Folgen nicht-senkrechter Achsen

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PeterSurma

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Ciao all,

in einem anderen Thread wurde implizit gerade eine - gerade für Montierungs-Selbstbauer - interessante Frage gestellt: Wenn die Alpha und Delta-Achse einer Montierung nicht exakt aufeinander senkrecht stehen welche Auswirkungen hat das ? Wie genau muss diese Orthogonalität (='Senkrechtheit') stimmen ?
Nennen wir die Abweichung von Orthogonalität mal Deltaphi (angegeben in Grad).

Sagen wir wir hätten eine deutsche Montierung und ein aussen schräges Delta-Gehäuse: z.B. Schrägheit aussen von 1mm auf eine Gehäuse-Länge von 300mm, also arctan(1mm/300mm) = 0.2 Grad. D.h. eine solches Gehäuse würde uns ein Deltaphi von (doch nur) 0.2 Grad einbringen, wenn man es ohne Korrekturen an den Flansch der Alphaachse hängt. Ein paar Gedanken dazu:

(1) Man kann sich relativ leicht klarmachen, dass mit GOTO schlechte Positionierung/Pointierung auftreten kann. Man stelle sich vor ich positioniere mit der Steuerung einmal auf der linken (ÖSTlichen) Seite der Montierung nach Süden (sagen wir mal auf den Äquator gerichtet) auf die Position Alpha=A, Delta=0°. Dann schlage ich um und positioniere dort auf der RECHTEN (WESTlichen) Seite der Montierung nach Süden auf die gleiche Position Alpha=A, Delta=0°.

Da die Delta-Achse schräg steht, schaut das Teleskop in Delta beides mal auf Delta = 0°, aber in Alpha einmal nach A+Deltaphi und einmal nach A-Deltaphi. Die Miss-Pointierung ist also 2*Deltaphi. In unserem Beispiel oben, wären das +-0.4 Grad also doch schon an die 30 Bogenminuten, meine Montierung positioniert also schlechter als einen Monddurchmesser. Das ist NICHT besonders gut !!!

(2) Probleme beim Nachführen sind normalerweise gering. Es ist aber klar, dass durch die schräge Delta-Achse jede Korrektur in Delta teilweise acuh eine Korrektur in Alpha erzeugt. D.h. es erfolgt eine Mischung der Korrekturen. Man kann sich überlegen, dass jede Pointierungs-Korrektur in Delta um den Winkel DD eine Bewegung in Alpha um den Winkel DA = DD * sin(Deltaphi) erzeugt, ohne dass man dies verhindern kann.

Allerdings sind die Probleme dennoch gering, weil die Nichtorthogonalität der Achsen meistens relativ gering ist. Sagen wir wir hätten eine Schräge des Delta-Gehäuses aussen von 1mm auf eine Gehäuse-Länge von 300mm, also arctan(1mm/300mm) = 0.2 Grad. D.h. eine solches Gehäuse würde uns ein Deltaphi von nur 0.2 Grad einbringen. Selbst eine Delta-Korrektur beim Nachführen von DD=10arcsec würde dann eine Alpha-Bewegung von nur DA = 10arcsec * sin(0.2°) = 0.03 arcsec erzeugen, was verschwindend gering ist.

Insofern sind meine Schlussfolgerungen:

(a) Geringe Nicht-Orthogonalität von Achsen ist hauptsächlich ein Problem für Goto-Positionierung, nicht für Nachführung !

(b) Bei Selbstbau von deutschen Montierungen lassen sich zueinander senkrecht
stehende Achsen meistens mit hinreichender Genauigkeit herstellen Bei anderen
Konstruktionen mag das schwieriger sein, z.B. Gabel, Hufeisenmontierung etc.

(c) Eine Unschönheit ist auch, dass man bei der Polausrichtung den Polarstern unter Umständen nie im Teleskop sehen kann, aber naja, brauchts auch nicht
unbedingt. Man kann auch ein Extra-Ausrichtfernrohr benutzen oder eben scheinern.

(d) Ausserdem kann man Deklinationen von 90°-Deltaphi effektiv mit dieser
Montierung nicht anfahren und damit auch nicht sehen !


Gibt es noch weitere unschöne Effekte, die ich eventuell übersehen habe, und die vielleicht sogar empfindlicher sind auf nicht-senkrechte Achsen (beim Scheinern wahrscheinlich, oder ?) ? Was meint Ihr ?

Schöne Grüsse,
Peter
 
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Hallo Peter,

die Probleme, die Du beschreibst, treten ja nicht nur durch nichtsenkrechte Achsen auf, sondern eventuell auch durch die Verwendung eines Spiegelteleskops, dessen optische Achse nicht absolut senkrecht bzw. parallel zu den Achsen der Montierung kollimiert sind. Zumindest sehe ich keinen Unterschied zwischen beiden Zuständen.

Dem kann man auf ganz einfache Weise entgegenwirken: Man stelle das Teleskop auf ein sehr weit entferntes Ziel ein und drehe dann die Stundenachse um 180 Grad. Der Bildausschnitt muss dabei der gleiche bleiben, sonst muss man korrigieren. Kann man das Teleskop in RA um beliebige Winkel drehen und der Bildausschnitt bleibt konstant, dann muss es in allen Achsen exakt ausgerichtet sein.

Sehe ich das so richtig? Im Prinzip ist das doch eine der einfachsten Möglichkeiten, nicht senkrechte Achsen zu kompensieren. ich hatte dieses Problem mal bein einem kleinen Newton auf einer EQ1 und habe mir mit Pappstreifen geholfen. Für eine große Montierung sollte man aber doch sicher eine einfache und wirkungsvolle Justierung für den Sattel konstruieren können, ewta über Justierschauben oder sehr dünne Keile.

Grüße,
 
Hallo Peter,

deine Überlegungen sind im Prinzip richtig, nur der Himmel bewegt sich mit 15" pro Sekunde in RA. D.h. der Fehler in der Nachführung summiert sich sehr schnell auf. Bei 15min Belichtung hättest du schon ca. 40" Fehler. Das ist natürlich viel zu viel. Bei Webcam-Aufnahmen wäre das allerdings kein Problem, da die Belichtungszeiten entsprechend kurz sind.

Besonders interessant finde ich die Möglichkeit, mechanische Fehler durch die Nachführungssoftware automatisch auszugleichen. Dabei werden durch Anpeilen von mehreren Sternen mit bekannten Koordinaten zunächst die Ungenauigkeiten der Mechanik ermittelt und diese Werte werden später bei der Nachführung berücksichtigt.

Berühmt geworden ist dabei die Software TPOINT, die von den Profiastronomen eingesetzt wird und mit deren Hilfe heute praktisch alle großen Telescope entscheidend präziser in der Nachführung gemacht werden.

Hier mal die HP: http://www.tpsoft.demon.co.uk/index.htm

In vielen neueren Steuerungen für Amateure sind diese Erkenntnisse aber inzwischen auch schon eingeflossen.

Ich baue im Augenblick die Steuerung von Mel-Bartels nach.
Dort ist sowas auch schon drin.

HP: http://www.bbastrodesigns.com/cot/cot.html

clear skies

Wolfgang
 
Ciao wolfgang,

OK wenn ich dauernd in einer Richtung in Delta korrigieren muss (schlechtes Scheinern), dann wird auch dauernd die Alpha-Koordinate bewegt. Der Fehler akkumuliert sich schon, aber andererseits wenn man einen Autoguider (Offset CCD oder ähnlich) benutzt ist einem das relativ egal. Es bewirkt lediglich, dass sowohl DELTA als auch ALPHA dauernd systematisch in einer Richtung vom Autoguider korrigiert werden. Insofern scheint mir das kein unlösbares Problem, das macht der Autoguider sowieso.

Dein Link zu TPOINT ist natürlich sehr interessant ! Auch die Mel Bartels Steuerung schau ich mir bei Gelegenheit nochmal an, aber man braucht eben immer das Notebook am Mann, ... (bei fester Aufstellung ist das kein Thema, klar).

Schöne Grüsse,
Peter
 
Ciao CHristoph,

ich bin mir jetzt auf dei Schnelle nicht 100%ig sicher, ob das OK ist mit dem Teleskop-Drehen. [zensiert] 3D-Geometrie ! :-)
__________________________________________________________________________Hahaha !

Ich glaube aber nicht dass es geht. Nicht-orthogonale Achsen heisst ganz einfach: Jede Bewegung in Alpha erzeugt eine Bewegung auch in Delta. Wenn ich also an einem Punkt mit dem Teleskop (auf einem Kugelkopf sagen wir mal) die Richtung ausgeglichen habe, dann kann ich erreichen, dass die Positionierung dort stimmt. Wegen der Symmetrie stimmt es auch bei alpha+180Grad gegenüber. Aber wenn ich jetzt die Deklination verändere, stimmt die Korrektur am Kugelkopf nicht mehr, oder ... ? Ich kann ja die Achsenschräge als solche nicht beseitigen !

Aber ergal - es ist zumindest halt nicht immer gut praktizierbar das Teleskop nochmal schwenkbar/justierbar auszuführen. Bei kleinen Instrumenten geht es relativ easy, stimmt. Bei grossen hast Du ein Problem, weil Dein Kugelkopf Kürbisgross ist ... :-) Und wie gesagt Kraftschluss und so...

Schöne Grüsse,
Peter

 
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