Softwarebasierte Discount-Hyperspektrumkamera möglich?

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    • Softwarebasierte Discount-Hyperspektrumkamera möglich?

      DAS THEMA DES THREADS WURDE NACTRÄGLICH GEÄNDERT!

      Mir ist positiv aufgefallen, dass es in diesem Forum zumindest einen Interessenten für Spektro gibt. (Ein Spektroskop - was tun damit ?).

      Mir spukt schon seit längerer Zeit folgende Spektro 2.0 Idee im Kopf rum.

      Könnte man eine Mono-Astrokamera mit einem vorgeschalteten Spektrografieschlitz (25müm) und mit einem vorgeschalteten Durchleucht-Diffraktionsgitter (eine Art besseres halbdurchsichtiges Prisma) zusammen durch einem Rotator (von ZWO oder Pegasus) in kleinen 0,5 Grad Schritten insgesamt 360 Grad in die Runde fahren lassen und dabei in jedem Schritt ein Foto machen?

      Durch das diffraktionsgitter wird das Licht jedes Sterns entsprechend seiner Frequenz nach unten oder oben ausgelenkt. Das Licht der übrigen Sterne wird von der Schlitzmaske blockiert. Aus der Helligkeit des lichtstreifens den ein Pixelpunkt aus dem offenen spektroschlitz erzeugt (bzw ein Stern der gerade davor steht), lassen sich dann - mit etwas pixelpuzzelei - die intensitäten des Lichtspektrums errechnen.

      Dann bräuchte man sich nämlich keine teuren H-alpha und O-III? Filter zu kaufen und könnte solche Schmalbandfilterfotos stattdessen möglicherweise selbst elektronisch errechnen lassen. Denn dann hätte man am ende nicht nur ein gesamt-frequenzspektrum, sondern quasi zu jedem bildpixel ein ganzes Frequenzspektrum!

      Bei Interesse könnte ich - mit oldschool Bleistift - eine einfache eine Explosionszeichnung des Aufbaus machen. (Mit freehand malprogrammen habe ich es nicht so.) Der Aufbau wäre - abgesehen vom Rotator - etwas einfacher als das, was der spektrograph den Pegasus am Start alles hat.

      Dieser Beitrag wurde bereits 6 mal editiert, zuletzt von heiko ()

    • Hallo Heiko,

      ich kann da leider nicht folgen.
      Ich begreife nicht so ganz was Du damit erreichen willst und vor allem auch wie.

      Ein ganz klein wenig denke ich gerade an den SolEx, ein Eigenbau-Spektrohelioskop.
      Allerdings bietet die Sonne eine Menge Licht.

      Sorry, ich verstehe es nicht wirklich.
      Mein Ansatz im Bereich Spektro ist aber wohl auch ein völlig anderer. Schmalband Deep Sky Astrofotografie umfasst er nicht.
      Momentan interessiert mich da die Entwicklung der rekurrierenden Nova T CrB mehr.
      Nicht so spektakulär, ist halt nur ein Lichtpunkt - aber ein sehr faszinierender Lichtpunkt.
      Alles Gute und klaren Himmel wünscht

      Martin

      Grenzenloses Staunen . . . .

    • Nun ja, so ganz unkompliziert ist das wohl auch nicht. Und zwar aus zwei Gründen.

      1. Genau diesen Ansatz gibt es bisher noch nicht, glaube ich.

      2. Durch Standard-Spektroskopie Erfahrungen ist man in etwa auf folgendes vorgeprägt.

      - Aufspaltung des eingehenden Lichtstrahls nach Wellenlängen mit einem Spiegel/ Reflektor
      - Ein-Schritt-Messung
      - Eine GESAMTHAFTE Zerlegung des eingehenden Lichtstrahls in EIN Spektrum.



      Die logischen Schritte meines Ansatz dagegen.

      1. Reduizierung des einfallen Lichtstrahls mit einer Schlitzmaske aud eine dünnes Lichtschlitzbündel
      2. DURCHLEITUNG des Lichtschlitzbündels durch eine (filterartige) Diffraktionsgitter-Linse (sowie beim Baader Star Analyzer 100/ 200)
      3. Ergebnis: Aufspaltung des Lichtschlitzbündels nach Wellenlängen in 100 Teil-Strahle im 90° Winkel zur Orientierung der Schlitzmaske.
      4. Kameraufnahme des nun rechteckigen Lichtspektrums. Der Monochrom Sensor registiert an den verschiedenen Pixelln in Querablenkung zur Ausrichtung des Schlitzes den Helligkeitswert y des Teilstrahls mit der Frequenz x.
      5. Der Motor-Rotator fährt 0,5° weiter
      7. Goto Nr. 1 until 360° erreicht

      8. Auslesen der Helligkeitswerte aus dem Bilderstapel von 720 Bildern mit Pythonprogrammierung. Neuzuordnung der Helligkeitswerte auf 100 Bilder die jeweils ausschließlich die Schwarz-Weiß-Helligkeitswerte genau einer Frequenz enthalten.
      9. Zusammenfassen der Ein-Frequenz-Bilder zu einem Schmalband Bild. Zum Beispiel die H-alpha Frequenzen.
      10. Nach Frequenzen bunt einfärben.

      Dieser Beitrag wurde bereits 3 mal editiert, zuletzt von heiko ()

    • Hallo Heiko,

      es freut mich, daß Dich die praktische Spektralanalyse interessiert.
      Hast Du persönliche Erfahrung damit, z.B. auch beruflich mit dem Thema zu tun ?

      Einige Anmerkungen von mir, alle ernst und nicht ironisch gemeint.

      heiko schrieb:

      1. Genau diesen Ansatz gibt es bisher noch nicht, glaube ich.
      Wüßte ich auch nicht. Frage: WARUM nicht ?

      Leider verfüge ich bislang nur über Standard-Spektroskopie-Erfahrung. Daher:

      heiko schrieb:

      - Eine GESAMTHAFTE Zerlegung des eingehenden Lichtstrahls in EIN Spektrum.
      In wieviele Spektren sollte ich denn das Licht sonst zerlegen ?? Mein Reflektionsgitter liefert mir für ein Objekt das Beugungsbild des Objekts (in mehreren Ordnungen natürlich, ich wähle die Lichtstärkste).


      heiko schrieb:

      1. Reduizierung des einfallen Lichtstrahls mit einer Schlitzmaske aud eine dünnes Lichtschlitzbündel

      heiko schrieb:

      9. Zusammenfassen der Ein-Frequenz-Bilder zu einem Schmalband Bild. Zum Beispiel die H-alpha Frequenzen.
      Ohne den ganzen Rest wirklich zu verstehen (ich weiß leider immer noch nicht worauf Du hinauswillst und was das Ganze eigentlich bringen soll) meine Frage: Wie lange willst Du eigentlich belichten ?
      Du reduzierst das einfallende Licht durch den schmalen Spalt ganz enorm.
      Wie lange müßte belichtet werden um ein lichtstarkes Objekt wie M 42 schmalbandig komplett darzustellen ?
      Alles Gute und klaren Himmel wünscht

      Martin

      Grenzenloses Staunen . . . .

    • Pegasus schrieb:

      Was soll das ganze eigentlich bringen.
      Ganz viele Nutzungsmöglichkeiten:
      - Elektronische Errechnen eines H-alpha Spektrum Bilds
      - Elektronisches Errechnen eines beliebigen anderen H-x Spektrallinie-Bilds zwischen 450 und 1000nm (Wasserstoff hat noch zahlreiche Spektrallinien mehr als H-alpha).
      - Elektronisches Errechnen eines Bilds einer Spektrallinie eines beliebigen anderen Moleküls zwischen 450 und 1000nm (Stickstoff, Sauerstoff, CO2, Methan, ...)

      - Elektronisches Herausrechnen eines störenden, vordergründigen Nebels (aus H, He, CH4, ...) aus dem Bild der dahinter liegenden Sterne.

    • Ich wiederhole meine Frage - und da speziell die Frage nach der Belichtungszeit:

      Pegasus schrieb:

      Ohne den ganzen Rest wirklich zu verstehen (ich weiß leider immer noch nicht worauf Du hinauswillst und was das Ganze eigentlich bringen soll) meine Frage: Wie lange willst Du eigentlich belichten ?
      Du reduzierst das einfallende Licht durch den schmalen Spalt ganz enorm.
      Wie lange müßte belichtet werden um ein lichtstarkes Objekt wie M 42 schmalbandig komplett darzustellen ?
      Daher auch zu Anfang meine Frage, ob Du im Bereich Spektralanalyse Praktiker bist.
      Alles Gute und klaren Himmel wünscht

      Martin

      Grenzenloses Staunen . . . .

    • Pegasus schrieb:

      Wie lange willst Du eigentlich belichten ?
      Du reduzierst das einfallende Licht durch den schmalen Spalt ganz enorm.
      Wie lange müßte belichtet werden um ein lichtstarkes Objekt wie M 42 schmalbandig komplett darzustellen ?
      Das könnte in der Tat zum Problem werden.

      Am einfachsten wäre es, das neue Verfahren zunächst einmal an einem sehr hellen Objekt zu erproben. Zum Beispiel dem Mond. (Vielleicht finden wir dabei sogar noch seltene Erze auf der Mondoberfläche. :P )

      Und dann, wenn es Mal läuft, mit dem Spektro-Gedönse und einem Laptop unterm Arm damit zu einer großen Sternwarte zu gehen. Oder dasSpektro-Gelump zu einer Remote Sternwarte schicken und alles per Remote übers Internet Steuern.

      Praktiker nicht direkt. Nur Praktiker für Spektrum Daten (und andere Daten).

    • Hallo Heiko,

      so wie ich das verstehe, hat dieser Ansatz mit Spektroskopie/Spektrographie nicht allzuviel zu tun.
      Es geht für mich mehr in die Richtung eines Spektroheliographen der auf Deep Sky angewendet werden soll.

      Da es diese Geräte und dieses Prinzip schon etliche Jährchen gibt hat es sicher Gründe, warum diese Technik so wie Du es Dir vorstellst nicht weiterentwickelt wurde.
      Alleine die Belichtungszeiten wären extrem.
      Ich glaube auch nicht, daß Du an einem Großteleskop dafür Beobachtungszeit erhalten würdest.

      Auf der anderen Seite gibt es Großteleskope die mit anderen Verfahren in der Lage sind, zeitgleich Spektren einer größeren Zahl von Galaxien im Bildfeld aufzunehmen.

      Alles immer unter der Voraussetzung, daß ich verstanden habe was Dein Verfahren bezwecken soll.

      Ach ja - bezüglich Mondmineralien, da habe ich auch einen Thread hier in dem ich das Thema mit eigenen Beobachtungen bearbeitet habe.
      balkonsternwarten-netzwerk.de/…e-markanter-Mondregionen/
      Alles Gute und klaren Himmel wünscht

      Martin

      Grenzenloses Staunen . . . .

    • Ich bin noch kein Experte in diesen Dingen.

      Aber ich würde meine Idee am ehesten als "alternative softwarebasierte Discount-Kamera für hyperspektrale Bilder" beschreiben. (Das Original kostet ab 250'000 Euro.)

      Discount = Schlechtere Qualität , das hast Du genau richtig erkannt. :D

      Vermutlich ist ein Helio-Spektrograph im Endeffekt genau das gleiche, eine Spezial-Hyperspektrumkamera für die Sonne und anderes.

      Ich habe den Titel des Threads zu besseren Klarheit überarbeitet.

      Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von heiko ()

    • Das Prinzip des Spektroheliographen:
      Spektroheligraph-Prinzip

      Sofern ich Dich richtig verstanden habe kommt DAS Deiner Idee doch sehr nahe:
      SolEx

      Natürlich kannst Du damit auch den Nachthimmel scannen, ganz ohne motorische Verstellung. Damit wären wir dann wieder bei der Belichtungszeit.
      In meinen Augen nicht praktikabel und weit weg von Discount.
      Alles Gute und klaren Himmel wünscht

      Martin

      Grenzenloses Staunen . . . .

    • Ja, es gibt gewisse Ähnlichkeiten mit dem Solex. Aber auch große Unterschiede.

      Beim Solex wird der Spalt - wenn ich es richtig verstehe - hoch und runter gefahren durch radiale winkelverstellung. Das Solex verwendet einen Diffraktion>spiegel<. Das Solex braucht eine Spezial-Hardware, die man sich z.T. per 3D Druck ausdrucken muss.

      Bei meiner Idee wird der Spalt axial zum Lichtstrahl gedreht. Ich möchte ein durchleuchtendes >Transmissions<-Diffraktionsgitter verwenden. Meinen Aufbau kann man aus Standard-Astronomieteilen und einem in ein 2" Leerfiltergehäuse eingefasstes diffraction grating 2mm realisieren.

      Davon abgesehen käme ich niemals auf die Idee die Sonne spektroskopieren zu wollen. Wenn ich dabei einen kleinen Fehler mache, brutzelt mir ja das ganze teure Equipment weg. Und ich gleich mit. ;)

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von heiko ()

    • Hallo Heiko,

      heiko schrieb:

      Bei meiner Idee wird der Spalt axial zum Lichtstrahl gedreht. Ich möchte ein durchleuchtendes >Transmissions<-Diffraktionsgitter verwenden. Meinen Aufbau kann man aus Standard-Astronomieteilen und einem in ein 2" Leerfiltergehäuse eingefasstes diffraction grating 2mm realisieren.
      dann bau´ das Teil. Ich bin gespannt.


      heiko schrieb:

      avon abgesehen käme ich niemals auf die Idee die Sonne spektroskopieren zu wollen. Wenn ich dabei einen kleinen Fehler mache, brutzelt mir ja das ganze teure Equipment weg.
      Heiko, hast Du schonmal was von ERF (Energy Redution Filter) gehört oder gelesen ? Oder ganz simpel von einem Objektiv-Sonnenfilter, z.B. aus der getesteten und zugelassenen BAADER AstroSolar-Folie gebaut ?

      Ich schlage vor, daß Du einfach erstmal das Projekt Teleskopanschaffung abschließt und beobachterische Erfahrung sammelst. Dann sind vielleicht danach einige Go´s und No Go´s viel klarer.
      Alles Gute und klaren Himmel wünscht

      Martin

      Grenzenloses Staunen . . . .

    • Pegasus schrieb:

      Ich schlage vor, daß Du einfach erstmal das Projekt Teleskopanschaffung abschließt und beobachterische Erfahrung sammelst. Dann sind vielleicht danach einige Go´s und No Go´s viel klarer.

      Absolut richtig.

      Der einzige Wermutstropfen dabei ist, dass ich im Prinzip jetzt schon weiß, dass ich mein Langfristziel Hyperspektrumkamera mit einem Hobbyteleskop hinsichtlich Deepspace Fotos sicherlich nicht erreichen kann. Dein Einwand der viel zu langen Belichtungszeiten ist absolut zutreffend. Dafür bräuchte ich ca. 20" Durchmesser aufwärts.

      Aber einen 8" Mond-Erzsucher-Prototyp oder einen einfachen C-mount Industriekamera-Prototyp könnte ich mit meinem aktuellem Budget vermutlich hinbekommen. Letzterer wäre am günstigsten, da die Kosten des Teleskops und insbesondere eines equatorialen Stativs zunächst erstmal wegfallen würden.

      Falls jemand einen guten Draht zu Elon hat oder noch viel besser zu einer Firma, die Interesse am Sponsoring einer Hyperspektrumkamera-Entwicklung (oder auch an Ersuche auf dem Mond :ferien:: ) haben könnte, wäre ich für die Vermittlung eines entsprechenden Kontakt sehr verbunden.

      Dieser Beitrag wurde bereits 3 mal editiert, zuletzt von heiko ()

    • Hallo Heiko,

      heiko schrieb:

      Letzterer wäre am günstigsten, da die Kosten des Teleskops und insbesondere eines equatorialen Stativs zunächst erstmal wegfallen würden.
      Das verstehe ich nicht.
      Ich dachte Du wolltest beobachten und - wie übrigens fast alle zu Anfang - Deep Sky Fotografie betreiben und nicht nach Monderzen suchen.
      Wie auch immer, tu was immer Dir Freude macht.

      Ich möchte das hier für mich jetzt auch abschließen und tun, was mir Freude macht.
      Der Mond steht am Himmel und das Teleskop ist noch draußen . . . .
      Alles Gute und klaren Himmel wünscht

      Martin

      Grenzenloses Staunen . . . .

    • Das eine möchte ich gerade noch aufklären, dann pausieren wir den Fred erstmal.

      Ich habe viele Astronomiebücher gelesen. Eine der größten astronomischen Fragen, ist die Frage, ob es die sogenannte dunkle Materie gibt. Die sichtbare Materie, die Sterne und Nebel und so weiter, kann nur 20% der Anziehungskräfte zwischen den Galaxien erklären, die sich aus der Zurückrechnung der beobachteten Bahnen ergibt.(Deshalb die Arbeitshypothese der dunklen Materie.)

      Die Galaxie M87 ist historisch schon immer diejenige gewesen, aus deren Beobachtung wir Menschen am meisten über Galaxien erfahren konnten. Und zwar deshalb, weil die Galaxie M87 die nächste ist, die vollkommen senkrecht zu uns steht (face-on), und wir von oben in die Galaxie hineinschauen können. Die meisten anderen näheren Galaxien stehen edge-on (in Seitenansicht) oder in irgendeinem spitzen Winkel zu uns.

      Deshalb wäre es ca. 100 Mal interessanter für mich mit einer neuen Hyperspektrumkamera Fotos von M87 zu machen und dann in einem speziellen schmalem Frequenzband vielleicht eine kleine Chance zu haben, irgendeine Neuigkeit in M87 zu entdecken, die einen kleinen Hinweis auf die Frage, dunkle Materie - ja oder nein?, liefern kann.

      Klar, normale Fotos können auch sehr beeindruckend sein. Das ist für mich dann eher ein künstlerisches Naturfoto, wie z.B. ein Ansel Adams Foto, aber kein (amateur)wissenschaftliches Foto.

      Dieser Beitrag wurde bereits 3 mal editiert, zuletzt von heiko ()

    • Dann abschließend von mir:

      Das klingt alles sehr ambitioniert.

      Das Problem sehe ich gerade darin, daß Du Marathon rennen möchtest bevor Du das Laufen erlernt hast.
      Das wird im Endeffekt enttäuschend für Dich werden.
      Nach nochmaligem Lesen sehe ich auch, daß Du das Prinzip des Spektroheliographen noch nicht ganz verstehst. Der tut wirklich genau das was Du erreichen willst. Da wird auch nichts hoch und runter geschoben sondern der abbildende Spalt radial um das Lichtbündel herum bewegt um genau das zu erreichen was DU willst: ein Bild im Licht genau dieser Spektrallinie zu erstellen. Klar kannst Du da mit einem Motor das Objekt abtasten - mit etwas Erfahrung in beabachtender Astronomie wüßtest Du aber bereits, daß das garnicht nötig ist, die Erddrehung macht genau das für Dich ganz kostenlios.
      Axiale Verstellung bringt Dir garnichts, damit bleibt Dein Spalt immer auf der gleichen Spektrallinie.

      All die Aufnahmen die Du machen möchtest existieren bereits. Schon lange. Immer wieder. Mit Großgeräten, mit Echelle-Spektrographen die genau das können was Du möchtest, nur mit deutlich mehr Leistung.

      Du willst nicht einfach nur beobachten, sehen, staunen ? Du willst nicht erlernen und verfeinern Bilder aufzunehmen ? Muß ja nicht der statische Himmel sein, Planeten, Sonne, Mond bieten viel Dynamik und immer Neues.
      Du willst wirklich wissenschaftlich Nutzbares produzieren ?
      Da gibt es Möglichkeiten !

      Die regelmäßige Überwachung der Sonnenaktivität durch Amateure wird wissenschaftlich genutzt.
      Die permanente Beobachtung helligkeitsvariabler Sterne (Veränderliche) schafft Datensätze die von der Fachastronomie gerne genutzt werden.
      Spektroskopische Arbeiten in diesem Bereich - also so profane Spektralanalyse, wie ich sie halt betreibe, nicht hyper. . . .irgendwie, werden inzwischen von der Forschung genutzt.
      Amateure suchen und finden planetarische Nebel, auch hier erfolgt inzwischen Kooperation mit der Fachwelt.

      Alles leider klein klein, Schritt für Schritt, Datensatz für Datensatz und eben nicht spektakulär mit ungeahnten Neuentwicklungen die für billig Geld können, was Großsternwarten oder Satelliten nicht können.

      Allerdings - es ist Hobby. Du kannst tun was immer Dir Spaß macht solange es andere nicht in ihren Kreisen beeinträchtigt.

      Wenn Du zur Wissenschaft was beitragen willst dann gibt es Möglichkeiten - Deine akute Planung hier ist aber Keine die irgendwie realistisch wäre.

      Ich für mich schließe den Thread jetzt.
      Alles Gute und klaren Himmel wünscht

      Martin

      Grenzenloses Staunen . . . .

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von Pegasus ()

    • Hallo Gunther!

      Ich gebe offen zu, dass ich mich bei der praktischen Implementation der "nächstgelegenen fast 100% face-on Galaxy" zunächst erstmal ungeprüft auf Harald Lesch et al, , Die Entdeckung der Milchstraße, 2023, Bertelsmann Verlag, München verlassen habe. Da steht Messier87 drin, mehrmals.

      Der ideale 90° face-on Winkel ergibt sich ausschließlich aus der Rotationsebene der Galaxie im Verhältnis zur unserer Blickachse, nicht aus deren Form.

      Über Vorschläge alternativer, u.U. besserer face-on Galaxien wäre ich äußerst erfreut.

    • Die ideale 90° face-on Ausrichtung einer Galaxie zu uns ist bei Astronomen im Wesentlichen aus 2 Gründen so beilebt:
      - Wir können in diesem Blickwinkel am meisten Sterne in der Galxie sehen sehen.
      - Der Gamma Beam des zentralen supermassiven Lochs der Galaxie (nach überwiegender Meinung hat jede vollwertige Galaxie eins) strahlt dann nur wenige Lichtjahre an uns vorbei. Man hofft darauf, dass der Beam irgendwo auf einen Nebel, ein Asteroidenfeld o.ä. trifft, sodass wir die Streuungunge daran dann vor allem im Röntgenbereich empfangen können. (Durch Streuungung an Materie nimmt die Energie und die Frequenz einer Photonenstrahlung tendenziell ab.)



      (Nach sehr sehr sehr vielen Streuungen käme man dann irgendwann in den Wellenlängebereich einer UVA bis NIR Hyperspektrum Kamera.)

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von heiko ()