Sternenhimmel im Hochschul-Observatorium

Den Blick zu den Sternen richten Studierende der h_da ab sofort auf dem Kleinen Feldberg im Taunus. Dort betreibt die h_da neuerdings eine eigene Forschungs- und Lehrsternwarte. Studierende aus der Informatik und dem Maschinenbau arbeiten hier interdisziplinär miteinander, um den Betrieb und die Automatisierung astronomischer Teleskope weiterzuentwickeln.

Von Simon Colin, 8.9.2026

Ein wenig versteckt im Wald am Kleinen Feldberg liegt ein umzäuntes Areal. Hier befindet sich die Hans-Ludwig-Neumann-Sternwarte des Physikalischen Vereins. Deren etablierte Sternwarte hat eine Nachbarin erhalten: die neue Forschungs- und Lehrsternwarte der h_da. In Eigenarbeit haben Informatik-Professor Reiner Wichert und seine Studierenden die Sternwarte errichtet: vom Betonfundament, das sie selbst gegossen haben, bis zur Kuppel, die in Handarbeit aufgebaut und justiert wurde.

Das interdisziplinäre Team möchte künftig dazu beitragen, die Astrofotografie zu verbessern. Derzeit haben sie die so genannte schwere Montierung im Blick. Damit Teleskope bestmögliche Sternenfotos aufnehmen, brauchen sie eine präzise und für das jeweilige Gewicht geeignete astronomische Montierung: eine Halterung, mit der sich das Teleskop bewegen lässt. Maschinenbau-Studierende um Professor Norbert Schneider entwickeln momentan eine solche Montierung, die für voll ausgestattete Teleskope von bis zu 150 Kilogramm ausgelegt werden soll. Ein besonderes Augenmerk liegt hier auf der Auswahl von Komponenten wie Motor, Getriebe und Positionssensor und deren präzisen Zusammenspiel.

Prof. Reiner Wichert und seine Studierenden haben derweil die intelligente Steuerung und Automatisierung der Sternwarten-Technik im Blick. Ihnen geht es darum, das Handling der schweren Montierung so zu verbessern, dass möglichst brillante Aufnahmen entstehen. Hierzu arbeitet die Astro-Community bereits mit etablierten Open Source-Softwaresystemen wie N.I.N.A., zu denen die h_da-Sternencrew neuartige Verfahren beitragen möchte. Fünf Projekte laufen aktuell.

Basis jeder guten Astroaufnahme ist eine bestmögliche Polausrichtung. Dazu muss jede Sternwarte auf den Nordpol ausgerichtet werden: stationäre Sternwarten einmalig, mobile Sternwarten bei jedem Ortswechsel. Eine Software errechnet, wie weit die Montierung vom Nordpol abweicht. Die Korrektur wird dann bislang per Hand gemacht. „Wir möchten diesen Prozess durch Motoren ersetzen, die automatisch korrigieren. Für die von uns geplante schwere Montierung gibt es dafür bislang keine passende Lösung. Die Studierenden übertragen dieses Prinzip deshalb auf die erforderliche Größen- und Gewichtsklasse“, sagt Prof. Dr. Reiner Wichert.

Ist die Montierung präzise auf den Himmelsnordpol ausgerichtet, geht es darum, das gewünschte Objekt zu fixieren, so dass es sich genau im Bildmittelpunkt befindet. Auch hierbei hilft Software, die Sterne und ganze Galaxien gespeichert hat. Hierzu untersuchen die Studierenden, wie sich maschinelles Lernen für so genannte adaptive Pointing-Modelle einsetzen lässt, so dass die gewünschten Objekte künftig noch schneller gefunden und fixiert werden. Dann kann die Aufnahme starten. Doch speziell in der Astrofotografie dauert sie je nach Belichtungszeit schon einmal mehrere Stunden. Daher ist eine saubere Nachführung nötig, damit die Sterne am Ende nicht wie verwaschene Striche aussehen. Knackpunkt sind die Getriebe und Motoren der Montierung, die leichte Fehler aufweisen können. „Ziel ist es, das Verhalten solcher Nachführfehler, insbesondere des Getriebespiels, mithilfe maschinellen Lernens datenbasiert vorherzusagen und künftig zu kompensieren“, erläutert Prof. Dr. Reiner Wichert

Ein weiteres Ziel: die autonome Remote-Steuerung des Hochschul-Observatoriums. Dazu entwickeln die Studierenden Mechanismen, um die Montierung, die Teleskop-Kamera, die Kuppel und die Wettersensorik aus der Ferne steuern zu können. Ganze Beobachtungsnächte sollen hierdurch künftig auch einmal aus der Ferne gestartet und beendet werden. Besonders wichtig ist dies bei kritischen Situationen, etwa bei schnell aufziehendem Unwetter. Hier soll das System künftig kritische Zustände erkennen und geeignete Schutzmaßnahmen einleiten können. Schließlich entwickeln die Studierenden einen Digitalen Zwilling der Montierung. Er soll das Verhalten der realen Montierung und des Zustands der Kuppel softwareseitig nachbilden und damit Tests und Experimente ermöglichen, ohne dass die reale Hardware dafür ständig betrieben werden muss.

Und was sagt der weitere Blick in die Sterne? Auch die Astrofotografie selbst möchte Prof. Dr. Reiner Wichert mit seinen Studierenden gerne verbessern. Dazu zählt Software, die das Bildrauschen noch weiter reduziert, und auch die Bildverarbeitung, zum Beispiel beim so genannten Stacking. Hierbei werden mehrere Aufnahmen desselben Motivs mit etablierten Programmen wie Siril oder Astro Pixel Processor automatisch ausgerichtet und übereinandergelegt, um Rauschen zu reduzieren und Details sichtbar zu machen. Die Auswahl geeigneter Aufnahmen und die Optimierung der Verarbeitung erfolgen bislang jedoch weitgehend durch den Menschen. KI-basierte Verfahren könnten künftig dabei helfen, diese Auswahl und Verarbeitung adaptiver zu gestalten und teilweise zu automatisieren. Die kreative und fachliche Bildbearbeitung bleibt dabei auch weiterhin bewusst dem Menschen vorbehalten. Und der Blick durchs Teleskop lässt sich sowieso durch nichts ersetzen.