Astrofotografijos įranga: Išsamus vadovas

Astrofotografija, menas ir mokslas, skirtas stulbinamiems dangaus kūnų vaizdams fiksuoti, yra naudingas, bet techniškai sudėtingas užsiėmimas. Nesvarbu, ar esate visiškas pradedantysis, žvelgiantis į Mėnulį, ar patyręs fotografas, medžiojantis blankius ūkus, tinkama įranga yra būtina. Šis išsamus vadovas išnagrinės įvairius astrofotografijos komplekto komponentus, nuo teleskopų ir fotoaparatų iki montuočių ir filtrų, padėdamas jums priimti pagrįstus sprendimus atsižvelgiant į jūsų tikslus ir biudžetą. Aptarsime astrofotografams visame pasaulyje aktualius aspektus, spręsime įprastus iššūkius ir siūlysime sprendimus įvairioms stebėjimo sąlygoms.

Supraskite savo astrofotografijos tikslus

Prieš pradedant gilintis į konkrečią įrangą, labai svarbu apibrėžti savo astrofotografijos tikslus. Ką norite fotografuoti? Planetas, Mėnulį, gilaus dangaus objektus, tokius kaip ūkai ir galaktikos, ar plačiakampius žvaigždėtus peizažus? Jūsų atsakymas turės didelės įtakos jūsų įrangos pasirinkimui. Pavyzdžiui, planetų fotografavimui reikalingas didelis didinimas ir specializuotos kameros, o gilaus dangaus fotografavimui – jautrios kameros, tikslus sekimas ir dažnai tamsus dangus atokiau nuo šviesos taršos.

Apsvarstykite šiuos klausimus:

• Koks jūsų biudžetas?
• Iš kur stebėsite? (Iš kiemo, tamsaus dangaus vietovės, nuotolinės observatorijos)
• Kokio tipo objektus labiausiai domitės fotografuoti?
• Kiek laiko esate pasirengę skirti įrangos ir technikos mokymuisi?

Teleskopai: Šviesos surinkėjai

Teleskopas yra bene svarbiausia astrofotografijos įrangos dalis. Jo pagrindinė funkcija yra surinkti šviesą, leidžiančią matyti blankesnius objektus ir išskirti smulkesnes detales. Yra keletas teleskopų tipų, kurių kiekvienas turi savo privalumų ir trūkumų.

Refraktoriai

Refraktoriai šviesai fokusuoti naudoja lęšius. Jie žinomi dėl ryškių, didelio kontrasto vaizdų ir puikiai tinka planetų, Mėnulio ir dvinarių žvaigždžių stebėjimui. Apochromatiniai (APO) refraktoriai, kuriuose naudojamas specialus stiklas chromatinei aberacijai (spalvų iškraipymams) sumažinti, yra labai geidžiami astrofotografijoje, nors gali būti brangūs. Jie paprastai yra tvirti ir reikalauja nedaug priežiūros. Geras pavyzdys yra mažos apertūros apochromatinis refraktorius, idealiai tinkantis plačiakampiam fotografavimui ir lengvai transportuojamas į tamsaus dangaus vietas įvairiose šalyse.

Reflektoriai

Reflektoriai šviesai fokusuoti naudoja veidrodžius. Paprastai jie yra pigesni nei panašios apertūros refraktoriai ir gali surinkti daugiau šviesos. Niutono reflektoriai yra populiarus tipas, siūlantis gerą našumą už priimtiną kainą. Šmidto-Kasegreno (SCT) ir Maksutovo-Kasegreno (MAK) teleskopai yra kompaktiški ir universalūs, todėl yra populiarus pasirinkimas tiek vizualiniams stebėjimams, tiek astrofotografijai. Reflektoriams, ypač Niutono, gali prireikti periodinės kolimacijos (veidrodžių suderinimo).

Tinkamos teleskopo apertūros pasirinkimas

Apertūra, teleskopo pagrindinio lęšio ar veidrodžio skersmuo, yra pagrindinis veiksnys, lemiantis jo šviesos surinkimo gebą. Didesnė apertūra surenka daugiau šviesos, leidžia matyti blankesnius objektus ir užfiksuoti daugiau detalių. Tačiau didesnės apertūros teleskopai taip pat yra brangesni ir sunkesni. Pradedantiesiems geras atspirties taškas yra teleskopas su 60–80 mm apertūra refraktoriams arba 130–200 mm reflektoriams. Įgijus patirties, galbūt norėsite pereiti prie didesnės apertūros, kad užfiksuotumėte sudėtingesnius objektus. Apsvarstykite, koks mobilus turi būti teleskopas kelionėms į tamsaus dangaus vietas įvairiuose pasaulio regionuose.

Židinio nuotolis ir židinio santykis

Židinio nuotolis lemia teleskopo didinimą. Ilgesnis židinio nuotolis suteikia didesnį didinimą ir siauresnį matymo lauką, o trumpesnis židinio nuotolis – mažesnį didinimą ir platesnį matymo lauką. Židinio santykis (f-skaičius) yra židinio nuotolio ir apertūros santykis. Greitesnis židinio santykis (pvz., f/5) greičiau surenka šviesą, todėl idealiai tinka gilaus dangaus fotografavimui. Lėtesnis židinio santykis (pvz., f/10) suteikia didesnį didinimą planetų ir Mėnulio fotografavimui.

Fotoaparatai: Šviesos fiksavimas

Fotoaparatas yra įrenginys, kuris įrašo teleskopu surinktą šviesą. Astrofotografijoje naudojami kelių tipų fotoaparatai, kurių kiekvienas turi savų privalumų ir trūkumų.

DSLR ir sisteminiai fotoaparatai

Skaitmeniniai veidrodiniai (DSLR) ir sisteminiai fotoaparatai yra universalūs ir palyginti nebrangūs pasirinkimai astrofotografijai. Jie siūlo gerą vaizdo kokybę ir gali būti naudojami tiek dieninei fotografijai, tiek astrofotografijai. Tačiau jie nėra tokie jautrūs kaip specializuotos astronomijos kameros ir gali generuoti daugiau triukšmo, ypač ilgų ekspozicijų metu. Modifikuoti DSLR fotoaparatai, kurių infraraudonųjų spindulių filtras yra pašalintas, yra jautresni vandenilio alfa (Hα) šviesai, kurią skleidžia daugelis ūkuotų objektų. Užtikrinkite suderinamumą su teleskopų adapteriais ir apsvarstykite modelius, pasižyminčius geru veikimu esant silpnam apšvietimui.

Specializuotos astronomijos kameros

Specializuotos astronomijos kameros yra specialiai sukurtos astrofotografijai. Jos pasižymi didesniu jautrumu, mažesniu triukšmu ir geresniu aušinimu nei DSLR fotoaparatai. Aušinamos astronomijos kameros naudoja termoelektrinius aušintuvus (TEC), kad sumažintų jutiklio temperatūrą, o tai sumažina terminį triukšmą. Monochrominės astronomijos kameros yra dar jautresnės nei spalvotos ir, naudojant filtrus, gali fiksuoti siaurajuosčius ūkuotų objektų vaizdus. Šioms kameroms valdyti ir vaizdams fiksuoti reikalingas kompiuteris. Prekių ženklų ir modelių asortimentas labai skiriasi priklausomai nuo regioninio prieinamumo.

Planetų kameros

Planetų kameros yra skirtos aukštos raiškos planetų ir Mėnulio vaizdams fiksuoti. Jos paprastai turi mažus jutiklius ir didelį kadrų dažnį, leidžiantį per trumpą laiką užfiksuoti šimtus ar net tūkstančius vaizdų. Tada šie vaizdai sudedami naudojant specializuotą programinę įrangą, kad būtų sukurtas galutinis vaizdas su patobulintomis detalėmis ir sumažintu triukšmu. Dažnai jos naudoja USB 3.0 jungtis greitam duomenų perdavimui.

Tinkamo fotoaparato jutiklio dydžio pasirinkimas

Fotoaparato jutiklio dydis lemia matymo lauką. Didesnis jutiklis fiksuoja platesnį matymo lauką, o mažesnis jutiklis – siauresnį. Plačiakampiai astrofotografijai pageidautinas fotoaparatas su dideliu jutikliu. Planetų fotografavimui dažnai teikiama pirmenybė mažesniam jutikliui, nes jis leidžia pasiekti didesnį kadrų dažnį ir mažesnius vaizdo failus. Apsvarstykite jutiklio dydį atsižvelgdami į savo teleskopo židinio nuotolį, kad pasiektumėte norimą matymo lauką.

Montuotės: Stabilumo pamatas

Montuotė yra jūsų astrofotografijos komplekto pagrindas. Ji turi būti stabili ir gebėti tiksliai sekti tariamą žvaigždžių judėjimą, kurį sukelia Žemės sukimasis. Gera montuotė yra būtina norint užfiksuoti ryškius, ilgos ekspozicijos vaizdus.

Alt-azimutinės montuotės

Alt-azimutinės (alt-az) montuotės juda aukščio (aukštyn ir žemyn) ir azimuto (kairėn ir dešinėn) ašimis. Jas paprasta nustatyti ir naudoti, tačiau jos nėra idealios ilgos ekspozicijos astrofotografijai, nes negali kompensuoti lauko sukimosi. Tačiau kai kurios pažangios alt-az montuotės gali būti naudojamos su lauko de-rotatoriumi, kuris koreguoja lauko sukimąsi ir leidžia fotografuoti ilgomis ekspozicijomis.

Ekvatorinės montuotės

Ekvatorinės montuotės yra sukurtos kompensuoti Žemės sukimąsi sekant žvaigždes palei dangaus pusiaują. Jos turi dvi ašis: rektascensijos (RA) ašį ir deklinacijos (DEC) ašį. Sulygiavus RA ašį su Žemės sukimosi ašimi, montuotė gali sekti žvaigždes judindama tik RA ašį. Ekvatorinės montuotės yra būtinos ilgos ekspozicijos gilaus dangaus astrofotografijai.

Ekvatorinių montuočių tipai

• Vokiško tipo ekvatorinės montuotės (GEM): Tai labiausiai paplitęs ekvatorinių montuočių tipas. Jos žinomos dėl savo stabilumo ir tikslumo.
• Šakinės montuotės: Šios montuotės turi šakės formos ranką, kuri laiko teleskopą. Jos dažnai naudojamos didesniems teleskopams.
• Ekvatorinės platformos: Tai platformos, kurios pakreipia visą teleskopą ir montuotę, kad atitiktų Žemės sukimosi ašį. Tai geras pasirinkimas alt-az teleskopams, kuriuos reikia naudoti ilgos ekspozicijos astrofotografijai.

Montuotės keliamosios galios ir sekimo tikslumas

Renkantis montuotę, svarbu atsižvelgti į jos keliamąją galią. Montuotė turėtų patogiai išlaikyti jūsų teleskopo, fotoaparato ir kitų priedų svorį. Taip pat svarbu atsižvelgti į montuotės sekimo tikslumą. Gera sekimo tikslumo montuotė sugebės išlaikyti žvaigždes matymo lauko centre ilgą laiką, net esant nedideliems poliarinio lygiavimo netikslumams. Apsvarstykite montuotės periodinės klaidos korekcijos (PEC) galimybes.

Poliarinis lygiavimas

Poliarinis lygiavimas yra procesas, kurio metu montuotės RA ašis sulygiuojama su Žemės sukimosi ašimi. Tikslus poliarinis lygiavimas yra būtinas norint pasiekti gerą sekimo tikslumą. Yra keletas poliarinio lygiavimo metodų, įskaitant poliarinio ieškiklio naudojimą, dreifo lygiavimą ir plokštelės sprendimą (plate solving). Kai kurios montuotės turi integruotas poliarinio lygiavimo procedūras, kurios palengvina procesą. Nepriklausomai nuo vietos, svarbu žinoti vietines dangaus poliaus koordinates.

Filtrai: Vaizdo gerinimas

Filtrai naudojami selektyviai blokuoti arba praleisti tam tikrus šviesos bangų ilgius. Jie gali būti naudojami šviesos taršai mažinti, kontrastui didinti ir specifinėms ūkuotų objektų emisijos linijoms išskirti.

Šviesos taršos filtrai

Šviesos taršos filtrai blokuoja šviesos bangų ilgius, kuriuos dažniausiai skleidžia gatvių žibintai ir kiti dirbtiniai šviesos šaltiniai. Tai leidžia fiksuoti blankesnių objektų vaizdus iš šviesos užterštų vietų. Yra keletas šviesos taršos filtrų tipų, įskaitant plačiajuosčius, siaurajuosčius ir daugiajuosčius filtrus. Vietinių šviesos taršos šaltinių spektrų palyginimas su filtrų pralaidumo kreivėmis gali padėti pasirinkti filtrą.

Siaurajuosčiai filtrai

Siaurajuosčiai filtrai praleidžia tik labai siaurą bangų ilgių diapazoną. Jie dažniausiai naudojami vandenilio alfa (Hα), deguonies III (OIII) ir sieros II (SII) emisijos linijoms išskirti. Šie filtrai gali būti naudojami stulbinantiems ūkuotų objektų vaizdams sukurti, net ir iš stipriai šviesos užterštų vietų. Tačiau jiems reikia ilgų ekspozicijos laikų ir jautrios kameros. Apsvarstykite filtrus, pagamintus laikantis nuosekliai griežtų tolerancijų, kad užtikrintumėte optimalų duomenų nuoseklumą ir lengvesnį apdorojimą.

Spalvoti filtrai

Spalvoti filtrai naudojami spalvotiems planetų ir Mėnulio vaizdams fiksuoti. Jie taip pat gali būti naudojami kontrastui pagerinti ir subtilioms detalėms atskleisti. Įprasti spalvoti filtrai yra raudonas, žalias, mėlynas ir infraraudonųjų spindulių filtrai. Pavyzdžiui, naudojant skirtingus filtrus galima atskleisti skirtingus Marso debesų sluoksnius ar paviršiaus ypatybes.

Priedai: Komplekto užbaigimas

Be pagrindinės įrangos, yra keletas priedų, kurie gali pagerinti jūsų astrofotografijos patirtį.

Gidavimo sistemos

Gidavimo sistemos naudojamos automatiškai koreguoti bet kokias montuotės sekimo klaidas. Paprastai jos susideda iš gido kameros, gido teleskopo ir gidavimo programinės įrangos. Gido kamera stebi žvaigždę ir siunčia korekcijas į montuotę, kad žvaigždė liktų matymo lauko centre. Autogidai žymiai pagerina sekimo tikslumą, leisdami daryti ilgesnes ekspozicijas ir ryškesnius vaizdus. Įprasta gidavimo programinė įranga yra PHD2 Guiding. Apsvarstykite neašinį gidą (OAG), kad pasiektumėte tiksliausią gidavimo našumą esant ilgesniam židinio nuotoliui.

Fokusuokliai

Tikslus fokusavimas yra būtinas norint užfiksuoti ryškius vaizdus. Rankinius fokusuoklius gali būti sunku naudoti, ypač tamsoje. Elektroniniai fokusuokliai leidžia tiksliai reguliuoti fokusą iš kompiuterio ar rankinio valdiklio. Temperatūros pokyčiai gali paveikti fokusą, todėl temperatūrą kompensuojantis fokusuoklis gali būti naudingas. Bachtinovo kaukės taip pat naudingos tiksliam fokusui pasiekti.

Rasos šildytuvai

Ant teleskopo optikos gali susidaryti rasa, užtemdydama vaizdą. Rasos šildytuvai naudojami optikai pašildyti ir rasos susidarymui išvengti. Paprastai juos sudaro šildymo juosta, kuri apvyniojama aplink teleskopo vamzdį ar lęšį. Rasos skydai taip pat gali padėti išvengti rasos susidarymo.

Maitinimo šaltiniai

Daugeliui astrofotografijos įrangos reikalinga elektros energija. Nešiojamas maitinimo šaltinis yra būtinas stebėjimams iš tamsaus dangaus vietų. Apsvarstykite maitinimo šaltinį su pakankama talpa, kad galėtumėte maitinti visą savo įrangą per visą stebėjimo sesiją. Patikrinkite kiekvieno įrenginio įtampos ir srovės stiprio reikalavimus.

Programinė įranga

Astrofotografija labai priklauso nuo programinės įrangos vaizdų fiksavimui, apdorojimui ir analizei. Programinės įrangos paketai, tokie kaip Stellarium, Cartes du Ciel ar SkySafari, gali padėti planuoti stebėjimo sesijas ir surasti dangaus objektus. Fiksavimo programinė įranga, tokia kaip N.I.N.A, Sequence Generator Pro ar APT (Astro Photography Tool), gali valdyti jūsų kamerą, fokusuoklį ir montuotę. Vaizdų apdorojimo programinė įranga, tokia kaip PixInsight, Adobe Photoshop ar GIMP, naudojama vaizdams sudėti, kalibruoti ir pagerinti. Šių programinės įrangos priemonių tyrimas ir mokymasis yra esminis sėkmingos astrofotografijos komponentas.

Savo astrofotografijos komplekto kūrimas: Žingsnis po žingsnio

Astrofotografijos komplekto kūrimas gali atrodyti bauginančiai, tačiau tai galima daryti sistemingai:

1. Pradėkite nuo pagrindų: Pradėkite nuo mažo teleskopo, DSLR fotoaparato ir tvirto trikojo. Tai leis jums išmokti astrofotografijos pagrindų neinvestuojant daug pinigų.
2. Atnaujinkite savo montuotę: Kai jausitės patogiai su pagrindais, pereikite prie ekvatorinės montuotės. Tai leis jums daryti ilgesnes ekspozicijas ir fiksuoti blankesnius objektus.
3. Investuokite į specializuotą astronomijos kamerą: Specializuota astronomijos kamera suteiks geresnį jautrumą, mažesnį triukšmą ir geresnį aušinimą nei DSLR fotoaparatas.
4. Pridėkite filtrus: Filtrai gali būti naudojami šviesos taršai mažinti, kontrastui didinti ir specifinėms ūkuotų objektų emisijos linijoms išskirti.
5. Apsvarstykite priedus: Gidavimo sistemos, fokusuokliai ir rasos šildytuvai gali dar labiau pagerinti jūsų astrofotografijos patirtį.

Regioniniai aspektai

Optimali astrofotografijos įranga gali skirtis priklausomai nuo geografinės vietos ir specifinių aplinkos veiksnių:

• Šviesos tarša: Vietovėse su didele šviesos tarša gali prireikti naudoti specializuotus šviesos taršos filtrus arba siaurajuosčius filtrus.
• Atmosferos sąlygos: Vietovėse su turbulentinėmis atmosferos sąlygomis (prastu matomumu) gali būti naudingi trumpesnio židinio nuotolio teleskopai arba adaptyviosios optikos sistemos.
• Klimatas: Drėgno klimato sąlygomis reikalingos tvirtos rasos kontrolės priemonės, o itin šalto klimato sąlygomis gali prireikti įrangos su platesniu veikimo temperatūros diapazonu.
• Aukštis virš jūros lygio: Aukštai esančios vietovės dažnai siūlo geresnes matomumo sąlygas, tačiau gali prireikti įrangos, kuri yra mažiau jautri atmosferos slėgio pokyčiams.

Nuotolinės observatorijos

Asmenims, esantiems vietovėse su prastu oru ar šviesos tarša, nuotolinės observatorijos siūlo alternatyvą. Šie įrenginiai suteikia prieigą prie aukštos kokybės teleskopų ir vaizdo fiksavimo įrangos tamsaus dangaus vietose. Vartotojai gali nuotoliniu būdu valdyti teleskopus ir fiksuoti vaizdus iš bet kurios pasaulio vietos. Pasaulyje yra keletas variantų su įvairiomis kainodaros struktūromis ir įrangos konfigūracijomis.

Išvada

Astrofotografija yra sudėtingas, bet neįtikėtinai naudingas hobis. Atidžiai pasirinkę tinkamą įrangą ir įvaldę reikiamas technikas, galite užfiksuoti stulbinančius naktinio dangaus vaizdus ir tyrinėti visatos stebuklus. Nepamirškite pradėti nuo tvirto savo tikslų, biudžeto ir stebėjimo sąlygų supratimo. Investuokite į kokybišką įrangą, kuri jums tarnaus daugelį metų, ir nebijokite eksperimentuoti bei mokytis iš savo klaidų. Nesvarbu, ar esate šurmuliuojančio miesto širdyje, ar atokioje kalno viršūnėje, visata laukia, kol ją užfiksuosite.