Astrooniline, parallaktiline paigutus on teravate astrofotode saamise eelduseks pikkade säriaegadega:
Osa 9: Astronoomilise paigutuse käsitlemine
Kui kaamera on kindlalt kinnitatud tavalisele fotostatiivile, kuvatakse taevakehad teravalt ainult siis, kui säriaeg ei ületa maksimaalset väärtust, mis sõltub fookuskaugusest, taevalaotusest, kasutatava pildisensori pikslite suurusest ja isiklikest nõudmistest „terava“ pildi suhtes.
Näiteks 3000 millimeetri fookuskauguse korral tuleb oodata udune kujutise ilmumist, kui säriaeg ületab 1/45 sekundit ja kaamera ei liigu koos taeva liikumisega. Isegi 24-millimeetrise lainurkobjektiivi kasutamisel kuvatakse tähed pärast 10-sekundilist säriaega mitte punktidena, vaid pisikeste joontena.
Selle põhjuseks on Maa pöörlemine. Taevas tundub meie pea kohal idast läände pöörduvat. Seega ei tõuse mitte ainult päike ja kuu, vaid ka planeedid ja tähed idast, läände. Selle liikumise põhipunkt on taevalaad (põhjapoolkeras taevalaevapõhi, lõunapoolkeras taevasse poolus). See on koht taevas, kus pikendatud Maa telg puudutab „taeva kumerust“, kui kujutlete taevast poolkerana. Põhjapoolkerast pärit elanikel on eelis: Taevalaeva lähedal asub lihtsalt leitav Põhjanael, mida nimetatakse ka "Põhjanaeluks".
Ainuke viis pikki säriaegu realiseerida ja samal ajal tähed punktina kujutada on kaamera juhtmisperioodi jooksul taeva pöörlemise järgimine. Selleks on vajalik astronoomiline paigutus, mille telg on Maa teljega paralleelne.
Kui seda telge liigutatakse ekspositsiooni ajal õiges kiiruses, tekivad „juhitud“ taevafotod. Tavaliselt toimub see liikumine elektromootori abil. Astronoomilist paigutust nimetatakse ka parallaktiliseks või ekvaatoriaalseks.
Parallaktilise paigutuse komponendid. Legend - vaata alljärgnevat ülevaadet:
• 1: Kolmjalgne statiiv (alternatiivselt sambastatiiv)
• 2: Kontroll (pildil keerukas arvutikontroll koos GoTo-funktsiooni ja objektide andmebaasiga)
• 3: Poli otsimise vaatekoht. See asub tunnijala (4) sees, mille suunda näitab noole suundumine.
• 4: Tunni telg, mis on ainus telg, kui paigutus järgib taeva pöörlemist. Alumises otsas asub Poli otsimise vaatekohane (3), ülemine ots on kaanega suletud, mis eemaldatakse Poli otsimise vaatekoha kasutamisel.
• 5: Deklinatsiooni telje asukoht, mis jätkub vastukaaluvarrast mõistetud teljega (12). Deklinatsiooni tõttu liikumist reeglina teostamise ajal ei toimu.
• 6: Kruvipaar, mis survestades võimaldab kallutusnurga (poolkõrgus) seadistamist tunni teljele. Paigutuse eeldusteks kasutatakse eelnõude puhul üllatuse ekraani.
• 7: Kruvipaar, mis survestades võimaldab asimuudi (tunni telje horisontaalse "vaate") seadistust (tagumine kruvi on raske arusaada pildil). Paigutuse eeldusteks kasutatakse eelnõude puhul üllatuse ekraani.
• 8: Tunni telje hoovaseade.
• 9: Deklinatsiooni telje hoovaseade.
• 10: Ümardatud juhik Prismraili vastuvõtmiseks, et kinnitada teleskoop või kaamera paigutusele.
• 11. Kruviga kinnitus, mis fikseerib Prismraili, mis on sisestatud haavale juhikusse (10).
• 12: Vastukaaluvarras (pildil ilma vastukaaluta).
Asimuutaline paigutus
Fotostatiiviga ei ole sellist juhtimist võimalik saavutada, isegi kui peenreguleerimine toimub väga õrnalt. Probleem seisneb selles, et pildiväli pöörleb pikkade särituste ajal tähe ümber, millele järgitakse, kuna fotostatiiv ei suuda tasakaalustada taeva pöörlemisliikumist. Kujutage ette tähtkuju Orionit: see tõuseb „lamades“ idas, tõuseb kõrgemale lõunas olevas tipus püstiselt ja loojudes „lamades“ läänes. Kui jälgitakse seda tähtkuju fotostatiiviga, liigub kaamera ainult "üles-alla" või paremale, kompenseerimata samal ajal pöörlemisliikumist.
Taeva pööramise skeem Orioni tähtkuju näitel. Azimutaalselt paigutatud, jälgitud kaamera ei suuda Orioni tähtkujutist pildiväljas hoida ja pildiväli pöörleb aja jooksul (punane pildivälja raam). Kui kaamera on parallaktiliselt paigutatud, järgib see ühelt poolt Orioni liikumist ja teostab samal ajal pöörlemisliikumist, nii et fikseeritud pildiväli jääb konstantseks (kollane pildivälja raam).
Paigutust, mis tunneb ainult üles-alla liikumisi ja pöördeid paremale ja vasakule, nimetatakse „azimutaalseks“ paigutuseks ja see on vastandatud parallaktilisele. Seega on fotostatiiv lihtne vorm azimutaalsest paigutusest. Üks tema liikuv telgedest on maapinnaga risti ja võimaldab horisontaalseid pöördeid, st azimutaalseid kohandusi. Teine telg on paralleelne maapinnaga ja võimaldab liikumist üles ja alla, st kõrgust.
Azimutaalne paigutus ei sobi jälgitud taevafotode jaoks. Erandiks on kaasaegsete suurtähiste jälgimine. Seal pööratakse keeruka protseduuri käigus särituse ajal optilise telje ümber, et vastu seista pildivälja pöörlemisele.
Azimutaalne paigutus (vasakul) ja parallaktiline paigutus (paremal). Azimutaalsel paigutusel on mõlemad liikumisteljed püstised või horisontaalsed maapinnaga. See toimib nagu fotostatiiv. Parallaktiline paigutus (paremal) eristub kaldus tunni telje (noolega vasakule üles) poolest. Tüüp „saksa paigutus“ nõuab vastukaale deklinatsiooniteljeks (noolega all vasakult paremale).
Parallaktiline paigutus
Parallaktilised paigutused on saadaval erinevates variantides. Neile kõigile on ühine see, et üks nende teljest on maakera telje suhtes paralleelne ja tuntakse kui tundide telge. Sellele peab olema vastassuunaline deklinatsioonitelg 90-kraadise nurga all, et saaks teleskoobi või kaamera igale taevapunktile suunata.
Hobikaamera jaoks on põhimõtteliselt saadaval kaks tüüpi; nn "Saksa paigutus" (nime saanud riigi järgi, kus selle leiutaja, saksa optik ja füüsik Joseph von Fraunhofer tegutses) ja kahvelpaigutus.
Kaks parallaktilist paigutust: kahvelpaigutus (vasakul) ja "saksa paigutus" (paremal). Kujutatud punased nooled näitavad tundide telje asukohta.
Saksa paigutus
See koosneb telje ristist ja sellele on iseloomulik, et deklinatsioonitelje ühel küljel asub teleskoop või kaamera, samal ajal kui teisel küljel tasakaalustab tasakaalu kaal. Eriti astrofotograafide seas on see tüüp väga populaarne ja levinud, kuna tundide telg on lihtsalt suunatav taevapõhja poole. Lisaks on saksa paigutuste valik väga mitmekesine: esindatud on kõik hinnaklassid ning enamus neist saavad osta eraldi ja mitte ainult koos teleskoobiga. Puudus on selles, et teleskoobi kasutamisel võib see pildistamisel või jälgimisel statiivi või posti vastu põrgata, mis nõuab üleminekut lääne- või ittasendist (või vastupidi).
Kahvelpaigutus
Kahvelpaigutusi pakutakse peamiselt koos teleskoopidega. Kui tegemist on paralleelse teostusega, tuleb kogu haarat kallutada, et selle tundide telg osutaks taevapõhja poole, mis loob pigem ebasoodsad mehaanilised tingimused. Enamik amatöörkasutuseks mõeldud kahvelpaigutusi näitab tegelikult väljendunud vibratsioonikäitumist, seega leidub neid astrofotograafilises kasutamises pigem harva. Vastupidiselt saksa paigutusele tuleb kahvelpaigutuse eeliseks pidada seda, et taevaobjekti saab jälgida terve öö jooksul, ilma et teleskoop või kaamera satuks takistusele (statuiv/post), mistõttu ümberlülitust pole vaja teha.
Perifeeria
Kui vaadata paigutust puhtalt telje mehaanikana, on vaja lisakomponente, et muuta see astrofotograafia jaoks kasutuskõlblikuks üksuseks:
• 1. Statiiv/Post
Kolmjalgne statiiv on mobiilsel kasutamisel eelis, kuna seda saab praktiliselt kõikjal paigaldada. Post pakub teleskoobile rohkem liikumisvabadust, kuid seisab kindlalt ainult tasasel pinnal. Otsus tuleb teha, arvestades kõrget stabiilsust. Lõppkokkuvõttes piirab kogu ahela nõrkus stabiilsust ja seeläbi ka maksimaalset jälgimistäpsust.
• 2. Mootorid
Mõned paigutused tarnitakse juba paigaldatud mootoritega, teistel tuleb need eraldi osta. Lühikeste säriaegadega piisab põhimõtteliselt tundide telje mootorist, see tähendab, et deklinatsioonitelje jaoks teist mootorit ei pruugi vaja minna. Pikemate säriaegade korral võivad deklinatsioonitelje jaoks olla vajalikud korrigeerivad liikumised, seega soovitatakse kahte mootorit – ühte igale teljele. Enamik paigutusi töötab samm-mootoritega, mis jooksevad mikrosammudega ja liigutavad paigutuse telgesid ühe või mõlemad ülekandekastme abil. Alternatiivina on olemas servomootorid.
• 3. Juhtimine
Igal paigutusel on vaja juhtimist. Kui see pole komplektis, tuleb see eraldi osta. Juhtimise ülesandeks on mootorite toitmine pinge ja ajamimpulssidega. Lisaks pakub see rohkem või vähem kiiret ja peenelt reguleeritavat mootorliigutust igas suunas nelja nupu abil.
Lisaks nendele põhifunktsioonidele pakuvad mõned juhtimised täiendavaid funktsioone:
• Jälgimiskiiruse muutmine (lisaks siderilisele, st tähtede jaoks, valikuliselt ka päikesele ja kuu jaoks)
• Autoguideri ühendus: pesa, et spetsiaalse digikaamera abil, mida nimetatakse autoguideriks, saaks vajadusel paigutuse käiku reguleerida. Pikema fookuskauguse ja säriaegadega töötades soovib astrofotograaf varem või hiljem "jälgimise kontrolli" jätta autoguiderile ja väärtustada juhtimise varustust autoguideri ühendusega.
• GoTo-funktsioon: Kiirete mootoritega võimaldab GoTo-juhtimine monteerida automaatselt teie valitud taevaobjektile. Astrofotograafide jaoks ei mängi GoTo-funktsioon olulist rolli, seega tuleks piiratud eelarve korral pigem investeerida stabiilsemasse paigutusse.
Käsijuhtimispult ühe teleskooppaigutuse juures: Igal küljel on kaks nuppu, mis võimaldavad tundide telje (1) ja deklinatsioonitelje (2) mootorliikumist täpselt reguleerida, et suunata teleskoop täpselt taevaobjektile. Külgsuunas paikneva lülitiga (3) saab juhtimise sisse ja välja lülitada ning valikuks on põhja- või lõuna poolkerale töötamine. Liikumiskiirus mootori kasutamisel nuppude 1 ja 2 abil määratakse lülitiga 4.
• 4. Pooltähe otsija
Tegu on miniteleskoobiga, mis kruvitakse paigutuse tühja tundide telje sisse ja võimaldab kiiret ja mugavat lõunanemist (vt allpool).
Simuleeritud vaade läbi pooltähe otsija. Sinine taevas vastab kõrgenenud videvaatele. Okulaaris nähtavad elemendid on valgustatud punase LED-iga, nii et need on nähtavad isegi enne musta taeva. Selgelt näha on Põhjanaelu (Polaris) soovituslik asend (vaate keskel), mis on pildil vastaval kohal. Põhjanaela kaldenurka õigesse taevapoolde arvestatakse automaatselt. Kujutatud tähtkujud viitavad ainult suundadele ja pole pooltähe otsijas nähtavad.
• 5. Toiteallikas
Monteerimist töötab tavaliselt 12-voldise alalisvooluga. Mobiilseks kasutamiseks tuleb hankida akupakk või vastav aku.
• 6. Monteerimissiin
Teleskoobi või kaamera kinnitamiseks monteerimisele on tavaliselt vaja veel mõningaid väikseid osi. Paljudel monteerimistel on ühendusplatvormina vintsi juhitud juhik. Teleskoobi või kaamera küljele tuleb paigaldada sobiv prismasillus. Kaamera paigaldamisel on stabiilne kuulkuppel heaks täienduseks.
Paigutamine
Parallaktiline monteerimine tuleb paigutada nii, et tunni telg oleks suunatud taevapolaarse (st Põhjanaela) suunas. Seda protsessi nimetatakse "Sisselülitamiseks".
Kõige lihtsam on sisselülitamine teostada polsnäituri abil. Selle eelduseks on, et taevapolaar ja Põhjanael on vaatluspaigast nähtavad ega ole näiteks puu või maja varjus. Polsnäituri vaatab tühja tunni telge ja näitab vaadeldes märki, mis esindab Põhjanaela õiget asendit.
Selles arvestatakse ka Põhjanaela kõrvalekallet tõelisest taevapolaarsest, mis praegu on umbes ühe ja poole täiskuu läbimõõdu võrra. Sõltuvalt monteerimise ja polsnäituri konstruktsioonist tuleb lihtsalt reguleerida praegust Põhjanaela asendit poli suhtes, sest see tiirleb ümber poli ju iga päev.
Seejärel tuleb reguleerida vaid polnihkumist (maitude) ja poltelje vaatamisnurka (asimuut), kuni Põhjanael on polsnäituri kaudu nähtaval ettenähtud kohal. Poltelje kalle vastab vaatluspaiga geograafilisele laiusele, umbes 50 kraadi näiteks Frankfurti puhul. Hea monteerimine võimaldab poltelje kalde peenreguleerimist võimalike korrigeerimiste jaoks. Vaate suunda reguleeritakse samuti peenelt töötava asimuutreguleerimisega.
Tunni telje "vaatesuuna", st asimuudi reguleerimiseks tuleb liigutada kahte käsikruvi, mis mõjuvad surve ja vastupinge kandilisele plaadile ning võimaldavad monteerimise täpset horisontaalset joondamist sisselülitamise käigus.
Samuti toimub tunni telje kalle, st polnihkumise reguleerimine kahe käsikruvi abil, mis toimivad surve ja vastupinge toimel. See kalle vastab vaatluspaiga geograafilisele laiusele ja tuleb sisselülitamise käigus reguleerida ainult üks kord.
Isegi pikema fookuskauguse ja pikemate säriaegadega on tänu reguleeritud polsnäiturile sisselülitamine piisavalt täpne. Lühemate fookuskaugustega lühikeste säriaegade jaoks piisab isegi sellest, kui Põhjanael lihtsalt polsnäituri vaatevälja keskele paigutatakse.
Ainult siis, kui nõutakse väga täpset sisselülitust, nagu seda võib vajada väga pikad säriaegad, pika fookuskaugusega, statsionaarsed tähetornid või GoTo-monteerimiste parim võimalik positsioneerimistäpsus, soovitatakse sisselülitamiseks Schreineri meetodit. See eeldab, et teil on saadaval teleskoop ja ristlõikeokulaar. Üksikasjalik kirjeldus sellest ajamahukast protseduurist on leitav aadressil:
http://www.baader-planetarium.de/montierungen/download/scheiner-klassic.pdf
Pärast sisselülitamist laaditakse monteerimine, st lisatakse vastukaal, teleskoop ja/või kaamera. Nüüd tuleb tasakaalustada tund- ja deklinatsioonitelg. Ideaalse seisundi korral jääb monteerimine paigale, kui teljeid pole kinnitatud, olenemata sellest, millisesse taeva punkti see suunatud on.
Selleks suunatakse paigaldatud teleskoop nii, et see vaatab täpselt lõuna (või põhja) poole ning on seal horisondile suunatud, st on horisontaalasendis. Esiteks nihutatakse vastukaal vastukaaluvarrast nii kaua telje suunas, kuni monteerimine jääb ka tundtelje kinnitamata positsioonil paika.
Vaade lõunast monteerimisele. Teleskoop koos kaameraga (paremal) on suunatud punktile põhjataevas. Vastukaaluvarraste (vasakul) telje raugemise tõttu saavutatakse tasakaalu, nii et teleskoop jääb sellesse asendisse isegi siis, kui tundtelg pole kinnitatud.
Seejärel pingutatakse tundtelje kinnitus ja teleskoopi liigutatakse selle optilisest teljepunktist läbi toruklambrite (või prismasilluse pikisuunalise liigutuse kaudu nende hoidikusse), kuni ka deklinatsioonitelg on tasakaalus.
Vaade idast monteerimisele. Teleskoop koos kaameraga (taga) on suunatud punktile lõunataevas. Prismasilluses või teleskoopi toruklambri kaudu piki punase noole näidatud joonist liikudes saavutatakse taas tasakaal. Seejärel jääb teleskoop sellesse asendisse, isegi kui deklinatsioonitelje klamber on lahti keeratud.
Alati ei pruugi olla võimalik seda ideaalset seisundit saavutada. Siiski peaksite proovima seda võimalikult lähedale jõuda. Tasakaalustamise eesmärk on see, et mootorid ei pea monteerimise liigutamisel tegema võimalikult vähe tööd. Tugeva tasakaalutuse korral võib eeldada ka seda, et mootorne jälgimine ei tööta nõutava täpsusega.
Selle sammu järel on teil toimiv süsteem, et jälgida kaamerat taevalaotuse kulgemise ajal, ilma et Maa pöörlemine põhjustaks tähtedest triibulisi kujutisi pikaajaliste lahtisärituste ajal.
Ühendage monteerimise juhtimine ja varustage see pingega. Veenduge, et jälgimiskiirus on "sideraalne" või "täht", kui soovite üles võtta muid taevakehasid peale kuu ja päikese. Kui juhtseade lubab käivitada monteerimise töö ka Maa lõunapoolkeral, tuleb valida „põhja“, vastasel juhul pöörleb tundtelg valesti. Seejärel keerake lahti tunni- ja deklinatsioonitelje kruvid ning suunake oma teleskoop ja/või kaamera soovitud taeva piirkonda, seejärel pingutage mõlemad kruvid õrnalt. Enne esimest säritust oodake mõni sekund, et ajamiskruvi saaks hästi haarata hammasrattasse.
Järgmised kaks õpetussarja "Astro- ja taevafotograafia" osa keskenduvad "Pikaajaliste lahtisärituste jälgimisele" ja "Jälgimise kontrollimisele pikaajalise lahtisärituse ajal".
Transport
Tähtteleskoobi monteerimise transpordi ajal tuleks vasturaskused eemaldada ning tundide ja deklinatsiooni telje klambrid lahti keerata. See hoiab mehaanikat vibratsioonide korral.
Fotokõlblike monteerimiste näited
Kui on oluline käsipagasi mahu vähendamine, siis on raske konkureerida "AstroTrac 320x" monteerimisega. See on fotostatiivi otsik, pildil alumiiniumvärviline osa. Valikuliselt saab sellele monteerimisele lisada isegi poolotsija (ülal vasakul), kuid selleks eeldatakse statiivi ja statiivpea olemasolu.
See sobib kaamerate järeltõmbamiseks objektiividega umbes 300 mm fookuskaugusega ning võibolla väga väikeste ja kergekaaluliste teleskoopide jaoks. Patareipakk toidab liigutamismootorit. Kokkupandult on monteerimine suur nagu auto hoiatustriip, ainus probleem on selle kõrge hind (alates 625 eurot).
"Skywatcher EQ-3" on absoluutne miinimum jälgitavate piltide jaoks klassikaliste teleskoopide monteerimisel, kui sellele on paigaldatud mootorid, nagu järgmisel pildil näha. Võimalikud on ainult väga väikesed teleskoobid "kasuliku koormuse" jaoks, pigem kaamera fotoklaasid mitte liiga pika fookuskaugusega. Moderaatsete fookuskauguste ja mõne minuti pikkuste säriaegadega piltide jaoks on see siiski sobiv platvorm, mille koos statiivi, mootorite ja juhtpuldiga saab umbes 230 euro eest.
"Celestron Advanced GT" koos GoTo juhtimisega on märkimisväärselt stabiilne. See kannab ka keskmise suurusega ja fookuskaugusega teleskoope. Pikkade säriaegadega fototööde korral ei tohi seda siiski üle koormata; sest väga pika fookuskauguse korral ei ole jälgimise täpsus piisav. Tervikkomplekti koos statiivi, poolotsija ja GoTo juhtimisega saab osta umbes 750 euro eest.
"Vixen GPD2" on tõeline "tööloom" ja igas mõttes fotokõlblik ning soovitatav valik. Odav see pole ning põhivarustusse ei kuulu isegi mootoreid, kuid see kannab umbes 8 kg kasulast (ilma vastukaaluta) vaevata ning täidab oma mehaanilise täpsusega kõik fotograafilise kasutamise nõuded. "Kardetud" teljekomplekt ilma statiivi, juhtimise ja mootoriteta, kuid väga täpse valgustatava poolotsijaga maksab 800 eurot. Täispakett kiirete mootorite, GoTo juhtimise, puidust statiivi jaoks võib kokku maksma minna 1800 eurot.
"1200 GTO" Astro-Physicsilt on äärmiselt raske, kuid siiski üsna transporteeritav monteerimine, kuna deklinatsiooniplokk on võimalik eraldada poolkõrguse üksusest ja transportida eraldi. Mõlemad koos kaaluvad juba üle 50 kilogrammi ilma lisaseadmeteta. See monteerimine on hästi hoitud paigas statsionaarses tähetornis, selle mahutavus on peaaegu 65 kilogrammi ilma vasturaskudeta! Monteerimise, kuid ilma lisaseadmeteta, kuid GoTo juhtimisega ja hind on viiekohaline eurosumma.
