an der langen Leine Montageplätze für private Teleskope und eine In ternet-anbindung per drahtlosem

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1 Astronomie und Praxis: Teleskope Sternwarte Gahberg Harald Strauß In der Sternwarte auf dem 860 Meter hohen Gahberg bei Weyregg am Attersee in Oberösterreich befindet sich das vom Autor über das ferngesteuerte Teleskop. Die Sternwarte wird vom Astronomischen Arbeitskreis Salzkammergut betrieben. Den Mitgliedern stehen elf feste Montageplätze für eigene Teleskope zur Verfügung. Ein Teleskop an der langen Leine Amateurastronomie per -Fernsteuerung Basteleien und die Beobachtung des Himmels nehmen seit der Jugend des Autors einen großen Teil seiner Freizeit in Anspruch. Schon als 15-jähriger Schüler träumte er von einem ferngesteuerten Teleskop. Es mussten noch mehr als 20 Jahre vergehen, bis er sich diesen Traum erfüllen konnte. Die rasante Entwicklung der Technik ermöglichte es ihm, ein eigenes Remote-Teleskop mit kleinem Budget zu verwirklichen. Von Während meiner Studienzeit in den 1990er Jahren nutzte ich eine Vereinssternwarte und ging dort intensiv meinem Hobby Astronomie nach. Beruf und Familie ließen es jedoch später immer weniger zu, ganze Nächte auswärts an einem Teleskop zu verbringen. Im Jahr 2007 stieß ich auf das Bradford Robotic Telescope auf Teneriffa, das jeder Interessierte über das nutzen kann. Ich überlegte mir, wie man mit eigenen Mitteln ein solches ferngesteuertes Teleskop realisieren könnte. Als Standort für mein Projekt dient die Sternwarte des Astronomischen Vereins Salzkammergut auf dem Gahberg in Oberösterreich (siehe Bild oben). Die Sternwarte bietet dauerhafte Montageplätze für private Teleskope und eine In ternet-anbindung per drahtlosem Netzwerk. In der Sternwarte berichtete ich von meiner Vi sion, die bei den Sternfreunden sofort reichlich Anklang fand. Von ihnen erhielt ich neben einem Stellplatz auch viele Hilfestellungen, insbesondere von Robert Orso, der mich bei der technischen Umsetzung meines Projekts unterstützte. Da ich in den Bereichen Steuerungsdesign und Softwareentwicklung arbeite, konnte ich auch auf eigenes Wissen und Werkzeug zurückgreifen, das bei meinem Vorhaben von Vorteil war. Lange Zeit dachte ich darüber nach, wie man alle typischen manuellen Tätigkeiten am Gerät automatisieren könnte. Dazu zählen das Ein- und Ausschalten der Einrichtung, das Positio nieren, Fokussieren und Nachführen sowie die Überwachung des Himmels und des Arbeitsraums per WebCam. Im Frühjahr 2008 baute ich in meinem Garten zunächst einen Prototypen. Dieser bestand aus einer Reisemontierung samt Schutzbau, einem kleinen Maksutow-Teleskop Celestron C 90 als Nachführoptik und einer MTO 500-Millimeter-Russentonne als Aufnahmeteleskop mit einer digitalen Spiegelreflexkamera Canon 350. Den Steuerrechner baute ich aus Teilen mehrerer ausgeschlachteter PCs. Am Ende des Sommers konnte ich das Teleskop über meinen Heim-PC vom Arbeitszimmer aus bedienen. Die wichtigste Erkenntnis war bis hierhin, dass im Fachhandel erhältliche Komponen- 86 Januar 2010 Sterne und Weltraum

2 ten für eine derartige Anlage ausreichen und keine Spezialanfertigungen gebaut werden müssen. Nun konnte ich mit der Konstruktion des eigentlich geplanten Teleskops beginnen. Als Hauptfernrohr wählte ich ein Schmidt-Cassegrain-Teleskop C 8 ( f/6,3) von Celestron mit Fokussiermotor und Filterlade. Es arbeitet mit einer CCD- Teleskopkamera ATIK 16HR mit einem Gesichtsfeld von Bogenminuten. Die MTO-Russentonne ( f/5,6) dient nun als Nachführoptik und ist mit einer alten SX-CCD-Kamera verbunden. Das Gesichtsfeld der Kamera beträgt Bogenminuten, und sie verfügt über einen externen Verschluss zur Aufnahme von Dunkelstrombildern, mit denen sich das temperaturbedingte Rauschen der zur Nachführung dienenden Himmelsaufnahmen korrigieren lässt. Auf diese Weise wird die Nachführautomatik weniger durch Bildrauschen irritiert. Die Nachführoptik automatisch fokussieren zu können, schien mir nicht notwendig. Zusätzlich besitzt der Aufbau eine Astro-WebCam LPI von Meade mit einem 50-Millimeter-Fotoobjektiv als digitalen Sucher mit einem Gesichtsfeld von 534 Grad, der zur groben Orientierung am Himmel dient. Die drei Optiken sitzen zusammen auf einer Montageplatte aus Aluminium an einer GP-DX-Teleskopmontierung von Vixen mit einer FS2-Nachführsteuerung des Anbieters Koch AstroElectronic (siehe Infokasten»Zwischen Himmel und PC«auf S. 86). Die Tragfähigkeit der Montierung ist für diese Zwecke ausreichend. Sie sitzt auf einer hundert Kilogramm schweren Eisengusssäule, so dass sich Erschütterungen nicht auswirken. Die FS2-Steuerung nutze ich bereits seit vielen Jahren sehr erfolgreich. Sie lässt sich auch über einen angeschlossenen Computer bedienen. Für eine ferngesteuerte Anlage hat sie allerdings insbesondere beim Ein- und Ausschalten einige Nachteile: Zum einen kann sie das Teleskop nicht automatisch zum Parken in die Zenitposi tion fahren. Zum anderen muss der Nutzer nach dem Einschalten zuerst die aktuelle Ausrichtung des Teleskops per Hand eingeben, um später ein passendes Referenzsystem für die Himmelskoordinaten zu haben. Dieses Problem löste ich letztlich über eine eigens entwickelte Prozedur aus dem Sternkartenprogramm heraus. Einrichten des Steuerungs-PCs Der wichtigste Teil für die Fernsteuerung ist ein handelsüblicher, wenn auch speziell eingerichteter Windows-Computer. Dieser muss über keine hohe Rechenleis- Beobachtungsplatz zu Hause Vom heimischen PC aus lässt sich der PC in der Sternwarte kontrollieren. Die Software UltraVNC überträgt das Bild von dessen Monitor auf den eigenen Bildschirm (rechts). Gleichzeitig liefert Skype ein Webcambild der Anlage (links). Januar

3 Zwischen Himmel und PC Beobachten per Fernbedienung Mein ferngesteuertes Teleskop ist fest in der Vereinssternwarte Gahberg montiert. Zur Fotografie von Himmelsobjekten dient ein Schmidt- Cassegrain-Teleskop vom Typ Celestron C 8 mit einer CCD-Kamera ATIK 16HR. Als Nachführoptik nutze ich eine MTO- Russentonne, und eine Astro-Webcam mit 50-Millimeter-Fotoobjektiv dient als digitaler Sucher. Zusätzlich besitzt der Aufbau einen Sucher mit Okular. Die gesamte Elektronik einschließlich des Steuerrechners sitzt geschützt in einer Aluminiumkiste. Mein Teleskop arbeitet mit der elektronischen Steuerung FS2 des Anbieters Astro Electronic. Mit ihr lässt sich das Instrument auf gewünschte Objekte ausrichten und der Himmelsdrehung nachführen. FS2 verfügt über eine serielle Schnittstelle, über die sie mit einem PC zusammenarbeitet. Auf diese Weise kann der Beobachter die Steue rung mit handelsüblichen Sternkartenprogrammen wie»guide«oder»thesky«betreiben. Damit lässt sich auf einer Sternkarte am Bildschirm derjenige Himmelsausschnitt darstellen, auf den das Fernrohr momentan ausgerichtet ist, und das Instrument zu allen Objekten hinschwenken, deren Daten im Programm gespeichert sind. Die Steuerung FS2 besitzt jedoch keine automatische Funktion, mit der sich das Teleskop nach der Beobachtung in eine gewünschte Ruheposition»einparken«lässt. Daher entwickelte ich eine eigene Methode, um das Teleskop ausschließlich mit Befehlen aus dem Sternkartenprogramm in eine Position zu führen, von der aus ich beim nächsten Einschalten mein Referenzsystem leicht wiederherstellen kann. In der Auflistung rechts beschreibe ich den Ablauf des»ausparkens«und»einparkens«aus dieser Position am Beginn beziehungsweise am Ende eines Beobachtungsabends. Die Angaben beziehen sich auf das Sternkartenprogramm TheSky. Als Parkposition des Teleskops verwende ich den Ostpunkt des Horizonts. Die angegebenen Schritte gelten jedoch analog für jeden beliebigen Fixpunkt am Horizont. Beobachtungsbeginn: ó Teleskop ist auf Osthorizontpunkt (Fixpunkt) geparkt. ó Steuerungs-PC läuft,»thesky«hat Verbindung zur Teleskopsteuerung ó das Fadenkreuz im Bildschirm zeigt auf Position RA = 00 h 00 00, DE = ó Teleskop-Link auf»suspend«schalten ó Osthorizontpunkt aufsuchen und synchronisieren; dadurch erhält die Steuerung die aktuellen Koordinaten des Osthorizontpunkts (Azimut: 90 Grad, Höhe: 0 Grad) und somit die erste grobe Referenzierung ó Link wieder auf»established«setzen ó Gesichtsfeld der CCD deckt sich mit der Teleskopposition und dem angezeigten Fadenkreuz ó Einen hellen Stern am Osthimmel anfahren, Digital-Sucher und CCD Kamera zentrieren ó Nochmals synchronisieren Beobachtungsende: ó Osthorizontpunkt (Azimut = 90 Grad, Höhe = 0 Grad) auswählen und anfahren. ó FS2 ausschalten 88 Januar 2010 Sterne und Weltraum

4 tung verfügen und besitzt bei mir außer der Festplatte keine weiteren Laufwerke. Selbst Bildschirm und Tastatur müssen nach der Installation nicht angeschlossen bleiben. Alle Komponenten des Teleskops sind über die Standardschnittstellen für Drucker (LPT), eine serielle Schnittstelle (RS232/COM) und USB mit dem Rechner verbunden. Für den Fokussiermotor musste ich noch eine spezielle Steuereinheit (Motorcontroller) besorgen, die ebenfalls per USB verbunden wird. Sämtliche Software zur Steuerung des Teleskops und der Kameras musste ich nur auf diesem einen Rechner installieren. Tatsächlich kontrolliere ich nämlich nicht direkt das Teleskop aus der Ferne, sondern ich nutze ein Programm, mit dem ich von einem anderen Computer aus die Tastatur und die Maus des Teleskop-PCs bedienen kann und das Bild von dessen Bildschirm sehe. Ich verwende dazu die kostenlos im erhältliche Software UltraVNC Server für den Teleskop-PC, beziehungsweise UltraVNC Viewer für meinen Arbeitsplatz zu Hause. Mit manch anderen Fernsteuerungs-Programmen wie beispielsweise LogMeIn lässt sich sogar von jedem browser aus die Kontrolle übernehmen, ohne dass dafür ein eigenes Programm installiert werden muss. Dafür sind diese Programme von einem zentralen Server im abhängig. Bei UltraVNC ist darüber hinaus direkt ein FTP-Server integriert, über den ich die aufgenommenen Bilder sehr bequem auf meinen Heimrechner kopieren kann. Selbstverständlich kann die Software nicht den Rechner und das Teleskop einund ausschalten. Hierfür benötigt man ein WebIO genanntes Zusatzgerät, das im EDV-Fachhandel erhältlich ist. Im Wesentlichen ist dies eine schaltbare Mehrfachsteckdose für 230 Volt. Sie ist mit einem Netzwerkanschluss ausgestattet und lässt sich über das kontrollieren. Hierzu muss der Nutzer lediglich die Netzwerkadresse des Geräts kennen und diese in die Adress zeile seines Browsers eingeben. Über die nun erscheinende Webseite lassen sich die einzelnen Steckdosen bedienen. Den PC stellte ich so ein, dass er automatisch hochfährt, sobald er mit Strom versorgt wird. Des Weiteren hängen an meinem WebIO: Die FS2-Steuerung, die Kameras samt Verschluss und eine Lampe für die Infrarot-Webcam, mit der ich den Aufbau von außen überwache. Ein Blockschaltbild meiner Anlage steht als Zusatzmaterial zu diesem Artikel im bereit (über den Weblink am Schluss des Beitrags). Das Teleskop, die Kameras und die Steuerung arbeiten somit vollständig autonom. Jedoch benötigte ich derzeit noch eine Person, die das Dach der Sternwarte öffnet und die Abdeckungen von den Teleskopen nimmt. Dies ist jedoch kein großer Aufwand, den ein Kollege in der Sternwarte gern für mich übernimmt. Viel Hilfe in den Beobachtungsnächten erhielt ich von den Sternfreunden Klaus Eder, Harald Strauss, Wolfgang Leitner und Günther Kerschhuber. Damit ich stets darüber informiert bin, wann jemand vor Ort ist, habe ich einen anderen Rechner in der Sternwarte so eingestellt, dass er mir automatisch über das eine SMS schickt, wenn der Strom über den Hauptschalter der Sternwarte eingeschaltet wird. Ein Abend mit dem Teleskop Eine SMS informiert mich, dass die Sternwarte heute Nacht besetzt sein wird. Über das werfe ich einen Blick in die aktuelle Wettervorhersage und auf die Himmels-Webcam der Sternwarte. Kündigt sich ein Abend mit guten Beobachtungsbedingungen an, so schalte ich über das WebIO zuerst den Steuerungsrechner ein und übernehme per UltraVNC dessen Während das Teleskop vollautomatisch fotografiert, lässt es sich über eine Webcam verfolgen. Ein Infrarot-LED-Strahler liefert das nötige Licht, ohne die Aufnahmen zu stören. Über die Lautsprecher des ferngesteuerten PCs kann mit Personen in der Sternwarte gesprochen werden. Januar

5 Kontrolle. Über den dienst Skype rufe ich den entfernten Rechner an und bitte über dessen Lautsprecher den anwesenden Kollegen, das Schiebedach zu öffnen und die Schutzkappen vom Teleskop zu nehmen. Das ist auch schon die gesamte Hilfe, die ich benötige, sofern das Gerät richtig geparkt wurde. Nun schalte ich über das WebIO die übrigen Komponenten ein, starte auf dem Rechner in der Warte das Sternkartenprogramm und führe meine Ausparkroutine durch. Für die Beobachtung fahre ich das jeweilige Objekt meines Interesses zuerst grob in das Gesichtsfeld der CCD-Kameras. Die Bildbearbeitungssoftware AstroArt liefert mir die aktuellen Bilder der Optiken für die Feinausrichtung, und mit Focuspal stelle ich das für die Himmelsaufnahmen genutzte Celestron 8 scharf. Nun aktiviere ich zuerst die Nachführkamera über die Guiding-Funktion von AstroArt und danach die Serienaufnahme auf der großen ATIK-CCD-Kamera. Ich belichte von einem Objekt meist viele Aufnahmen mit der Dauer von etwa fünf Minuten, die ich später überlagere. Die Bilder überprüfe ich direkt in der von UltraVNC übertragenen Bildschirmansicht auf grobe Fehler, wie etwa eine misslungene Nachführung. Leider musste ich die Farbtiefe der Bildübertragung auf 256 Farben reduzieren, da die verbindung der Sternwarte nur eine geringe Bandbreite besitzt. Trotzdem kann ich grobe Fehler bei der Aufnahme gut erkennen und die entsprechenden Dateien gleich löschen. Das spart später Zeit, wenn ich die Bilder auf meinen Heim-PC überspiele. Die Serienaufnahmen laufen vollautomatisch durch. Hier verbirgt sich der wahre Komfort eines ferngesteuerten Teleskops, denn bei der Arbeit von zu Hause Schöne Bilder, wie die hier gezeigte Aufnahme der 10 mag hellen Spiralgalaxie NGC 891 im Sternbild Andromeda, gelingen ohne Probleme auch aus der Ferne. Das Bild entstand als»firstlight«am 1. November 2008 mit einer ATIK 16HR-CCD-Kamera am Remote-Teleskop. Es ist eine Überlagerung aus vier Luminanzaufnahmen mit einer Belichtungszeit von je fünf Minuten und 232-Binning. sind die eigene Küche und der Fernseher nie weit entfernt. Da ich ohnehin am Schreibtisch sitze, erledige ich während der Aufnahmen auch gerne Papierkram. Zwischendurch überprüfe ich per Skype das Infrarotbild meines Aufbaus und kann mit dem Kollegen vor Ort reden. Meist spät in der Nacht bringe ich das Teleskop in seine Parkstellung zurück. Dass ich den Parkpunkt genau anfahre, ist bei meiner Konstruktion sehr wichtig, bevor ich per WebIO den Strom von FS2 und Kameras trenne. Nur so finde ich beim nächsten Einschalten mein Referenzsystem wieder. Anfangs verlor ich einige Male die Orientierung und musste ein Vereinsmitglied bitten, das Teleskop von Hand auf einen bekannten Stern einzustellen, aber heute klappt es hervorragend. Ist meine Abschaltprozedur beendet, bitte ich meinen Freund und Helfer, das Dach zu schließen und die Schutzhüllen über den Aufbau zu ziehen. Gleichzeitig beginne ich bereits, die gewonnenen Aufnahmen in UltraVNC via FTP-Client auf meine heimische Festplatte zu ziehen. Das kann je nach Datenaufkommen 15 bis 30 Minuten dauern. Als letzten Schritt weise ich den Steuerrechner ferngesteuert an, sich herunter zu fahren und trenne ihn per WebIO vom Stromnetz. Ein Teleskop für Heimmenschen Manche Leser mögen nun sagen, dass diese Art der Beobachtung nicht sehr romantisch sei. Sie bietet jedoch eine ausgesprochen praktische Möglichkeit für einen Fami lienmenschen wie mich, dennoch seinem Hobby nachzugehen. Zudem macht es einfach Spaß, das Teleskop aus der Ferne dabei zu beobachten, wie es genau das tut, was man ihm aufgetragen hat. Es liegt nahe, auch noch das Gebäude steuerbar zu machen und etwa das Schiebedach mit einem Antrieb zu bestücken, um den Schritt von einem»remote Telescope«zu einem vollautomatischen»robotic Telescope«zu machen. Leider verbergen sich hinter dieser scheinbar einfachen Idee jedoch eine Vielzahl an schwierig zu lösenden Sicherheitsfragen. Das Gebäude müsste etwa selbstständig bei plötzlichem Regen oder Hagel reagieren, um die Geräte zu schützen, wenn der letzte Benutzer die Dachluke offen gelassen hat oder ein Fehler bei der verbindung ein manuelles Schließen verhindert. Auch Einbrüche oder Brände durch technische Defekte stellen ohne eine anwesende Person ein viel größeres Risiko dar. Mein Instrumentarium verfügt darüber hinaus über keine Sicherheitseinrichtungen, die beispielsweise die Motoren bei Berührung mit den Anschlagpunkten der Mechanik stoppen. Ohne genaueres Wissen über das System könnte die Anlage bei einer unüberlegten Aktion beschädigt werden. Für eine öffentlich zugängliche Installation müsste man hier also noch einen wesentlich höheren technischen Aufwand treiben. Die abschließende gute Nachricht für alle, die nun ebenfalls über ein ferngesteuertes Teleskop nachdenken, lautet aber: Man muss kein Spezialist sein, um eine derartige Konstruktion zu bauen. Ein Großteil der nötigen Geräte und Software sollte jedem ambitionierten Astronomen bereits bekannt sein. Der wirkliche Trick besteht in der Fernsteuerung des angeschlossenen Rechners. Das nötige Wissen hierzu kann man sich jedoch leicht im anlesen. Für Fragen und Anregungen stehe ich natürlich gerne zur Verfügung. Weblinks zum Thema: ist Diplomingenieur und arbeitet im Bereich Steuerungsdesign und Softwareentwicklung. Schon während seiner Ausbildung baute er eigene Konstruktionen, die ihm bei seinem Hobby Astronomie halfen. Dazu gehörten GoTo-Steuerungen, Autoguiding- CCD-Kameras und Allsky-Kameras. 90 Januar 2010 Sterne und Weltraum

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