Osa 12: Täpsuskontroll pikaajalise särituse ajal
Nõrga valgusega taevakehad öötaevas nõuavad pikka säritusaega. Isegi digitaalfotograafia ajastul, kus mitme lühikese särituse asemel võetakse mitu lühemat säritust, mis seejärel pilditöötlustarkvara abil liidetakse, ei piisa pikaks särituseks kasutatava fookuskauguse korral astronoomilise paigalduse automaatse juhtimise täpsus alati selleks, et usaldusväärselt teravaid fotosid saada.
Sel juhul on vajalik särituste ajal kontrollida paigalduse liikumist ja vajadusel sisse sekkuda. Seda protsessi nimetatakse jälgimiskontrolliks või inglise keeles "Guiding", tegevust "juhendamiseks". Kui spetsiaalne kaamera võtab selle protsessi üle, nimetatakse seda juhendamiskaameraks ehk "Autoguider". Jälgimiskontroll on vajalik juhul, kui vaatamata paigalduse automaatsele juhtimisele ei kujutata soovitud säritusajal tähti täpselt punktikujuliselt, vaid kergelt triibulistena.
Selle ebatäpsuse põhjused võivad olla erinevad:
• Paigalduse mehaaniline konstruktsioon ei vasta nõuetele
• Paigaldus ei ole piisavalt hästi põhja pandud (vt juhendisarja „Astro- ja taevalike fotode“ osa 9 „Astronoomilise paigalduse kasutamine“)
• Ajamise automaatne juhtimiskiirus ei vasta täpselt taevakehade näiva pöördekiirusele
• Maa atmosfääri prismiline toime (atmosfääriline refraktsioon) muudab tähtede täpset asukohta häguseks
• Süsteemi liikumised, näiteks okulriotsiku kerget kaldenurka särituse ajal
• Perioodiline patune viga, mida iga ajamiskruvi toodab ühe käigu jooksul võrreldes ajajamise hammasratas
Vajate manuaalse juhikontrolli jaoks järgmisi asju:
• a) Juhtvaatetoru
Pildikvaliteet ei mängi suurt rolli, seega sobib juhitoruks ka odav teleskoop. Oluline on, et fookuskaugus ei oleks liiga lühike. Ideaalis peakski fookuskaugus olema kaks korda pikem kui põhifookuskaugus. Barlow'iläätse (objektiivi sarnane läätsesüsteem) kasutamisel saab juhttoru efektiivset fookuskaugust pikendada. Juhtvaatetoru okulaariliigutus peaks olema stabiilne ja mitte logisema, sest vastasel juhul pole vajalik täpsus saavutatav.
• b) Risthaardumisokulaar
Liidestel on kaks 90-kraadise nurga all olevat niiti; juhtvaatetoru kontrollimiseks on kasulikud eelkõige topeltsustega tüübid, kus juhttäht ei kao oma keskpositsioonis niitjaotistele. Kindlasti veenduge, et see saaks valgustada. See tähendab, et niidi jaotust valgustab punane LED, mida toidavad patareid, nii et seda saab näha ka pimedal öötaeval. Tavaliselt saab valgustust reguleerida.
Liidestava risthaardumisokulaari puhul (vasakul) katab täht ristiga. Topeltsustega okulaari (paremal) korraldab see olukorda.
Risthaardumisokulaar koos reguleeritava valgustusega (punane nool). Patareide sees olevad takistorid varustavad vajaliku pinge punase LED-ga:
• c) Paigaldusvõimalus juhtvaatetorule
Juhtvaatetoru tuleb kinnitada põhiteleskoobile võimalikult stabiilselt. Väänamised pildistamise ajal viiksid juhikontrolli absurdiks. Elegantsed lahendused on eespool mainitud juhitoruvärinad. Toimimisviis: eelnevalt suunatakse põhiteleskoobiga kaamera Himmelsmotivile. Vajadusel optimeeritakse pildi väljalõike pöörates kaamera okulaari väljaandes. Nüüd tehakse kõik vajalikud seaded kaameral. Seejärel tehakse teravustamine, vajadusel tuleb liikuda heleda täheni moonsüsteemis valitud taevakollet.
Pärast fokuseerimist kontrollitakse uuesti pildi väljalõike, mis on valgusnõrkade objektide korral hõlbustatud proovivalgustusega kuni ühe minuti pikkuse säritusajaga, mille käigus juhikontrolli ei kasutata. Seejärel liigutatakse juhtvaatetoru risthaardumisokulaar sobiva heleda tähe keskele. Nüüd keerutatakse risthaardumisokulaar tema kestas seni, kuni mõlemad niidid vastavad täpselt kahele montaaži teljekoosliikumisele (tundide- ja deklinatsioonitelg). Selleks seatakse mootorite liikumiskiirus kontrollimisel umbes 16-kordseks kiiruseks ja montaaži veeretatakse tundide teljestikus edasi ja tagasi. Okulaari tuleb keerata seni, kuni juhitudastar liigub risthaardumisokulaaris oleva niidi piki.
Pilk risthaardumisokulaari kaudu juhttärniga (vasakul). Montaaži teljeliikumissuund on tähistatud helesiniste nooltega. Okulaari pööramisel okulaari väljatõmbamisel seda tehakse nii, et liikumissuund kattuks risthaardumisega (paremal).
Juhituna montaaži mootoritest viiakse juhittäht risthaardumisokulaari keskele ja mootorite kiirust vähendatakse jälle, ideaaljuhul ühe- (1x) või poole (0,5x) täiskiiruseni. Seejärel peaksite täpselt meelde jätma, millist nuppu juhtimisel vajutada, et täht liiguks vasakule, paremale, üles ja alla, et ilmneva tähetriiviga kiiresti ja sihikindlalt kompenseerida. Lühikese harjutusperioodi järel tuleks see seisund saavutada. Siis on aeg: säritus käivitatakse. Pärast kaamerasulgurite avamist tuleb juhittähte pidevalt jälgida.
Kui ta liigub välja risthaardumisokulaari keskelt, vajutage kohe õige nuppu juhtimisel, et ta tagasi keskele juhatada. Montaažidel, millel on head juhikontrolli omadused, võivad parandusliigutused olla harvad, juhtumistel, millel on suhteliselt ebatäpne ajam, võivad parandused olla vajalikud vaid mõne sekundi järel. Siis võib manuaalne juhikontroll muutuda tööks, mis nõuab pidevat kontsentratsiooni.
Neli olulist nuppu montaaži juhtimisel manuaalseks juhikontrolliks. Nendega saab tähe okulaaris igasse suunda liigutada, et tuvastatud juhitud tärnid kompenseerida.
Tänu risthaardumisokulaari kõrgele suurendusele ja juhtvaatetoru pikale fookuskaugusele muutuvad isegi väiksemad kõrvalekalded ideaalolekust nähtavaks enne, kui need kaasa toovad tärni struktuuriga pildistamise ajal. See tähendab, et iga väike juhitähe kõrvalekalle oma keskpositsioonist risthaardumisokulaari keskel ei riku fotot kohe. Siiski on mõistlik jälgida mis tahes märgatavat ebatäpsust kohe vastavate korrigeerimisliigutustega. Pärast särituse lõppu võib juhtimise lõpetada.
Kui soovite teha mitu fotot, saate igale säritusele vahele jätta lühikese pausi silmade lõdvestamiseks. Veidi harjutamise ja kogemuste korral õnnestub manuaalse juhikontrolliga isegi pikki säritusaegu saavutada, samal ajal kui kaamera on ühendatud pikaealise teleskoobiga. Mootorilise juhikontrolli ajal tekkiva praktiliselt vältimatu liini ebatäpsuse kompenseerimiseks on vaja tehnikat manuaalse juhtimiskontrolli jaoks, nii et ideaalis oleksid tärnid fotol täpselt punktikujulised. Maksimaalne mõistlik säritusaeg digitaalse ühekordse läätsega kaamerates on umbes 15 kuni 20 minutit, sõltuvalt kaameramudelist. Manuaalse juhikontrolli ajal selle aja jooksul võib olla väsitav. Seega veenduge, et teil oleks mugav silmanäht ja meeldiv silmanäht, kui see on võimalik. Paljudele taevaobjektidele piisab ühest pildist koos nimetatud maksimaalse säritusajaga. Seejärel tuleb teha mitu fotot, mis hiljem kokku liita (vt. Järje nr 16 seeria "Astro- ja taevafotograafia": "Digitaalse pildimüra käsitamine").
Hea nõu: Einingupood pakub Leitfernguideri asemel nn Off-Axis-Guider-id. Need seadmed paigaldatakse teleskoobi ja kaamera vahele ning sisaldavad väikest peeglit, mis viib tähe valguse kauge optilise telje lähedal, kaamera vaateväljast eemal, 90 kraadi kaugusel. Seetõttu on teoreetiliselt võimalik kasutada peamist teleskoopi ka juhtivaatetoruna säritamise ajal. Kahjuks on enamus teleskoopide kujutiskvaliteet nii kaugel teljest, et juhtvahte puhta tähe pilti pole võimalik näha. Lisaks on juhtava tähe otsimine Off-Axis-Guideriga möödapääsmatuks otsimiseks ja lõppeb tavaliselt sellega, et valitud pildipiirkonda peab muutma, et üldse juhtitärni leida saaks. Isegi siis on vaatepositsioon sageli ebamugav ja osaliselt saavutamatu ainult venitustega. Sellises kehahoiakus muutub manuaalne juhikontroll füüsiliseks piinaks.
Seetõttu soovitan Off-Axis-Guideri soetamisest ja kasutamisest hoiduda.
2. Automaatne jälgimiskontroll
Täpsemalt vaadeldes on manuaalne jälgimiskontroll üsna tobe töö. Kiiresti tekib veendumus, et see tegevus peaks olema võimalik automatiseerida tehniliste instrumentide abil. Hea uudis on: see toimib, nimelt spetsiaalsete digikaamerate abil, mida nimetatakse "Autoguider" -iks. Halb uudis: Plug-And-Play lahendusi pole autoguiderite valdkonnas olemas, st. pistikupessa panemine ja juhtmete ühendamine ei piisa selleks, et saavutada autoguideri poolt oodatud toimingut.
Autoguideri kasutamisel asendatakse tähekujuline okulaar juhtimisvaatlustoru jälgimiskaameraga (Autoguider).
Eeldada tuleb algusfaasi, kus veel ei teki astrofotosid, vaid autoguider tuleb seadistada kasutatava montuuri jaoks. Selle jaoks võib puududa kogemus, seega tuleks arvestada mitme tunni või isegi öisega! Tehniliselt toimib autoguider järgmiselt: Autoguiderina kasutatakse spetsiaalset digikaamerat või videokaamerat või veebikaamerat. Nende kaamerate andur on reeglina väga väike ja pikslite arv madal. Autoguideri andurile projitseeritakse täht, mille asukoht määratakse tarkvara abil. Autoguideri andurit loetakse lühikeste intervallide järel välja ja tähtede asukohta mõõdetakse uuesti.
Kui juhttäht kaldub oma algasendist kõrvale, on tarkvaral võimalik, juhtimismootoreid juhtides, teha vastupidine liikumine ja tuua täht tagasi soovitud positsioonile. Selleks peab autoguider või juhtimisarvuti olema ühendatud montuuri juhtimisega kaabli abil. Montuuri juhtimine peab omakorda omama autoguideri liides kasutamiseks, seega ühendamise võimalust.
Juhtmeühenduse näide (skeemiline). Kaamera on ühendatud USB-kaabli abil mütsiga (tumepunane, 2) arvutiga. Autoguider kasutab pildi edastamiseks arvuti teist USB-liidest (sinine, 3). Selleks, et juhisi tarkvara saaks teha moonutavaid korrigeerimisliigutusi montuuri, on vaja veel kaablit (punane, 1), selles näiteks seeriline ühendus (COM1). Kuna kaasaegsetel sülearvutitel pole sageli seeriat kiiremini, aitab ainult USB-seerilise adapter. Sõltuvalt kasutatavast montuurist ja kasutatavast autoguiderist võib ka juhtmestik sellest skeemist erineda.
Vaadelduna teoorias üsna triviaalne ülesanne osutub praktikas üsna nõudlikuks. Alates sellest, et autoguideri liidesed pole standardiseeritud ja peate alguses veenduma, et sobiv kaabel on olemas. Kaadrikinnitused pole samuti kindlaks määratud, kuid quasi-standardiks on ühilduvus autoguideriga „SBIG ST-4“, mida tähistatakse näiteks kui „ST-4 ühilduva autoguiderliidesega“.
See juhtimine (vasakul) omab autoguideri ühendamiseks täiesti erinevat pistikut ja vajab seetõttu ka teist kaablit (paremal):
"Stand-Alone-Autoguiderid", seadmed, mis saavad hakkama ilma ühendatud arvutita, pole kaubanduses peaaegu enam saadaval. Sageli saab neid kasutada ainult arvutiga (välitöödel seega sülearvutiga). Käivitamine hõlmab järgmisi samme:
a) Otsige juhttäht juhtimisvaatlus torus ja viige see ristallika abil vaatevälja keskele.
b) Paigaldage autoguider ristallika asemel.
Siin kasutatakse autoguiderit Meade "Lunar-Planetary-Imager" -ina. Juhtimisvaatlustoru pikendamiseks on kasutusel viiekordse pikendusfaktoriga Barlowi lääts.
c) Teravustage juhttähte läbi arvuti tarkvara sülearvutil.
d) Valige monteerimise juhtimisel madal mootori kiirus (nt 1-kordne tähekiirus).
e) Paigutage juhttäht umbes pildiala keskele.
f) Alustage "kalibratsioonirutiiniga" juhtimistarkvaras, mis liigutab nüüd monteerimise mootoreid kõikides suundades, tuvastab liikumissuuna juhttähele ning õpib, kuidas suunata monteerimist nii, et juhttäht liigub soovitud suunas.
Tarkvara ekraanikuvand "MaxIm DSLR" (http://www.cyanogen.com) kalibratsioonirutiini ajal. Enne algust asetus täht positsioonile, mis on tähistatud vasaku rohelise noolega. Kalibratsiooni ajal liiguvad mõlemad monteerimise teljed üksteise järel mootoritega ühes suunas (sinised nooled) ja tagasi. Pärast seda asub taas täht enam-vähem algasukohas (parem roheline nool). Et ta ei jõua täpselt tagasi alguspunkti, on süüdi käigukastide mäng või lõtk. Pärast kalibratsiooni "teab" tarkvara, milliseid liigutusi ta peab tegema, et juhtida juhttähte soovitud suunas.
g) Autoguiding-funktsiooni käivitamine: Kui kõik sammud on korrektselt läbi viidud, teeb Autoguider kiire järjestikuste pildistamiste seeria, sõltuvalt valitud säriaegast. Optimaalne säriaeg jääb kahe ja viie sekundi vahele ja sõltub peamiselt juhttähe heledusest.
See ei tohiks olla ülevalgustatud, et vältida olukorda, kus autoguideri andur juhttähe kohas läbib täieliku küllastuse. Teisest küljest tuleks see kujutada piisavalt selgelt, et tarkvara saaks määrata selle täpse asukoha.
Liiga lühike säriaeg toob kaasa riski, et juhttäht kõrvale kaldub õhu ebakindluse tõttu ja juhendaja üritab jälgida seda "värisevat liikumist". Liiga pikk säriaeg ei võimalda juhendajal piisavalt kiiresti reageerida monteeringu äkilise ebatäpsuse korral.
Pärast iga ühekordset pildistamist tuvastab tarkvara juhttähe positsiooni subpiksli täpsusega ja võib seeläbi reageerida ka kõige väiksematele kõrvalekalletele soovitud positsioonist. Seetõttu piisab autoguideri kasutamisel juhtimisvaatlustorust lühema fookuskauguse jälgimiseks. Kui vaatlustoru on poole lühema põhisilmaga, piisab optimaalse autoguideri töö korral.
Kui tarkvara avastab juhttähe triivimise, juhib see montuuri mootorite kaudu vastupidises suunas ja kompenseerib sellega jälgimise ebatäpsuse. Peale juhtimisfunktsiooni käivitamist tuleks süsteemile anda ligikaudu minut aega, et saavutada stabiilne seisund.
Selle käigus jälgitakse ekraani, mis kuvab juhistaaride kõrvalekaldeid kas numbrilise jada või graafilise kujul. Kui kõrvalekalded jäävad oodatud piiridesse, võib alustada säritamist.
MaksIm tarkvara ekraani kuvamine suunamise ajal. Paremal üleval kuvatakse praegune pilt, sealhulgas juhistaar koos ristireaga. All kuvab graafik juhistaari tuvastatud kõrvalekalded selle soovitud positsioonist mõlemas teljes.
Paraku ei ole juhendit veel täpsemalt samm-sammult koostada võimalik, kuna juhistaari jälgimise kaamera kasutamisel erineb detailide osas osaliselt märkimisväärselt. Seetõttu tuleb viidata vastava kaameramudeli kasutusjuhendile.
Siiski mõned üldised näpunäited eduka juhistaari jälgimise jaoks:
a) Paljud juhistaari jälgijad töötavad ainult või vähemalt paremini, kui need paigaldatakse nii, et monteerimise telgede liikumissuund vastab piksliridadele ja -veergudele.
b) Ülaltoodud loendi punkti f) kalibreerimine tuleks korrata iga kord, kui teleskoop liigutatakse teise taeva piirkonna suunas.
c) Sageli tuleb tarkvaras määrata, kui mitu sekundit juhistaari jälgija kalibreerimisprotsessi käigus telgesid liigutab enne juhistaari positsiooni uuesti tuvastamist. Seda ajavahemikku tuleb hinnata nii, et täht ei lahkuks andurialast, kuid saaks siiski piisavalt suure positsioonimuutuse, et tarkvara saaks suuna selgelt tuvastada ja monteerimise ülekande mäng ei avaldaks suurt mõju. Ideaalis liigutatakse juhistaar anduri keskpunktist kalibreerimisprotsessi kaudu anduri servale lähedale.
MaxIm rakenduses määratakse kahe välja "Kalibreerimise aeg" abil, mitu sekundit tarkvara monteerimismootoreid kalibreerimise protseduuri ajal tööle paneb:
d) Paljude juhistaari jälgijate juhtimistarkvaras on mitmeid parameetreid juhistaari jälgimise optimeerimiseks. Oluline punkt on "agressiivsus". See määrab, kas tuvastatud juhistaari nihkumisel proovitakse järgmises sammus juba juhistaar tagasi algasendisse tuua või kas tarkvara peaks proovima suumida soovitud väärtuseni väiksemates sammudes. Liiga kõrge agressiivsuse korral võib tekkida süsteemi üleskülv, kus juhistaar pidevalt kõigub soovitud väärtuse ümber, kuna tekivad liiga tugevad reageeringud. Kui see on liiga madal, ei saa ühes suunas püsivat nihet kompenseerida. Seega tuleb siin praktilise kogemuse põhjal leida keskmine väärtus, mis sõltub kasutatava monteeringu omadustest ja juhtmega teleskoobi fookuskaugusest.
MaksIm juhendimooduli „Agressiivsus“ seadistamine. Väärtus „8“ tähendab, et tuvastatud juhistaari kõrvalekalle soovitud positsioonist korrigeeritakse juba järgmises sammus 80 protsendi ulatuses. Seejärel täielik korrigeerimine põhjustab sageli süsteemi üleskeeramist.
Millised kaamerad sobivad juhistaaridele?
Kes otsib iseseisvat juhistaari otsingut, mis töötab ilma arvutita, peab uue seadme jaoks tegelikult valima ainult ühe: Baader LVI-SmartGuider, http://www.baader-planetarium.de/sektion/s21/s21.htm.
„LVI SmartGuider“ on iseseisev juhistaar“, mis ei vaja töötamiseks arvutit/sülearvutit.
Ära unusta, et tegemist on uue tootega, mille kohta pole veel piisavalt praktilisi kogemusi. Praegusel ajahetkel ei saa ma selle seadme kohta soovitust ega hoiatust anda.
Järgmised juhistaarid vajavad arvutit töötamiseks:
Alccd ALccd 5 juhistaar http://www.astrolumina.de
Imaging Source: DMK 21AU04.AS ja muud mudelid, videomoodulid http://www.astronomycameras.com.
Imaging Source'i DMK-videokaamera. Astrofotograafide pakettides on küll teleskoobi kinnitusklamber kaasas (paremal üleval), kuid neis pole tarkvara kaasas juhistaarina kasutamiseks.
SBIG ST-402ME: CCD-kaamera http://www.sbig.de
Meade DSI 2 Deep Sky kaamera,
CCD-kaamera, erinevad mudelid http://www.meade.de
Meade'i „Deep Sky Imager PRO II” on CCD-kaamera astrofotode jaoks, kuid selle sensor on võrreldes peegelkaamera sensoriga väike. Kui soovitakse seda kasutada juhistaarina, siis saab rõõmustada, kuna vajalik tarkvara on komplektis kaasas.
Enne nende kaameramudelite soetamist tuleks selgitada välja, milliseid kaableid ja eriti millist tarkvara võib juhistaarina kasutamiseks lisaks vaja minna. Nende kaamerate eeliseks on see, et neid saab kasutada mitte ainult juhistaaridena, vaid ka eelistatult planeetide fotograafiaks kasutatavate kaameratena (vt. sarja „Astro- ja taevafotograafia“ 14. osa: „Planeetide jäädvustamine veebikaamera abil“).
Iseseisvate juhistaaride klassika hulka kuuluvad SBIG ST-4 ja SBIG ST-V mudelid, mis kahjuks ei ole enam tootmises. Kasutatuna on mõlemad soovituslikud ostmised!
Saab osta ainult kasutatud seadmena: SBIG ST-4, vana, kuid töökas iseseiseisev juhistaar. Kuueniilise suurusega ekraan on tagasihoidlik kasutajaliides, mis alguses võib väga harjumatu tunduda.
Näidispildid
Kuulipilduja "Messier 13" pildistamiseks täitekaadri Canon EOS 450D sensorile oli vajalik kuue meetri kauguse. Valgustatud oli kümme minutit ISO 400 juures. Juhendamine toimus juhendamistoru ja SBIG ST-4-Autoguider-kaamera abil.
Orion'i udukogu foto tehti modifitseeritud astrofotograafiaks Canon EOS 400D-ga. Kokku oli valgustusaeg poolteist tundi ISO 800 juures. Fookuskaugus oli 600 millimeetrit ava 1:6,0 juures. Juhendamistoru asemel kasutati 300-millimeetrist fotoobjektiivi, millele sai ühendada SBIG ST-4-Autoguider kaamera.
Ka selle Andromeeda galaktika pilti tehti modifitseeritud EOS 400D-ga. Pildistamisoptika oli ainult 60 millimeetrit ava ja 350 millimeetrit fookuskaugusega läätsteleskoop. Valgustatud oli tund ja 40 minutit ISO 400 juures. Autoguideri puudumisel teostati manuaalne jälgimiskontroll ristjooneokulaariga juhenditorust.
