Autoguidning med teleskop

Den snabbaste och mest bekväma vägen till astrofotografier som imponerar. Här får du veta vad du behöver.

Foton av deep sky-objekt tillhör astrofotografins kungaklass. Dessa ljussvaga objekt kräver inte bara några sekunders exponering, utan ofta flera minuters exponeringstid. Problemen börjar om vi bara låter monteringen löpa, och de kommer i form av fula streck på bilden. I den här artikeln får du en överblick över hur du tar perfekta bilder med autoguiding.

En montering som vi låter löpa okontrollerat ger sådana här bilder efter 1–2 minuter. Monteringen avviker från den ideala punkten. Ju längre exponeringstid, desto fler fel dyker upp i bilden.

En perfekt guidad bild med punktformade stjärnor. Exponeringstiden och monteringens exakta gång kontrolleras och korrigeras helt automatiskt via en speciell "övervakningskamera". Dessa kameror kallas autoguiders.

För autoguiding, dvs. automatisk astrofotografering, behöver du följande utrustning:

• Ett parallaktiskt GoTo-teleskop med ST-4-anslutning
• Din kamerautrustning med vilken du tar bilden
• En autoguiding-kamera med ST-4 och USB-kabel
• Ett guideteleskop eller en off-axis guider

Alternativ 1

Ett guideteleskop monteras parallellt med huvudteleskopet i teleskopskåror. Som visas i diagrammet, sitter autoguidern vid slutet av guideteleskopet. Autoguiderns uppgift är att följa en guidestjärna och omedelbart skicka ett korrigeringskommando till monteringen om det finns en avvikelse. På huvudteleskopet sitter kameran som exponerar nebulosan eller galaxen.

Alternativ 2

Bakom teleskopet sitter en off-axis guider som avleder en liten del av ljuset uppåt via ett prisma. På denna plats sitter autoguidern vars uppgift är att reglera nödvändiga korrigeringar under guidningen. Vid anslutningen sitter kameran för fotografering av deep-sky-objekt.

För att komma igång på ett enkelt och smidigt sätt är autoguidningskameror med en ST-4-kabel och en USB-anslutning lämpliga. ST-4-kabeln ansluts till en därför avsedd port på monteringen. USB-kabeln ansluter du till en dator. Bilden från kameran, och därmed även av guidestjärnan, visas sedan på datorskärmen. På datorn väljer du sedan bara guidestjärnan och låter autoguidern och monteringen göra jobbet.

För en refraktor eller ett Newton-teleskop är Omegon MiniGuidescope 50 mm eller 60 mm ett bra val. Touptek Autoguider har hög känslighet och små pixlar. När det gäller snabb installation, enkel hantering och låg vikt är detta ett optimalt val.

För ett Schmidt-Cassegrain- eller Maksutov-teleskop är Omegon Off-Axis-Guider #49752 och en Touptek Autoguider lämpliga val. Teleskopets huvudoptik används samtidigt som guideteleskop. En off-axis guider är alltid det bättre valet för ett SC-teleskop.

Vid optimal polinställning möjliggör vanliga monteringar exponeringstider på ca 30 sekunder. Avbildningsoptikens brännvidd är dock avgörande. Förutom pixelstorleken bestämmer den även upplösningsförmågan. Med ett 200 mm teleobjektiv och en digital spegelreflexkamera (DSLR) kan man klara två minuter, medan det med ett teleskop med en brännvidd på flera meter är över redan efter några sekunder.

För ljusstarka objekt som månen och planeterna behövs bara korta exponeringstider, här räcker det med en enkel guidning. Men för deep-sky-objekt bortom Orionnebulosan krävs en guidningskontroll på teleskopet. Exponeringstider från några minuter till några timmar är önskvärda. Principen är: ju längre, desto bättre.

Orsaken ligger i chippens brusbeteende. Det finns två typer av brus: termiskt brus och utläsningsbrus. Det termiska bruset ökar linjärt med exponeringstiden. Det kan optimeras genom till exempel kylning. Utläsningsbruset återkommer varje gång du tar ett foto. Därför ger tio exponeringar på vardera 1 minut, totalt sett ett sämre resultat än en exponering på 10 minuter. Utläsningsbruset kan endast optimeras med långa exponeringstider. Vid korta exponeringstider överstiger utläsningsbruset det termiska bruset och blir kvalitetsbestämmande.

Beroende på öppningsförhållande, målobjekt och ljusföroreningar på himlen exponeras foton som tas med DSLR-kameror idag mellan 2 och 20 minuter. Med kylda CCD-kameror är det dynamiska omfånget större och exponeringstiderna kan ökas ytterligare. Med små, ljussvaga objekt, höga brännvidder och filteranvändning är flera timmars exponering möjlig.

Beroende på teleskopets konstruktion och användarens behov finns det olika lösningar för guidningen. Fram till för några år sedan följde man analoga bilder visuellt med hjälp av ett hårkorsokular. Idag gör den digitala teknikens allt bättre upplösning detta omöjligt. I regel är guidningen digitaliserad och hanteras av en guidekamera. Förutom den kamera som fotograferar objektet används ytterligare en kamera som är inriktad på en guidestjärna. Denna kamera registrerar de minsta avvikelserna i monteringens gång samt skickar en korrigeringssignal till monteringen för att undvika permanenta guidningsfel.

Förutom speciallösningar finns det två typer av guidekameror: PC-guider och fristående guider. PC-guider skickar signalen från guidestjärnan till en dator och korrigeringssignalen från datorn till monteringen. Fördelarna är flera: Val och fokusering av guidestjärnan kan göras på datorns live-bild. Detta gör att man alltid träffar den optimala fokuspunkten. Dessutom erbjuder datorns programvara många parametrar för att optimera inställningarna. Ändå är tidsåtgången liten, då effekten kan följas live på skärmen. PC-guider är oftast billigare i inköp eftersom de kan klara sig utan en skärm. Datorn i sig är ju naturligtvis en extra kostnadsfaktor. Strömbehovet och antalet kablar att snubbla över i mörkret ökar.

Fristående autoguider är en befrielse för astrofotografer som fotograferar med en DSLR-kamera. Fördelen: Du behöver ingen separat bärbar dator, slipper extra last och tillbehör. Din fotoexpedition bland stjärnorna blir enklare. 

Även om tekniken fortfarande var i sin linda för några år sedan, har den nu blivit ett värdefullt verktyg för framgångsrik astrofotografering. 

Just astrofotografering i synnerhet är beroende av bra tillbehör, så investera hellre i förstklassig utrustning som Lacerta MGEN eller StarAid Revolution.

Generellt sett utgör fristående guiders en minoritet på marknaden. Att guida med en dator är standard, särskilt när en kyld CCD används och en dator ändå behövs. Utbudet av guidekameror är stort, många planetwebbkameror har också en guiderport. Här finns prisvärda modeller från ZWO, Touptek, Orion, QHYC och många andra tillverkare. Webbkameror kan fås för under 200 euro, bättre modeller kostar lite mer. Om du främst vill använda webbkameran för guidning, bör du välja en svartvit version: färgkameror är mindre känsliga. Kameran måste i vilket fall ha en ST-4-anslutning. För denna anslutning finns det en lämplig kabel med artikelnummer 23248.

När det gäller programvara dominerar freeware PHD2. Den kan laddas ner gratis från http://openphdguiding.org/. Programvaran är på engelska och är mycket väl dokumenterad.

En stabil montering är nyckeln till framgångsrika deep-sky-foton. Stabiliteten beror på optikens storlek. Observera: Tillverkarnas angivna bärförmåga avser oftast visuell användning. Den fotografiska bärförmågan är vanligtvis 30% till 50% lägre än de angivna värdena. Sammanfattningsvis ger ofta ett mindre, lättare system bättre resultat än en jätteoptik som vacklar vid minsta vindpust.

Den parallaktiska uppställningen är viktig. Azimutala monteringar är olämpliga för autoguidning på grund av bildfältsrotationen. Därför måste en polarkil användas för gaffelmonterade instrument. Dessutom måste monteringen ha en autoguider-port. Anslutningen liknar en telefon- eller nätverkskontakt och är vanligtvis märkt "AutoGuider" eller "ST-4". Autoguider-porten är standard på nästan alla GoTo-enheter från ca 700 euro.

Parallaktiska monteringar utan GoTo kan ofta uppgraderas. Detta gäller för Skywatcher's EQ-3-2/NEQ-3 och EQ-5/NEQ-5, Bresser och Omegon's Exos-2 och EQ-500 samt för Celestron's CG-4 och Orions Skyview. GoTo-uppgraderingen är den optimala lösningen, men kostar nästan lika mycket som själva monteringen. För Skywatcher finns det en lösning med enkla motorer under produktnumren 46067 och 46068. Ett specialfall är resemonteringen Star Adventurer. Den har en autoguiderport, men har bara motorer på en axel. Med mycket exakt poljustering och brännvidder under 400 mm är detta tillräckligt för några minuters exponeringstid.

Guidingprogramvaran PHD2 arbetar med subpixelnoggrannhet. Det innebär att ett guidningsfel kan korrigeras innan det blir synligt på bilden. Traditionellt sett bör brännvidden på guideteleskopet motsvara åtminstone hälften av huvudteleskopets brännvidd. Detta värde har dock minskat under de senaste åren. Orsaken till detta är de allt finare pixlarna i guidningskamerorna. Med de nuvarande modellerna, som har pixlar endast 3 mikrometer stora, räcker det med 30% av huvudrörets brännvidd.

Tack vare de allt mindre pixlarna har guidningsteleskopen blivit mindre under de senaste åren. Nu finns det lösningar för sökarskon med en öppning på 50 till 60 mm och en brännvidd på mindre än 300 mm. För snabba refraktorer och Newtons med upp till 1000 mm brännvidd är denna noggrannhet tillräcklig.

Dessa enkla guidningsteleskop har en liten fokusrörelse. Eftersom autoguidingskamerorna alla har olika "flange focal distance", dvs. olika avstånd mellan kamerafästet och bildplanet, kan det vara nödvändigt att använda en hylsa. En lämplig hylsa för detta ändamål är den med artikelnummer 33231.

Beroende på kameran kan det vara nödvändigt med upp till två hylsor. Om du vill undvika att krångla med hylsor, kan du köpa ett anpassat set på en gång.

De billiga guidningsteleskopen har enkel Fraunhofersk optik med stort färgfel. För att få skarpa stjärnor bör du åtminstone använda ett IR-spärrfilter. Det optimala är Semi-Apo-filtret från Baader, som också eliminerar den blå randen.

Guideteleskop är en mycket bra lösning för refraktorer. För reflektorteleskop är användningen problematisk, eftersom den flytande huvudspegeln kan förskjutas i förhållande till guideteleskopet under längre exponeringstider. För speglar gäller att infallsvinkel = reflektionsvinkel. En förskjutning vid ljusinfallet visar sig alltid dubbelt. Med Newton är detta inget problem vid några minuters exponeringstid, men med Schmidt-Cassegrain och Maksutov är positionen kritisk. Ljuset leds tre gånger genom tuben, vilket kan leda till kumulativa förskjutningsfel. Korrektionsskiva, huvudspegel och sekundärspegel är alla optiskt aktiva och kan samtliga leda till en förskjutning. Med Edge-HD från Celestron fixeras huvudspegeln och man kan åtminstone arbeta med ett guideteleskop i några minuter. Tillverkaren erbjuder en lösning med artikelnummer 21901. Men med klassiskt SC och Maksutov är användning av ett guideteleskop inte möjlig. Här måste man arbeta med en off-axis-guide.

I off-axis-systemet används huvudoptiken även som guidningsoptik. Detta är möjligt genom att en liten del av ljuset reflekteras ut med ett litet prisma. Prismat är rörligt, men det är ofta mycket svårt att hitta en tillräckligt ljusstark guidestjärna. Därför bör en så känslig guidningskamera som möjligt användas. Lodestar från Starlight med produktnummer 44835 har ett gott rykte. Även Orion StarShoot Mono med produktnummer 46361 är mycket populär. För Maksutov och SC finns ett stort backfokus.

Fokalpunktspositionen för guidningskameran och objektkameran måste överensstämma. Eftersom kameratillverkarna använder olika "flange focal distance", dvs. olika avstånd mellan kamerafästet och bildplanet, kan ytterligare hylsor behöva sättas in. Varje gång objektkamerans optiska väg förlängs, flyttar guidningskamerans fokus längre ut. Tre hylsor ingår i setet.