Kategorie: Astrofotografie

Mobile Astrofotografie mit „astroberry“

Schon vor einer Weile hatte ich mich mit dem Raspberry Pi beschäftigt, um diesen als kleinen Computer für die mobile Astrofotografie zu nutzen. Mit der Software Kstars/Ekos gibt es ein leistungsfähiges Paket für die autonome Aufnahme auch mehrerer Objekte.
Motivation war das Fehlen der Möglichkeit, meine Sony alpha DSLRs mit einer Astrosoftware unter Windows betreiben zu können. Inzwischen hat ein Sternfreund einen ASCOM Treiber im Internet gefunden, der genau diese Lücke schliesst. Dennoch werde ich das Projekt weiter führen, da der Pi sehr klein und sparsam ist und darüber hinaus sehr zuverlässig arbeitet. Ausserdem ist das gesamte Betriebssystem mit allen Daten auf einer MikroSD Karte gespeichert, was es ermöglicht, ganz einfach ein komplettes Backup zu erstellen.

Inzwischen bin ich aber davon abgegangen, das System komplett allein zusammen zu stellen, vor allem deswegen, weil ich große Schwierigkeiten hatte, den Pi als WLAN Hotspot einzurichten. Der bereits eben genannte Sternfreund hat mich auf das Projekt „astroberry“ aufmerksam gemacht. Dies ist eine komplett vorkonfigurierte Distribution, die genau hierfür vorbereitet ist und sämtliche Astrosoftware enthält. Die Installation ist genau so einfach und funktioniert genau so, wie das Erstellen einer MikroSD Karte mit dem originalen Raspberry Betriebssystem.

Für meine speziellen Zwecke waren allerdings noch kleinere Anpassungen erforderlich, einmal für die Benutzung einer Echtzeituhr, welche der Pi im Gegensatz zu üblichen Computern nicht besitzt, und ausserdem für die Verwendung eines Sesto Senso 2 Fokussiermotors des Herstellers PrimaLuce Lab.

RTC Modul DS3231

Ich nutze ein Echtzeituhr-Modul DS3231 (Real Time Clock (RTC) = Echtzeituhr), diese lässt sich direkt auf die GPIO Pins des Pi aufstecken. Um dies Modul nutzen zu können, müssen ein paar Vorbereitungen getroffen werden.
Im Terminal:
sudo nano /boot/config
Am Ende der Datei ergänzen:
dtoverlay=i2c-rtc,ds3231
Ctrl-o, Enter, Ctrl-x zum Speichern und Beenden des Editors.

Nach einem Neustart sollte der Befehl sudo i2cdetect -y 1 im Terminal an der Stelle 68 die Ausgabe „UU“ zeigen. Als nächstes wird mit dem Befehl sudo systemctl disable fake-hwclock die Software RTC ausgeschaltet.
Jetzt sollte der Pi mit dem Internet verbunden sein, da er in dem Fall die korrekte Systemzeit aus der Abfrage eines NTP-Servers setzt. Das sieht man an der Uhr rechts oben. Falls Systemzeit und -datum korrekt sind, wird die RTC mit dem Kommando sudo hwclock -w auf die Systemzeit gesetzt. Zu guter Letzt muss bei jedem Neustart die Systemzeit durch die RTC aktualisiert werden. Dazu wird die Datei /etc/rc.local bearbeitet:
sudo nano /etc/rc.local
Vor exit 0 in einer eigenen Zeile eintragen: hwclock -s
Speichern und Beenden, siehe oben, Neustart ohne Internetverbindung. Bei mir startete der astroberry immer mit der gleichen Zeit, nach diesen Änderungen sollten aktuelle Zeit und Datum oben rechts angezeigt werden. Hier wird ein anderer Weg zum Einstellen der Systemzeit aus der RTC beschrieben, den habe ich noch nicht getestet, der oben beschriebene Weg funktioniert bei mir und ist recht simpel.

Jetzt könnte man noch den NTP Dienst ausschalten mit sudo systemctl disable ntp
Das halte ich jedoch nicht für erforderlich. Wie oben beschrieben, kann die RTC gelegentlich mit der aktuellen Internetzeit aktualisiert werden, falls der NTP Dienst ausgeschaltet wurde, sollte die Systemzeit vorher erst noch über das Internet aktualisiert werden mit sudo ntpd -gq

PrimaLuceLab Fokussierer Sesto Senso 2 (gilt auch für Esatto)

Der von PrimaLuceLab (PLL) verwendete USB-seriell Konverter wird in den Voreinstellungen als GPS Gerät eingestuft und ist deswegen bereits in Benutzung, wenn man mit Ekos darauf zugreifen möchte. Zum jetzigen Zeitpunkt ergibt der Befehl lsusb die ID „10c4:ea60“. Dies sollte erst überprüft werden:

Anzeige des vermeintlichen GPS-Geräts und Ausgabe von lsusb

Im gezeigten Beispiel überprüfe ich mit dem ersten Befehl, wie viele GPS Geräte erkannt wurden. In diesem Fall wird eines erkannt, obwohl keins angeschlossen ist. Mit dem zweiten Befehl lasse ich mir die IDs der verbundenen Geräte anzeigen. Um sicher zu gehen, kann man den Befehl einmal mit und einmal ohne das Gerät ausführen. In meinem Fall finde ich in Zeile 44 der Datei „/lib/udev/rules.d/60-gpsd.rules“ die ID wieder und kommentiere diese Zeile durch ein „#“ am Anfang der Zeile aus.

Bearbeitung der Datei mit nano

Zum Speichern und Beenden siehe oben. Nach einem Neustart wird dieser Port nicht mehr für ein GPS Gerät gehalten und der Fokussierer steht in Ekos zur Verfügung.

Neue Kamera für das AllSky Projekt

Nach dem es mir beim besten Willen nicht gelungen ist, mittels Python Skripten Bilder mit der Skyris Kamera aufzunehmen, habe ich sie durch eine ASI120MM-S ersetzt, deren Chip die gleiche Größe und Pixelzahl aufweist. ASI Kameras haben einen eigenen INDI Treiber und die USB 3 Versionen (bei dieser an dem -S erkennbar, im Gegensatz zur USB 2 Version dieser Kamera) sollen problemlos funktionieren. Natürlich war dem auf Anhieb nicht so, der indiserver gab nur Fehlermeldungen beim Start aus. Statt mich mit der Fehlersuche aufzuhalten, habe ich gemäß Anleitung auf der indilib Seite erstmal die aktuelle Version installiert, woraufhin keine Fehlermeldungen mehr ausgegeben wurden.

Nach nur ein paar Anpassungen eines Beispielskripts aus dem pyINDI-Sequence Projekt konnte ich ohne Weiteres meine ersten Aufnahmen ausschliesslich auf dem Pi Zero machen.

Wie schon bei der Skyris Kamera muss ich jetzt das Objektiv mittels Abstimmringen noch fokussieren, dann ist das System im Prinzip einsatzbereit. Die Kamera und den Pi Zero habe ich inzwischen montiert, dabei ist mir aufgefallen, dass das USB Kabel zu weit heraus ragt, hier benötige ich eines mit Winkelstecker.

Jetzt kann ich mich endlich an die Programmierung begeben:

  • Morgens soll ein Skript prüfen, ob in der Nacht Bilder aufgenommen wurden. Falls ja, soll mit ffmpeg eine Videosequenz erstellt werden, die dann automatisch auf der internen Webseite angezeigt wird. Die FITS Dateien werden gepackt. Genügt der verbleibende Speicherplatz nicht mehr für eine komplette Nacht, erfolgt eine Meldung. Auf welche Weise, weiss ich noch nicht. Wahrscheinlich werde ich relativ bald eine größere Speicherkarte einsetzen 🙂
    Falls nein, wird das Verzeichnis gelöscht.
  • Anschliessend wird ein neues Verzeichnis angelegt und der Link für das jeweils aktuelle hierauf verknüpft.
  • Kontinuierlich läuft ein Skript, welches die Ergebnisse des CloudWatcher ausliest. Bei überwiegend klarem Himmel und ausreichender Dunkelheit wird eine Sequenz von 20 min gestartet. Sollte der CloudWatcher nicht erreichbar sein, wird die Aufnahme einfach zeitgesteuert gestartet, wobei natürlich die jeweilige Nachtlänge zu berücksichtigen ist.
  • Wenn alles läuft, schaue ich mal, ob sich anhand der gemessenen Helligkeit die Belichtungszeit derart ermitteln lässt, dass auch in der Dämmerung Aufnahmen erfolgen können.

NEAIC/NEAF 2018

So gern ich die NEAIC auch besuche, das (wenn auch eher kleine) Risiko besteht darin, dass die Reisebuchung erfolgen sollte, bevor das endgültige Programm bekannt ist. Bei einem aktuellen Preis von $300 zzgl. $75 je Workshop zzgl. Flug, Unterkunft etc. ist das eine gewisse Investition auf Vertrauen. Ich bin jedoch noch nie enttäuscht worden. Zu dieser Konferenz werden hochkarätige Vortragende eingeladen.

Parallel dazu präsentieren einige Hersteller ihre Produkte an beiden Tagen, was eine bessere Kulisse für ausführliche Gespräche bietet als die anschließende NEAF. Für diese ist der Eintrittspreis für beide Tage übrigens in der Gebühr enthalten. Wer natürlich bei der abschließenden Verlosung einen Preis gewinnt, für den relativieren sich die Kosten noch einmal. Als Hauptpreise, neben etlichen anderen, wurden dieses Jahr verlost:

  • Ein FLI Atlas Fokussierer mit Centerline Fliterrad oder alternativ ein $5.000 Nachlass beim Kauf einer Kamera
  • Ein Esprit 80 Refraktor mit Flattener
  • Ein Celestron 8″ EdgeHD

An beiden Tagen wurden jeweils 11 Vorträge (je zwei Hauptvorträge und die übrigen in drei parallelen Sessions) sowie je zwei Workshops angeboten. Frühstück und Mittagessen werden traditionell von den Ausstellern gesponsort. Trotz Pausen sind die Tage damit von 8:00 – 22:30 Uhr ganz schön anstrengend, sicher nicht nur für Europäer mit Jet-Lag.

Das komplette Programm sah so aus, fett umrandet sind die von mir besuchten Vorträge/Workshops:

Ich beschränke mich hier auf die wesentlichen Informationen, die ich von dieser Konferenz mitgenommen habe sowie auf die Neuigkeiten, auf die ich bei den Herstellern gestoßen bin.

Richard Crisp: RBI

Wie bereits in früheren Vorträgen hat Richard das Phänomen RBI anhand von Beispielen erläutert sowie die Ursache erläutert. Betroffen sind insbesondere KAF Chips, in erster Linie aufgrund des Herstellungsprozesses. Interlinear Chips sind nicht betroffen. Neu war mir die Analyse, wie sich das Preflashing, also die Sättigung dieses Bereichs des Chips, in dem das Geisterbild entsteht, auf die maximale sinnvolle Belichtungszeit auswirkt: diese wird wesentlich reduziert. Die maximale sinnvolle Belichtungszeit ist dadurch gegeben, dass dann das Rauschen des Dunkelbildes, welches ja in jedem Bild enthalten ist, das gegebene Ausleserauschen erreicht, welches vorher das Rauschen dominiert. Wenn ich die Argumentation richtig verstanden habe, ist im Fall des Preflashing, dieses Signal dem eigentlichen Bild überlagert, wie man anhand der Geisterbilder sofort sieht. Insofern ist das Rauschen dieses (signifikanten) Signals bei der Berechnung des Signalrauschens zu berücksichtigen. Der derzeit beste Ausweg besteht in einer weiteren Reduzierung des Dunkelstroms (und damit dessen Rauschen) durch weitere Kühlung.

Sean League: Imaging from Space

Die Firma Spacefab entwickelt ein Weltraumteleskop, auf dem jeder Beobachtungszeit buchen können soll. Die Spezifikationen sind noch nicht abschließend, da Neuentwicklungen noch berücksichtigt werden können. Der Spiegel wird 21 cm Öffnung und 1,6 m Brennwite haben, die derzeit geplante Kamera 16 Megapixel bei einer Auflösung von 0,6″/Pixel. Erdebeobachtungen, auch mit einem Multispektrometer sollen ebenfalls möglich sein. Wenn der Prototyp funktioniert, werden weitere Satelliten gestartet, so dass vllt. doch eines Tages die Chance steigt, eigene Bilder damit aufnehmen zu können. Ich halte die derzeit ausgewiesenen Preise für moderat genug, dass der Andrang recht hoch werden dürfte, nicht zuletzt auch von diversen Organisationen. Nähere Informationen unter Spacefab

Richard S. Wright: Raspberry Pi etc. in der Astronomie

Aufgrund meiner eigenen ersten Schritte auf diesem Gebiet war ich sehr gespannt auf diesen Vortrag, ist Richard doch immerhin Software Ingenieur bei Software Bisque, Hersteller von The Sky und den Paramount Montierungen. The Sky soll bereits sehr gut aus einem Pi laufen. Auf die eigentliche Benutzung ist Richard leider nicht weiter eingegangen sondern er hat sich auf den allgemeinen Nutzen und die Vorteile dieser Geräte insbesondere im Hinblick auf den Strombedarf konzentriert. Beispiele seiner eigenen Reisen haben verdeutlicht, dass er weiß, wovon er redet. Vor allem hat er festgehalten, dass die Rechenleistung für die Aufnahme, das Guiding sowie die Steuerung der Montierung allemal ausreicht. Wenn ich eine Andeutung von ihm richtig deute, kann er sich vorstellen, dass eine neue Generation der Montierungssteuerung auch einen solchen Minicomputer beinhaltet. Die Hardware kostet nicht viel, das Betriebssystem ist frei und The Sky ist sowieso beim Kauf der Montierung inklusive.

Ein Besuch der NEAF macht definitiv noch mehr Spaß, als im Baumarkt herum zu stöbern ? Zwar fehlten in diesem Jahr Händler wie z.B. OPT, die meist mit großem Sortiment aufwarten, es gab aber dennoch genug zu schauen und einige interessante Angebote sowie Neuigkeiten zu sehen:

  • Celestron RASA 36, der große Bruder des 11″ RASA
  • iOptron CEM 120 Montierung
  • Reisemontierung mit Direct Drive Antrieb ohne Gegengewichte
  • Kamerasteuerung über Raspberry Pi von ZWO und ATIK
  • Die Neuauflage des Astro-Physics Traveller Refraktor
  • Ein neuer Fluorit Refraktor von Vixen

Das sonnige Wetter hat wieder zur Sonnenbeobachtung eingeladen, wobei natürlich auch die Produkte von Daystar, Coronado und Lunt getestet werden konnten.

Am Samstag wurden einige Vorträge gehalten zum Thema Zusammenarbeit zwischen Amateuren und Profis. Mittels Photometrie können Amateure wertvolle Daten liefern zur Massenbestimmung von Planeten durch Microlensing sowie zu Follow Up Untersuchungen der von der eben gestarteten TESS Mission mittels der Transitmethode gelieferten Daten zu möglichen Exoplaneten.

An beiden wurden außerdem Vorträge gehalten zu verschiedenen Themen aus der Astronomie und Raumfahrt.

Link zur Homepage der NEAIC: http://www.rocklandastronomy.com/neaic.html

Link zur Homepage der NEAF: http://www.rocklandastronomy.com/neaic.html