Akcesoria do astrofotografii

4 February 2021 Comments

Ten artykuł został oznaczony jako przestarzały i zawarte w nim informacje mogą być już nieaktualne.

Do fotografowania Układu Słonecznego zazwyczaj potrzeba więcej elementów niż teleskop, kamera i komputer. Z podstawowych akcesoriów wymienić można soczewki Barlowa do zwiększania ogniskowej. Jeżeli mamy kamerę mono to zapewne także i koło filtrowe z filtrami.

Soczewki Barlowa

Soczewki Barlowa to zestaw kilku (dwóch, trzech lub czterech) soczewek, których zadaniem jest zwiększyć ogniskową teleskopu (zwiększenie powiększenia gdy łączymy je z okularem do teleskopu). Mając kamerę o określonym rozmiarze piksela można za ich pomocą dobrać optymalną ogniskową, światłosiłę do fotografowania np. planet.

Na rynku dostępnych jest wiele soczewek różnych producentów. Soczewka ma określoną krotność, np. 2x, 3x, czy 5x – oznacza to ile razy zwiększa ogniskową teleskopu. Np. teleskop z ogniskową 1000 mm po zastosowaniu Barlowa 2x będzie miał 2000 mm ogniskowej.

Druga różnica to ilość elementów. 2 elementowe są zazwyczaj achromatyczne – o niepełnej korekcji barw (jak refraktory achromatyczne). Co prawda błąd korekcji jest niewielki, to jednak może mieć wpływ na fotografowanie. 3-elementowe określane są mianem Barlowów APO – o pełnej korekcji barw. 4-elementowe jak TeleVue Powermare, czy Meade TeleXtender nie są już soczewkami Barlowa (inna budowa), lecz działają tak samo. Dodatkowa zaleta to telecentryczna wiązka światła - brzmi skomplikowanie, choć w rzeczywistości liczą się zalety.

Jeżeli oddalimy kamerę od wyjścia soczewki Barlowa to jej krotność wzrośnie. W przypadku konstrukcji 4-elementowych krotność praktycznie się nie zmieni (chyba że odsuniemy znacznie dalej). Konstrukcje 4-elementowe mogą być też lepsze w fotografii Słońca za pomocą teleskopów słonecznych. Poza tym 3-elementowe soczewki Barlowa będą równie dobre.

Krotność soczewki dobiera się pod kamerę i teleskop. W przypadku popularnych matryc planetarnych o pikselu 5,6 mikrometra stosuje się do fotografii planet światłosiły w okolicy f/20 lub nieco więcej w sprzyjających warunkach. Tak więc w przypadku Newtonów f/5, f/4 zazwyczaj stosuje się Powermate 5x. W przypadku SCT f/10 jeden z wielu Barlowów 2x, 2,5x czy 3x.

Zazwyczaj soczewka Barlowa dostępna jest w rozmiarze 1,25” lub 2”. Po prostu nos 1,25” kamery wsuwa się do uchwytu 1,25” Barlowa. Z drugiej strony nos Barlowa wsuwa się do wyciągu i gotowe. Niektóre soczewki mogą oferować także gwint filtrowy 1,25” - zamiast uchwytu i nosu 1,25” sama soczewka wkręcana jest w nos kamery i w efekcie ma się nieco dłuższy nos kamery i zwiększoną ogniskową. Przydaje się to gdy chcemy mieć krótki zestaw albo mniejszą krotność Barlowa (jest bliżej kamery).

Soczewki Barlowa (2 i 3 elementowe) podbijają w górę także punkt ostrzenia. Jeżeli np. w Newtonie, czy teleskopie słonecznym nie możemy ustawić ostrości bo nie możemy opuścić wyciągu i kamery niżej to użycie soczewki Barlowa na nosie kamery może podbić punkt ostrości do poziomu, przy którym można już wyostrzyć. 4-elementowe soczewki także mogą podbijać punkt ostrości, ale w mniejszym stopniu.

Nazwa soczewki Barlowa wzięła się od jej twórcy – Petera Barlowa.

Filtry

Filtry LRGB do barwnej fotografii za pomocą kamer monochromatycznych

By uzyskiwać kolorowe zdjęcia za pomocą monochromatycznych kamer potrzebujemy filtrów RGB. Każdy filtr przepuszcza określone długości fal przypadające na jedną barwę - niebieską (B), zieloną (G) lub czerwoną (R). Fotografujemy obiekt po kolei z każdym filtrem i składamy z takich zdjęć wersję kolorową. Dokładność odwzorowania kolorów zależy od tego jak dobrze filtry RGB je rozdzielają. Jeżeli np. zielony filtr przepuszcza czerwone długości fal to kolory nie będą poprawnie odwzorowane.

W przypadku kamer z kolorowymi matrycami do nosa kamery przykręca się zazwyczaj filtr IR/UV cut – odcinający podczerwień i ultrafiolet. Pozwala to uzyskać poprawny balans kolorów. Podczerwień by go zaburzyła robiąc obraz zbyt czerwonym (bo głównie czerwone piksele są wrażliwe na podczerwień).

Filtry RGB są powszechnie dostępne. Zazwyczaj sprzedawane są w zestawach LRGB, gdzie filtr L to filtr IR/UV cut - bezbarwny filtr, który odcina ultrafiolet i podczerwień (przepuszcza całe pasmo widzialne). Profesjonalne filtry LRGB o rozmiarze 1,25" kosztują kilkaset złotych. Są to zazwyczaj filtry interferencyjne o wysokiej transmisji światła i ostro określonych pasmach przepuszczanego światła. Za profesjonalny zestaw Baadera zapłacimy ponad 800 PLN.

Kolorowe filtry wizualne nadają się do tego znacznie gorzej, gdyż ich przepuszczalność jest niższa jak i pasma jakie przepuszczają są bardziej rozmyte. Baader co prawda oferuje tani zestaw do fotografii złożony z filtrów barwnych, są to jednak inne typy szkieł niż te zazwyczaj stosowane w filtrach „wizualnych”.

Gdy musimy ograniczać koszty tani zestaw Baadera, czy np. zestaw filtrów LRGB QHY będzie dobrym wyborem. Gdy chcemy dobre filtry to powinniśmy wybrać profesjonalny zestaw Baadera, Astronomika albo Astrodona.

Amatorski zestaw filtrów LRGB Baadera

Najtańszy sensowny zestaw filtrów LRGB złożony z lepiej dobranych szkieł barwnych używa się nieco inaczej niż zestawy interferencyjne (wszystkie pozostałe). Barwne szkła nie blokują podczerwieni i dlatego "amatorski" zestaw został przewidziany do pracy z dodanym do zestawu filtrem L wycinającym podczerwień i ultrafiolet.

W przypadku tego zestawu filtr IR/UV cut (L) przykręcamy do nosa kamery, a filtry RGB umieszczamy w kole i fotografujemy poszczególne kanały.

W przypadku pozostałych, lepszych zestawów filtry L nie łączy się z pozostałymi, gdyż same filtry blokują podczerwień i ultrafiolet. Filtr L sam zazwyczaj nie jest stosowany z kamerami mono w astrofotografii ze względu na dyspersję atmosferyczną (o której pod koniec rozdziału).

Filtry specjalistyczne dla kamer monochromatycznych

Oprócz filtrów RGB można stosować dodatkowe do specjalistycznej fotografii Układu Słonecznego. Pozwalają one wyłuskać więcej szczegółów, czy uzyskać lepszą jakość finalnego zdjęcia.

Szerokopasmowe filtry podczerwone

Dłuższe długości fali – czerwone i podczerwone są w mniejszym stopniu zniekształcane przez ziemską atmosferę. Fotografując w tym paśmie można uzyskać znacznie wyraźniejszy i czystszy obraz.

Szerokopasmowych filtrów podczerwonych używa się powszechnie do fotografowania Księżyca. Można je także używać do fotografowania planet – podczerwonego kanału luminancji.

Na rynku dostępnych jest wiele takich filtrów. Astronomik ProPlanet 804, Astronomik 742, Baader IR-Pass, czy czerwone i pomarańczowe filtry wizualne to przykłady tych filtrów (od najciemniejszego po najjaśniejszego przepuszczającego największy zakres fal). Są tanie i łatwo dostępne.

ProPlanet 804 przepuszcza długości fal od 804 nm. Najmniejszy zakres fal powoduje iż jest to najciemniejszy filtr z całej grupy. Z tego powodu jest rzadko stosowany, głównie latem do fotografii Księżyca znajdującego się nisko nad horyzontem. ProPlanet 748 jest jaśniejszy i stosowany zarówno do Księżyca, czy do jaśniejszy planet. Baader IR-pass jest jeszcze jaśniejszy (coś jak bardzo ciemno czerwony filtr wizualny). Wspomniane czerwone i pomarańczowe filtry wizualne przepuszczają podczerwień i część pasma widzialnego. Są najjaśniejsze, dają najlepsze pod względem jasności obrazy planetarne, lecz też w mniejszym stopniu ograniczają wpływ seeingu.

Stosując podczerwony kanał jako luminancję (zdjęcie IR-RGB) w fotografiach np. Jowisza uzyskamy nieco inne kolory niż w przypadku zdjęć RGB, czy LRGB. Odcienie w podczerwieni rozkładają się inaczej niż w paśmie wizualnym, gdyż związki obecne w atmosferze planety inaczej absorbują pasma fal w podczerwieni niż w paśmie widzialnym.

Filtry ultrafioletowe

Fotografia w ultrafiolecie jest bardzo trudna. Nie każdy teleskop jest w stanie dawać dobre obrazy w UV (np. teleskopy SCT), jak i np. szklane akcesoria mogą ultrafiolet absorbować. Także atmosfera Ziemi może znacząco degradować obraz z ultrafioletu.

Mimo tylu problemów fotografia w ultrafiolecie jest bardzo ważna w przypadku fotografowania Wenus – tylko w ultrafiolecie da się zarejestrować szczegóły chmur okalających tą planetę.

Na rynku znajdziemy dwa filtry UV – Astrodon UVenus i mniej popularny Baader U-filter. Filtry te nie są tanie, gdyż bardzo ciężko uzyskać filtr przepuszczający sprawnie ultrafiolet i nic poza nim.

W ultrafiolecie fotografuje się także Słońce (pasmo K-line) za pomocą dedykowanych teleskopów słonecznych, lub łącząc folię Baader AstroSolar z ultrafioletowym filtrem (tymi wymienionymi powyżej lub wąskim filtrem Baader CaK/K-line). O fotografii Słońca napiszę więcej w oddzielnym rozdziale.

Filtry wąskopasmowe

Filtry przepuszczające wąskie pasma potrafią wyciągać specyficzne detale planet.

Filtr podczerwony RG1000 i podobne przepuszczające pasmo wokół 1000 nm stosuje się do fotografowania nocnej strony Wenus. Promieniowanie cieplne z nieoświetlonej przez Słońce strony planety wydostaje się z jej atmosfery wąskim pasmem przy 1010 nm. Jeżeli faza planety nie jest duża to da się to promieniowanie sfotografować. Okazja na to zdarza się rzadko, raz na kilka lat.

Filtr metanowy 889 nm (oferowany przez np. Baadera) służy głównie do fotografowania Jowisza (można też fotografować nim Saturna). Pozwala on zobrazować koncentrację metanu w poszczególnych pasach, obszarach atmosfery planety. Fotografowanie nie jest łatwe ze względu na bardzo niską jasność. Potrzebna jest czuła kamera o niskich szumach.

Koła filtrowe

Szybką zmianę filtrów zapewnia koło filtrowe. Za pomocą pokrętła, czy elektronicznie z poziomu komputera można zmienić filtr bez wyjmowania kamery. Bez koła bardzo ciężkie byłoby fotografowanie za pomocą kamer monochromatycznych.

Najprostsze koła filtrowe obsługiwane są ręcznie, ale dostępne są też elektryczne, stosowane za pomocą komputera poprzez kabel USB. Zazwyczaj takie koła obsługują 5 filtrów 1,25” (niektóre modele więcej, np. 7 w elektrycznych kołach firmy Brightstar).

By umieścić filtry wewnątrz koła odkręca się przednią obudowę i wkręca się filtry w karuzelę z gwintowanymi otworami na filtry. Przykręcamy obudowę z powrotem i gotowe. Warto wkręcać filtry w kolejności ich użycia, co ułatwi zmianę filtrów w czasie fotografowania (mniej kręcenia pokrętłem).

W przypadku elektrycznych kół filtrowych sterowanych z poziomu komputera do zmiany filtrów służy dołączona aplikacja. Zazwyczaj także do koła dołączany jest sterownik ASCOM, dzięki któremu kołem sterować mogą inne aplikacje, np. FireCapture – aplikacja do astrofotografii Układu Słonecznego.

Korektory dyspersji atmosferycznej

Korektory dyspersji atmosferycznej to bardzo egzotyczne narzędzie służące do korekcji wpływu niskiego położenia fotografowanego obiektu na obraz. Ziemska atmosfera zakrzywia poszczególne długości fal w nieco innym stopniu, przez co planeta zawieszona nisko nad horyzontem będzie wyglądać na rozmazaną i z kolorową obwódką dookoła (czerwoną i niebieską). Dzieje się tak gdyż zakrzywione pasma nie ostrzą w tym samym punkcie. Ostrząc czerwoną barwę otrzymujemy mocno rozostrzoną niebieską itd. W przypadku fotografii może to drastycznie ograniczyć jakość zdjęcia.

Korektor dyspersji atmosferycznej to dwa pryzmaty, które możemy zakrzywiać względem siebie o dowolny wybrany kąt. Celem tego urządzenia to wytworzenie efektu odwrotnej dyspersji tak by w efekcie wyzerować efekt – dając ostry obraz we wszystkich barwach naraz.

Na rynku dostępne są korektory firmy ASH i Pierro Astro. Oba mają dwie dźwignie oznaczające kąt nachylenia pryzmatów względem siebie. Wersja ASH przypomina soczewkę Barlowa – mamy uchwyt 1,25” i nos 1,25” na wyjściu. Korektor Pierro Astro ma z obu stron gwinty T2 przez co można dobrać sobie adaptery dla obu stron.

Jak ustawić korektor?

Korektor musi być zorientowany w wyciągu poziomo względem horyzontu. W przypadku korektora ASH śrubę mocującą ustawiamy poziomi skierowaną na prawo/zachód).

Ustawianie korekcji polega na rozchylaniu obu dźwigni o równe wartości w przeciwnych kierunkach. Im większe rozchylenie tym silniejsza korekta. Zbyt silna korekta wywoła efekt taki jak dyspersja atmosferyczna, lecz o przeciwnym "kierunku". Odpowiedni stopień korekcji dobieramy obserwując obraz planety z różnymi nastawami (za pomocą okularu wizualnie, czy obserwując obraz z kolorowej kamery). Przy zerowej korekcji powinniśmy widzieć niebieską i czerwoną obwódkę. Zwiększamy stopień korekcji aż zniknął. Jeżeli pojawią się ponownie po przeciwnych stronach to przesadziliśmy ze stopniem korekcji.

Jakie są zalety ze stosowania korektora?

Zalety są ogromne, szczególnie w przypadku nisko położonych planet. Dla półkuli północnej przez wiele nadchodzących lat Saturn będzie planetą znajdującą się nisko nad horyzontem. Nawet dość wysoko zawieszony Jowisz skorzysta z obecności korektora.

Kamery kolorowe nie są w stanie uniknąć dyspersji – fotografujemy naraz całe pasmo widzialne i uzyskujemy nieostre zdjęcie z obwódkami. W przypadku kamer mono technicznie można ostrzyć każdy kanał oddzielnie – dla każdego filtra, ale jest trudne i mało praktyczne (tracimy za dużo czasu, bardzo ciężko wyostrzyć niebieski kanał). Z korektorem problem znika – dostajemy ostry obraz.

Nawet gdy warunki są dobre dyspersja niszczy obraz. Z korektorem problem znika i da się zrobić dobre zdjęcia nisko położonych planet. Bez tego jest to mocno utrudnione lub wręcz niemożliwe.

W przypadku kamer monochromatycznych pojawia się możliwość fotografowania ich w paśmie luminancji (filtr L, IR/UV cut), czego normalnie w ogóle się nie robi, gdyż nawet niewielka ilość dyspersji powoduje że zdjęcia z kanału L wychodzą niezbyt dobre. Fotografia LRGB będzie miała poprawne kolory w porównaniu do np. fotografii IR-RGB, gdzie na kanał luminancji zastosowano filtr podczerwony.

W przypadku ciemnego i trudnego w fotografii Saturna filtr L, czy żółty filtr wizualny zapewniają najjaśniejszy możliwy obraz. Z korektorem dyspersji da się ich używać i uzyskiwać świetne wyniki. To samo odnosi się do wyżej położonych planet, także do Jowisza. W jego atmosferze występuje wiele drobnych detali, które bez korekcji dyspersji łatwo ulegają zamazaniu w takich szerokich filtrach.

Motofocusery

Ostrzenie obrazu zazwyczaj odbywa się na żywo obserwując obraz z kamery. Ręczne ostrzenie wyciągiem powoduje drgania, które utrudniają obserwację obrazu. Ostrzenie za pomocą silniczka rozwiązuje ten problem. Motofocusery to dodatki z silniczkiem montowane do wyciągów.

Motofocusery są bardzo często używane przez fotografów Układu Słonecznego. Bardzo ułatwiają ostrzenie i skracają czas potrzebny na zmianę ostrości przy zmianie filtrów. Tanie i łatwo dostępne motofocusery SkyWatchera pasują do wyciągów tego producenta. Wiele osób dorabia mocowania do innych wyciągów by osiągnąć ten sam efekt.

Dostępne są też rozwiązania z wyższych półek, jak np. zmotoryzowane (motocryfordy) wyciągi JMI, czy Moonlite. W przypadku teleskopów SCT, czy Maksutowów, które nie mają klasycznego wyciągu można zamontować taki krótki motocryford i dokonywać precyzyjnego ostrzenia za ich pomocą po zgrubnym wyostrzeniu pokrętłem.

Motofocuser zazwyczaj sterujemy z pilota – możemy wybrać szybkość i kierunek ruchu. Dostępne są też adaptery do tych focuserów pozwalające podłączyć je poprzez USB do komputera i ostrzyć obraz z poziomu aplikacji. Może to być przydatne, gdy chcemy całkowicie zautomatyzować zestaw.

RkBlog

[Książka] Astrofotografia planetarna, 4 February 2021