Astrodvorek / Astrofotografie /2012


Astrofotografie na astrodvorku : proč, co, čím a jak
 

 

Astrofotografie je trochu zvláštní koníček. Když chce normální člověk vidět fotku libovolného nebeského objektu, najde si ji snadno na internetu a navíc (když hledá) v kvalitě, kterou ve zdejších podmínkách prostě ani  dosáhnout nelze. I u nás sice někteří nadšenci pracují s už docela velkými přístroji se specializovanými chlazenými detektory a dokáží nafotit moc pěkné věci, ale spíš než překonávání rekordů amatérské focení hvězd, mlhovin nebo galaxií souvisí s vrozeným okouzlením nad jejich existencí a zábavou při nočních seancích i zpracování výsledných snímků. A fotí se tedy hlavně pro radost..

Nakonec jsem se na to i já postupně jakžtakž vybavil a mohu si tak vyfotografovat třeba ty objekty, které jsem předtím řadu let obdivoval ve svém 30-ti centimetrovém Dobsonu. Cílem vlastně bylo doplnění zážitků typu "vidět na vlastní oči" jejich záznamem "vyfoceno z vlastního dvorku".
Ukázalo se ovšem, že samotné focení je o dost složitější, než bych byl řekl. Pokud už tedy není zatažené nebe (celou minulou zimu třeba), Měsíc nesvítí ze všech sil a nemáte nějakou jinou večerní akci, je v létě v (proklatě krátké) noci vedro a v zimě mráz. Když už všechno vypadá nadějně, zakopnete v nevhodnou chvíli o kabel a když náhodou ne, přístroje začnou stávkovat bez zjevné příčiny. Fakt žasnu, kolik toho někteří borci dokáží relativně prostými prostředky i tak nafotit.

Zatím tedy plánuji, že si postupně udělám sbírku astromomentek *  svých oblíbených a i na fotce nějak zajímavých objektů a pak alespoň u těch, které se mi budou líbit nejvíc, to zkusím opravdu pořádně, s dostatečně dlouhými expozicemi a tak.. Teď už tedy k té výbavě:

Update, 2015: Od astromomentek přecházím k záběrům důkladnějším..

* Jako astromomentky označuji fotky s krátkými expozicemi, podle typu objektu od několika minut do jedné až dvou hodin (později i víc), a poměrně výraznými a asi dosti nevědeckými digitálními úpravami (stretching, saturace barev, redukce šumu, ..)

------

Dakekohled:

Můj fotografický (APO) refraktor APM APO 107/700 je na dnešní poměry spíš menší přístroj a tudíž není právě ideální na slabé nebo malé objekty, jako je většina mých oblíbené galaxií. Z druhé strany jej ale snadno unesu (i moje menší montáž) a samotná kvalita zobrazení je výborná. Mám tudíž své limity samozřejmě trochu jinde, než někdo s 30cm nebo i větším přístrojem, v porovnání s velkými profi teleskopy (až po Hubbla) je to ale vlastně podobné. Dostupných hezkých objektů je na nebi poměrně hodně a nemíním ani v budoucnu své vybavení nějak rozšiřovat. 

Při astrofotografii s refraktorem je třeba použít rovnač pole, který zajistí uspokojivou kresbu až do krajů záběru. APM doporučený 2.5" rovnač TSFlat25 by tak měl (s dodávaným setem adapterů ) fungovat, nicméně na německém webu proběhla živá diskuze o správné vzdálenosti mezi rovnačem a senzorem. Probíral jsem to i s M. Ludesem z APM a nakonec jsem zvolil 10mm prodloužení původní vzdálenosti pomocí dalšího distančního mezikroužku. Na snímcích se pak ukázalo, že na APS formátu jsou pak už hvězdy skutečně pěkně kulaté až do rohů záběru.
Pro eventuelní focení na plný formát (s 5D) bude ale třeba vzdálenost ještě mírně doladit

Update, 2015: Jasných nocí je u nás málo a při focení slabších objektů (hlavně tedy galaxií) nestíhám dost expozic. Nakonec si tedy pořizuji další, o něco větší, dalekohled Newton 200/800.

Montáž a pointování:

Trochu kompromisem je moje rovníková montáž HEQ-5 SkyScan od Skywatcheru, vybraná jako vlastně nejekonomičtější a ještě funkční řešení. Hladkost chodu nebo periodická chyba nejsou asi nejlepší, ale s automatickým pointováním vcelku zvládnutelné.

Na to jsem si pořídil autonomní LVI SmartGuider (první verzi). Výhodou takového zařízení je, že k focení s DSLR není nutný počítač a celé je to tak pro začátek o něco jednodušší, aspoň tedy pro mě.
První zkušenosti ale dobré nebyly, pointovat se mu moc nechtělo.. Byl ovšem skutečně vadný a (přímo) výrobce mi ho pak celkem ochotně vyměnil za extra prověřený exemplář. I tak mi ale trvalo dost dlouho, než jsem se ním pořádně pointovat naučil, nakonec si ale stačilo zapamatovat pár jednoduchých triků.
Teď už tedy funguje uspokojivě a zřejmě to s ním nějakou dobu vydržím..

Update, 2014:
1. V souvislosti s plánem pořízení většího dalekohledu jsem montáž HEQ-5 nahradil o něco větší
AZ EQ-6 SynScan, opět od Skywatcheru. Ovládání stejné, pár dalších funkcí (např. asistované nastavení polární osy), větší nosnost a stabilita. Nevýhoda (pro mě): těžší, když to tahám na dvůr.
2. Další upgrade se týká pointování, místo LVI zaujal
guider Lacerta MGEN. To sice úplně nutné nebylo, ale díky vyšší citlivosti Lacerty je přeci jen snazší najít blízko foceného objektu i vhodnou hvězdu pro pointování. Během prvního půl roku byla sice Lacerta už dvakrát na opravě v Maďarsku (a LVI znovu přišel ke slovu), teď už snad bude bez problému.

Jako pointovací dalekohled zatím používám malý SW 70/500, který opticky vcelku vyhovuje a problém je spíš s jeho ne zrovna kvalitním výtahem (aby se neklepal, musí se hodně dotáhnout zajišťovací šroub). Chtěl bych to proto ještě vyzkoušet s fotografickým objektivem 4.5/300 (ev. s TC).
Zpočátku pro mě bylo skutečným utrpením přesně zaměřit pointovací dalekohled na vybranou hvězdu pomocí nastavovacích kruhů. Nakonec jsem to už neustál a pořídil jsem si sice dost drahý ale zase aspoň dostatečně přesný
tangenciální stolek, se kterým to už jde hladce.

Jako demonstraci funkce celé sestavy mohu ukázat složený snímek s výřezy ze středu a rohů konkrétního nočního záběru, expozice byla 360s při ISO 1000. Takhle by také měl záběr (při dostatečně přesném pointování a správné funkci rovnače pole) správně vypadat, s hezky kulatými hvězdami v celé ploše.

Kamera:

Posledním nutnou součástí fotografické sestavy je vlastní kamera. Mnoho amatérů dnes již sice používá specializované chlazené astronomické CCD kamery, já jsem ale zůstal u normálních foťáků, se kterými mám už taky nějaké zkušeností.
Od roku 2012 pro astrofotografii používám modifikovaný (
= s odstraněným původním IR filtrem kvůli zvýšení citlivosti v červené oblasti) plnoformátový Canon 5D Mk II. Jeho výhodou je relativně nízký šum a také velké pole záběru (s mým APM refraktorem ~ 3x2° , vs. 1.8x1.2° pro APS formát), což se pro řadu rozlehlejších objektů docela hodí.
Hlavně pro fotografování menších objektů (jako jsou mé oblíbené galaxie) jsem si na konci roku 2013 ještě nechal opravit (v CentralDS, včetně chlazení senzoru) svůj starší
Canon 50D formátu APS. Měl by dorazit někdy v lednu.
Zrovna tento model Canonu sice na astro moc lidí nepoužívá, ale známý (viz ještě níže) francouzský astronom a astrofotograf  Ch.Buil jej svého času
hodnotil velmi dobře a když jsem jej sám párkrát v noci vyzkoušel (např. zde), skutečně nevypadal nijak špatně.
Bez chlazení je u digitálních zrcadlovek dost problém s tepelným šumem. Jeho velikost silně závisí na teplotě senzoru a ta se ještě při dlouhých expozicích zvýší (podle EXIFu, interní teploměr ale není přímo na senzoru) o 10-15° C nad teplotu okolí.  Doufám, že snížení teploty senzoru (oproti situaci bez chlazení) o takových celkem 25-30°C  bude na výsledných snímcích vidět a šum 50D by pak mohl být nižší než u nechlazené 5DII, uvidíme..

Ještě co se týká exponování sérií záběrů; používám levný (ale fungující) čínský výrobek, kopii dálkové spouště a časovače Canon TC-80N3, na které lze potřebné parametry (doba expozice, počet snímků, pauzy mezi nimi) jednoduše nastavit. Pro jistotu nechávám foťák před každou expozicí i zdvihnout zrcátko.

Update, 2014:
Na focení malých a slabých objektů jsem si pořídil ještě monochromatickou CCD kamerku Atik 428EX..
Má vysokou citlivost a prakticky zanedbatelný šum (s chlazením až. 30° pod teplotu okolí).

Software:

Fotím normálně na kartu fotoaparátu (do RAW formátu). Po stažení do počítače se musí výsledné snímky  zpracovat. Provádím to pomocí volně dostupného programu IRIS  již zmíněného Ch. Buila (kalibrace, registrace, složení, barevné vyvážení, odstranění gradientů, stretching). Není až tak automatický a zpočátku jsem musel postupoval podle návodu (DSLR cestovní mapa), teď už hladce i bez něj. Závěrečné úpravy nebo spíš doladění dělám ve Photoshopu. Výsledky samozřejmě závisí na jasnosti a velikosti objektu a vůbec tedy na kvalitě nafocených dat.

Update, 2015:
Měl jsem nevím proč docela problém s IRIS při zpracování dat z nového Atika (s LRGB filtry) a nakonec jsem si na to pořídil velice efektivní program
PixInsight.. Není úplně levný a není úplně jednoduché se s ním naučit pracovat, ale asi to za to i tak stojí..

Pozorovací místo:

Moje noční fotografování zatím probíhá u nás doma na poměrně uzavřeném dvoře. Uprostřed vesnice pár kilometrů od Kladna sice nejsou nejlepší světelné podmínky, nicméně aspoň tam příliš nefouká, v případě nutnosti mám kam se zajít ohřát a ve směrech mého dost omezeného výhledu (od JV po Z) to i tak celkem ujde, opět ale s určitým omezením (zdaleka nevidím až k obzoru)..

------

Po pár měsících a několika spíše zkušebních seancích už mám celkem představu, jak by mohly dobré snímky s mým vybavením vypadat. Své počáteční pokusy tu tedy zatím budu popisovat jako jakýsi blog a až budu mít co skutečně ukázat, zavedu i galerii snímků ..

------

Zkušenosti s nastavováním polární osy a zorientováním montáže HEQ-5 SkyScan,
(jistě nic nového, ale třeba to někomu, kdo s tím právě začíná, trochu pomůže)

Než jsem s focením oblohy začínal, měl jsem samozřejmě obavy, zda montáž dokáži dost přesně nastavit. Prostudoval jsem na internetu řadu informací o použití polárního hledáčku, driftové metodě, o "rotované" expozici a všem možném kolem. Někteří zkušenější astrofotografové tvrdili, že polární hledáček stačí a jiní zase, že je třeba přesnější nastavení.
Je třeba si nejdřív uvědomit, že při správné funkci automatického pointování je zaručeno jen to, že jedna konkrétní hvězda (ta, na kterou guider míří) zůstává z hlediska záběru naší kamery na místě. Jak se chovají ostatní závisí na přesnosti nastavení polární osy. Pokud osa míří mimo pól, bude celé pole kolem vybrané hvězdy rotovat. Vedle velikosti odchylky od správného směru situace evidentně závisí i na tom, jak daleko je pointovací hvězda od středu záběru (čím méně, tím lépe, vhodnou ale často najdu až mnoho stupňů mimo).
Vliv nepřesnosti polární osy lze relativně snadno spočítat (na webu také najdete různé tabulky nebo kalkulátory) a tak tedy i teoreticky zjistit, po jak dlouhé době se chybné nastavení na fotografii projeví. Teoreticky nejjednodušší je ovšem teorii obejít a vyzkoušet si to v praxi.
Byl jsem tedy připraven na všechno, ale začal jsem s nejjednodušší metodou nastavení pomocí polárního hledáčku a kupodivu se hned ukázalo, že to v mém případě (pro 5-6 minutové expozice s ohniskem 700mm) skutečně stačí.

Polární hledáček je malý dalekohled, umístění v polární ose montáže. Když míří na pól, míří na něj i osa montáže, kolem které se pak dalekohled při sledování nebe otáčí.
Aby to ale fungovalo, musí být osa hledáčku a osa montáže co nejpřesněji rovnoběžné. Kontrola je naštěstí jednoduchá. Ve dne prostě zamíříme montáž, konkrétně tedy křížek ve středu polárního hledáčku, na dostatečně vzdálený bod (špička antény, list na stromě apod.) a otáčíme osou montáže. Pokud platí předchozí, křížek míří stále na stejné místo. Někdy ale zjistíte, že opisuje jakési kolečko. Pak je potřeba pomocí nastavovacích šroubků hledáčku umístit jeho střed do místa v polovině mezi původní polohou a místem největší odchylky při otáčení a pak pokračovat zase od začátky. Po několika krocích by všechno mělo být v pořádku. Celé to stačí udělat jednou a pak eventuelně sem tam zkontrolovat, já zatím zřejmě nemusel.

K přesnému nastavení polární osy slouží v hledáčku viditelný velký kroužek (jeho poloměr pochopitelně odpovídá vzdálenosti Polárky od pólu, tedy t.č. asi 0.7° na obloze) a na něm ležící malý kroužek, do kterého bude na závěr (pomocí šroubů na základně montáže) Polárka umístěna. Jediný problém je tedy natočit osu tak, aby se malý kroužek nacházel na "správném" místě toho velkého, ve směru, ve kterém se v dané chvíli Polárka skutečně nachází (v převracecím dalekohledu tedy). Kompletní postup najdete v návodu k montáži, v novějších verzích ovladače pomůže zobrazení hodinového úhlu Polárky po jeho zapnutí .. v tom případě stačí napřed vynulovat stupnici (s malým kroužkem otočeným do nejnižšího bodu), pak ji zafixovat a pootočit podle ní montáž na aktuální čas.
Já to dělám většinou ještě jednodušeji. Když je čas, načrtnu si nebo vytisknu správnou polohu kroužku pro konkrétní časy pomocí aplikace PolarFinder (jen pozor na správné zadání polohy pozorovatele) a když ne, umístím jej tak, aby mířil ve směru od Polárky ke Kochabu (beta UMi). Obojí funguje bez problému a za rok fotografování jsem rotaci pole ještě nezaznamenal, i když hvězdu vhodnou pro pointování někdy najdu i dost daleko (5° i víc) od středu snímku.

Poslední, o čem bych se tu rád zmínil, je zorientování montáže, neboli alignment (týká se automatizované montáže HEQ-5 s ovladačem SynScan).
Montáži je potřeba napřed na obloze ukázat několik (1-3) známých hvězd a to ji pak umožní polohy všech ostatních už spočítat a tedy je i na nebi s určitou (ne)přesností nalézt. U pevně zabudovaných montáží to stačí udělat víceméně jen jednou, u mě ale pokaždé, když montáž přesunu na dvůr. Nutné je to ale i v případě, kdy jen kontroluji vyvážení dalekohledu a musím tedy zafixování obou os uvolnit a odpojit je tak od motorů.
Dřív jsem zásadně používal alignment na tři hvězdy, ale vzhledem k omezenému výhledu ze dvora (odkud většina nabízených hvězd není obvykle vidět a často se objeví výsledek "
nastavení neúspěšné") jsem přešel na nastavování na dvě hvězdy. To je většinou úspěšné hned a lze jej v softwaru ovladače  (pomocí funkce PAE, Pointing Accuracy Enhancement) dodatečně zpřesnit na vhodné hvězdě, blízké hledanému objektu.
Jinak pro samotné focení není alignment samozřejmě nutný, značně ale zjednodušuje hledání slabých objektů, které v hledáčku nebo ve foťáku na dalekohledu prostě vidět nejsou. Pro konečné nastavování kompozice pak už mohu použít normální kratší expozice, kde by měl být objekt už od začátku aspoň vidět.

------

JK, 21.05.12, a pak něco i později
 

Zpět