Technik der Sternwarte

Eine remote betriebene Sternwarte unter dunklem Himmel gehört für mich zu den spannendsten Ausbaustufen des Hobbys. Besonders reizvoll ist das automatisierte Zusammenspiel der Technik, von der Montierung bis zur Bildaufnahme. Hier stelle ich die wichtigsten Komponenten und Lösungen vor.

Sternwarten-Hütte

Die bauliche Grundlage für die Sternwarte wurde von Rooisand bereitgestellt: eine Schiebedachhütte, deren Dach nach Norden aufgefahren wird und die im geschlossenen Zustand sehr staubdicht ausgeführt ist. Für die Teleskopsäule steht ein von der Hütte entkoppelter Pfeiler zur Verfügung, der Schwingungen vor Ort vom Teleskop fernhält.

Zur elektrischen Ausstattung gehört eine stabile Stromversorgung mit zahlreichen EU-Steckdosen, sowie ein Internetzugang, der den Remote-Betrieb erst möglich macht.

Besonders hervorzuheben ist die familiäre Struktur auf Rooisand: Unterstützung bei unerwarteten Problemen erfolgt unkompliziert und zuverlässig. Das ist ein unschätzbarer Vorteil beim Betrieb einer entfernten Sternwarte.

Instrumentarium

Im Zentrum steht ein Planewave CDK14 auf einer 10 Micron GM2000HPS II Montierung, die von einer stabilen Stahlsäule von Baader getragen wird. Der Image Train enthält einen Televue 0.8x Reducer (jahrelang erfolgreich im Einsatz am CDK12.5 am Chamäleon Observatory auf Onjala), sowie eine QHY 268M Kamera mit 7-Slot Filterrad und einem Filtersatz aus LRGB, Hα, OIII und einem Langpass Gelbfilter für die Beobachtung von Exoplanetentransits.

Zur Erstellung von Flatfields wird eine Baader Flatfieldtafel verwendet, die an der südlichen Hüttenwand befestigt ist. Der Rechner zur Steuerung, Relais zur Spannungsversorgung der Instrumente und LAN-Switch sind kompakt in einem Baader OMS-System integriert, welches in einen staubsicheren Aluminiumgehäuse neben der Säule steht. Eine exakte Zeitsynchronisation wird mit einer Ublox GPS Maus erreicht.

Für die visuelle Kontrolle vom heimischen Rechner aus wird eine Abus Kamera verwendet. Eine Firewall sorgt für die VPN-Verbindung. Die Spannungsversorgung des Daches kann über eine IP-Steckdose bei Gewitter sicher unterbrochen werden.

Ein besonderes Maskottchen darf nicht fehlen: „Gemsi“, der Schädel einer alten, früher auf Rooisand lebenden Gemsbockdame, die der Sternwarte ihren Namen gab und die sie jetzt in meiner Abwesenheit bewacht .

Steuerung und Automatisierung

Die Steuerung erfolgt über eine Reihe spezialisierter Programme:

• BktTimeSync für die GPS-basierte Zeitsynchronisation
• Weboberfläche der Abus Kamera zur visuellen Kontrolle
• Zugriff via VPN und Remote-Desktop oder z.B. Google Remote Desktop
• Stellarium als Planetariumsprogramm, wobei die Bildfelder in der Regel vorab mit CCDGuide und Aladin geplant werden
• NINA für Aufnahmesequenzen, erweitert durch eigene Pythonskripte
• PixInsight für die Erzeugung der Summenbilder

Mit Hilfe von selbst implementierten Python-Skripten werden:

• die Relais zur Stromversorgung (Montierung, Kamera, Fokussierer, Spiegellüfter, Flatfieldtafel) angesteuert
• das Dach geöffnet und geschlossen
• die Bilder der Abus Kamera zur Erkennung der Dach- und Montierungsposition ausgewertet
• Statusmeldungen via Pushover direkt auf mein Mobiltelefon gesendet.

In der Anfangszeit habe ich das Dach manuell geschlossen, da das Teleskop in ungeparkter Position über die Dachlinie hinausragt und ich Beschädigungen beim Schließen der Sternwarte vermeiden wollte. Mit der Zeit wurde dieser manuelle Schritt unpraktisch, sodass ich das Parken der Montierung und Schließen des Daches automatisierte, abgesichert durch die optische Auswertung der Überwachungskamera. Ein neuronales Netz erkennt den Dachzustand und die Montierungsposition und ermöglicht so ein sicheres Auf- und Zufahren des Daches, ganz ohne klassische Endschalter als potenzielle Fehlerquelle.
Inzwischen sind auch das Hochfahren der Montierung, die Bestromung der Instrumente und das Öffnen des Daches vollständig automatisiert. Der Ablauf einer Beobachtungs-Session reduziert sich so in den meisten Fällen auf drei Schritte:

1. Wetterbedingungen prüfen
2. Start der NINA-Sequenz (alles weitere läuft automatisch)
3. Am Morgen per Handy prüfen, ob die Sternwarte sicher geschlossen wurde

Für jedes Problem eine Lösung

Parkposition kopfüber

Um das Teleskop möglichst staubgeschützt zu parken, wurde eine kopfüber-Position gewählt. In Kombination mit einem Spandex-Lichtschutz ergibt sich ein quasi geschlossener Tubus, ohne dass ein Frontdeckel notwendig ist.
Ursprünglich war geplant, die Öffnung des Teleskops in der Parkposition direkt auf ein Kissen abzusenken. Da die Montierung ihre letzte Bewegung zum Erreichen der Parkposition jedoch in Deklination ausführt und für ein vollständiges Absetzen zusätzlich eine Bewegung in Rektaszension nötig wäre, wurde diese Lösung verworfen.
Heute parkt das Teleskop knapp über dem Kissen. Der verbleibende Luftspalt ist so klein wie möglich gehalten, sodass Staub zuverlässig abgehalten wird.

Staubschutz für die Kamera

Im geparkten Zustand steht die Kamera senkrecht nach oben. Da feiner Quarzstaub dann leicht durch die Lüftungsschlitze auf die Elektronik gelangen kann, wurden verschiedene Nylonnetze als Staubschutz getestet. Die eher ungewöhnliche Lösung fand sich im Bierbrauhandel: Ein Maischesack erwies sich als perfekter Staubfilter. Er reduziert die Kühlleistung nur minimal, schützt aber zuverlässig.

Befestigung des Spandextuchs

Damit das Spandextuch auch bei Wind nicht verrutscht oder in den Strahlengang gedrückt wird, wurde ein „Käfig“ aus Klettbändern neben den Carbonstreben angebracht.
Zusätzlich fixieren Neodym-Magnetpaare das Tuch am Frontring. Die innenliegenden Magnete sind mit Sekundenkleber gesichert, um jegliche Gefahr des Herunterfallens auf den Hauptspiegel auszuschließen.