Hallo brausedealer,
ganz so hoch würde ich die Anforderungen erstmal nicht aufhängen: Jupiter hat einen Vorzug: er ist sehr, sehr hell. Damit ist er ein passedes Ziel für kleine Instrumente.
Die Materialschlacht solltest Du auf später vertagen.
Zur Nachführung später.
Jupiter selbst hat einen Durchmesser von einer halben bis zu fast einer Bogenminute, also hat er immer eine geometrische Ausdehnung von etwa ca. 1/6500 der Brennweite bis hin zu ca. 1/3500 der Brenneite. M.a.W. bei 2 m Brennweite ist er etwa 0,3 bis 0,6 mm groß. Bei 500 mm Brennweite immer noch 75 bis 150 Mikrometer. Bei 'nem neueren Webcam-Chip mit 1,4 Mikrometer Pixelgröße (z.B. RazPiCam) sind das gut 50 bis 90...100 Pixel von Seite zu Seite.
Die galileischen Monde sind bis zu ca. fünf Jupiterdurchmesser zu beiden Seiten weit weg und wesentlich weniger lichtstark: wenn man die Monde aufzeichnet, ist Jupiter immer heillos überbelichtet.
Das ganze hat also eine Ausdehnung von 1/330 der Brennweite, und man muß wegen der unterschiedlichen Belichtunsganforderungen dafür Sorge tragen, zumindest zwei Sequenzen mit jeweils passender Belichtung aufzuzeichnen.
Und "aufzeichnen" ist auch genau das richtige Stichwort!
Mit einer DSLR aufzuzeichnen wäre absoluter Humbug: Man würde ein schwarzes Frame aufnehmen mit wenigen Pixeln, die die Information tragen: Gigabyteweise Nullen bzw. Dunkelrauschen.
Deshalb zeichnet man zumeist mit webcams oder kleinen wissenschaftlichen CCD- oder CMOS-Cams avi-Squenzen auf und bildet speziell korrigierte Summenbilder.
Technisch bin ich recht verwöhnt:
Ich kann an einem 250 mm Zeiss-Refraktor arbeiten, der 4 m Brennweite hat, und auf einer gut zwanzig Tonnen schweren Montierung steht.
Ich zeichne Planeten aber auch bei diesen Gerät immer nur mit 'ner kleinen CCD-Cam auf. Gute Fraunhofer-Objektive haben zwar einen Farbfehler, der aber eher aus ästhetischer Sicht stört:
Der Farbfehler durch atmosphärische Refraktion ist, wenn man einen guten Fraunhofer oder ein kleines Zeiss E50/540 benutzt (welches für Dein Projekt hinreichend sein sollte), deutlich größer als der Farbfehler der Optik! Selbst in den besten Apochromaten oder Spiegeloptiken ist der eine Pol des Jupiter blau, der andere rot ...
Wir zeichnen an unserem Instrument zumeist mit einer monochromen CCD-Cam auf, und machen Farbsequenzen durch die Benuztung von Interferenzfiltern (meist Bandpaßfilter), die wir nacheinander einschwenken und zuerst eine grüne, und dann, da rot und blau die gleiche Schnittweite haben (so ist ein Fraunhofer gerechnet) eben diese beiden Farben.
Innerhalb je einer Minute gewinnt man so etwa 1200 bis 1800 frames in der jeweiligen Farbe, und in 3 Minuten somit alle Farbkanäle. Die Sequenzen können nun mathematisch weiterverabeitet werden (mit freier Software wie z.B. registaxx oder autostakkert: schau' mal auf Emil Kraiikamps blog zu seiner Software und sieh Dir seine Ergebnisse einmal an!)
Insbesondere kann man mit der Software die Luftunruhe und die bei hoher Brennweite zwangsläufig auftretende atmosphärische Drift herausgerechnet werden. Bei kurzer Brennweite sogar auch die Drift durch Erdrotation.
Bei kurzer Brennweite braucht man überhaupt nur recht ungenau nachzuführen. Wenn man eine live-Kontrolle hat reicht mit etwas Übung vielleicht auch eine Nachführung per Hand, bzw. eine intermittente Nachführung nach jeder Sequenz: In 4 Minuten bewegt sich Jupiter durch Erdrotation am Himmel um etwa ein ganzes Grad. Solange also das Gesichtsfeld groß genug ist, sagen wir also: zwei Vollmond-Durchmesser, kann man einfach eine Sequenz aufnehmen, bei der sich Jupiter langsam durch das Bildfeld schiebt, und dann für die nächste Sequenz das Teleskop etwas weietrschwenken und dann wieder aufnehmen.
Also fassen wir einmal zusammen:
1) guter, kleiner Refraktor (nicht das Zeugs von tchibo oder Lidl!):
Bei Ebay tauchen immer mal wieder kleine Zeiss E 50/540-Objektive auf, die man, wenn man Glück hat für unter 100 EUR bekommt. Sie sind jeden Cent davon wert.
Besser die "E" mit dem Luftspalt, als die "C" kaufen: die E haben einen etwas geringeren Farbfehler und etwas kleineren Gaußfehler. Aus diesen kleinen Dingern kann man sich mit einer Papphülse und ein paar Blenden einen exzellenten Refraktor basteln, der an Jupiter Vergrößerungen bis zu 150x zuläßt. Diese Objektive sind fast Halb-Apochromate, also extremst farbrein, und geben auch ein gutes, farbreines, wenn auch lichtschwaches und etwas sperriges (Blende 10,8) Teleobjektiv für das Kleinbild-Format ab.
2) Webcam, Notebook und freie Software: Registaxx, autostakkert, giotto, fitsworks, wxAstroCapture etc.
3) stabiles Fotostativ weich laufendem, klemmbaren Kopf.
4) warme Schuhe, Mütze und dicke Unterwäsche
Und dann einfach ausprobieren.
Ich möchte wetten, daß Du die Bewegung der Monde verfolgen kannst, wenn Du einen Nacht draußen investierst.
Erwarte aber nicht, daß Du im Laufe einer Nacht ganze Umläufe zu sehen bekommst: so schnell sind sie auch wieder nicht.
Aber Durchgänge vor der Planetenscheibe, gegenseitige Bedeckungen, Schattenwürfe auf Jupiter und den Durchgang des großen roten Flecks wirst Du festhalten können, wenn auch nicht mit großem Detailreichtum: denk' an die 50 bis 100 Pixel. Auch das Auflösungvermögen des Instruments spielt gegen Dich: Du kannst mit 50 mm knapp 2 Bogensekunden auf Jupiter auflösen, dank Stacking durchaus etwas feiner.
Aber wie gesagt:
Erst einmal mit etwas kleinem probieren.
Du wirst Geduld, und vielleicht für 200 EUR Material brauchen.
Mit großen Instrumenten kann das ja auch jeder
Eine automatische Nachführung ist mechanisch recht anspruchsvoll.
Die Messung der Positionierung an Jupiter und die Ansteuerung der Montierung sollten weniger problematisch sein:
Eine kleine Bastellinse (Achromat, ca. 250 mm Brennweite, von astromedia.de), mit der Du Jupiter in die Mitte einer vier-Quadranten-Fotodiode, z.B. S4349 von Hamamatsu, projizierst, reicht als Leitrohr aus. Dann hast Du ein photoelektrisches Leitrohr, das Du an Deine Hauptoptik setzen kannst, und mit dem sich die Hauptoptik steuern läßt.
Wenn Jupiter genau in der Mitte der Diode steht (am besten leicht unscharf, da größerer Lichtfleck), liefern alle vier Quadranten der Diode gleiche Ströme. Wenn Jupiter auswandert, liefert mindestens einer weniger und einer mehr Strom. Du solltest hinter jeden Diodenquadranten einen Strom-/Spannungswandler aus einem OpAmp und einem passenden Widerstand bauen mit dem Du das Signal auf die 0...5 V der analogen Eingänge des Arduino anpaßt.
Wenn nun die Diagonalen des Sensors so orientiert sind, daß sie parallel zu den Achsen der Montierung laufen, kannst Du die Auswanderung in einer Achse direkt in ein Steuersignal umsetzen.
Das Prinzip steht z.B. bei Roth im "Handbuch für Sternenfreunde". Zeiss hat übrigens in den 70ern/80ern solche Leitrohre auch gebaut, mit denen sich große Teleskope steuern ließen: waren auch nicht groß, die Dinger, und hatten nen Rechnerschrank daneben, der auch nicht mehr konnte, als der Arduino heute.
Zur Mechanik:
Du brauchst recht extreme Untersetzungen, da Du auf Bogensekunden (!), also 1/3600 Grad Steuern mußt, aber mit etwas Arbeit ist das für eine kleine Montierung durchaus machbar.
Mein Tip hierzu: Überleg' Dir immer, wie dick/stabil/steif/massiv Du etwas Deinem Gefühl nach bauen würdest, und dann bau es zwei- bis dreimal so dick/massiv/etc.
Nur ich würde zum Test der Machbarkeit erst einmal die Fotostativ-Methode vorziehen
Viel Erfolg!
