Od laika do astrofotografika: Część II

Adam_Jesion · 29 Sierpnia 2012

Seria artykułów "Od laika do astrofotografa" przygotowuje Jacek Bobowik (@jcbo). Zobacz wszystkie części - kliknij tutaj.

Część II

Warsztat astrofotografa

Świadomość, z jakich elementów składa się amatorski zestaw do astrofotografii i za co odpowiadają poszczególne jego części, pozwoli nam na optymalne dobranie rozwiązań w stosunku do naszych przyszłych wymagań i możliwości.

Podejdźmy do tego od strony funkcjonalnej. Jak w klasycznej fotografii w pierwszej kolejności do zrobienia zdjęcia odległego obiektu potrzebujemy obiektywu. W astrofotografii za ogniskowanie obrazu na płaszczyźnie matrycy naszego detektora będzie odpowiadał głównie teleskop lub również niekiedy obiektyw używany w fotografii dziennej.

Z drugiej strony układu niezbędne będzie urządzenie, które pozwoli zarejestrować wcześniej zogniskowany obraz. Będziemy skupiać się z oczywistych względów na technologii cyfrowej, uświadamiając sobie, jakie kamery czy aparaty musimy użyć, aby uzyskać obraz o pożądanych przez nas cechach, lub ile i jakiej dodatkowej pracy z posiadanym już detektorem musimy włożyć, aby te cechy osiągnąć lub się do nich przynajmniej zbliżyć.

Ważną funkcjonalnością pozwalającą, iż obiektyw i detektor poprawnie ze sobą współpracują będzie odpowiednie i precyzyjne ustawienie odległości obiektywu od płaszczyzny matrycy tak, aby otrzymać ostry obraz fotografowanego obiektu. Zwykle te właściwości zapewni nam już sama konstrukcja obiektywu lub teleskopu, dając nam jednocześnie różne możliwości automatyzacji tego procesu, który podniesie komfort pracy, a w niektórych przypadkach zapewni wymaganą dokładność.

Astrofotografia, szczególnie obiektów głębokiego nieba, której tłem są gwiazdy jest bezlitosna w obnażaniu wszelkich wad układów optycznych, jakie stosujemy w roli obiektywu. Decydując się na uprawianie astrofotografii artystycznej, nasze pragnienie wyeliminowania takich wad jak aberracja chromatyczna czy aberracje niechromatyczne, spowoduje konieczność wybrania odpowiedniego dla możliwości, akceptowalnych odchyleń i wad teleskopu oraz często zastosowania odpowiednich i dostępnych dodatkowo korektorów.

Będziemy musieli tak złożonej konstrukcji jeszcze zapewnić stabilne posadowienie, które zagwarantuje nam utrzymanie fotografowanego obiektu w tym samym miejscu w całym czasie jego naświetlania. Tu w zależności od wybranych przez nas obiektów, potrzeby mobilności, parametrów technicznych i optycznych obiektywu lub teleskopu oraz wynikających z tego konsekwencji w postaci wymaganego czasu naświetlania będziemy mogli dobrać odpowiednie rozwiązanie. Będzie nim klasyczny statyw fotograficzny lub montaż azymutalny pozwalający obracać teleskop wokół osi pionowej lub poziomej, albo będzie to montaż paralaktyczny zapewniający obrót wokół dwóch prostopadłych do siebie osi, z których jedna wskazuje na biegun niebieski, co pozwoli na wygodne i dokładne podążanie za ruchem obrotowym ziemi przy długoczasowej fotografii nieba.

Jak się okaże w wielu przypadkach precyzja utrzymania obiektu w dłuższych interwałach czasowych w wymaganym położeniu nie jest możliwa do zapewnienia przez samą funkcjonalność i dokładność montażu, będziemy musieli, więc mu pomóc zwiększyć dokładność prowadzenia, o ile jest w stanie dać sobie pomóc. Wsparcie to ogólnie polega na zastosowaniu osobnego detektora to śledzenia gwiazdy w pobliżu naszego fotografowanego celu przez oddzielny układ optyczny odpowiednio ustawiony w stosunku do głównego obiektywu czy teleskopu. Będą także przypadki, że wykorzystamy do prowadzenia ten sam teleskop, którym fotografujemy. Stosuje się wówczas odpowiednie kamery zawierające w sobie dwie niezależne matryce lub urządzenia zwane OFF-AXIS-GUIDER, które pozwalają na podłączenie detektora za pośrednictwem odpowiednich pryzmatów to fotografowanego ogniska. Tak śledzona gwiazda jest następnie precyzyjnie analizowana w kontekście swojego położenia przez dodatkowe urządzenia lub programy komputerowe, co pozwala na wysyłanie do montażu informacji o wymaganych korektach prowadzenia, na które montaż reaguje niezwłocznie o ile jest w stanie takie informacje przyjąć.

Funkcjonalność dość oczywista taka jak kadrowanie obiektów, w przypadku astrofotografii wymaga już zdecydowanie większej uwagi i przygotowania. O ile kadrowanie niewymagające obrotu kadru jest dość proste w praktycznie każdej konfiguracji, to rotacja pola widzenia naszego fotografowanego obiektu w niektórych konfiguracjach będzie wymagała już pewnych możliwości ze strony konstrukcji teleskopu lub zastosowania odpowiednich urządzeń pozwalający na obrót zamocowanego sztywno detektora.

Poruszając się w obrębie technologii cyfrowej musimy zadbać o zarejestrowanie na odpowiednich nośnikach efektów naszej pracy, co powoduje, że w wielu przypadkach niezbędnym i stałym elementem funkcjonalnym stanie się komputer i wszelkie aspekty jego podłączenia z pracującymi urządzeniami, który będzie służył nie tylko do odebrania i zapisania plików, ale będzie również często przejmował funkcje sterowania i koordynacji pracy całego naszego zestawu.

Musimy uświadomić sobie, że większość naszych sesji będzie się odbywać w warunkach powodujących roszenie, szronienie lub parowanie soczewek i luster naszych układów optycznych lub z powodu wiatru poruszanie najsłabszymi elementami naszego zestawu, co w efekcie będzie zakłócało nam uzyskanie pożądanych efektów w większości konfiguracji. Na takie okazje będziemy musieli się przygotować stosując odnośniki, opaski grzejne czy odpowiednio spinając wszelkie wiszące kable.

Jednym z najważniejszych, o ile nie najważniejszym elementem zapewniającym funkcjonowanie całości jest energia oraz bezpieczeństwo i ciągłość jej dostarczenia do wszystkich elementów zestawu podczas całej, często kilkugodzinnej sesji w niskich temperaturach przy dużej wilgotności. Fakt tak oczywisty, że często bagatelizowany w całym procesie konstruowania rozwiązania a istotny w kontekście szczególnie wyboru miejsca fotografowania.

Istotne w mojej opinii jest także zapewnienie sobie takiego komfortu pracy, aby hobby, które uprawiamy sprawiało nam przyjemność, a nie powodowało frustracje z powodu odmrożeń, pogryzień komarów lub całkiem chybionych w kontekście pogody sesji. Przeanalizujemy jak możemy sobie usprawnić i zautomatyzować wiele działań i jak odpowiednio planując sesję minimalizować ryzyko niepowodzeń.

cdn.

Zobacz poprzednie części serii. Kliknij tutaj.

Jeżeli spodobał Ci się artykuł poleć go znajomym i umieść swój komentarz. Z góry dziękujemy.

komunisci · 30 Sierpnia 2012

życzę wytrwałości w kontynuacji tematu !!

czas już przejść z analoga na ten bezduszny digital :szczerbaty:

kanson · 31 Sierpnia 2012

Wierzę że taki laik jak ja, który od czasu do czasu tu zagląda od kilkunastu miesięcy ostatecznie przełknie tą niebieską pigułkę i wejdzie do nory króliczej. Tak trzymać, czekam na kolejne.

Pav1007 · 31 Sierpnia 2012

Połknij koniecznie :-) otworzy się lejek w portfelu :-)

Ja również czekam na następne części.

prestoneq · 24 Września 2012

Nie interesuję się zbytnio fotografią a zdjęcia robię na razie plastikową cyfrówką. Czyli to ja jestem tym laikiem , zabieram się do czytania.

"Jak się okaże w wielu przypadkach precyzja utrzymania obiektu w dłuższych interwałach czasowych w wymaganym położeniu nie jest możliwa do zapewnienia przez samą funkcjonalność i dokładność montażu,"

Nie bardzo rozumiem, obiekty na niebie są na danych współrzędnych, od tego jest montaż za grube tysiące aby dokładnie celował w podane współrzędne i dokładnie za nimi podążał. Wskazuje współrzędne, montaż sie ustawia i statrujemy, czyż nie tak to działa?

jcbo · 24 Września 2012

Nie interesuję się zbytnio fotografią a zdjęcia robię na razie plastikową cyfrówką. Czyli to ja jestem tym laikiem , zabieram się do czytania.

"Jak się okaże w wielu przypadkach precyzja utrzymania obiektu w dłuższych interwałach czasowych w wymaganym położeniu nie jest możliwa do zapewnienia przez samą funkcjonalność i dokładność montażu,"

Nie bardzo rozumiem, obiekty na niebie są na danych współrzędnych, od tego jest montaż za grube tysiące aby dokładnie celował w podane współrzędne i dokładnie za nimi podążał. Wskazuje współrzędne, montaż sie ustawia i statrujemy, czyż nie tak to działa?

To zależy od rozdzielczości Twojego zestawu, o czym poczytasz dalej. W pewnych konfiguracjach, dokładność jaką daje nam sam montaż jest niewystarczająca.

dziki · 24 Września 2012

To tak działa, ale...

... ale:

- montaże chociażby jak drogie nie były (no chyba, że mówimy o montażach ASA z napędami DD) to zawsze mają coś co się nazywa PE, czyli błąd okresowy. To jest błąd prowadzenia wynikający z budowy danego sprzętu - precyzji wykonania, materiałów, smarów etc.

- do tego zawsze dochodzi precyzja ustawienia na Gwiazdę Polarną, jeśli jeździmy ze sprzętem mobilnym

- ... i parę innych czynników jak wyważenie sprzętu, kabelkologia, etc.

To wszystko powoduje, że nawet montaż za grube tysie nie jest w stanie pociągnąć większej ogniskowej - np 750mm czy większej - na tyle precyzyjnie, żeby po np. 10 minutach naświetlania wyszły gwiazdki-punkty.

I tu z pomocą wchodzi guiding, który koryguje wszystkie te niedoskonałości - to pewnie miał na myśli autor słów, że sama funkcjonalność i dokładność montażu nie wystarczy.

Adam_Jesion · 24 Września 2012

Nie bardzo rozumiem, obiekty na niebie są na danych współrzędnych, od tego jest montaż za grube tysiące aby dokładnie celował w podane współrzędne i dokładnie za nimi podążał. Wskazuje współrzędne, montaż sie ustawia i statrujemy, czyż nie tak to działa?

Niby tak ma działać, ale nie działa z kilku powodów:

1. wymagana dokładność prowadzanie do utrzymania gwiazdy w obrębie np. 1.5 piksela przez 10 min jest ogromnym wyzwaniem dla mechaniki. Nawet drogie montaże kosztujące 50 tys. zł i więcej nie są w stanie tego zrobić przy dłuższych ogniskowych (kiedy rozdzielczość wynosi <1,5 sek. kątowej na piksel). Muszą być wspomagane aktywnymi systemami takimi jak PEC (nagrany wcześniej błąd przebiegu ślimaka), guiding, albo najbardziej zaawansowane i skuteczne - enkoder optyczny (coś jak guider, który pilnuje obrót osi montażu z dokładnością do dziesiątych części sekundy kątowej, a nawet lepiej).

2. jakoś samego wykonania montażu (nie da się tego osiągnąć tanio). Dzięki chińskim montażom + guiding w ogóle stało się możliwe fotografowanie w klasie "taniej".

Nawet jeżeli otrzymasz na wyjściu idealny obrót montażu (prędkość ziemska) to i tak pojawi się więcej problemów. Poza mechanicznymi błędami pochodzącymi z np. tuby (ugięcia, naprężenia, etc.) masz kolejny problem - gwiazdy w różnych częściach nieba poruszają się z różną prędkością. To wpływ atmosfery i jej refrakcji. Niestety - zjawisko nie jest stałe, zależy od temperatury, ciśnienia, etc., (także wysokości).

Są montaże, które mają zerowe PE i zerowy backlash (luz). Nie pytaj jednak, ile one kosztują (vide ASA, która nie ma żadnych przekładni). Ale nawet one wymagają tworzenia modelu ruchu nieba, żeby korygować np. refrakcję atmosferyczną, ugięcia tuby, etc.

Puentując - musisz sobie wyobrazić, ile to jest 1 sekunda kątowa. 1 stopień ma 60 minut kątowych. Każda minuta to kolejne 60 sekund, a więc 1 stopień to 3600 sek. Cały obrót to 1 296 000 stopni. Dla przykładu - ludzkie oko jest w stanie zobaczyć najmniejszy punkt wielkości 1 minuty kątowej.

Tak więc, nie ma co narzekać na chiński sprzęt, tylko cieszyć się, że w ogóle takie wyzwanie fizyczne jest do zrealizowania w budżecie liczonym w tysiącach, a nie jak kiedyś - setkach tys., czy milionach