Rollen Sie Ihr eigenes Ganzes

Feb 25, 2024

Als ich kürzlich eines Nachts nach Hause fuhr, sah ich vor meinem Auto einen spektakulär hellen Meteor am Himmel aufblitzen. Ein beträchtlicher Brocken interplanetaren Schutts muss auf dem Weg zu einer nicht allzu weit entfernten Bruchlandung gewesen sein, sagte ich mir. Mein nächster Gedanke war: Wenn ich einen Einfluss auf diesen leuchtenden Streifen hätte und wenn mindestens eine andere Person in meiner Region ebenfalls über solche Informationen verfügte, könnten wir möglicherweise eine Triangulation durchführen und die Landezone eingrenzen. Ich bin natürlich nicht der Einzige, der über diese Möglichkeit nachdenkt – und ich erfuhr bald, dass Menschen auf diese Weise tatsächlich erfolgreich Meteoriten gefunden haben.

Ein Beispiel ereignete sich im Jahr 2012, als ein Feuerball den Himmel über Nordkalifornien erleuchtete. Bilder des Meteors wurden von einem Projekt namens CAMS (Cameras for Allsky Meteor Surveillance) aufgenommen – einem Projekt der NASA und des SETI-Instituts. Diese Beobachtungen ermöglichten die Schätzung der Flugbahn und der Landezone des Objekts, und die Berichterstattung über das Ereignis im San Francisco Chronicle führte bald zur Entdeckung dessen, was als Novato-Meteorit bekannt wurde.

CAMS ist nicht das einzige Projekt dieser Art, das nach Meteoren sucht. Ein anderes ist das Global Meteor Network, dessen Mission es ist, den Nachthimmel mit „einem globalen wissenschaftlichen Instrument“ zu beobachten. Die Organisatoren dieses Netzwerks bieten sogar Anleitungen dazu, wie jeder eine geeignete Kamera auf Basis des Raspberry Pi bauen kann und wie man Beobachtungen beisteuern kann, die dabei helfen können, die Umlaufbahnen der Mutter-Asteroiden zu bestimmen, die bestimmte Meteore hervorgebracht haben.

Ich war versucht, mich der Sache anzuschließen, aber nachdem ich mehr über das Thema gelesen hatte, entdeckte ich alternative Strategien für den Bau einer Kamera zur Überwachung des Nachthimmels. Letztendlich entschied ich, dass ich lieber attraktive Farbbilder aufnehmen wollte, als dass ich Daten zum Global Meteor Network beitragen wollte, das Schwarzweißkameras aufgrund ihrer höheren Empfindlichkeit verwendet.

Zu den erforderlichen Komponenten gehören ein Raspberry Pi-Mikrocomputer (Gehäuse nicht abgebildet), eine hochwertige Raspberry Pi-Kamera, ein Objektiv, eine kuppelförmige transparente Objektivabdeckung, ein 5-Volt-Netzteil und ein wasserdichter Schottanschluss für die Stromversorgung mit Wechselstrom um durch die Wand des wasserdichten Gehäuses (nicht abgebildet) zu gelangen, in dem sich die Kamera befindet.James Provost

Deshalb habe ich mich entschieden, eine andere Art von All-Sky-Kamera zu bauen, eine, die ebenfalls auf einem Raspberry Pi basiert, aber die Raspberry Pi High Quality-Farbkamera verwendet, und folgt dabei der Führung eines Projekts, das vernünftigerweise „Allsky Camera“ heißt.

Die Hardware für dieses Projekt besteht aus einem Raspberry Pi und entweder der Raspberry Pi HQ-Kamera oder einer der speziell entwickelten Planetenkameras von ZWO. Um wirklich „all sky“ zu sein, sollte die Kamera mit einem Fischaugenobjektiv mit einem 180-Grad-Sichtfeld ausgestattet sein. Da ich erkannte, dass mein Zuhause von Bäumen umgeben ist, entschied ich mich für ein Objektiv mit einem engeren Sichtfeld (120 Grad). Empfehlenswert ist ein moderner Raspberry Pi 4, ich habe aber einen mehrere Jahre alten Raspberry Pi 3 Model B verwendet, einfach weil ich ihn zur Hand hatte. Ich habe mich für die Verwendung einer Raspberry Pi HQ-Kamera für 60 US-Dollar anstelle einer ZWO-Kamera entschieden, da diese eine höhere Auflösung bietet.

Um diese Hardware vor Witterungseinflüssen zu schützen, habe ich den Pi, die Kamera und einen geeigneten Wandstecker zur Stromversorgung des Pi in einem wasserdichten Kunststoffgehäuse für 25 US-Dollar untergebracht. Die Öffnung, die ich für das Kameraobjektiv geschnitten habe, ist mit einer durchsichtigen Acrylkuppel für 16 US-Dollar abgedeckt. Die erste Kuppel, die ich gekauft habe, war verzerrt, aber ich habe eine andere bestellt, die viel besser funktionierte. Ich kaufte außerdem ein 11-Dollar-Gehäuse für den Raspberry Pi (eines mit Lüfter) und ein langes Verlängerungskabel, das ich durchtrennte und an einen wasserdichten Schottverbinder anschloss. Dadurch kann ich das Gerät auch bei Regen draußen stehen lassen.

Den Anleitungen in einem sehr schönen Tutorial-Video folgend, fand ich es einfach, die Allsky Camera-Software auf meinem Pi einzurichten und sie in einer „Headless“-Konfiguration auszuführen, also ohne Monitor oder Tastatur. Ich greife drahtlos von einem Laptop aus über mein lokales Netzwerk per SSH darauf zu.

Die Flugbahn eines Meteors durch die Atmosphäre kann Hinweise auf die Position aller überlebenden Teile davon geben und auch Aufschluss über die Umlaufbahn des Mutterkörpers um die Sonne geben. Mit Bildern der Meteorspur, die von zwei Kameras aufgenommen wurden, kann diese Flugbahn ermittelt werden: Die Position einer leuchtenden Spur relativ zu den Hintergrundsternen in einem Bild definiert eine Ebene, und der Schnittpunkt zweier Ebenen definiert die Flugbahn.James Provost

Ich habe alles eingeschaltet – aber die Kamera funktionierte überhaupt nicht. Also habe ich den entsprechenden Abschnitt zur Fehlerbehebung in der umfangreichen Dokumentation des Projekts aufgesucht und versucht, was dort empfohlen wurde – die Grafikbeschleunigung „Glamour“ auf dem Pi zu aktivieren. Allerdings immer noch keine Bilder. Schließlich entdeckte ich einige Änderungen an einer Konfigurationsdatei, die bei der Verwendung der HQ-Kamera auf einem Pi 3B erforderlich sind, wodurch ich ein hoffnungslos verschwommenes Bild der Decke meines Büros erhalten konnte.

Durch Versuch und Irrtum gelang es mir, den manuellen Fokus der Kamera richtig einzustellen. Und nach und nach lernte ich, wie ich die Vielzahl der in der Allsky Camera-Software verfügbaren Einstellungen anpassen kann, was entweder durch Bearbeiten einer Konfigurationsdatei oder, noch bequemer, über eine Webschnittstelle dieser Software erfolgt.

Ich habe zum Beispiel gelernt, dass ich die Auflösung der Bilder reduzieren sollte, die zum Erstellen von Zeitraffervideos verwendet werden, damit die mit der beeindruckenden nativen Auflösung der HQ-Kamera (4.056 x 3.040 Pixel) gespeicherten Bilder nicht die auf meinem Pi verfügbare Verarbeitungs- und Speicherkapazität überfordern. Dazu war zwar die Anpassung einer Konfigurationsdatei erforderlich, andere Einstellungen können jedoch über die Weboberfläche angepasst werden, wodurch es auch sehr einfach ist, Livebilder anzuzeigen, zuvor gesammelte Bilder zu durchsuchen und Zeitraffervideos anzuzeigen und zu speichern.

Dieses Zeitraffervideo zeigt den Nachthimmel, der der rosigen Morgendämmerung weicht, wie von dieser All-Sky-Kamera aufgenommen.Spectrum Staff

Eine Sache, die mich schon früh verwirrte, war, wie gut eine solche Kamera funktionieren würde, um vorbeifliegende Meteore einzufangen, wenn man bedenkt, dass die Kamera Standbilder und keine Videos mit vielen Bildern pro Sekunde aufnimmt. Aber meine Bedenken ließen nach, nachdem ich Bilder vom Nachthimmel über meinem Haus aufgenommen hatte, in denen einige das Licht vorbeifliegender Flugzeuge einfingen. Die langen Lichtspuren in diesen Bildern machten deutlich, dass die Belichtungszeit mindestens einige zehn Sekunden betragen musste. Ich wusste, dass es sich um Flugzeuge und nicht um Meteoritenspuren handelte, da die Streifen parallele Spuren (von Flügelspitzenlichtern) und offensichtliche Pulsationen von Blitzgeräten enthielten.

Ich hoffe, eines Tages noch Meteore mit diesem Ding einfangen zu können. Dafür gehe ich vielleicht Mitte August in den Bergen campen, wenn die Perseiden ihren Höhepunkt erreichen. Meine Familie und ich hatten vor Jahren eine solche Reise unternommen, aber ich hatte damals keine All-Sky-Kamera. So kehrte ich mit nur wenigen verblassten Erinnerungen an das wunderbare Schauspiel, das die Natur über unseren Köpfen geboten hatte, nach Hause zurück. Das nächste Mal werde ich etwas haben, das ich mir immer wieder ansehen kann!