Jak dokonać fotometrii przelotu satelity?

LibMar · 27 Stycznia 2016

Witam!

Narodził się dość ciekawy pomysł na nowy projekt obserwacyjny. Jednak na samym początku widać, że może być nieco kłopotliwy.

Mowa tutaj o fotometrii przelotów satelitów. Polegałoby to na tym, że przez cały przelot (lub dany fragment) łapię satelitę w kadrze, a potem wyznaczam krzywą zmian jasności. Umożliwiłoby to wychwycenie zmian jasności związanych ze wznoszeniem/opadaniem, a także rotacją, flarowaniem (być może i nawet flara pochodząca nawet od Księżyca) i spadkiem jasności poprzez wejście w cień Ziemi.

No dobra, ale jak tego dokonać? Mam do dyspozycji Canona EOS 60D, który ma już dość duży przebieg (a chcę też, aby wytrzymał do sprzedaży za rok) oraz obiektyw Fujinon 55mm f/1.8. Zbiera sporo światła i można spróbować przy krótkich czasach złapać satelitę jeszcze punktowo przy krótkich czasach. Niestety, nie mam zielonego pojęcia jak zdobyć materiał jak najlepszej jakości. Wykonanie tysiąca zdjęć w trakcie całego przelotu nie wchodzi w grę (tak więc, RAWy baj baj).

Przychodzi mi do głowy tylko następujący sposób:

Odpalam tryb nagrywania w aparacie i podłączam go do laptopa (EOS Utility). Włączam podgląd w aparacie widoczny na ekranie komputera. Potem powiększam obraz 100% (jest jeszcze możliwość 200%, ale nie wiem czy się przyda) i śledzę satelitę za pomocą parametrów: ISO 6400, czas 1/60s, FPS 50, przysłona f/1.8. Mając Virtuoso nie powinno być problemów z namierzaniem. Przez ten czas nagrywam widok ekranu komputera programem Fraps, który bezstratnie zapisuje w formacie .MOV (chyba, ale jakość wtedy jest taka, jak dla PNG). Mając ten filmik z przelotu na komputerze, rozkładam na pojedyncze klatki.

No i są następujące problemy:

1) To jedyny sposób (jaki przychodzi mi do głowy), aby uzyskać jak najlepszej jakości pliki do fotometrii tym sprzętem. Nagrywanie w pliku .MOV zapisanym przez aparat na pewno spowoduje kompresję, a więc spadek ~~jasności~~ jakości. A może jakoś inaczej byłoby to możliwe? Dodam, że i tak jakość przy takich parametrach będzie kiepska. Nie mniej, osiągnąć dokładność do 0.1 mag po uśrednieniu tak dużej ilości pomiarów (50 na sekundę) powinna być możliwa.

2) W jaki sposób uzyskać pomiary fotometryczne? Ogarniam programik Muniwin, ale tam sam dopasowywał zdjęcia na podstawie kadru. Tu raczej nie ma co dopasowywać, skoro w kadrze będzie najwyżej 3-10 gwiazdek (zasięg wynosi wówczas około 7 mag)... a po paru sekundach kadr całkowicie się zmieni. Pomiarów będzie kilka tysięcy (5 min = 300s = 15000 klatek), a więc reczne ustawianie pozycji klatek raczej odpada... Przychodzi mi do głowy pomiar jasności satelity z kilkunastu kolejnych kadrów (gdzie będzie wiele gwiazd), skąd uzyska się chwilową ocenę jasności (ze średniej). A skoro satelita miała XX magnitudo gdy była "tak jasna", to na innych zdjęciach można by je porównywać na podstawie tego testu.

3) Co robić w przypadku nagłych zmian jasności? Flara Iridium spowoduje wzrost jasności nawet o 13 mag. Wtedy przy ISO 6400 i tak będzie sam jasny placek, a więc jasność zakłamana.

Edytowane 27 Stycznia 2016 przez LibMar

Tayson · 27 Stycznia 2016

Pokrewne.

Czy mozna włączyć auto prowadzenie montazu heq5, neq6 za satelitami?

MateuszW · 27 Stycznia 2016

W kwestii nagrywania możesz użyć APT. Tam można nagrywać obraz z live wiew. Nie mam pojęcia, jak z kompresją, ale zapewne jak na program astro przystało, można to zrobić bez kompresji. Chyba, że kompresja następuje już w samym aparacie, przed wysłaniem obrazu, no ale wtedy Twoja metoda również będzie na to wrażliwa. Prawdopodobnie jednak APT przesyła obraz nieskompresowany, bo ilość fps jest dość niska (rzędu 10). Gdyby było 50 fps, to nawet na 640x480 przepustowość USB nie pozwalałaby na przesłanie tego bez kompresji.

Obawiam się, że z 55 mm i niewielkiej rozdzielczości nagranego filmu nie uzyskasz zadowalającej dokładności fotometrii. A Satelita będzie "siedział" na jednym "pikselu" (obrazu) dość długo.

Na zautomatyzowani takiej fotometrii nie mam pomysłu.

Wydaje mi się, że aby uzyskać wszystkie informacje, które chcesz wyciągnąć z tego pomiaru, będziesz musiał dodać jakieś dodatkowe dane z innych źródeł (efemeryd). Bez wiedzy o wysokości nie będziesz w stanie określić, czy za pojaśnienie odpowiada zmniejszenie wysokości (przybliżenie do obserwatora), czy może zmiana orientacji satelity i zwiększenie albedo.

Pokrewne.

Czy mozna włączyć auto prowadzenie montazu heq5, neq6 za satelitami?

Sam montaże tego nie potrafi, trzeba poszukać programu na PC. Kiedyś szukałem czegoś takiego i znalazłem tylko jakieś płatne, drogie rzeczy. Raz słyszałem, że ktoś na forum taki program pisał (ale nie wiem już kto i co z tego wyszło). Sam chciałem taki program napisać - brak czasu Trzeba by tutaj zrobić sterowanie na podstawie analizy obrazu z kamery, sztywne jechanie na ślepo na podstawie efemerydy raczej się nie sprawdzi, bo montaże SW nie są zbyt dokładne.

LibMar · 27 Stycznia 2016

W kwestii nagrywania możesz użyć APT. Tam można nagrywać obraz z live wiew. Nie mam pojęcia, jak z kompresją, ale zapewne jak na program astro przystało, można to zrobić bez kompresji. Chyba, że kompresja następuje już w samym aparacie, przed wysłaniem obrazu, no ale wtedy Twoja metoda również będzie na to wrażliwa. Prawdopodobnie jednak APT przesyła obraz nieskompresowany, bo ilość fps jest dość niska (rzędu 10). Gdyby było 50 fps, to nawet na 640x480 przepustowość USB nie pozwalałaby na przesłanie tego bez kompresji.

Obawiam się, że z 55 mm i niewielkiej rozdzielczości nagranego filmu nie uzyskasz zadowalającej dokładności fotometrii. A Satelita będzie "siedział" na jednym "pikselu" (obrazu) dość długo.

Na zautomatyzowani takiej fotometrii nie mam pomysłu.

Wydaje mi się, że aby uzyskać wszystkie informacje, które chcesz wyciągnąć z tego pomiaru, będziesz musiał dodać jakieś dodatkowe dane z innych źródeł (efemeryd). Bez wiedzy o wysokości nie będziesz w stanie określić, czy za pojaśnienie odpowiada zmniejszenie wysokości (przybliżenie do obserwatora), czy może zmiana orientacji satelity i zwiększenie albedo.

EOS Utility pozwala na nagrywaniu w przybliżeniu, tak więc 1 piksel na ekranie może faktycznie odpowiadać jednemu pikselowi z obrazu kamery. Czyli byłoby takie normalne nagrywanie w cropie, pomijając skutki kompresji w aparacie. Dodatkowo, w tej części kadru efekt winietowania będzie tak znikomy, że raczej uda się uniknąć stosowanie flatów.

Co do pomiaru jasności: wraz ze wzrostem wysokości jasność powinna zmieniać się stabilnie, w postaci paraboli. Jakiekolwiek nagłe zmiany powyżej i poniżej tej kreski będą świadczyły o wystąpieniu krótkiego pojaśnienia. A powtarzające się "piki" umożliwią określenie okresu rotacji satelity z dość dużą dokładnością. To coś w stylu krzywej jasności, którą posiadają odległe obiekty Układu Słonecznego , jak na przykład Chariklo. No wiem, że to nie satelita i stronka odnośnie komet, ale chodzi mi tutaj tylko i wyłącznie o charakter krzywej jasności.

r.ziomber · 27 Stycznia 2016

Fotometria obiektow szybko poruszajacych sie taka prosta nie jest. Czas naswietlania musi byc krotszy od przesuniecia obrazu satelity o piksel, szczegolnie, ze predkosc katowa satelity sie zmienia.

Nawet dlugoczasowa fotografia, i pozniejsze badanie grubosci kreski nie bedzie do konca miarodajne. Obiekt nisko nad horyzontem bedzie poruszal sie wolniej, a tym samym wiecej czasu spedzi nad tym samym pikselem).

Przypuszczam jednak, ze dla obiektow rotujacych - dlugoczasowa kreska pozwoli na dostrzezenie rotacji. Trudno jednak bedzie ustalic jej okres - niby mozna badac proporcje w stosunku do dlugosci kreski (znajac czas naswietlania), ale znowu pojawia sie problem zmiennosci predkosci katowej...

Edytowane 27 Stycznia 2016 przez r.ziomber

LibMar · 27 Stycznia 2016

To tak, racja. Dlatego postanowiłem podejść do tego z innej strony - poprzez filmowanie. Wtedy zmienna prędkość kątowa w niczym nie powinna przeszkodzić. No chyba, że czas naświetlania byłby za długi. Dla ISS można zmniejszyć czas naświetlania (jest bardzo jasna), a inne satelity poruszają się zdecydowanie dalej i wolniej. Dlatego 55mm powinno być jeszcze wystarczające. Dobrze do takich obserwacji poszukać nawet szkło 1.4. Ale od czegoś trzeba zacząć.

Sposób na fotometrię teoretycznie jest możliwy w taki sposób, że (jak podałem sposób wcześniej) wyznaczona jasność satelity z jednego kadru stanie się jak świeca standardowa. Jeśli ze średniej wielu pomiarów okaże się (gdy jasność była stabilna), że satelita miał jasność np. 5.65 magnitudo, to wybiorę klatkę dla której jasność zmierzona jest jak najbardziej zbliżona właśnie do tej wartości. Wtedy obszar satelity wraz z otoczeniem (rozmiar 64x64) przekopiuję na obraz każdej klatki. Czyli tak jakby dodawać znak wodny do każdego zdjęcia. Wtedy fotometrycznie mamy możliwość pomiaru jasności satelity na podstawie jednego zdjęcia. No inaczej nie mam pojęcia jak takim zestawem umożliwić wykonanie krzywej jasności dla tylu pomiarów. Szkoda tylko, że pozycja satelity w kadrze będzie ciągle się zmieniała, a więc każdy pomiar musi być wykonany oddzielnie. Można spróbować auto alignowanie w Photoshopie, jednak przy tak niewielkiej ilości szczegółów raczej nie poradzi sobie. A Registaxem chyba też nie da się zapisywać zdjęcia. W dodatku ruch gwiazdy-satelity w kadrze będzie spory (za duży dla niego), tak więc program też się nie przyda.

Tak więc, jakąś prostą krzywą da się uzyskać (sposób jest), jednak wymaga dużo czasu, a dokładność na pewno będzie mała. Ale do błysków powinno spokojnie starczyć.

Behlur_Olderys · 28 Stycznia 2016

Wydaje mi się, że na początek dobrze byłoby skalibrować cały system na zwykłych gwiazdach, których jasność znasz, w zależności od położenia nad horyzontem. Myślę, że kilkanaście gwiazd dałoby Ci już jako takie pojęcie o działaniu atmosfery. No i od razu miałbyś wprawę i doświadczenie, dzięki czemu postawiony cel byłby łatwiejszy do osiągniecia. Pozdrawiam!

kuba_527 · 28 Stycznia 2016

Zajmowałem się filmowaniem ISS Canonem 450d na montażu paralaktycznym z ręcznym (półautomatycznym) prowadzeniem za satelitą - zrobiłem sterowanie z takim trybem, że jeśli obiekt na ekranie zbliża się do jego krawędzi to naciśnięcie odpowiedniego przycisku (lewo-prawo-góra-dół) zmienia o jakiś procent prędkość osi Ra lub Dec. Mam kilka filmików od pojawienia się nad horyzontem do zenitu robionych przez SW150/750 z nagrywaniem całej klatki i z powiększeniem 5x (piksel 1:1). Próbowałem też z barlowem, ale w jedną osobę trudno to ogarnąć

-ISS bardzo zmienia swoją jasność - trzeba zmieniać parametry ekspozycji w trakcie

-zmiana odległości podczas przelotu skutkuje potrzebą zmiany ostrości (ale to chyba nie jest problemem przy fotometrii),

-często są puszczane "flary", które nie zawsze są związane z ruchem obrotowym

Tutaj jakaś mała próbka.

LibMar · 28 Stycznia 2016

Chodzi o ekstynkcję atmosferyczną? Na pewno jakiś to efekt ma, który ciężko pominąć. Spowoduje tylko, że parabola będzie bardziej stroma. I tak parabola niewiele wniesie. Najważniejsze są tutaj skoki jasności, a więc różnice w jasności (amplitudy) w momencie flarowania oraz odległość czasowa pomiędzy kolejnymi takimi zjawiskami. Później, biorąc pod uwagę rotację Ziemi i zmianę położenia satelity nad powierzchnią planety można wyznaczyć prawdziwy okres obrotu (syderyczny).

Tutaj gwiazdy przydadzą się tylko na początku. Jak satelita będzie przelatywał w pobliżu jasnych gwiazd (np. Plejady), to da się zrobić fotometrię dla danej chwili. Tutaj ekstynkcja atmosferyczna powinna być taka sama. Byle nie było cirrusów. A pozostałe klatki będą oceniane na podstawie tej orientacyjnej.

--- Do postu wyżej:

Przelot ISS obserwowałem wielokrotnie, ale do tej pory nigdy nie trafiła mi się "porządna" flara. Bardzo cenię fotometrię, gdyż pozwala na obserwację wielu zjawisk/obiektów pośrednio. Konkretne flary mogą być odpowiedzialne za poszczególne elementy stacji, które są tak małe, że ich nie widzimy. Jako przykład dodam, że w 2061 roku nastąpi tranzyt Saturna widoczny z powierzchni Neptuna. Jak to zobaczyć? Wystarczy dokonać fotometrię Neptuna i zaobserwować osłabienie planety. Saturn w tym czasie zakryje kilka procent tarczy słonecznej. Spadek o kilka setnych magnitudo gwarantowany. Wszystko super, ale jedno ale. Mamy tutaj do czynienia z dwoma planetami zewnętrznymi, które akurat w tym czasie znajdą się kilkanaście stopni kątowych od Słońca...

Ale wracając. Korzystając z tak małej ogniskowej (55mm) nawet ISS będzie małym punktem. Jakiekolwiek flary będą skutkowały pojaśnieniem całego punktu. Dodatkowo, z 55mm nie powinno byc problemów z ostrością. ISS znajduje się wystarczająco daleko, aby ten problem wziąć pod uwagę.

Edytowane 28 Stycznia 2016 przez LibMar

szuu · 28 Stycznia 2016

Jako przykład dodam, że w 2061 roku nastąpi tranzyt Saturna widoczny z powierzchni Neptuna. Jak to zobaczyć? Wystarczy dokonać fotometrię Neptuna i zaobserwować osłabienie planety. Saturn w tym czasie zakryje kilka procent tarczy słonecznej.

aż musiałem sprawdzić - fajny widok! :flirt:

LibMar · 28 Stycznia 2016

Aż ciekawe czy z powierzchni Neptuna faktycznie można zobaczyć pierścienie podczas tranzytu Saturna Nie są one "zbyt rzadkie", aby zakrywały w wyraźnym stopniu tarczę słoneczną?

r.ziomber · 28 Stycznia 2016

Tutaj gwiazdy przydadzą się tylko na początku. Jak satelita będzie przelatywał w pobliżu jasnych gwiazd (np. Plejady), to da się zrobić fotometrię dla danej chwili. Tutaj ekstynkcja atmosferyczna powinna być taka sama. Byle nie było cirrusów. A pozostałe klatki będą oceniane na podstawie tej orientacyjnej.

Troche nie rozumiem. Ekstyncja wraz ze zwiekszaniem odleglosci zenitalnej bedzie rosla. Wypadaloby uwzglednic poprawke na nia, wraz ze zmiana z. Nie wystarczy poprzestac na jednokrotnej kalibracji z pobliska gwiazda.

LibMar · 28 Stycznia 2016

Oczywiście można, jednak dużo nie wniesie. Uzyskamy tylko bardziej realne wyniki, które przydadzą się tylko przy określeniu jaką maksymalną jasność osiągnie satelita na danej wysokości. Jednak w trakcie następnego przelotu satelita może być inaczej obrócony i już ma np. 0.2 mag. mniej. To, czy flara z 2.85 do -1.15 magnitudo nastapi, bądź z 2.80 do -1.20 po uwzględnieniu ekstynkcji, daje tą samą amplitudę w takiej samej chwili. Czy coś ta krzywa może jeszcze pokazać, to ciężko powiedzieć. Prędkości kątowej nie uzyskam, bo potrzebny byłby drugi aparat. A z niej pewno dałoby radę połączyć dane z krzywej i być może wyznaczyć orbitę satelity a tego jeszcze nigdy nie robiłem).