Astronomiczne montowanie paralaktyczne jest warunkiem koniecznym do uzyskania ostrej astrofotografii przy długich czasach naświetlania:
Część 9: Obsługa montażu astronomicznego
Gdy aparat jest zamocowany na zwykłym statywie fotograficznym, obiekty niebieskie zostaną przedstawione ostro tylko wtedy, gdy czas naświetlania nie przekroczy maksymalnej wartości zależnej od ogniskowej, obszaru nieba, rozmiaru piksela użytego czujnika oraz osobistych wymagań dotyczących "ostrego" obrazu.
Na przykład, przy ogniskowej 3000 mm, obrazy z dłuższymi czasami naświetlania niż 1/45 sekundy będą obiektywnie nieostre, gdy aparat nie będzie śledził ruchu nieba. Nawet stosując obiektyw szerokokątny 24 mm, po 10 sekundach naświetlania gwiazdy przestaną być punktami, a zaczną być przedstawione jako maleńkie pasy.
Przyczyną tego jest rotacja Ziemi. Niebo wydaje się obracać nad nami z wschodu na zachód. Dlatego nie tylko słońce i księżyc, ale także planety i gwiazdy wschodzą na wschodzie i zachodzą na zachodzie. Punkt obrotowy tej ruchomej kulisy to biegun niebieski (na półkuli północnej biegun północny nieba, a na południowej biegun południowy nieba). Jest to miejsce na niebie, w którym przedłużona oś Ziemi styka się z "sklepieniem niebieskim", jeśli wyobrażamy sobie niebo jako półkulę. Mieszkańcy półkuli północnej mają przewagę: w pobliżu bieguna północnego nieba znajduje się łatwo odnajdywalna Gwiazda Polar, nazywana także „Gwiazdą Północy”.
Jedynym sposobem na uzyskanie długich czasów naświetlania i jednoczesne utrzymanie gwiazd w postaci punktów jest śledzenie ruchu nieba przez aparat w trakcie naświetlania. Wymaga to użycia montażu astronomicznego, który ma osie ustawione równolegle do osi Ziemi.
Gdy ta oś jest prawidłowo przesuwana w trakcie naświetlania, powstają "śledzone" zdjęcia nieba. Zazwyczaj to ruch zapewnia silnik elektryczny. Montaż astronomiczny jest także określany jako paralaktyczny lub równikowy.
Składniki montażu paralaktycznego. Legenda - zobacz poniższy przegląd:
• 1: Statyw trójnogowy (alternatywnie: statyw słupkowy)
• 2: Kontroler (w tym przypadku: zaawansowany kontroler komputerowy z funkcją GoTo i bazą danych obiektów)
• 3: Pozycja podglądu wizjera bieguna. Znajduje się wewnątrz osi rektascensji (4), której kierunek jest zasygnalizowany strzałką.
• 4: Oś rektascensji, która jest jedyną osią, którą napędza się, gdy montaż podąża za ruchem nieba. W dolnej części znajduje się wizjer bieguna (3), górna część jest zamykana przykrywką, która jest usuwana, gdy używany jest wizjer bieguna.
• 5: Lokalizacja osi deklinacji, która kontynuuje się w drążku z przeciwwagą (12). Podczas prowadzenia zazwyczaj nie następuje ruch wokół osi deklinacji.
• 6: Para śrub, która umożliwia ustawienie kąta nachylenia (wysokości polowej) osi rektascensji poprzez nacisk i sprzeciw. Służy to ustaleniu położenia montażu. Po raz pierwszy, gdy montaż jest ustalony, nie należy dłużej przekręcać tych śrub.
• 7: Para śrub, która umożliwia ustawienie azymutu (pozioma "kierunkowość" osi rektascensji) poprzez nacisk i przeciwciśnienie (tylna śruba jest trudna do zauważenia na obrazie). Służy to ustaleniu położenia montażu. Po raz pierwszy, gdy montaż jest ustalony, nie należy dłużej przekręcać tych śrub.
• 8: Uchwyt dźwigniowy osi rektascensji.
• 9: Uchwyt dźwigniowy osi deklinacji.
• 10: Wpust prowadniczy do mocowania szyny pryzmatycznej, aby zamontować teleskop lub aparat na montażu.
• 11. Uchwyt śrubowy, który zabezpiecza szynę pryzmatyczną wciskaną w wpust prowadniczy (10).
• 12: Drążek z przeciwwagą (na obrazie bez przeciwwagi).
Montaż azymutalny
Nawet najdelikatniejsza regulacja nie pozwoli na śledzenie za pomocą zwykłego statywu fotograficznego. Nie uda się to nawet wtedy, gdy regulacja jest bardzo dokładna. Zawiedzie to, gdyż obraz polega się w trakcie dłuższego naświetlania wokół gwiazdy, którą się śledzi, ponieważ statyw fotograficzny nie jest w stanie zrównoważyć ruchu obrotowego nieba. Wyobraź sobie konstelację Oriona: wschodzi na wschodzie "leżąc", wznosi się pionowo na najwyższym położeniu na południu, a kładzie się na zachodzie "leżąc". Jeśli śledzisz tę konstelację Oriona aparatem na statywie, kamera będzie jedynie "góra-dół" lub w prawo, jednak nie zrównoważy ruchu obrotowego.
Schematyczne przedstawienie ruchu obrotowego nieba na przykładzie konstelacji Oriona. Kamera zamocowana na montażu azymutalnym nie jest w stanie utrzymać konstelacji Oriona w polu widzenia, a pole obrazu obraca się w czasie (czerwone ramki obrazu). Aparat zamocowany na montażu równikowym podąża za ruchem Oriona, równocześnie wykonując ruch obrotowy, dzięki czemu pole widzenia pozostaje stałe (żółte ramki obrazu).
Montaż, który zna tylko ruchy "góra-dół" i w prawo i lewo, nazywany jest montażem „azymutalnym” i jest przeciwstawiany montażowi paralaktycznemu. Zatem statyw fotograficzny stanowi prostą formę montażu azymutalnego. Jedna z ruchomych osi jest ustawiona pionowo w stosunku do ziemi i umożliwia ruchy poziome, czyli ustawienia azymutalne. Druga oś biegnie równolegle do ziemi i zapewnia ruch do góry i na dół, czyli do wysokości.
Montaż azymutalny nie nadaje się do śledzenia niebieskich obiektów. Wyjątkiem są montaże nowoczesnych dużych obserwatoriów astronomicznych. Tam w trakcie naświetlania występuje skomplikowane obroty wokół osi optycznej, aby zniwelować rotację pola obrazu.
Montaż azymutalny (po lewej) i montaż paralaktyczny (po prawej). W montażu azymutalnym obie osie ruchu znajdują się prostopadle do ziemi lub poziomo w stosunku do niej. Działa on jak statyw fotograficzny. Montaż paralaktyczny (po prawej) wyróżnia się nachyloną osią rektascensji (strzałką w lewo w górę). Typ „montażu niemieckiego” wymaga przeciwwag na osi deklinacji (strzałka z lewej na prawy dolny róg).
Montaż paralaktyczny
Montaże paralaktyczne występują w różnych wariantach. Wszystkie mają wspólną cechę - jedna z osi jest ustawiona równolegle do osi ziemskiej, nazywana osią godzinną. Pod kątem 90 stopni do niej powinna istnieć druga oś, osia deklinacji, aby móc wyostrzyć teleskop lub aparat na każdy punkt na niebie.
Dla amatorów dostępne są głównie dwa typy; tzw. "Montaż niemiecki" (nazwany od kraju, w którym działał jego wynalazca, niemiecki optyk i fizyk Joseph von Fraunhofer) i montaż widełkowy.
Dwa montaże paralaktyczne: montaż widełkowy (po lewej) i "niemiecki montaż" (po prawej). Zaznaczone czerwone strzałki określają położenie osi godzinowej.
Montaż niemiecki
Składa się z krzyża osiowego i charakteryzuje się tym, że z jednej strony osi deklinacji znajduje się teleskop lub aparat, podczas gdy z drugiej strony przeciwwaga dba o równowagę. Szczególnie wśród astrofotografów ten typ jest bardzo popularny i powszechny, ponieważ osia godzinowa może być łatwo wyrównana do bieguna niebieskiego. Ponadto oferta niemieckich montaży jest bogata: są reprezentowane wszystkie klasy wagowe i cenowe, a większość z nich można nabyć jako element osobno, nie tylko w zestawie z teleskopem. Jako wada wymienia się konieczność ustawiania teleskopu lub aparatu na statywie lub kolumnie z powodu możliwości uderzenia w niego podczas śledzenia obiektu, co wymaga konieczności przechylenia z zachodu na wschód (lub odwrotnie).
Montaż widełkowy
Montaże widełkowe praktycznie są oferowane tylko w zestawieniu z teleskopami w sprzedaży. Jako wykonanie paralaktyczne, całe widełki muszą być przechylone, aby ich osia godzinowa wskazywała na biegun niebieski, co tworzy raczej niekorzystne warunki mechaniczne. Większość montaży widełkowych destynowanych dla rynku amatorskiego faktycznie wykazuje wyraźne wahania, dlatego rzadko znajduje się je w zastosowaniach astrofotograficznych. W przeciwieństwie do montażu niemieckiego wartością dodaną montażu widełkowego jest możliwość śledzenia obiektu niebieskiego przez całą noc, bez ryzyka uderzenia teleskopu lub aparatu w przeszkodę (statyw/kolumna), co eliminuje konieczność przechylania.
Układ zewnętrzny
Oceniając jako mechanikę osiową samej montażu, potrzebne są dodatkowe komponenty, aby uczynić z niej jednostkę funkcjonalną do astrofotografii:
• 1. Statyw/kolumna
W mobilnym zastosowaniu statyw trójnogowy ma zaletę, że można go praktycznie postawić w dowolnym miejscu. Kolumna zapewnia większą swobodę ruchu dla teleskopu, ale może być bezpieczna tylko na płaskiej powierzchni. W każdym przypadku należy zwrócić uwagę na wysoką stabilność. Ostatecznie największym ograniczeniem w całym łańcuchu jest stabilność, a więc również dokładność śledzenia.
• 2. Silniki
Niektóre montaże są dostarczane z zainstalowanymi silnikami, inne wymagają dokupienia ich. Dla krótkich czasów naświetlania zasadniczo wystarcza napęd osi godzinnej, co oznacza, że można zrezygnować z drugiego silnika dla osi deklinacji. Dla dłuższych czasów naświetlania może być konieczne regulowanie osi deklinacji, dlatego zaleca się korzystanie z dwóch silników - po jednym dla każdej osi. Większość montaży działa na podstawie silników krokowych, które poruszają osiami montażu krokowo i zębatkowo poprzez ślimak. Innym rozwiązaniem są silniki serwomechanizmów.
• 3. Sterowanie
Każda montaż wymaga sterowania. Jeśli nie jest dołączone do zestawu, należy je dokupić. Zadaniem sterowania jest zasilenie silników napięciem oraz impulsami napędowymi. Dodatkowo oferuje ono bardziej lub mniej szybkie i precyzyjne ruchy montażu we wszystkich kierunkach za pomocą czterech przycisków.
Oprócz tych podstawowych funkcji niektóre moduły sterowania oferują dodatkowe funkcje:
• Zmiana prędkości śledzenia (poza sideralną, także na gwiazdy, opcjonalnie także na Słońce i Księżyc)
• Port autoguidera: złącze umożliwiające interwencję regulacyjną w ruch montażu za pomocą specjalnej kamery cyfrowej zwaną autoguiderem, jeśli jest to konieczne. Osoby pracujące z długimi ogniskowymi i długimi czasami naświetlania będą chciały oddać "kontrolę śledzenia" autoguiderowi i zwrócić uwagę na wyposażenie sterowania w złącze autoguidera.
• Funkcja GoTo: W połączeniu z szybkimi silnikami sterowanie GoTo umożliwia automatyczne pozycjonowanie montażu na wybrany obiekt niebieski. Dla astrofotografa funkcja GoTo nie odgrywa decydującej roli, więc w razie wątpliwości ograniczony budżet powinien zostać zainwestowany w bardziej stabilną montaż.
Panel sterowania ręcznego montażem teleskopowym: Po dwie przyciski pozwalają na ręczną regulację osi godzinowej (1) oraz osi deklinacji (2), aby precyzyjnie wyostrzyć teleskop na obiekt niebieski. Przełącznik po boku (3) służy do włączania i wyłączania sterowania oraz wyboru pracy na półkulę północną lub południową.
• 4. Wyszukiwacz bieguna niebieskiego
Jest to miniteleskop, który jest wkręcany w pustą oś godzinną montażu i umożliwia szybkie i wygodne uwidocznienie (patrz poniżej).
Symulowany widok poprzez wyszukiwacz bieguna niebieskiego. Niebieskie niebo odpowiada widokowi w zaawansowanym zmierzchu. Elementy widoczne w okularze są podświetlane czerwoną diodą LED, dlatego mogą być rozpoznawane nawet przed czarnym niebem. Widoczna jest klarowna pozycja gwiazdy Polarna, która jest widoczna w odpowiednim miejscu na obrazie. Odchylenie gwiazdy Polarna od prawdziwego bieguna niebieskiego (środek pola widzenia) jest automatycznie uwzględniane. Zaznaczone gwiazdozbiory wskazują tylko kierunki i nie są widoczne w wyszukiwaczu bieguna niebieskiego.
• 5. Zasilanie
Stosowany jest zasilanie montaży z 12 wolt prądu stałego. Dla zastosowań mobilnych konieczne będzie uzyskanie baterii lub odpowiedniego akumulatora.
• 6. Szyna montażowa
Aby zamocować teleskop lub aparat na montażu, zazwyczaj konieczne są dodatkowe małe elementy. Wiele montaży ma jako platformę połączeniową prowadnicę w kształcie języka ryby. Po stronie teleskopu lub aparatu należy także umieścić odpowiednią szynę pryzmatyczną. Jeśli ma zostać zamocowany aparat, dobrym uzupełnieniem jest stabilna głowica kulkowa.
Rozstawienie
Montaż paralaktyczny musi być ustawiony tak, aby oś godzinowa wskazywała na biegun niebieski (w pobliżu Gwiazdy Polarnej). Ten proces nazywany jest „napełnieniem”.
Łatwiejsze napełnienie odbywa się za pomocą teleskopu wskazującego na biegun. Warunkiem koniecznym jest, aby biegun niebieski i Gwiazda Polarna były widoczne z miejsca obserwacji, a nie zasłonięte na przykład przez drzewo lub budynek. Teleskop wskazuje przez pustą oś godzinową i pokazuje przy patrzeniu przez niego wskaźnik, który stanowi położenie Gwiazdy Polarnej.
Podczas napełnienia uwzględniana jest również odchylenie Gwiazdy Polarnej od prawdziwego bieguna niebieskiego, obecnie wynoszące około półtora średnicy Księżyca. W zależności od wykonania montażu i teleskopu wskazującego na biegun należy jedynie dostosować aktualne położenie Gwiazdy Polarna w stosunku do bieguna, ponieważ ta również krąży wokół bieguna raz na dobę.
Następnie należy tylko dostosować nachylenie (wysokość bieguna) i kierunek patrzenia osi bieguna (azymut), aż Gwiazda Polarna w teleskopie wskazującym biegun pojawi się w odpowiednim miejscu. Nachylenie osi bieguna odpowiada szerokości geograficznej miejsca obserwacji, czyli około 50 stopni dla Frankfurtu nad Menem. Dobry montaż pozwala na delikatne dostosowanie nachylenia osi bieguna dla ewentualnych korekt. Kierunek patrzenia jest regulowany również przez delikatnie działającą regulację azymutową.
Aby zmienić „kierunek” osi godzinowej, czyli azymut, należy poruszać dwoma śrubami ręcznymi, które działają na biegun płyty statywu poprzez nacisk i odpór i pozwalają na delikatne poziome wyrównanie montażu w trakcie napełniania.
Również kąt nachylenia osi godzinowej, czyli ustawienie wysokości bieguna, reguluje się za pomocą dwóch śrub ręcznych, działających poprzez nacisk i opór. Kąt ten odpowiada szerokości geograficznej miejsca obserwacji i wymaga jednorazowej zmiany w trakcie napełniania.
Nawet przy dłuższych ogniskowych i dłuższych czasach ekspozycji, napełnianie za pomocą dobrze wyregulowanego teleskopu wskazującego biegun jest wystarczająco dokładne. Dla krótkich czasów ekspozycji z krótszymi ogniskowymi wystarczy, gdy Gwiazda Polarna jest po prostu w środku pola widzenia teleskopu wskazującego biegun.
Tylko w przypadku wysokich wymagań co do precyzji napełnienia, takich jak przy bardzo długich czasach ekspozycji, długich ogniskowych, stacjonarnych obserwatoriach gwiazdowych lub konieczności uzyskania najwyższej precyzji pozycjonowania montaży GoTo, zaleca się metodę „Scheiner”. Wymaga ona dostępności teleskopu i okularu z krzyżem. Szczegółowy opis tego czasochłonnego procesu można znaleźć pod adresem:
http://www.baader-planetarium.de/montierungen/download/scheiner-klassic.pdf
Po napełnieniu montażu należy go obciążyć, czyli przytwierdzić przeciwwagę, teleskop i/lub aparat. Następnie należy zbalansować osie godzinową i deklinacyjną. W idealnym przypadku montaż pozostanie w swoim położeniu, nie będąc zablokowany, bez względu na to, na jakie miejsce na niebie jest skierowany.
Na początku należy dostosować zamocowany teleskop tak, aby dokładnie wskazywał na południe (lub północ) i był skierowany w dół na horyzont, czyli znajdował się w pozycji poziomej. W pierwszej kolejności przeciwciężar na drążku przeciwciężarowym należy przesuwać wzdłuż osi, aż montaż pozostanie w swoim położeniu nawet bez blokady osi godzinowej.
Widok z południa na montaż. Teleskop z aparatem (po prawej) został skierowany na punkt na horyzoncie na północy. Poprzez przesuwanie przeciwwag (po lewej) osiągane jest równowaga, dzięki czemu teleskop pozostaje w tej pozycji nawet przy niezablokowanej osi godzinowej.
Następnie należy dokręcić blokadę osi godzinowej i przesunąć teleskop w swoich opaskach rurkowych (ewentualnie przez przesunięcie pryzmatycznej szyny w jej uchwycie) wzdłuż swojej osi optycznej, aż osie deklinacyjna znajdzie się w równowadze.
Widok z wschodu na montaż. Teleskop z aparatem (z tyłu) został skierowany na punkt na horyzoncie na południu. Poprzez przesuwanie pryzmatycznej szyny (futerał w kolorze srebrnym z otworami) we wstawkowaniu języka ryby bądź przez przesunięcie teleskopu w swoich opaskach wzdłuż czerwonej strzałki została ponownie osiągnięta równowaga. Następnie teleskop pozostaje w tej pozycji, nawet jeśli blokada osi deklinacyjnej jest odkręcona.
Nie zawsze możliwe jest osiągnięcie tego idealnego stanu. W takim przypadku należy jednak próbować zbliżyć się do niego jak najbardziej. Celem zbalansowania jest minimalizacja pracy silników podczas ruchu montażu. W przypadku silnego braku równowagi nie można również liczyć na to, że napęd z dokładnością wykonuje niezbędną pracę.
Po zakończeniu tego kroku masz działający system do śledzenia kamery za ruchem gwiazd, bez konieczności martwienia się, że rotacja Ziemi podczas długich czasów ekspozycji powoduje liniowe obrazy gwiazd.
Połącz sterowanie montażą i zasil ją. Upewnij się, że prędkość śledzenia ustawiona jest na „siderealną” lub „gwiezdną”, jeśli chcesz rejestrować inne obiekty na niebie niż Księżyc i Słońce. Jeśli sterowanie pozwala na pracę montaża również na półkuli południowej, ustaw „północ”, w przeciwnym razie oś godzinowa obroci się w niewłaściwym kierunku. Następnie odkręć blokady osi godzinowej i osi deklinacyjnej i wyrównaj swoje teleskop i/lub aparat w żądanym obszarze nieba, a następnie ponownie dokręć obie blokady delikatnym naciskiem. Zanim rozpoczniesz pierwszą ekspozycję, poczekaj kilka sekund, aby śrubie napędu dać czas na prawidłowe łączenie się z zębami korony obracanej.
Kolejne dwa odcinki kursu „Astrofotografia i Fotografia Nieba” poświęcone będą tematom „Długie czasy ekspozycji z śledzoną kamerą” i „Kontrola śledzenia podczas długiej ekspozycji”.
Transport
Podczas transportu montażu astronomicznego należy zdjąć przeciwwagi i poluzować zaciski osi godzinowej i deklinacyjnej. To chroni mechanizm przed ewentualnymi wstrząsami.
Przykłady montaży odpowiednich do fotografii
Jeśli zależy Ci na zmniejszeniu gabarytów bagażu, trudno znaleźć coś lepszego od montażu "AstroTrac 320x". Jest to adapter do statywów fotograficznych, który na zdjęciu przedstawiono jako element w kolorze aluminium. Opcjonalnie ten montaż można wyposażyć nawet w lunetę do szybkiej orientacji w Polsce (lewy górny róg), jednak wymagane jest posiadanie statywu i głowicy do statywu.
Nadaje się do prowadzenia aparatów fotograficznych z obiektywami o ogniskowej do około 300 mm i ewentualnie do bardzo małych i lekkich teleskopów. Akumulator zasila silnik do prowadzenia. Złożony montaż jest wielkości trójkąta ostrzegawczego w samochodzie, niestety jego cena jest dość wysoka (od 625 euro).
Montaż "Skywatcher EQ-3" stanowi absolutne minimum dla prowadzonych zdjęć przy klasycznych montażach teleskopowych, jeśli – jak w następnym zdjęciu – jest wyposażony w silniki. Tylko najmniejsze teleskopy można uznać za "ładunek użyteczny", bardziej pasuje tu aparat z obiektywami fotograficznymi, nie zbyt długimi ogniskowymi. Jednakże do zdjęć o umiarkowanej ogniskowej i kilku minutach czasu ekspozycji to zdecydowanie odpowiednia platforma, w komplecie ze statywem, silnikami i sterowaniem dostępna jest za około 230 euro.
Zdecydowanie bardziej stabilny jest montaż "Celestron Advanced GT" z systemem GoTo. Znosi również teleskopy średnich rozmiarów i ogniskowej. Jednakże przy wymaganiach fotograficznych związanych z długotrwałymi ekspozycjami nie powinien być przeciążony; przy bardzo długich ogniskowych precyzja prowadzenia nie jest wystarczająca. W komplecie z statywem, lunetą do szybkiej orientacji i systemem GoTo kosztuje ten montaż około 750 euro.
img src="/storage/media/text-tutorials/363/Bild14.jpg" width="\"498\"" height="\"650\"">
Montaż "1200 GTO" od Astro-Physics to ogromnie ciężki, ale nadal dość przenośny montaż, ponieważ blok deklinacyjny można oddzielić od modułu równika i transportować osobno. Obydwa razem ważą już ponad 50 kilogramów bez akcesoriów. Ten montaż odnajdzie swoje zastosowanie w stacjonarnej obserwatorium astronomicznym, jego nośność wynosi niemal 65 kilogramów bez przeciwwag! Za montaż bez dodatków, ale z systemem GoTo, trzeba przewidzieć kwotę pięciocyfrową w euro.
