicht an sehr billigen Angeboten sparen. Sie werden später viel mehr mit Ihrer Zeit und Geduld bezahlen.

Die Polarisationsfernrohre sind einfach und es ist schwierig, die benötigten Sterne durch sie gut zu sehen. Das Absehen benötigt eine Hintergrundbeleuchtung. Der Blickwinkel beträgt in Westeuropa etwa 47 Grad und erfordert daher ein Herumschleichen um die Montierung oder den Star Tracker. Es ist eine sehr gute Idee, einen Polsucher mit 90°-Prisma zu kaufen, der weitere 100 Euro kostet. Einige Star Tracker verfügen über Markierungen auf dem Gehäuse, die dabei helfen, den Tracker so nah wie möglich an den Polarstern zu bringen. auf der südlichen Hemisphäre ist dies etwas schwieriger, da die Sterne um Sigma Octanis relativ schwach sind.

Vor der eigentlichen Ausrichtung müssen Sie sicherstellen, dass das Stativ gleichmäßig aufgestellt ist. Zu diesem Zweck sind die meisten Stative mit einer Wasserwaage ausgestattet. Die, die ich verwendet habe, war es nicht, und ich musste eine hinzufügen. Wenn Sie eine Wasserwaage kaufen müssen, ist es besser, eine mit definierter Präzision zu kaufen. Viele billige Wasserwaagen im Internet können nur zwischen horizontaler und vertikaler Position unterscheiden, aber nicht mehr. Eine Wasserwaage mit einer Genauigkeit von 20-30′ ist eine gute Wahl.

Wenn Sie den richtigen Punkt auf dem Fadenkreuz gefunden haben, müssen Sie die Montierung oder den Star Tracker mit zwei Schrauben so ausrichten, dass beide Achsen übereinstimmen. Eine für die RA-Achse und eine für die DEC-Achse. Wie gut die Schrauben funktionieren, hängt von der Qualität der Montierung und dem Design der Montierung oder des Star-Trackers ab. Hochwertige Hersteller wie Lostmandy und iOption investieren in gute Lösungen, um diesen Prozess stabil und komfortabel zu gestalten

Wenn Sie fertig sind, befindet sich Ihr Reittier oder Ihr Start-Tracker in der “Ausgangsposition”. Der Begriff “Ausgangsposition” bedeutet auch, dass die Hauptkamera entlang der Rotationsachse ausgerichtet ist und somit entweder auf den Süd- oder den Nordpol des Himmels blickt. Dies wird bei der Startausrichtung angepasst.

Im Jahr 2021 klingt das alles wie ein Ruf nach einer computerisierten Lösung… Weniger stupide Arbeit, mehr Zeit für die eigentliche Sache – die Fotografie.

Brauche ich wirklich eine Star Alignment?

Star Alignment steht für einen Prozess der Bereitstellung von Informationen für die Steuerungssoftware einer GoTo-fähigen Montierung, die definieren, wie die Montierung ausgerichtet ist. Diese Daten werden auch verwendet, um die Korrelation zwischen den Informationen in den an die Motoren angeschlossenen Schrittreglern und den in den GoTo-Befehlen verwendeten Himmelskoordinaten zu berechnen. Die Sternausrichtung ist im Allgemeinen nicht von einer exakten polaren Ausrichtung abhängig, aber wenn Sie die Ausrichtung der Montierung während der polaren Ausrichtung ändern, müssen Sie die Sternausrichtung erneut durchführen.

Je nach Software, die mit der Montierung geliefert wird, sind mehrere Schritte erforderlich. In den meisten Fällen werden Sie aufgefordert, ein bekanntes, helles Objekt am Himmel in der Mitte des Vorschaudisplays der Kamera einzurahmen, indem Sie die Montierung mit Motoren bewegen und diese Position in der Software bestätigen. Für eine präzise Ausrichtung sind drei über den Himmel verteilte Objekte erforderlich. Einige Halterungen bieten schnellere (und oft weniger präzise) Lösungen mit weniger Objekten. In Kenntnis der Koordinaten dieser zu bestätigenden Objekte und der Anzahl der Schritte, die die Motoren machen müssen, um dorthin zu gelangen, berechnet die Steuerungssoftware die Einstellungen für die GoTo-Befehle. Einige Systeme ermöglichen die erneute Bestätigung, dass sich ein Objekt im Zentrum der Ansicht befindet, um das Positionsmodell anzupassen.

Und auch hier, im Jahr 2021, klingt das alles wie ein Ruf nach einer computerisierten Lösung… Weniger stupide Arbeit, mehr Zeit für die eigentliche Sache: die Fotografie.

Helfer für Polar- und Sternausrichtung

Meine Ansicht über die Ausrichtung ist nicht einzigartig und nicht neu. Einige Hersteller bieten verschiedene Hilfsmittel an. In vielen Fällen sind diese Hilfsmittel nicht perfekt, da ihre Implementierung durch die geringen Kosten begrenzt ist. Dies scheint bei komplexer Bildverarbeitung und Berechnungen nicht sehr gut zu funktionieren.

Celestron bietet den StarSense-Zusatz mit einer Kamera und Bedienelementen für die Montierung an. Ich habe einmal einen Bericht über StarSense 3 gelesen, der für mich nicht sehr spannend klang.

iOptron bietet BrightStar Polar Alignment und Star Alignment in der GoToNova Steuerungssoftware, die für iOptron-Montierungen verfügbar ist.

Der EKos aus dem INDI-Projekt bietet auch eine Lösung für Polar Alignment und Star Alignment. Beide beruhen auf einem leistungsfähigen Ansatz, der als “Plattenlösung” bezeichnet wird. Dies wird im nächsten Abschnitt erörtert. Die Polarausrichtung des Ekos erfordert einen genauen und engen Blick auf den Polarstern, was die Nutzung erschwert, da sie etwas voraussetzt, was man bei einem tragbaren Gerät vielleicht schon hat: eine gute Anfangsausrichtung. Für stationäre Einrichtungen (und von dort kommen die meisten Ekos-Nutzer) sollte diese Lösung gut funktionieren.

Integrierte Plattenauflösung als Killer der manuellen Ausrichtung. ZWO ASIAIR zeigt, wie das funktionieren muss

Plate Solving ist schon seit langer Zeit bekannt. Der Name erklärt eigentlich, woher dieser Ansatz kommt. In der Vergangenheit benutzten speziell ausgebildete Menschen Papierkarten des Himmels und manuelle Berechnungen, um eine Astrometrie-Gleichung zu “lösen”, die Aufschluss darüber gibt, ob das Teleskop tatsächlich dorthin zeigt, wohin es angeblich zeigt. Dafür gibt es heute mehrere Softwarelösungen. Sie alle beruhen auf Daten, die im Rahmen des Projekts http://astrometry.net erstellt und bereitgestellt wurden. Astrometry.net bietet auch einen eigenen Dienst an, der es ermöglicht, Himmelskoordinaten für ein Bild des Himmels zu berechnen. Es ist auch möglich, Beschriftungen mit Objektnamen als Ebene darüber zu legen. Astrometry.net ist noch nicht lange verfügbar. Das Projekt brachte 2005 erste Ergebnisse und wurde 2011 in der ersten Betaversion eines webbasierten Dienstes gestartet. Es gibt 2-3 Open-Source-Software-Komponenten, die die Daten von Astrometry.net nutzen und eine API für die Lösung von Platten zur Verfügung stellen. Immer mehr Montagesteuerungssoftware verwendet Plattenlösungen, um neue Benutzererfahrungen zu ermöglichen. Meiner Meinung nach ist es nicht nur eine weitere Funktion, sondern die Lösung der Platte verändert die Benutzererfahrung!

ZWO ASIAIR integriert das Plattenlösen und zeigt, wie Anwender davon profitieren und Zeit und Energie für das sparen können, was sie eigentlich tun wollen: Fotografieren. Der beste Weg, dies zu beschreiben, ist die Auflistung von Schritten bei der Einrichtung des Getriebes. Die folgende Liste geht davon aus, dass die Hauptoptik fokussiert ist und ASIAIR direkt mit der Montierung kommuniziert, z.B. über ein EQMOD-Kabel und unter Umgehung jeder anderen Montierungssteuerungssoftware.

• Sie starten die ASIAIR-App auf einem Smartphone und verbinden sich mit dem ASIAIR-Gerät
• Bei der ersten Verbindung werden die Zeit- und Standortinformationen des Smartphones mit der Halterung synchronisiert. Hier ist keine Benutzereingabe erforderlich.
• Die Montierung und das Hauptzielfernrohr sollten ungefähr auf den nördlichen oder südlichen Himmelspol ausgerichtet sein. Eine genaue Positionierung ist nicht erforderlich. Eine visuelle Beurteilung mit Blick auf den Polarstern zum Beispiel ist ausreichend
• Die Hauptkamera nimmt ein erstes Bild des Himmels auf, das System verwendet es zur Plattenauflösung
• Wenn die erste Plattenauflösung erfolgreich war, dreht sich die Montierung um die RA-Achse (die Achse, die zum Himmelspol zeigt) um 60 Grad und nimmt ein weiteres Bild zur Plattenauflösung auf
• Bei Erfolg kann der Anpassungsprozess beginnen. Die Software zeigt in einem Bild an, wohin die RA-Achse derzeit zeigt und wo sie sein soll
• Der Benutzer wird aufgefordert, die Halterung in bestimmte Richtungen zu neigen und zu drehen. Dies geschieht mit Einstellschrauben an der Halterung.
• Bei jedem Schritt wird ein weiteres Bild aufgenommen, die Platte aufgelöst und die nächsten Korrekturen werden angezeigt
• Je nach Erfahrung dauert der gesamte Vorgang vom ersten Punkt an 3-5 Minuten, bis der endgültige Gesamtfehler von etwa 1′ erreicht ist. Der Nutzer kann sie so lange verbessern, wie er möchte.
• Nach der polaren Ausrichtung kann die Montierung im Vorschaumodus mit einem GoTo-Befehl zu einem beliebigen Objekt bewegt werden. Es ist eine gute Idee, eine Person auszuwählen, die Sie kennen und gut sehen können. Alternativ können Sie auch direkt zu dem Objekt gehen, das Sie fotografieren möchten.
• Nach dem Verschieben wird ein neues Vorschaubild aufgenommen, die Platte aufgelöst, die Position der Montierung korrigiert und das endgültige Bild aufgenommen, um die Position noch einmal zu überprüfen.
• Das war’s. Ihre Ausrüstung ist einsatzbereit.

 When using photo lenses, you often have a situation that the lens is not focused yet as you start. In ASIAIR, you can use switch the guide camera to be used as the main camera. You can do the initial alignment with it and than point to a bright start to focus the photo lens on the main camera.

Driftausrichtung

All dies setzt einen Blick auf die Region um die Sterne Polaris oder Sigma Octanis voraus, der an Ihrem Standort möglicherweise nicht gegeben ist. Die Methode der Driftausrichtung erfordert eine verdeckte Sicht nach Süden und entweder nach Westen oder nach Osten. Sie basiert auf der visuellen Live-Beobachtung, wie sich die Sterne bewegen, und auf der Korrektur der Ausrichtung der Montierung. Bei einer Brennweite von 200 mm und mehr bewegen sich die Sterne so schnell, dass diese Methode in einer angemessenen Zeit durchführbar ist. Dies sind die beiden besten Beschreibungen, die ich bisher gefunden habe:

• D.A.R.V. (Drift Alignment by Robert Vice)
• Polare Ausrichtung mit der Driftmethode

Die PHD2-Leitsoftware bietet einen Assistenten für diesen Vorgang. Leider ist es weit von Perfektion entfernt.

Der EKos aus dem INDI-Projekt bietet auch eine Unterstützung für Drift Alignment und nennt es Legacy Polar Alignment Workflow. Es funktioniert einigermaßen, kostet aber trotzdem viel Zeit.

Ich warte auf bessere Lösungen für die Driftausrichtung. Vielleicht ist es an der Zeit, selbst eine zu machen…