Der periodische Schneckenfehler und dessen Korrektur
Die meisten Teleskopmontierungen werden über Zahnrad und Schnecke angetrieben. Der periodische Schneckenfehler ergibt sich dabei aus Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der Schnecken. Eine 100%-ige Genauigkeit wäre für Amateurastronomen kaum zu bezahlen.
Die Ungenauigkeiten bei der Herstellung führen dazu, dass die Schnecke nicht über die gesamte Strecke den gleichen Anstieg hat. Die Folge ist, dass die Schnecke das angetriebene Schneckenrad mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten antreibt. Dies wiederum führt dazu, dass die Montierung, deren Übersetzung dafür ausgelegt ist, die Erdrotation im Laufe eines Tages exakt auszugleichen, einem Stern mal „hinterher hinkt" und mal „davon läuft".
Die Abweichungen sind zwar sehr gering (<4 Bogensekunden für sehr gute Montierungen, bis zu 30 Bokensekunden für mittlere Montierungen), angesichts hochauflösender Astrophotografie mit modernen Chips und deren kleinen Pixel, aber nicht hinnehmbar.
Wichtiger aber als die Frage, wie groß der periodische Fehler ist, ist die Frage nach dessen Form:
- Gibt es langsame An-/Abstiege ?
- Gibt es sprunghafte Verändeurngen in der Geschwindigkeit ?
Sofern der periodische Fehler relativ langsam auftritt, gibt es gute Chancen diesen zu korrigieren. Dazu stehen u.a. folgende zwei Möglichkeiten zur Verfügung:
a) Autoguiding
b) Periodic error correction (PEC)
Diese beiden Möglichkeiten lassen sich auch kombinieren.
Bei der PEC handelt es sich um ein Verfahren, bei dem zunächst der tatsächliche periodische Fehler aufgezeichnet wird um aus diesem sodann eine Korrekturkurve zu ermitteln. Diese wird idealerweise permanent in der Montierung gespeichert, so dass sie immer "abgespielt" werden kann.
Die meisten Teleskopmontierungen werden über Zahnrad und Schnecke angetrieben. Der periodische Schneckenfehler ergibt sich dabei aus Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der Schnecken. Eine 100%-ige Genauigkeit wäre für Amateurastronomen kaum zu bezahlen.
Die Ungenauigkeiten bei der Herstellung führen dazu, dass die Schnecke nicht über die gesamte Strecke den gleichen Anstieg hat. Die Folge ist, dass die Schnecke das angetriebene Schneckenrad mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten antreibt. Dies wiederum führt dazu, dass die Montierung, deren Übersetzung dafür ausgelegt ist, die Erdrotation im Laufe eines Tages exakt auszugleichen, einem Stern mal „hinterher hinkt" und mal „davon läuft".
Die Abweichungen sind zwar sehr gering (<4 Bogensekunden für sehr gute Montierungen, bis zu 30 Bokensekunden für mittlere Montierungen), angesichts hochauflösender Astrophotografie mit modernen Chips und deren kleinen Pixel, aber nicht hinnehmbar.
Wichtiger aber als die Frage, wie groß der periodische Fehler ist, ist die Frage nach dessen Form:
- Gibt es langsame An-/Abstiege ?
- Gibt es sprunghafte Verändeurngen in der Geschwindigkeit ?
Sofern der periodische Fehler relativ langsam auftritt, gibt es gute Chancen diesen zu korrigieren. Dazu stehen u.a. folgende zwei Möglichkeiten zur Verfügung:
a) Autoguiding
b) Periodic error correction (PEC)
Diese beiden Möglichkeiten lassen sich auch kombinieren.
Bei der PEC handelt es sich um ein Verfahren, bei dem zunächst der tatsächliche periodische Fehler aufgezeichnet wird um aus diesem sodann eine Korrekturkurve zu ermitteln. Diese wird idealerweise permanent in der Montierung gespeichert, so dass sie immer "abgespielt" werden kann.
Hier zu sehen sind beispielsweise fünf aufgezeichnete Kurven. Wichtig ist natürlich, dass eine Aufzeichnung mindestens so lange dauert, wie die Schnecke für eine Umdrehung benötigt.
Der erste Schritt, nachdem die Daten vorliegen, besteht darin, einen linearen Trend aus den einzelne Kurven zu eliminieren. Daraus ergeben sich dann die trendbereinigten Kurven, die im Anschluss gemittelt werden.
Offensichtliche Ausreißer (z.B. starke Winböen bei der Aufzeichnung) sind natürlich zu bereinigen.
Im Bild rechts zu sehen sind 15 trendbereinigte PE-Kurven.
Aus den trendbereinigten PE-Kurven wird zunächst das arithmetische Mittel gebildet und anschließend geeignet geglättet.
Die so resutierende finale PE-Kurve kann dann in die Montierung geladen werden,
um zukünftig die mechanisch bedingten Nachführfehler zu reduzieren.
Offensichtliche Ausreißer (z.B. starke Winböen bei der Aufzeichnung) sind natürlich zu bereinigen.
Im Bild rechts zu sehen sind 15 trendbereinigte PE-Kurven.
Aus den trendbereinigten PE-Kurven wird zunächst das arithmetische Mittel gebildet und anschließend geeignet geglättet.
Die so resutierende finale PE-Kurve kann dann in die Montierung geladen werden,
um zukünftig die mechanisch bedingten Nachführfehler zu reduzieren.
Meine ersten Tests mit dieser PEC-Kurve sind vielversprechend. Der PE liegt im Durchschnitt unter 1", jedoch noch mit einigen Spitzen. Allerdings dürften diese vor dem Hintergrund des i.d.R. nicht viel besseren Seeings zu keinen negativen Konsequenzen für die Sternabbildung auf Fotografien führen.
Schaut man sich das Frequenzspektrum aus der Fourier-Analyse an, erkennt man sehr gut, dass die ersten beiden harmonischen Schwingungen (bzgl. der Schneckenfrequenz) quasi nicht mehr existent sind.
