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Naturwissenschaftlicher Verein Osnabrück:

ISS-Fotografie

(Bericht von Thomas Hänel, 28.5.2018)

Die ISS (International Space Station) ist sicherlich eines der beeindruckendsten Werke der Menschheit - aber wie viele Details lassen sich von der Erde aus sichtbar machen? Das letzte Wochenende (26.5./27.5.) war hervorragend geeignet, um dieser Frage auf den Grund zu gehen: der Vollmond machte viele andere Beobachtungen unmöglich und die Überflüge der ISS sind von Osnabrück aus gesehen aktuell sehr hoch, außerdem war gutes Wetter. Felix Igelbrink und ich nutzten also die Gelegenheit, Fotos von der ISS zu machen. Es folgen eine kurze Beschreibung der Vorbereitung, der Wahl der richtigen Aufnahmeparameter und schließlich das entstandene Bild.

Zunächst galt es herauszufinden, wann die ISS zu sehen ist. Dabei half die Smartphone-App von Heavens Above [2]. Im Screenshot das Suchergebnis:

Beim Überflug am 26.5. um 22:48 war es noch zu hell, um ein Teleskop rechtzeitig auszurichten, der nächste Überflug am 27.5. um 00:24 war aber hervorragend geeignet. Rechtzeitig vor dem Überflug wurde das Teleskop ausgerichtet. Mit ihm wurde nicht wie in in dem sehr hilfreichen Artikel von Thomas Kubisch [1] die ISS verfolgt, sondern fest ein Feld am Himmel eingestellt, durch das die Bahn entlangführte. Bei der Wahl des Himmelsfeldes war wieder das Smartphone hilfreich: die Screenshots aus der App Sky Safari [3] zeigen die Bahn der ISS:

Es sollte darauf geachtet werden, dass die aktuellen GPS-Koordinaten übernommen werden und nicht einfach Osnabrück ausgewählt wird, da bereits wenige Kilometer Unterschied zu einer deutlichen Veränderung der Bahn gegenüber dem Sternhimmel führen. Wenn die Daten von Kamera & Teleskop in den Einstellungen angegeben werden, wird auch, wie in den Screenshots gezeigt, das Bildfeld angezeigt. Es wurde ein Maksutov-Teleskop von Bresser mit 127mm Öffnung und 1900mm Brennweite auf einer Montierung vom Typ Skywatcher Star Adventurer verwendet in Kombination mit einer Systemkamera vom Typ Sony Alpha 6000. Der Aufbau ist im folgenden Bild gezeigt:

Da die ISS recht klein ist, wird eine so hohe Brennweite benötigt, um Details sichtbar zu machen. Die niedrige Lichtstärke stört kaum, da die ISS sehr hell ist. Bei der Wahl des Himmelsfeldes wurde ein Feld in Richtung Süden gewählt, da dort die ISS am nächsten am Beobachtungsort ist und somit die Störungen durch die Luft minimal sind und die ISS zugleich besonders groß erscheint. Hilfreich bei der Einstellung war auch die Nähe zu dem mit bloßem Auge sichtbaren Stern oben rechts im Sternbild der nördlichen Krone (theta CrB). Dieser wurde direkt mit einem Leuchtpunktsucher anvisiert. Dann führte ein kleiner Schwenk nach unten zum ausgesuchten Feld. Das kleine Sternengrüppchen im Feld erlaubte noch eine schnelle Überprüfung, dass das Teleskop tatsächlich richtig eingestellt wurde. Die Montierung wurde hinreichend gut eingenordet um das Bildfeld bis nach dem Überflug zu halten. Die Fokussierung ermöglichte der sehr helle Stern Arktur, der nicht weit vom Bildfeld entfernt ist, in Kombination mit einer Bahtinov-Maske.

Da die ISS das Feld in weniger als einer Sekunde durchquert, mussten alle Einstellungen im Voraus vorgenommen werden. Bei der Wahl der Belichtungszeit erschien die Bewegungsunschärfe die größte Herausforderung. Wer versucht herauszufinden, wie lange maximal belichtet werden kann, um die Bewegung der ISS auf weniger als ein Pixel zu reduzieren, wird schnell auf ein Hindernis stoßen: sie benötigt dafür nämlich mit dem genutzten Equipment nur ca. eine 1/8000 Sekunde. Die Belichtungszeit kann jedoch nur bis auf eine 1/4000 Sekunde reduziert werden. Als Ausweg blieb also, den niedrigst-möglichen Wert zu nehmen - somit war diese Entscheidung immerhin sehr einfach. Die Ermittlung des ISO-Werts war etwas aufwendiger: er kann entweder ausprobiert werden (dafür werden dann aber mehrere Überflüge benötigt!), basierend auf anderen Aufnahmen bestimmt werden oder, wie in [1] beschrieben, am Jupiter ermittelt werden. Hier wurde der zweite Ansatz gewählt, und ein Wert ausgehend von den Aufnahmeparametern in [1] ermittelt. Das Öffnungsverhältnis des verwendeten Equipments mit f/15 ist etwas lichtschwächer ist als das in [1] verwendete mit ca. f/12. Um dies zu kompensieren wurde der ISO-Wert verdoppelt von 1600 auf 3200.

Da ein Versuch einige Tage vorher mit dem Videomodus noch keine allzu überzeugenden Bilder lieferte, sollte nun der Serienmodus helfen. Eine Herausforderung dabei ist, dass nur wenige Aufnahmen in den Arbeitsspeicher der Kamera passen und die Bilder nach einer kurzen Phase des schnellen Serienmodus nur noch langsamer aufgenommen werden.  Mit dem Serienmodus wurde zunächst etwas experimentiert, um die Länge dieser schnellen Phase zu ermitteln - ihr Ende ist klar hörbar am langsamer werdenden Auslösegeräusch.  Wenn nur JPGs (=kleine Datenmenge) und keine RAW-Bilder (=große Datenmenge) gespeichert werden, beträgt sie 4 Sekunden, sonst nur ca. 2 Sekunden. Zur Vorsicht wurde also auf RAW-Bilder verzichtet.

Nachdem alles eingestellt wurde, hieß es abwarten, die ISS verfolgen (sie ist mit bloßem Auge nur als heller Punkt zu sehen), und darauf achten, wann sie in die Nähe des oben ausgewählten Sterns (theta CrB) kommt. Ca. 1-2 Sekunden vorher wurde mit dem Drahtauslöser die Serienaufnahme gestartet, um sicherzustellen, dass der Durchflug tatsächlich in der schnellen Phase aufgenommen wird.
Dann galt es nachzuschauen, ob der ganze Aufwand sich gelohnt hat für diesen kurzen Sekundenbruchteil.
Dies war der Fall, hier ist das beste der insgesamt 8 bei der Durchquerung des Bildfeldes entstandenen Bilder:
ISS, 27.5.2018, Aufnahme Thomas Hänel
Ein ähnliches Vorgehen kann auch genutzt werden, um Transits der ISS vor der Sonne oder dem Mond aufzunehmen - dazu vielleicht mehr in einem zukünftigen Bericht.


[1] https://www.astropage.eu/tutorials/iss-fotografieren/
[2] https://www.heavens-above.com/
[3] https://skysafariastronomy.com/