Matthew Dominicks Foto eines grünen Polarlichts, das aus dem an die ISS angedockten Boeing Starliner zu kommen scheint (Bildnachweis: NASA/Matthew Dominick)
Der Blick von der Erde zu den Sternen ist unglaublich, aber nur wenige haben die Möglichkeit, ihren Heimatplaneten vom Weltraum aus zu betrachten und die unglaubliche Szenerie mit der Kamera einzufangen.
Auf einer kürzlich stattgefundenen Veranstaltung von X Spaces (ehemals Twitter Spaces) verrieten die NASA-Astronauten Matthew Dominick und Don Pettit die Geheimnisse der Astrofotografie aus einer niedrigen Erdumlaufbahn.
Dominick, der sich derzeit im Rahmen der Expedition 71 an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) befindet, und Pettit, der im September zum Außenposten in der Umlaufbahn starten wird, gaben ihr astrofotografisches Know-how weiter und beschrieben, wie sie aus einer Höhe von 320 bis 400 Kilometern unglaubliche Bilder von der Erde, der Atmosphäre und den Sternen aufnehmen.
„Es ist einfach eine unglaubliche Aussicht aus dem Fenster“, sagte Dominick während der von der NASA organisierten Veranstaltung. „Und ich merke, dass so viele Menschen von den Bildern, die wir hier oben machen können, fasziniert sind.“
Die Fotografie ist tatsächlich ein wichtiger Teil der Aufgabe eines Astronauten an Bord der ISS, der den Planeten weit unten dokumentiert. Die NASA-Astronauten werden im Johnson Space Center in Houston im Umgang mit einer Kamera geschult. Dominick, der am 4. März als Kommandant der SpaceX Crew-8-Mission zur ISS gestartet ist, schätzt, dass er während seiner Zeit im All zwischen 150.000 und 200.000 Bilder aufgenommen hat. Er hat auch ein kurzes Video gedreht, das zeigt, wie einige der erstaunlichen Fotos gemacht werden.
Es ist nicht so einfach, die Kamera durch das Fenster nach draußen zu richten, sagte Pettit. Zum einen bewegt sich die ISS mit einer Geschwindigkeit von etwa 28.000 km/h, was bedeutet, dass bei einer zeitlich begrenzten Aufnahme die Konturen der Erde verschwimmen würden.
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Das andere Problem sind die Sterne. Auf der Erde verwandelt die Rotation unseres Planeten die Sterne in lange Streifen, die um den Pol kreisen, es sei denn, man verwendet eine äquatoriale Montierung mit einem Motorantrieb, um die Sterne zu verfolgen, während sie sich aus unserer Perspektive am Himmel bewegen. Da sich die ISS nicht auf der Erde befindet, muss sie sich nicht um die Drehung unseres Planeten kümmern. Aber es gibt ein anderes Problem, wenn sich die Station um den Planeten bewegt.
„Es ist schwierig, die Sterne bei Belichtungen von mehr als einer Viertel- oder vielleicht einer halben Sekunde als Punkte zu erhalten“, sagte Pettit. „Das liegt an der Steigungsrate des Senders, die dazu führt, dass die Sterne nachziehen, anstatt als Punkte zu erscheinen. Man kann einfach keine Langzeitbelichtung machen.“
Pettit, dessen Interesse an der Fotografie bereits in seiner Kindheit durch seine Mutter geweckt wurde, die als freiberufliche Fotografin für verschiedene Zeitschriften arbeitete, hat jedoch einige Tricks in petto. Wenn er im September zur ISS aufbricht, wird sich unter seinen persönlichen Gegenständen ein kleines Gerät befinden, das sich, wenn es aufgezogen wird, mit einer Umdrehung pro 90 Minuten bewegt (das ist die Zeit, die die ISS braucht, um die Erde zu umrunden).
„Es handelt sich im Grunde um einen siderischen Antrieb der Raumstation, der sich der Neigungsrate der Station anpasst, und ich kann ihn um etwa plus oder minus 10 % beschleunigen und verlangsamen, und ich hoffe, dass ich damit Zeitbelichtungen der Sterne von 30 Sekunden bis zu einer Minute Länge machen kann“, sagte Pettit. Diese Aufnahmen könnten dann in einer Bildverarbeitungssoftware übereinandergelegt werden, um, wie Pettit hofft, „wirklich spektakuläre Sternfeldbilder zu erhalten, insbesondere solche, die die Farbe der Sterne zeigen, die man mit dem Auge sehen kann.“
Pettit ging die Kameraausrüstung durch, die im Laufe der Jahre von den Astronauten auf der ISS verwendet wurde.
„Für digitale Standbildkameras haben wir immer die Spitzenkameras von Nikon verwendet“, sagte er. „Bei meiner ersten Mission [im Jahr 2002] war es eine Kodak Nikon 760, eine hochwertige Profikamera mit einem Kodak-Chip. Bei meiner zweiten Mission [2008] verwendeten wir Nikon D2X-Kameras, und bei meiner dritten Mission [2011] waren es Nikon D3S-Kameras. Und jetzt haben wir die Nikon Z9 und die D5 auf der Station. Außerdem werden wir bald ein 14mm f/1.4 Weitwinkelobjektiv und ein 15mm Prime Cinema T1.8 Objektiv haben, die beide an die Z9 angepasst sind. Ich hoffe wirklich, dass diese beiden Objektive die Astrofotografie im Weitwinkelbereich auf eine Weise ermöglichen, wie wir es bisher nicht konnten.“
Don Pettits Lieblingsbild des Sternenschweifs, das den Ruck zeigt, den die Station bei der Änderung ihrer Neigung verursacht. (Bildnachweis: NASA/Don Pettit)
Welches sind die Lieblingsbilder der beiden Astronauten, die sie im Weltraum aufgenommen haben, bei all ihrer erstklassigen Kameraausrüstung? Für Dominick war eines seiner Lieblingsbilder eine reine Glückssache.
„Eines Tages befand sich der Starliner von [Boeing] vor der Station und sollte einige Heißzündungstests durchführen, und der Flugdirektor rief mich an und fragte, ob ich davon ein Video machen könnte“, erinnert er sich. „Zufälligerweise flogen wir über die Antarktis, und die Aurora war genau dort – ein Strom grüner Aurora, von dem ich sagen konnte, dass er sich auf Starliner zubewegte und es so aussah, als würde diese grüne Aurora aus Starliner herauskommen. Ich war so aufgeregt und wusste, dass ich das Foto machen musste. Glücklicherweise hatte ich schon viele Nachtaufnahmen von Polarlichtern gemacht, so dass ich ungefähr wusste, mit welchen Einstellungen ich beginnen musste.“
Pettits Lieblingsfoto entstand zu Beginn seiner Astronautenkarriere, im Jahr 2003, und nutzte die normalerweise ungünstigen Sternenspuren. Es ist sogar so lange her, dass es nicht einmal mit einer Digitalkamera aufgenommen wurde!
„Es wurde auf Fujichrome 100-Film aufgenommen [den Pettit aufgrund seiner Nachtempfindlichkeit mit einer Sondergenehmigung zur ISS mitnehmen durfte] , und zwar mit einer Belichtungszeit von 15-20 Minuten, und es zeigt vorbeiziehende Städte. Es zeigt verschiedene Regionen in der Atmosphäre, die untere Region bis zu 120 Kilometern [75 Meilen] und die F-Region [der höchste Teil der Ionosphäre] in 300 bis 600 Kilometern [186 bis 373 Meilen] , also die Region, in der die Raumstation kreist“, sagte er.
Auf dem Bild von 2003 ist auch die ungeschickte Art und Weise zu erkennen, mit der die Raumstation ihre Neigung änderte, was dazu führte, dass die Spuren alle einen leichten Ruck hatten, als die Station taumelte. „Im Jahr 2003 waren die Algorithmen zur Steuerung der Lage der Raumstation noch nicht so ausgereift wie heute“, so Pettit. „Aber dieses Bild zeigt so viel Physik, so viele natürliche Phänomene.“
Manchmal muss ein Astronaut aber auch einfach nur die Kamera weglegen, zusehen, wie sich ein Spektakel vor ihm entfaltet, und erkennen, wie glücklich er sich schätzen kann, in einer so privilegierten Position zu sein, um Zeuge solcher Ereignisse zu werden. Dominick erinnert sich an einen Vorfall, als die ISS über die Küste Südafrikas flog, wo gerade ein riesiges Gewitter ausbrach.
„Den stärksten Blitz sahen wir von der Kuppel des Bahnhofs aus“, sagte er. „Ich griff nach der Kamera, um ein Foto zu machen, und versuchte herauszufinden, wie man einen Zeitraffer daraus machen könnte, aber ich hörte einfach auf, weil ich wusste, dass ich es nicht rechtzeitig hinbekommen würde und den Moment verpassen und nicht erleben würde. Ich glaube, manchmal ist es einfach gut, die Kamera wegzulegen.“
Neunzig Minuten später war die ISS wieder über Südafrika, und Dominick war mit seiner Kamera bereit. Der Sturm hatte inzwischen etwas nachgelassen, aber er machte trotzdem sein Zeitrafferbild. Die ISS-Astronauten machen so viele Fotos, dass sie keine Zeit haben, sie alle durchzusehen, aber sie werden alle ins Internet hochgeladen, damit jeder sie sich ansehen kann. Dominick wurde bald darauf über soziale Medien von jemandem kontaktiert, der sich seine Zeitrafferaufnahme des südafrikanischen Gewitters angesehen hatte und etwas entdeckt hatte: einen roten Kobold.
Matthew Dominicks Bild eines Gewitters über der Küste Südafrikas und der von ihm aufgenommene Sprite (über dem großen Blitz in der Mitte). (Bildnachweis: NASA/Matthew Dominick)
Sprites sind ein Phänomen, das mit Gewittern in Verbindung gebracht wird, insbesondere elektrische Entladungen, die von Gewitterwolken nach oben zeigen und hoch in den Himmel aufsteigen. Ein Jahrhundert lang wurden Sprites nur selten gesichtet, bis sie 1989 erstmals mit der Kamera eingefangen wurden. Seitdem wurden sie immer häufiger aus Flugzeugen und aus dem Weltraum fotografiert. Aber Sprites sind so kurzlebig, dass selbst Astronauten, die auf die Kumulonimbuswolken von Gewittern hinunterschauen, sie nicht immer in Echtzeit sehen und sie erst im Nachhinein bei der Durchsicht ihrer Bilder bemerken.
„Es ist erstaunlich, wie oft man auf einem Bild einen Kobold auf dem Gipfel eines Gewitters sehen kann, den man vor Ort nie zu Gesicht bekommen hat“, sagt Pettit.
Die Fotografie von der Raumstation aus hat einen offensichtlichen wissenschaftlichen Nutzen, wie zum Beispiel die Aufnahmen von Sprites. Was Dominick und Pettit jedoch am meisten Spaß macht, ist die Möglichkeit, ihre Bilder mit der Öffentlichkeit zu teilen.
„Eine der größten Freuden der Astrofotografie von der Raumstation aus ist die Möglichkeit, durch Bilder mitzuteilen, was wir als Astronauten zu sehen bekommen“, sagte Pettit. „Es ist allerdings nicht ganz dasselbe, denn die Farben und die Dynamik lassen sich mit Standbildern nicht so gut erfassen wie mit dem, was man mit den Augen sieht.“
Dieses Bestreben, das Leben auf der ISS und den Blick durch die Fenster mit der gleichen Genauigkeit und Klarheit zu dokumentieren, wie sie die Astronauten selbst erleben, treibt Dominick zu seiner eigenen Fotografie an.
„Wenn man in der Umlaufbahn ankommt und den ersten Blick aus dem Fenster wirft – ich habe den Rest der Mission damit verbracht, herauszufinden, wie man das einfangen kann, was meine Augäpfel sehen, den dramatischen Dynamikbereich, den wir hier oben haben, die Übergänge zwischen Tag und Nacht“, sagte er. „Ich muss die Dinge, die ich mit meinen Augen sehe, erst noch vollständig mit einer Kamera einfangen, aber ich fühle mich verpflichtet, es zu tun. Ich habe das Gefühl, dass ich die Erfahrungen, die ich hier oben mache, mit anderen teilen muss.“
Und du kannst an dieser Erfahrung teilhaben, indem du den Astronauten auf ihren Instagram-Feeds folgst. Den von Matthew Dominick finden Sie hier, den von Don Pettit hier. Sie können auch Bilder auf dem NASA Gateway to Astronaut Photography of Earth finden.
