Ein Grad pro Sekunde: die Raumstation mit dem Handy

Fast alle Ziele am Himmel haben den Anstand zu warten. Ein Nebel steht stundenlang an derselben Stelle, und wenn heute Abend das Stativ schief stand, nehmen Sie ihn morgen genauso wieder auf. Die Internationale Raumstation verhält sich wie ein Zug: Sie startet zur Zeit, die im Fahrplan steht, quert den Himmel in ein paar Minuten und ist weg, und der nächste brauchbare Überflug kann in zwei Tagen liegen oder in zwei Wochen. Wer mit dem Handy in der Jackentasche ankommt, schaut zu.

Ein Punkt, der die Sonne spiegelt

Die Station leuchtet nicht selbst. Sie sehen sie, weil sie Sonnenlicht reflektiert, aus demselben Grund, aus dem Sie den Mond sehen, und die NASA nennt sie das dritthellste Objekt am Himmel: ein ruhiger weißer Punkt, der ohne zu blinken zwischen den Sternen entlangzieht, mit bloßem Auge zu erkennen, ganz ohne Gerät.

Daraus folgt das einzige brauchbare Zeitfenster. Tagsüber ist der Himmelshintergrund zu hell, mitten in der Nacht fliegt die Station im Erdschatten und hat nichts mehr zu spiegeln. Alle sichtbaren Überflüge fallen in die Stunden um Sonnenuntergang und Sonnenaufgang, wenn es unten schon dunkel ist und oben, in vierhundert Kilometern Höhe, die Sonne noch scheint. Dieselbe Geometrie erklärt, wie manche Überflüge enden. Der Punkt geht nicht immer am Horizont unter: Tritt er auf halber Höhe in den Erdschatten, erlischt er genau dort, innerhalb weniger Sekunden, und auf Ihrem Bild wird die Spur dünner, bis sie im Nichts verschwindet. Das ist der schönste Schluss, den dieses Motiv zu bieten hat, und die Vorhersage kündigt ihn vorher an.

Die Rechnung, die alles entscheidet

Drei Zahlen der NASA genügen. Die Station umkreist die Erde mit etwa 28.000 Kilometern pro Stunde, in einer mittleren Höhe von rund 400 Kilometern, und braucht für eine Runde um den Planeten ungefähr neunzig Minuten. Den Rest liefert eine Division: Steht sie im Zenit, also fast senkrecht über Ihnen, werden aus diesen 7,8 Kilometern pro Sekunde gut ein Grad pro Sekunde scheinbarer Bewegung.

Ein Grad pro Sekunde bekommt man am Himmel sonst nie zu sehen. Sterne wandern mit fünfzehn Bogensekunden pro Sekunde, also rund zweihundertfünfzigmal langsamer. Eine Zehn-Sekunden-Belichtung, mit der sonst ein sauberes Sternfeld entsteht, zeichnet im Kulminationspunkt eine elf Grad lange Spur: Im Hauptweitwinkel eines Handys, der horizontal etwa 74 Grad erfasst, ist das ein gutes Siebtel der Bildbreite. Tief am Horizont geht es viel langsamer, weil die Station dann weiter weg steht und die Geometrie die Bewegung verkürzt. Schnell ist der mittlere Teil.

Geplant wird vorher, im Sitzen

Die Überflugvorhersagen veröffentlicht die NASA unter Spot the Station, kostenlos, und jede Zeile enthält genau die vier Angaben, die man zum Fotografieren braucht: die Uhrzeit, die Dauer über dem Horizont, die maximale Höhe in Grad (null ist der Horizont, neunzig der Zenit) und die Himmelsrichtungen, in denen die Station auftaucht und wieder verschwindet.

Die maximale Höhe ist der erste Filter. Ein Überflug, der bei fünfzehn Grad endet, hängt in Dächern, Bäumen und dem bodennahen Dunst fest, wo die Atmosphäre einen Großteil des Lichts frisst. Über vierzig Grad kommt der Punkt sauber durch und hält jeder Straßenlaterne stand. Die Richtungen brauchen Sie für den Bildausschnitt, und hier taucht eine Einschränkung auf, die am Teleskop niemand kennt: Ein hoher Überflug überstreicht bis zu hundertachtzig Grad Himmel, Ihr Weitwinkel fasst vierundsiebzig. Die ganze Bahn passt in kein einziges Bild. Entscheiden Sie vorher, welchen Abschnitt Sie erzählen wollen, und nehmen Sie den, unter dem etwas am Boden steht, ein Kirchturm, ein Grat, ein Strommast. Ein weißer Strich auf schwarzem Grund ohne Bezugspunkt ist eine Grafik. Derselbe Strich über einer erkennbaren Silhouette ist ein Foto.

Kommen Sie zehn Minuten zu früh an und nutzen Sie alle zehn. Stativ steht, Ausschnitt fest, Fokus von Hand auf einen hellen Stern gelegt, Weißabgleich manuell, Testbelichtung am leeren Himmel bereits gemacht. Wenn der Punkt erscheint, bleibt keine Zeit mehr, irgendetwas anzufassen: auslösen und laufen lassen.

Die Einstellungen sind die der Strichspuren, mit einem Unterschied

Das Verfahren ist fast vollständig von den Strichspuren geborgt. Durchlaufende Serie mit zehn bis fünfzehn Sekunden pro Bild, ISO so niedrig wie möglich (die Station ist hell, das Rauschen nicht), RAW, und der kürzeste Abstand zwischen zwei Aufnahmen, den die App zulässt. Zu Hause werden die Bilder über das Maximum verrechnet, pro Pixel bleibt der höchste Wert der Serie stehen, und die Spur setzt sich Stück für Stück über demselben Sternhimmel wieder zusammen.

Der Unterschied liegt in dem, was Sie heute Abend gerade nicht tun dürfen. Der übliche Job einer Stacking-App wie AstroStackerPro besteht darin, an den Sternen auszurichten und die Bilder zu mitteln, und für alles, was stillsteht, ist das die richtige Rechenart: Dutzende Aufnahmen addiert, das Rauschen hebt sich auf, das Signal bleibt. Auf ein Motiv angewandt, das in zehn Sekunden elf Grad zurücklegt, dreht sich die Wirkung um. Das Licht der Station verteilt sich auf alle Positionen, die sie eingenommen hat, wird durch die Zahl der Bilder geteilt, und übrig bleibt ein grauer Schleier, wo eine Linie stehen sollte. Das Maximum hält sie fest, der Mittelwert löscht sie.

Es gibt auch den einfachen Weg, und er funktioniert hervorragend: eine einzige lange Belichtung, zwanzig oder dreißig Sekunden, genau dann, wenn der Punkt am höchsten steht. Sie bekommen ein einzelnes Spurstück, dafür durchgehend und ohne Montage, und schneller lässt sich ein Überflug nicht in ein vorzeigbares Bild verwandeln.

Die gestrichelte Linie, die es bei Sternen nicht gibt

Zwischen dem Ende einer Aufnahme und dem Beginn der nächsten schreibt das Handy die Datei, und in dieser einen oder zwei Sekunden dreht sich der Himmel weiter. Bei Strichspuren gibt es diese Lücke zwar, sichtbar wird sie nie, denn ein Stern rückt in zwei Sekunden knapp einen halben Pixel weiter. Rechnen Sie dasselbe mit einem Grad pro Sekunde: Zwei Sekunden Schreibzeit kosten zwei Grad Himmel, vier Monddurchmesser, eine Lücke, die schon auf dem Handydisplay ins Auge springt.

Die aus einer Serie zusammengesetzte Spur der Station wird gestrichelt. Das ist die Signatur des Motivs und kein Fehler, den man kaschieren müsste: der sichtbare Beweis, dass dieser Punkt gerannt ist. Wer sie durchgehend will, hat genau eine Möglichkeit, die Einzelbelichtung von oben. Wer sie gleichmäßig gestrichelt will, hält das Intervall konstant und lässt das Handy während des Überflugs in Ruhe.

Die Striche beantworten außerdem die Frage, die zu Hause vor dem Bildschirm zuverlässig aufkommt, nämlich ob diese Linie wirklich die Station war oder doch nur der nächste Satellit. Gleichmäßige Helligkeit und gerade Bahn haben beide gemeinsam, und die drei Merkmale, an denen sich Meteore, Satelliten und Flugzeuge unterscheiden lassen, stehen schon im Text über das Fotografieren von Sternschnuppen. Der Beweis, der zählt, ist die Uhr: Erscheint die Linie in der vorhergesagten Minute und aus der vorhergesagten Richtung, ist sie es.

Was das Handy Ihnen nicht liefert

Eine Sache sollte vor der Fahrt klar sein, damit die Enttäuschung ausbleibt. Die Station misst von einem Ende zum anderen 109 Meter, das größte Objekt, das Menschen je in eine Umlaufbahn gebracht haben, und aus vierhundert Kilometern Entfernung decken diese 109 Meter weniger als eine Bogenminute Himmel ab: etwa 56 Bogensekunden. Ein Pixel im Weitwinkel eines Handys deckt siebzig. Im günstigsten Moment des besten Überflugs Ihres Lebens passt die Internationale Raumstation in einen einzigen Pixel. Keine Solarflächen, keine Module, keine Kreuzsilhouette. Solche Bilder entstehen an Teleskopen mit schneller Nachführung, und das ist eine andere Disziplin.

Dasselbe gilt für die Transits vor Mond und Sonne, die gelegentlich durchs Netz gehen und nach einer glänzenden Idee aussehen. Sie dauern weniger als eine Sekunde, oft eine halbe, und um die Silhouette einzufrieren, braucht es Zeiten unter einer Tausendstelsekunde: für ein Handy außer Reichweite, und im Fall der Sonne ohne zertifizierten Sonnenfilter vor der Optik überhaupt kein Thema.

Bleibt der Überflug, und der ist reichlich. Ein heller Punkt steigt über einem Horizont auf, schneidet den Himmel mit sichtbarer Geschwindigkeit, erlischt manchmal auf halbem Weg und hinterlässt auf Ihrem Bild einen weißen Strich über dem Kirchturm des Dorfes. In diesem Pixel sitzen Menschen, die gerade den sechzehnten Sonnenuntergang ihres Tages ansehen.