VAOP

Venus Amateur Observing Program

Die offizielle Seite der ESA, übersetzt von Dr. Thomas Schröfl, der dieses Programm innerhalb der WAA koordiniert.

Erstmals seit mehr als zehn Jahren wird die Venus wieder mit einer Weltraumsonde untersucht. Die europäische Weltraumbehörde ESA lädt Amateure ein, die Arbeit des Venus Express zu unterstützen.


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Vorwort

VAOP bietet uns Gelegenheit, im Rahmen unserer schönen Freizeitgestaltung ein ehrgeiziges Projekt der Europäischen Weltraumfahrt mit wertvollen Daten zu unterstützen. Doch vieles, was auf dieser Seite vorgestellt wird, klingt sehr kompliziert und daher vielleicht abschreckend.

Doch wir dürfen VAOP nicht als Aufgabenliste für jeden einzelnen von uns verstehen, sondern als Projekt für die ganze WAA. VAOP zerfällt in viele einzelne Bereiche: Aufnehmen, Ausarbeiten, Auswerten, Weiterleiten. Diese Aufgaben können wir verteilen und so die individuellen Neigungen und Stärken zu einem Gesamtergebnis vereinen.

Wir werden VAOP gemeinsam betreiben, im Rahmen unserer Astropraxis, ergänzt durch Workshops, die wir fallweise ansetzen, wenn sich Bedarf ergibt. Wir werden auch den einen oder anderen Ausrüstungsgegenstand für die WAA zentral anschaffen.

VAOP mag für den Einzelnen vielleicht eine Nummer zu groß sein, aber sicher nicht für unsere Arbeitsgemeinschaft.

Alexander Pikhard


Einleitung  top

Das Venus Express Amateur- Beobachtungsprojekt Venus Amateur Observing Project, Abk. VAOP) ist eine Gelegenheit wissenschaftlich nützliche Bilder und Daten beizutragen, um die Beobachtungen der Venus durch die Raumsonde Venus Express (VEX) zu ergänzen. Das Projekt ist darauf ausgerichtet sich die Fähigkeiten fortgeschrittener Amateure zunutze zu machen, um Bilder der Atmosphäre der Venus zu erlangen; speziell gefilterte monochrome Aufnahmen gewonnen mit CCD-Cameras im Wellenbereich 350nm bis 1000nm (naher ultravioletter, sichtbarer und naher infraroter Bereich).hren.

Die Raumsonde Venus Express (VEX) wird den Planeten Venus mit sieben Instrumenten für zumindest zwei Venusjahre (1000 Tage) beginnend im Mai 2006 beobachten. Das Instrumentenpaket enthält die Venus Imaging Camera (VMC), die den Planeten im nahen-UV, sichtbaren und nahen-IR Bereich aufnehmen wird. Auch wenn VMC Bilder des Planeten von wesentlich höherer Auflösung als von der Erde aus sichtbar erreichen wird, ist eine unterbrechungsfreie Überwachung des Planeten nicht möglich. Es wird möglicherweise Perioden geben, in denen Teile des Planeten von der Erde aus sichtbar sind, nicht aber von der Raumsonde aus (verursacht durch die Position der Raumsonde im Orbit). Zusätzlich ist es wichtig erdgebundene Beobachtungen mit gleichzeitigen Beobachtungen der Raumsonde zu vergleichen. Insbesondere wird uns das erlauben unser Verständnis über die Dynamik der Venusatmosphäre zu erweitern, basierend auf den Daten von VEX sowohl im Vergleich mit Beobachtungen vor der VEX Mission als auch nach Abschluß der VEX Mission.

Es wird möglicherweise Perioden geben, in denen Teile des Planeten von der Erde aus sichtbar sind, nicht aber von der Raumsonde aus (verursacht durch die Position der Raumsonde im Orbit). Zusätzlich ist es wichtig erdgebundene Beobachtungen mit gleichzeitigen Beobachtungen der Raumsonde zu vergleichen. Insbesondere wird uns das erlauben unser Verständnis über die Dynamik der Venusatmosphäre zu erweitern, basierend auf den Daten von VEX sowohl im Vergleich mit Beobachtungen vor der VEX Mission als auch nach Abschluß der VEX Mission.


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Zielsetzungen

Die Zielsetzungen von VAOP sind es vor, nach und während der VEX Mission Bilder der Venus in hoher Qualität zu erlangen. Amateurastronomen, die CCD-Cameras mit Filtern für bestimmte Bandbreiten in den Wellenlängen des nahen Ultraviolett (UV), des sichtbaren Lichts und des nahen Infrarot (350nm bis 1000nm) verwenden, sollen ermuntert werden an der Sammlung von Bildern teilzunehmen. Die Beobachtungskampagnen werden enthalten:

  • Routineaufnahmen während jeder Venussichtbarkeit

  • koordinierte Beobachtungen während bestimmter Perioden der VEX-Mission, um entweder gleichzeitige oder ergänzende erdgestützte Bilder zu den VEX Beobachtungen zu erhalten


Ausrüstung  top

Im folgenden sind Anregungen für die Art der Ausrüstung enthalten, die erforderlich ist, um als Teil dieses Programmes nützliche Beobachtungen zu machen. auf

Teleskop

Erforderlich ist ein hochqualitatives Teleskop mit zumindest 8" (20cm) Öffnung, insbesondere für Aufnahmen mit UV-Filter. Diese kann jeglichen optischen Designs sein, auch wenn gute Resultate mit kommerziellen Schmitt-Cassegrain und langbrennweitigen Newton-Teleskopen erzielt wurden. Bei Teleskopen mit Glaslinsen oder bei Fenstern (Refraktoren und SCTs) sollte dem in den Linsen verwendeten Glastyp eine gewisse Aufmerksamkeit geschenkt werden, da sich das in einer signifikanten Dämpfung des UV-Anteiles im Spektrum auswirken kann. Das gilt auch für andere Glaselemente im optischen Weg, wie z.B. Barlow-Linsen.

Kamera

Die Bilder können entweder mit hochqualitativen monochromen CCD-Cameras oder mit monochromen digitalen Videocameras (z.B. basierend auf Webcam-Technologie) gewonnen werden. Color-CCD-Cameras/Videocameras sind für dieses Projekt nicht geeignet, da diese die Möglichkeit beschränken aussagekräftige gefilterte Aufnahmen zu erzielen, insbesondere im nahen UV-Bereich. Einige Beispiele für erfolgreich eingesetzte Cameras für Venus Aufnahmen:

  • DxK-Kameras von The Imaging Source
  • Atik Instruments ATK-1HS oder ATK-2HS
  • Lumenera LU075M
  • Modifizierte Philips Toucam mit monochromen CCD-Chip

Filter

Um der Mühe werte Aufnahmen der Venus zu erzielen, ist eine Grundausstattung mit drei Filtern erforderlich:

  • U-Band Filter (z.B. Johnson-Cousins photometisches U-Band oder Schott U-360, 300 – 400 nm passband)
  • V-Band Filter (z.B. Johnson-Cousins photometrisches V-Band)
  • I-Band Filter (z.B. Johnson-Cousins photometrisches I-Band od. ein übliches Infrarotfilter. Im Falle eines nicht dem Standard entsprechenden Infrarotfilters, sollte die cut-on Wellenlänge und/oder das Paßband angegeben werden)

Idealerweise sollten die Filter von photometrischer Qualität sein, d.h. ohne signifikanten IR-Durchlaß bei den Filtern für UV und visuellen Bereich. Auf jeden Fall sollen bei allen Beobachtungen die Filterspezifikationen (Hersteller, Produktnummer) angegeben werden. Die folgenden Filter sind ebenfalls nützlich, um die Aufnahmemöglichkeiten zu erweitern:

  • Ein photometrisches B-Band Filter
  • W47 oder violett Filter in Kombination mit einem IR-Block Filter
  • photometrisches R-Band Filter
  • 850 LP Filter (850 nm cut-on)
  • 1000 LP Filter (1000nm cut-on)

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Beobachtungsrichtlinien

Die Venus ist sehr hell, was mit den meisten Teleskop/CCD-Kombinationen im sichtbaren und nahen infraroten Wellenlängenbereich sehr kurze Belichtungszeiten gestattet. Im nahen UV erfordert die Kombination aus geringerer CCD-Empfindlichkeit und die Dämpfung durch die Erdatmosphäre längere Belichtungszeiten. Trotzdem sind die Belichtungszeiten im UV geringer als 100ms für die bei der Planetenfotografie typischen f-ratios.

Die effektive Brennweite des Instruments sollte so angepaßt sein, daß der Bildmaßstab pro Pixel annähernd das Zweifache des Auflösungslimits des Instrumentes beträgt (z.B.: wenn die Auflösung des Teleskops 0,5´´ ist, dann sollte der Bildmaßstab pro Pixel 0,25´´ sein). Der Bildmaßstab kann in Übereinstimmung mit nachstehender Gleichung berechnet werden:

Auflösung (in Bogensekunden pro Pixel) = 206265 x Pixelgröße (in microns) Brennweite (in mm)

Alternativ kann der aktuelle Bildmaßstab aus dem Bild gemessen werden (z.B. durch Division der Pixelanzahl, die der Planet am Schirm einnimmt, durch den Winkeldurchmesser des Planeten. Üblicherweise wird eine 2x bis 3x telenegative Barlow-Linse erforderlich sein, um den notwendigen Bildmaßstab (üblicherweise zwischen f/20 und f/40) zu erreichen.

Die Belichtungszeit sollte so angepaßt werden, daß ein guter Dynamikbereich sichergestellt ist ohne das Bild zu sättigen. Die optimalen Einstellungen für jede Filterkombination müssen experimentell ermittelt werden und hängen von den Bedingungen ab (z.B. Transparenz). Mit einem 235mm SCT bei f/35 zum Beispiel erfordert eine ATK-1HS Camera bei 10fps eine Belichtung von 1/25s für das U-Band und von 1/250 für das V-Band.

Idealerweise sollten die Aufnahmen bei guten Seeing-Bedingungen gemacht werden. Trotzdem ist eine Routineüberwachung während schlechter Seeing-Bedingungen oft ausreichend für größere atmosphärische Merkmale. Venus ist hell genug, um auch während der Tageszeit beobachtet und aufgenommen zu werden, wenn der Planet üblicherweise in höherer Elevation steht als zur Nachtzeit. Während Tagbeobachtungen soll darauf achtgegeben werden, daß das Teleskop nicht zufällig zur Sonne zeigt. Wie auch immer können tagsüber die Seeing-Bedingungen schlecht sein, besonders wenn der Teleskoptubus dem direkten Sonnenlicht ausgesetzt ist. Oft sind um Sonnenaufgang und –untergang die Seeing-Bedingungen gut.

Vor Routinebeobachtungen sollte das Aufnahme-Setup für Venus-Beobachtungen durch Experimentieren mit den Camera-Einstellungen, den Filterkombinationen und dem Öffnungsverhältnis optimiert werden. Der Beobachter sollte mit seinem Instrument, Camera und der Planetenfotografie vertraut sein. Das Magazin Sky & Telescope (http://www.skytelescope.com) hat einige Artikel über Planetenfotografie veröffentlicht, die für Venus-Beobachter von Interesse sein können:

  • Davis, M., and Staup, D. (20039 Shooting the Planets with Webcams, Sky and Telescope 105, 117-122
  • Grafton, E. (2003) Get Ultrasharp Planetary Images with your CCD Camera Sky and Telescope 106, 125-127
  • di Cicco, D. (2003) The New Face of Planetary Astronomy Sky and Telescope 106, 30-32
  • Dantowitz, R. (1998) Sharper Images through Video Sky and Telescope 96, 48-54
  • Shiga, D. (2004) Amateur images Venus´s surface http://skyandtelescope.com/news/article_1266_1.asp

Beobachtungen durchführen  top

Beobachtungsprotokoll

Wichtige Angaben zum Bild müssen aufgezeichnet werden, damit die Daten verwertbar sind. Daher sollte ein Beobachtungsprotokoll geführt werden, das folgende Angaben enthält:

  • Name des Beobachters
  • Beobachtungsort (geografische Länge u. Breite, Seehöhe)
  • Wetterbedingungen während der Beobachtung einschließlich Bewölkung, Seeing-Bedingungen, Durchsicht, Wind, Temperatur)
  • Teleskoptype, Größe f-ratio (Öffnungsverhältnis)
  • Kamera-Typ
  • effektive Brennweite des Instruments währen der Aufnahme, Bildgröße pro Pixel, Cameraeinstellungen (gain, Verschlußgeschwindigkeit, Anzahl der frames) für jedes Filter
  • Filtertypen
  • Bildbearbeitungsmethode (Art der Bildbearbeitung, einschließlich Korrekturen und Nachbearbeitung)
  • Bildorientierung (Richtung des Himmelssüdpols u. Himmelsrichtung der folgenden Seite des Bildes)

Dark- und Flatfield

Auch wenn viele Beobachter routinemäßig keine Dark- & Flat Field Korrekturen bei Planetenaufnahmen machen, verbessert diese Methode die Richtigkeit der Bilder, insbesondere wenn feine atmosphärische Besonderheiten festgestellt werden. Darkfields sollten mit denselben Belichtungseinstellungen aufgenommen werden wie für das aktuelle Bild, aber mit verschlossener Optik, damit kein Licht die Kamera erreichen kann. Bei den meisten Belichtungen für Venusaufnahmen ist der Dunkelstrom kaum von Bedeutung, ausgenommen bei UV Aufnahmen, wo höhere Gain-Einstellungen und längere Belichtungszeiten erforderlich sind.

Flatfields sollten bei ca. 2/3 des linearen Bereiches des Detektor-Chips aufgenommen werden. Flatfields können entweder vom Himmel bei Tageslicht angefertigt werden oder von einer vor der Teleskopöffnung gehaltenen weißen Fläche oder von der Innenseite einer Teleskopkuppel.

Bildbearbeitung

Die Bildbearbeitung kann mit verschiedener freeware oder kommerziellen Software-Applikationen vorgenommen werden. Für digitale Videodaten ist die freeware Registax (http://registax.astronomy.net) ein höchst empfehlenswertes Bearbeitungs-Tool, da es das automatisierte Auswählen, Stacken und Nachbearbeiten der Bilder gestattet. Zusätzlich können Dark- und Flatfield-Bilder automatisch vom Videostrom abgezogen werden.

Die Bildbearbeitung sollte die Auswahl scharfer einzelner Frames vom Video beinhalten, gefolgt von alignment & stacking individueller frames, um das Rauschen zu reduzieren. Grundsätzlich ist eine Nachbearbeitung mit Wavelets und unscharfer Maske erforderlich um feine Details sichtbar zu machen. Wie auch immer sollte bei der Bildbearbeitung vorsichtig vorgegangen werden, um das Entstehen von Bearbeitungs-Artefakten hintanzuhalten.

Digitale Videoaufzeichnung

  • Fertige ein darkfield-video an
  • Fertige mit jedem Filter ein Flatfield-Video an
  • Mache Aufnahmen von der Venus unter Verwendung von Filtern, zeichne die Endzeit und Dauer der Videoaufzeichnung auf
  • Bearbeite die Videobildsequenz, um hochqualitative gestackte Bilder zu erzielen, die dark- und flatfield korrigiert sind
  • Mache eine maßhaltende Nachbearbeitung (wavelet)
  • Beschrifte die Bilder mit Bilddetails einschließlich Filter und Beobachtungszeit
  • Lege die Bilder den Britisch Astronomical Association Venus Koordinatoren vor

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Bildbeispiele


Bild 1: U-Band gefilterte Bilder der Venus aufgenommen mit einem 235mm Schmitt-Cassegrain SCT Teleskop und einer SAC-8 CCD Camera im video mode Ein Beispiel einer Routineüberwachung der Venus, mit Bildern aufgenommen ungefähr zur gleichen Tageszeit zwischen 8.März und 18.April 2004. Am Planeten sind wechselnde Wolkenstrukturen sichtbar. Die Auflösung der einzelnen Bilder variiert von Tag zu Tag verursacht durch Unterschiede in den Seeing-Bedingungen (atmosphärische Turbulenzen). Über den Zeitraum einer sechswöchigen Beobachtungsperiode verändert sich die Phase und der sichtbare Durchmesser des Planeten signifikant All images by Jason Hatton (jason.hatton@esa.int)


Bild 2: Gefilterte Bilder der Venus, 13. Oktober 2004 Ein Satz von Bildern zeigt die wechselnde Erscheinung der Venus in verschiedenen Wellenlängen. Beide Bilder, das U-Band (ultraviolett) und W47 + Infrarot Blocking (violett) zeigen Wolkenstrukturen, die am deutlichsten in den ultra-violetten Bildern in Erscheinung treten. Im Gegensatz dazu war der Planet größtenteils nichtssagend in den Bildern des visuellen Bereiches und im nahen Infrarot Alle Bilder aufgenommen von Jason Hatton mit einem 235mm SCT in Mill Valley, Californian Mill Valley, California


Bild 3: Feine Musterungen entdeckt im Infrarot, 2.Oktober 2004 Routineüberwachung ist wichtig um ungewöhnliche Besonderheiten zu entdecken. In diesem Satz von Bildern, ist eine zarte dunkle Musterung in der nördlichen Hemisphäre im Infrarot zu erkennen (am deutlichsten hervortretend im stark nachbearbeiteten 850LP Bild). Einige andere Beobachter entdeckten ähnliche Merkmale im Infrarot um dieselbe Zeit herum. Alle Bilder aufgenommen von Jason Hatton mit einem 235mm SCT in Mill Valley, California


Vorlage der Bilder  top

Für die WAA wird es eine zentale Sammlung und Weiterleitung der Bilder geben, bitte die Adresse observer@waa.at dafür verwenden!

Abschließend bearbeitete Bilder sollen dem Venus Koordinator der Britisch Astronomical Association vorgelegt werden. Der derzeitige Koordinator für die BAA Venus Section ist Dr. Richard McKim.

Bilder können per email übersandt werden an: Rmckim5374@aol.com

Im Allgemeinen akzeptiert die BAA hochqualitative JPEG Bilder mit den Details der Beobachtung entweder vermerkt am Bild oder in einer beigeschlossenen Datei. Diese sollte folgende Informationen enthalten:

  • Name des Beobachters
  • Beobachtungsort (geografische Länge u. Breite, Seehöhe)
  • Wetterbedingungen während der Beobachtung einschließlich Bewölkung, Seeing-Bedingungen, Durchsicht, Wind, Temperatur)
  • Teleskoptype, Größe f-ratio (Öffnungsverhältnis)
  • Kamera-Typ
  • Effektive Brennweite des Instruments währen der Aufnahme, Bildgröße pro Pixel, Cameraeinstellungen (gain, Verschlußgeschwindigkeit, Anzahl der frames) für jedes Filter
  • Filtertypen
  • Bildbearbeitungsmethode (Art der Bildbearbeitung, einschließlich Korrekturen und Nachbearbeitung)
  • Bildorientierung (Richtung des Himmelssüdpols u. Himmelsrichtung der folgenden Seite des Bildes)

Um den Gebrauch der Bilder für das VEX Team zu erleichtern, sind Bilder im FITS Format vorzuziehen, mit allen Bilddetails enthalten im FITS header.



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Beobachtungskampagnen

Routinebeobachtungen

Routinebeobachtungen werden während der gesamten Periode, während der VEX den Planeten beobachtet benötigt, genauso wie nach Vollendung der Mission. Da die Venus eine hohe Oberflächenhelligkeit hat ist sie potentiell jederzeit beobachtbar, wenn sie weit genug von der Sonne entfernt ist, um sicher beobachtet werden zu können. Hier ist eine Liste der Venussichtbarkeiten für 2006 bis 2011.

Datum Ereignis RA Dec
13.01.2006 untere Konjunktion 19h 38m-15° 56'
25.03.2006 westl. Elongation 21h 21m-13° 39'
27.10.2006 obere Konjunktion 14h 09m-12° 00'
09.06.2007 östl. Elongation 08h 25m+21° 39'
18.08.2007 untere Konjunktion 09h 37m+5° 42'
28.10.2007 westl. Elongation 11h 17m+4° 44'
09.06.2008 obere Konjunktion 05h 10m+23° 00'
15.01.2009 östl. Elongation 22h 54m-7° 21'
27.03.2009 untere Konjunktion 00h 13m+10° 22'
05.06.2009 westl. Elongation 01h 52m+9° 00'
11.01.2010 obere Konjunktion 19h 33m-22° 32'
19.08.2010 östl. Elongation 12h 43m-6° 28'
29.10.2010 untere Konjunktion 14h 04m-18° 59'
08.01.2011 westl. Elongation 15h 59m-16° 59'
16.08.2011 obere Konjunktion 09h 44m+14° 50'

Spezielle Beobachtungskampagnen

Periodisch werden Beobachtungskampagnen in Verbindung mit Beobachtungen der Raumsonde koordiniert. Informationen über Beobachtungskampagnen werden auf der Website der ESA bekannt gegeben.


Nützliche Websites  top

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