Vor allem bei der Fotografie von besonders lichtschwachen Objekten werden lange Belichtungszeiten benötigt. Die Kamera sollte mit einem möglichst lichtstarken Objektiv ausgestattet werden. Solche Linsen besitzen einen besonders großen Objektivdurchmesser im Verhältnis zu ihrer Brennweite (Öffnungsverhältnis / Blende).

Während der Aufnahme muss die Kamera der scheinbaren Himmelsdrehung möglichst präzise nachgeführt werden, damit die punktförmigen Sterne auf dem Foto auch punktförmig abgebildet werden, und nicht durch die sich ständig vollziehende Himmelsdrehung als Striche abgebildet werden. Die Nachführung kann manuell oder automatisch durchgeführt werden.

Auf jeden Fall muss die Kamera samt Objektiv stabil auf der Teleskop-Montierung befestigt werden, so dass sie sich nicht während der Belichtung lösen oder lockern kann. Sie sollte jedoch so beweglich sein, dass man auch mit der Kamera ein Objekt anvisieren kann, ohne das Teleskop verstellen zu müssen, denn oft ist in der Nähe des zu fotografierenden Objekts kein geeigneter lichtstarker Leitstern und man muss auf einen weiter entfernteren zurückgreifen. Das Teleskop zeigt dann in eine ganz andere Richtung als die Kamera. Hierfür bieten sich verschiedene Montage-Möglichkeiten an.

Manuelle Nachführung

Bei der manuellen Nachführung wird der Leitstern etwas unscharf durch ein Fadenkreuz-Okular hindurch beobachtet und dessen scheinbare Bewegung durch Drehung der Deklinationsachse möglichst genau ausgeglichen.

Der ausgewählte Leitstern sollte sich möglichst nahe am Himmelsäquator befinden, denn die Himmelsdrehung erfolgt dort besonders schnell und es fällt leichter, dem Stern bei der manuellen Nachführung zu folgen.

Wenn der Leitstern im Fernrohr (bei möglichst großer Vergrößerung) eingestellt ist und die Kamera ausgerichtet wurde, kann die eigentliche Fotografie erfolgen. Man sollte möglichst sitzen, da es sehr anstrengend ist, die gesamte Belichtungszeit über zu stehen.

Der Fotoapparat wird mit einem Drahtauslöser bzw. bei moderneren Apparaten mit einer Fernbedienung ausgelöst. Eine Spiegelreflexkamera muss auf manuelle Belichtungszeit (B bzw. bulb) eingestellt sein, damit sich die Blende nicht wieder nach Bruchteilen einer Sekunde automatisch verschließt.

Sobald das Bild ausgelöst wurde, muss die Kamera der Himmelsdrehung nachgeführt werden, d.h. der im Teleskop eingestellte Leitstern darf nicht vom Strichkreuz abwandern. Es empfiehlt sich, den Leitstern etwas unscharf einzustellen, so dass seine Position auf dem Strichkreuz oder am Okularrand besser sichtbar wird.

Motorengetriebene Nachführung

An vielen modernen Montierungen können Motoren angebracht werden, die die notwendige Ausgleichsbewegung selbständig vollziehen. Hierbei müssen nur noch Ungenauigkeiten der Montierungsmechanik beachtet und durch manuelle Korrekturen ausgeglichen werden.

AutoGuiding

Besonders komfortabel ist die Nutzung eines AutoGuiders, der sogar die Feinkorrektur automatisch durchführt. Dazu wird auf der Montierung ein weiteres mit einer einfachen Webcam ausgestattetes Leit-Teleskop befestigt. Deren Signale werden von einer Software ausgewertet und der Nachführmotor je nach Bedarf gebremst oder beschleunigt.

Weit entfernte Objekte außerhalb unseres Sonnensystems wie Gasnebel, Planetarische Nebel oder Galaxien sind meist sehr lichtschwach. Da die meisten DeepSky-Objekte keine großen Ausdehnungen aufweisen, werden große Vergrößerungen benötigt, wobei die manuelle Nachführung schon zu ungenau ist.

Die Kamera wird mittels eines Adapters an den Okularauszug des Teleskops angeschlossen. Des Teleskop wird also als langbrennweitiges Objektiv genutzt. Ohne weitere dazwischen gesetzte Linsen spricht man dabei von Fokalbildern -, die Kamera befindet sich nach der Fokussierung (Scharfeinstellung des Bildes) im Brennpunkt (Fokus) des Teleskops. Mit Barlow-Linsen kann die Brennweite des Teleskops verlängert werden.

Es können allerdings auch Okulare eingesetzt werden, welche die Abbildung stark vergrößern. Die Lichtintensität des Objekts wird dabei allerdings wesentlich abgeschwächt und eine es wird eine viel längere Belichtungszeit erforderlich.

Bei DeepSky-Aufnahmen wird die Nachführung meist automatisch durchgeführt und bestenfalls mit einem AutoGuider überwacht.

Messung der Belichtungszeit

Bei nächtlichen Langzeitbelichtungen ist es häufig nicht möglich, regelmäßig auf die Uhr zu schauen, um die gewünschte Belichtungszeit einzuhalten. Um die genaue Belichtungsdauer dennoch messen zu können, sollten Stoppuhren benutzt werden, die in einem bestimmten Zeitintervall (etwa jede Minute) ein akustisches Signal abgeben können.

Diese Signale werden während der Belichtung gezählt und nach der gewünschten Zeitspanne kann abgebrochen werden. Die meisten digitalen Kameras speichern die genaue Belichtungszeit auch in den EXIF-Daten der entsprechenden Bilddatei, so dass diese später jederzeit weider mit entsprechenden Programmen (z.B. ACDSee) abgerufen werden können.