Gestern Nacht stand ich wieder in meiner Sternwarte, der Kosmotheion, und hatte dem Messier-Katalog den Ringnebel M57 im Visier. Der Himmel schien eigentlich ganz brauchbar, aber mein Guiding-Graph in PHD2 zickte mal wieder ordentlich rum. Ich muss gestehen, dass ich in dieses Dilemma nicht einfach so hineingeraten bin. Ich habe mich über Monate selbst in diese missliche Lage manövriert. Das Ganze war ein regelrechter Teufelskreis, in den ich mich schleichend seit dem Winter – und die Jahreszeit wird später noch verdammt wichtig – immer weiter hineingeritten habe. Mit jeder weiteren Session wurde ich ein kleines Stück verzweifelter, wodurch meine Einstellungen in PHD2 im Gegenzug immer aggressiver wurden.

Immer wenn ich zwischendurch einen Ausreißer im Graphen hatte, dachte ich, die Montierung läuft mir jetzt komplett weg. Mein vermeintlich logischer Reflex war: Ich muss einfach noch schneller und härter gegensteuern! Also schraubte ich die Belichtungszeit des Guiders immer weiter runter, teilweise bis auf eine einzige Sekunde, und erhöhte die Aggressivität schrittweise bis auf extreme 95 %. Es gab Momente, da sah es kurz so aus, als ob das die Lösung wäre. Trotzdem fing ich mir verlässlich immer wieder heftige Ausreißer ein. Das Verrückte dabei war: Der Gesamtlauffehler, also der Total Error, war mit 0,4 bis 0,6 Bogensekunden eigentlich verdammt gut. Aber diese plötzlichen, einzelnen Spikes schlugen teilweise mit bis zu 2 Bogensekunden aus. Die Quittung folgte beim Sichten der Rohbilder: Trotz eines statistisch hervorragenden Gesamtwerts hatte ich durch diese kurzen Ausschläge verzogene Sterne in den Bildecken. Um zu verstehen, warum dieser logische Weg direkt in die Katastrophe führt, müssen wir uns zuerst die Mechanik unter dem Teleskop anschauen.

Wie eine Montierung tickt und woher der Backlash kommt

Die meisten unserer astronomischen Montierungen funktionieren im Grunde wie ein gut geschmiertes Uhrwerk im XXL-Format. Das Herzstück der Achsen ist ein sogenanntes Schneckengetriebe. Stell dir eine lange, dicke Schraube vor – das ist die Schnecke. Diese Schnecke wird von einem Elektromotor gedreht und greift in die Zähne eines großen, runden Zahnrads, dem Schneckenrad. Wenn sich die Schraube dreht, schiebt sie das Zahnrad Zahn für Zahn weiter und das Teleskop bewegt sich.

Das Problem an der Sache ist die Physik. Wenn die Zähne der Schnecke und des Zahnrads absolut perfekt und ohne den geringsten Abstand ineinandergepresst wären, würde das Getriebe blockieren, sobald sich das Metall bei Kälte oder Wärme auch nur minimal zusammenzieht oder ausdehnt. Es braucht also winzig kleine Zwischenräume zwischen den Zahnflanken, damit sich alles frei drehen kann. Dieses notwendige Spiel nennen wir Backlash.

Bei der Rektaszensionsachse (RA), die für die Nachführung der Erddrehung zuständig ist, spüren wir dieses Spiel im Betrieb kaum. Warum? Weil der Motor sich ununterbrochen in eine Richtung dreht. Die Zahnflanken liegen durch das Gewicht des Teleskops permanent fest aneinander. Ganz anders sieht es bei der Deklinationsachse (DEC) aus. Diese Achse steht im Idealfall komplett still und muss sich nur bewegen, wenn das Teleskop minimal nach Norden oder Süden abdriftet. Wenn nun ein Korrekturbefehl die Richtung wechselt, muss der Motor die Schnecke erst ein kleines Stück durch diesen leeren Zwischenraum drehen, bevor der Zahn der Schnecke wieder die Flanke des Zahnrads berührt. In dieser kurzen Zeit bewegt sich das Teleskop trotz drehendem Motor überhaupt nicht.

Was PHD2 mit Aggressivität und Belichtungszeit wirklich tut

Um dieses mechanische Verhalten zu steuern, nutzen wir PHD2. Die Software schaut sich über die Guiding-Kamera einen Leitstern an und misst im Sekundentakt, ob sich dessen Position verändert. Dabei sind zwei Regler entscheidend: die Belichtungszeit und die Aggressivität.

Die Belichtungszeit bestimmt einfach, wie oft die Software ein Foto macht und die Position des Sterns überprüft. Bei einer Sekunde Belichtungszeit schaut PHD2 jede Sekunde nach dem Rechten und schickt sofort einen Befehl an die Montierung.

Die Aggressivität ist im Grunde das Gaspedal für die Korrektur. Stell dir vor, der Leitstern weicht um einen bestimmten Betrag nach links ab. Wenn die Aggressivität auf 100 % steht, sagt PHD2 zur Montierung: „Fahre sofort mit vollem Einsatz exakt den Weg zurück, um den Fehler auf null auszugleichen.“ Wenn du die Aggressivität auf 50 % stellst, sagt die Software stattdessen: „Der Stern ist abgewichen, aber fahre erst mal nur die Hälfte des Weges zurück und wir schauen beim nächsten Bild, ob das schon reicht.“ Die Aggressivität bestimmt also, wie radikal und panisch die Software auf Abweichungen reagiert.

Wenn das Sommer-Seeing die Software in den Wahnsinn treibt

Wenn wir nun eine zickige Montierung mit Getriebespiel haben und gleichzeitig die Belichtungszeit sehr kurz und die Aggressivität sehr hoch einstellen, programmieren wir uns den Super-GAU selbst. Hier kommt nämlich das atmosphärische Seeing ins Spiel. Die Luft über uns ist ständig in Bewegung, warme Luftschichten steigen auf, kalte sinken ab. Das Licht der Sterne wird dadurch auf dem Weg zu uns permanent abgelenkt. Der Stern zappelt auf unserem Sensor im Millisekundentakt wild hin und her. Das ist ein völlig zufälliges, natürliches Rauschen. Im Sommer ist dieser Effekt übrigens besonders schlimm, da sich der Boden tagsüber extrem aufheizt und die Wärme in der Nacht ungleichmäßig wieder in die Atmosphäre abgibt.

Wenn du jetzt mit einer extrem kurzen Belichtungszeit von einer Sekunde guidest, sieht PHD2 dieses schnelle Zappeln völlig ungefiltert. Und hier kommt die technische Meisterleistung – und gleichzeitig die Falle – moderner Guiding-Software ins Spiel: PHD2 arbeitet hochpräzise im sogenannten Subpixel-Bereich. Die Software wartet nicht, bis ein Stern von einem Pixel auf den nächsten wandert, sondern sie erkennt durch mathematische Berechnungen Verschiebungen, die nur ein winziger Bruchteil eines einzelnen Pixels groß sind.

Wenn dann deine Aggressivität auf 95 % steht, versucht die Software, jede einzelne dieser mikroskopischen, vom Seeing erzeugten Luftbewegungen sofort mit einem harten Impuls auszugleichen. Wir jagen jetzt also aktiv dem Seeing hinterher und prügeln die Montierung im Sekundentakt für Fehler ab, die in Wirklichkeit nur vorbeiziehende, warme Luftschichten sind.

Jetzt bricht das Chaos aus: PHD2 sieht den Stern durch ein Luftflimmern weit im Norden und schickt einen riesigen Korrekturbefehl nach Süden. Die Motoren der DEC-Achse drehen um, aber die Schnecke dreht sich erst mal durch den leeren Zwischenraum des Getriebespiels. Auf dem Sensor passiert eine Sekunde lang gar nichts. PHD2 macht das nächste Bild, sieht den Stern immer noch im Norden und denkt: „Oh je, mein Impuls war viel zu schwach!“ Die Software legt einen noch massiveren Befehl nach. Im nächsten Moment ist das Getriebespiel überwunden, die Zahnräder greifen mit voller Wucht und die Montierung schießt durch die aufgestauten Riesenbefehle meilenweit über das Ziel hinaus nach Süden. Das Spiel beginnt in der Gegenrichtung von vorn. Die Achsen schaukeln sich unkontrollierbar auf.

Dieses permanente, hektische Schlagen der Zahnräder erzeugt Mikrovibrationen. In der Bildmitte bemerkst du das oft nur an etwas dickeren, matschigen Sternen. Aber in den Bildecken, weit abseits der optischen Achse, wirken diese feinen Erschütterungen wie ein Hebel und verziehen die Sterne zu hässlichen, länglichen Eiern.

Die optische Quittung in der Bildbearbeitung

Wir müssen uns von dem Gedanken verabschieden, dass wir mechanische Toleranzen einer durchschnittlichen Montierung durch aggressive Software-Befehle einfach „wegprügeln“ können. Eine hohe Aggressivität erzeugt nicht weniger Spiel im Getriebe – sie führt nur dazu, dass die Zahnräder härter und unkontrollierter aufeinanderschlagen.

Am Ende stehen wir vor der Wahl, welchen Tod wir sterben wollen. Wenn wir das System zu aggressiv einstellen, erhalten wir durch das permanente Übersteuern zwar manchmal auf dem Papier einen minimal kleineren Sternendurchmesser in der Bildmitte, fangen uns aber unweigerlich diese fiesen, ovalen Sterne in den Ecken ein. Lässt man die Montierung hingegen etwas lockerer laufen, werden die Sterne durch das Seeing vielleicht minimal dicker, bleiben dafür aber über das gesamte Feld hinweg perfekt kreisrund.

Für die anschließende Bildbearbeitung in Programmen wie Siril ist das ein gewaltiger Unterschied. Wenn du später die Sternentfernung nutzt, um den Nebel getrennt von den Sternen zu bearbeiten, sind leicht aufgeblähte, aber absolut runde Sterne überhaupt kein Problem. Die Software kann sie sauber isolieren, verkleinern und später nahtlos wieder einfügen. Bei eiförmig verzogenen Sternen hingegen versagen die Algorithmen. Sie hinterlassen hässliche Artefakte im Hintergrund und lassen sich kaum noch vernünftig korrigieren. Ein rundes, leicht weicheres Bild schlägt ein scharfes, aber verzogenes Bild um Längen.

Die richtige Strategie für eine entspannte Session

Die Lösung für dieses Problem ist erstaunlich einfach. Wir müssen der Software die Hektik nehmen und die Werte so anpassen, dass sie die Montierung sanft anleitet, statt sie zu jagen.

• Die Belichtungszeit des Guiders erhöhen: Lass den Guider nicht jede Sekunde ein Bild machen. Wenn du auf 2,5 oder 3,0 Sekunden hochgehst, muss PHD2 viel länger warten, bevor es die Position misst. Das schnelle, hochfrequente Luftflimmern des Sommer-Seeings verschwimmt über diese Zeit zu einem einzigen, ruhigen Mittelwert. PHD2 sieht das Zappeln der Luft nicht mehr und korrigiert nur noch die echten, langsamen mechanischen Fehler der Montierung.
• Die Aggressivität radikal senken: Stell die RA-Aggressivität auf etwa 60 % und die DEC-Aggressivität sogar auf 50 % bis 55 %. Damit erlaubst du PHD2 nicht mehr, die Achsen mit voller Kraft herumzupeitschen. Wenn das Getriebe das nächste Mal im Leerlauf steckt, wartet die Software geduldig ab und gibt der Montierung Zeit, das Spiel sanft zu überwinden, ohne über das Ziel hinauszuschießen.
• Nur in RA dithern: Wenn deine DEC-Achse extrem zickig ist, verbiete der Software einfach, sie beim Dithern zu benutzen. Ein reines RA-Dithering reicht vollkommen aus, um das Streifenrauschen beim späteren Stacken in Siril komplett herauszurechnen. Die anfällige DEC-Achse muss so keinen einzigen harten Richtungswechsel nach einem Frame verkraften.

Als ich diese Werte gestern Nacht eingestellt habe, ist mein Guiding-Graph augenblicklich flachgefallen. Und das Beste: Die Sterne waren vom Zentrum bis in die äußersten Bildecken sofort kreisrund. Weniger ist in der Astrofotografie eben manchmal tatsächlich ein riesiges Plus.

Fazit: Guiding ist ein dynamischer Prozess

Warum lief es bei mir im Winter eigentlich so viel besser mit aggressiveren Werten? Die Antwort liegt in der Physik. Im Winter bei knackigen Minustemperaturen ist die Luft stabil und das Seeing meist exzellent. Zudem zieht sich das Metall der Montierung zusammen, das Getriebespiel minimiert sich und die mechanische Präzision steigt. Was im Winter wunderbar funktioniert, entpuppt sich im Sommer mit aufheizendem Boden und unruhiger Atmosphäre als reine Katastrophe.

Man darf also nie vergessen: Unsere Einstellungen in PHD2 sind keine in Stein gemeißelten Werte. Sie sind ein dynamischer Prozess. An einem windstillen, kalten Wintertag kannst du die Zügel anziehen und die Aggressivität hochschrauben. An einem heißen Sommerabend hingegen ist Zurückhaltung die beste Strategie. Wer das versteht, hört auf, dem Guiding hinterherzujagen, und fängt an, den Himmel wieder zu genießen.

Um dir den Startpunkt für deine nächste Session zu erleichtern, habe ich dir ein kleines Werkzeug gebaut. Es ist kein Hexenwerk, sondern ein Wegweiser, der dir basierend auf deiner Ausrüstung und den aktuellen Bedingungen die Basiswerte für dein Guiding liefert.

Der PHD2-Konfigurator (Astro-Rechner)

Bevor du die Werte unten eintippst, eine wichtige Sache vorab: Dieser Rechner ist kein kosmisches Gesetz, sondern ein solider Wegweiser für deine nächste Session. Jede Montierung ist ein Unikat. Faktoren wie der individuelle Verschleiß der Schnecke, das exakte Getriebespiel oder wie sauber du deine Achsen ausbalanciert hast, spielen eine riesige Rolle.

Auch die Art deines Guiding-Setups verändert das Verhalten grundlegend. Wenn du mit einem Leitrohr arbeitest, verzeiht das System durch die kürzere Brennweite oft etwas mehr, neigt aber bei zu viel Aggressivität schnell zum Übersteuern. Nutzt du hingegen einen Off-Axis-Guider (OAG), guidest du mit der vollen Brennweite deines Teleskops. Das Bild ist ungleich empfindlicher, weshalb du die Mindestbewegung (MnMo) bewusst etwas höher ansetzen musst, damit die Software nicht permanent versucht, Scheingefechte gegen das Seeing auszufechten.

Nutze die errechneten Werte als stabiles Fundament und taste dich von dort aus in kleinen Schritten an das Optimum deiner eigenen Ausrüstung heran.