Telescoape și monturi

Telescoape

Pentru a realiza fotografiile, avem nevoie, desigur, de un telescop. După cum probabil știți bine, telescoapele sunt de mai multe tipuri:

• Obiective foto: Foarte utile dacă dorim să capturăm regiuni mai mari de cer, care nu ar putea fi încadrate în câmpurile telescoapelor cu distanțe focale lungi. 
• Refractoare: aici găsim refractoare acromate, dublete apocromate, triplete, sau cu mai multe elemente.
• Reflectoare: simplul, dar eficientul design Newton.

• Catadioptrice: telescoape reflectoare care au în componentă una sau mai multe lentile corectoare (Schmidt-Cassegrain, Maksutov-Cassegrain, Rowe Ackermann, Ritchey-Chrétien).

Obiective foto

Telescoapele, indiferent de modelul lor, vor avea distanțe focale relativ lungi. Dacă dorim să încadrăm un obiect cu o dimensiune angulară mare, cum ar fi Complexul Filamentar Veil din Cygnus, sau Bucla lui Barnard din Orion, un telescop va avea un câmp vizual prea mic pentru a putea fotografia întreaga zonă, fără a recurge la realizarea mozaicurilor. Pentru asta, putem utiliza obiective foto. Câteva obiective foarte populare în astrofotografie sunt Samyang 135mm f/1.8, Rokinon 14mm f/2, sau chiar și clasicul obiectiv de 50mm f/1.8 ce poate fi găsit de la foarte mulți producători. Dacă dorim o calitate optică superioară, trebuie să alegem obiective din liniile profesionale, printre altele găsindu-se liniile L de la Canon, sau ED de la Nikon. Aceste linii de obiective au în componența lor lentile alcătuite din sticlă cu dispersie cromatică redusă (sticlă ED), iar marginile câmpului sunt bine corectate de aberații.

Refractoarele

Refractoarele sunt și ele de mai multe tipuri, în funcție de construcție și de numărul elementelor optice (sărind peste singlet, care nu e folosit):

• Dublet acromat: Telescop cu obiectiv alcătuit din două lentile, una convexă din sticlă de tip „crown”, cu indice de refracție mic și dispersie scăzută, alta concavă, din sticlă de tip „flint”, cu indice de refracție mare și dispersie crescută. Alăturarea acestor două tipuri de sticlă are ca scop reducerea aberațiilor cromatice date de o singură lentilă, însă aberația încă va fi vizibilă, sub forma unor halouri albastre în jurul stelelor.

• Dublet apocromat: În această situație, obiectivul este alcătuit tot din două lentile, dar sticla din care este alcătuită una din lentile este cu dispersie redusă, cum ar fi FPL51, FPL53, FCD-100, sau Fluorite. De obicei, lentila convexă este cea alcătuită din aceste materiale, iar sticla concavă poate fi sticlă lantan, BK7, Schott, etc. Construcția specială a acestor obiective ajută la reducerea substanțială a aberațiilor cromatice, comparativ cu un obiectiv dublet acromat.

• Triplet apocromat: Din cauză că un dublet nu poate corecta perfect aberația cromatică, un triplet mai are în construcția obiectivului încă o lentilă, al cărui rol este de a ajuta focalizarea tuturor lungimilor de undă ale luminii vizibile în același punct. Un obiectiv triplet va avea întotdeauna în construcție măcar un element alcătuit din sticlă cu dispersie redusă.

• X-tuplet apocromat: Numele este dat de numărul lentilelor din construcția telescopului. Un cvadruplet, spre exemplu, va avea 4 lentile în sistemul optic. Aici nu mai vorbim doar de construcția obiectivului, ci despre toate lentilele din sistemul optic. Un sistem cvadruplet popular este de tipul Petzval, un telescop alcătuit dintr-un obiectiv dublet, acromat sau apocromat, și un corector de planeitate alcătuit din alte două lentile situate pe traseul optic. Un cvintuplet poate avea un triplet apocromat și un corector dublet, sau un dublet apocromat și un corector cu 3 lentile. Unele sisteme multi-lentile pot veni așa din fabrică, dar multi-tuplet putem numi și un telescop dublet sau triplet la care am montat noi un alt element optic (un corector de planeitate/ reductor de focală, etc.). Acest tip de construcție urmărește să elimine, pe lângă aberația cromatică, și aberațiile de curbură a câmpului.

Corectoare de planeitate și reductoare de focală

Este de preferat ca, în cazul dubletelor și tripletelor apocromate, să se folosească un corector de planeitate, deoarece, fără ele, pe un senzor mai mare, stelele din colțurile câmpului nu vor fi focalizate corect (planul optic în punctul focal este ușor curbat, dar senzorul unei camere este plan). De asemenea, ne putem folosi de un reductor de focală pentru a ne mări câmpul vizual și a reduce raportul focal. Reductoarele de focală vor fi, aproape întotdeauna, și corectoare de planeitate. Cele mai multe reductoare de câmp au un factor de x0.8, adică vor scurta distanța focală cu un factor de 0.8 (focala de 1000mm va deveni 800mm). Atenție la reductoarele de focală de x0.5! Aceste reductoare de focală sunt construite exclusiv pentru utilizarea cu oculare

Reflectoarele

Aici ne referim la telescoapele cu construcție de tip Newtonian, care au în construcție o oglindă principală, una secundară, montată pe un suport la celălalt capăt al tubului, care reflectă razele de lumină la 90 de grade și le trimite prin focalizator către cameră sau ocular. Aici nu avem foarte multe variații, dar sunt anumite lucruri pe care să le luăm în considerare. În primul rând, toate sistemele optice de tip reflector Newton vor avea aberație comatică, adică stelele din marginea câmpului vizual tind să convergă către centru, luând aspect de cometă. De asemenea, tipul oglinzii principale va determina un alt tip de aberație, adică aberația sferică. Reflectoarele sunt lipsite de orice fel de aberație cromatică, deoarece nu au elemente care să disperseze lumina și vor focaliza orice lungime de undă în același punct.

De obicei, reflectoarele de începători vor avea oglinzi sferice, deci vor suferi de aberație de sfericitate, iar poziționarea oglinzii principale nu va permite unor camere, cum ar fi camerele DSLR să intre în focus. De aceea, nu le vom lua în seamă pentru astrofotografie, însă, cu mici modificări, pot fi și ele utilizate, dar rezultatele vor fi mai puțin satisfăcătoare.

Cel mai popular tip de construcție pentru astrofotografie este reflectorul rapid, cu oglindă parabolică și raport focal scurt, de f/5 sau chiar f/4. Aceste reflectoare au un raport preț/calitate și preț/apertură foarte bun, comparativ cu un dublet sau triplet apocromat, însă nu sunt lipsite de probleme. Cu cât raportul focal este mai mic, cu atât colimarea devine mai greu de perfecționat. În plus, din cauza mărimii lor, va fi nevoie de o montură mai solidă, iar ele vor fi mai ușor afectate de vânt. Pe lângă asta, nici ele nu sunt lipsite de aberație comatică și vom avea nevoie să utilizăm un corector de coma.

Avantajul foarte mare al reflectoarelor peste refractoare este faptul că diametrul obiectivului va putea fi mult mai mare fără ca greutatea și prețul să crească atât de mult. Un dublet refractor de 4” (100mm) poate costa cât un reflector de 10” sau 11” (250mm sau 300mm diametru). Acest lucru constituie un avantaj imens în rezoluție și capacitatea de a aduna lumină de la obiectele slab luminoase pe care încercăm să le capturăm și poate reprezenta o alegere foarte bună pentru un setup fix, ferit de vânt, într-o curte. Pentru portabilitate, însă, ne putem limita la un 130mm sau 150mm. Aceste telescoape pot fi ținute și de niște monturi mai de buget și nu vor fi atât de rău afectate de vânt, comparativ cu un 300mm.

Catadioptricele

În această categorie intră telescoapele cu un tip „hibrid” de construcție, alcătuite și din elemente reflectoare, și altele refractoare. Aici găsim, printre altele:

• Cassegrain

• Schmidt-Cassegrain

• Maksutov-Cassegrain

• Ritchey-Chrétien

• Rowe-Ackermann

• Maksutov-Newtonian

Aceste telescoape sunt, de obicei, caracterizate prin construcția compactă și un raport focal mare, distanța focală ajungând să depășească 10x diametrul. Sunt niște telescoape foarte bune pentru fotografie planetară, galaxii micuțe sau nebuloase planetare.

Excepție face modelul de tip Rowe-Ackermann Schmidt Astrograph (RASA), produs de Celestron, un model catadioptric cu un raport focal de f/2. Un model nou apărut de catadioptric rapid este modelul HAC (Honders Advanced Catadioptric), lansat de firma SkyWatcher.

Monturi

Monturile sunt, poate, cel mai critic element dintr-un setup de astrofotografie. Ele țin telescopul îndreptat spre ținta pe care o fotografiem și urmăresc mișcarea aparentă a stelelor pe cerul nopții. Ele sunt, în principal, de două tipuri:

• Alt/Azimutale: Aceste monturi au două axe de mișcare: Altitudine (Sus-Jos) și Azimut (Stânga-Dreapta). Aceste monturi pot fi motorizate sau nu, dar noi ne vom referi doar la cele motorizate pentru astrofotografie. Ele pot urmări mișcarea stelelor, până la un punct și nu perfect. Obiectele pe cer, pe lângă faptul că se mișcă, ele se și rotesc comparativ cu poziția noastră. Puteți observa asta cel mai ușor căutând constelația Cassiopeea: în momentul în care răsare, stelele vor descrie litera W, dar, când apune, vor descrie litera M. Același lucru se întâmplă cu toate obiectele de pe cer. Din cauza că „perspectiva” unei monturi alt-azimutale va fi similară cu a noastră pe parcursul mișcării obiectelor pe cer, imaginile capturate vor fi întotdeauna ușor rotite. Acest lucru limitează foarte mult timpul maxim de expunere pe care îl putem folosi. De asemenea, cu cât focala este mai lungă, cu atât acest efect este mai pronunțat. Acest neajuns poate fi contracarat cu un rotitor de câmp mecanizat, conectat la sistemul de control al echipamentelor, dar introduce o complexitate care, în 99% din cazuri, nu poate fi justificată.

• Ecuatorială: Acest tip de construcție urmărește să elimine toate problemele pe care o montură alt-azimutată le prezintă prin definirea altor axe de rotație, anume Ascensia Dreaptă (RA) și Declinația (DEC). Axa RA este îndreptată spre polul Nord (sau Sud) ceresc, iar axa DEC este perpendiculară pe RA. Din cauză că axa RA este aliniată cu axa de rotație a pământului, „perspectiva” telescopului nu se schimbă niciodată, iar obiectele vor avea întotdeauna aceeași poziție în ocular/cameră.

Ca și în cazul monturilor alt-azimutale, aceste monturi pot fi motorizate sau nu, dar noi ne vom concentra doar asupra celor motorizate.

Unul din dezavantajele acestor monturi este faptul că necesită meridian flip, adică schimbarea poziției telescopului de pe o parte pe cealaltă a monturii, în momentul în care ținta trece de meridian. În majoritatea cazurilor, această acțiune poate fi programată și executată, ori de sistemul de control integrat în montură, ori de programul cu care controlăm tot echipamentul. Un alt dezavantaj ar fi faptul că o montură ecuatorială, pentru a putea susține un telescop greu și pentru a nu fi afectată de orice vibrație sau rafală de vânt, va trebui să fie solidă și grea. De asemenea, din cauza că centrul de greutate al sistemului nu este în centrul de rotație al axei RA, va trebui să folosim contragreutăți pentru a contrabalansa sistemul. Din acest motiv, dacă telescopul nostru cântărește 5kg, va trebui să folosim o contragreutate de 5kg, plasată corect pe bara de contragreutăți, pentru că axa RA, lăsată liber, să nu se rotească de una singură. Același balans trebuie obținut și pe axa DEC, dar, din cauză că centrul de greutate al telescopului poate fi aliniat cu axa de rotație, tot ce trebuie să facem este să mișcăm telescopul în clema de prindere până aducem centrul de greutate în centrul rotației.

Un alt element care ne poate strica o noapte de astrofotografie este backlash-ul, adică jocul mecanic din angrenajele monturii. Monturile ecuatoriale conțin angrenaje de tip melc și roată melcată. Acest tip de angrenaj permite mișcarea axelor cu o precizie foarte mare, dată de raportul dintre melc și roata melcată. Cu cât raportul este mai mare, cu atât precizia crește.

Din păcate, fiind un sistem mecanic făcut de niște mașinării imperfecte, aceste elemente ale angrenajului nu vor fi niciodată perfecte. De asemenea, un angrenaj de acest tip nu poate fi niciodată fără joc, deoarece acesta nu s-ar putea mișca. De asemenea, din cauza imperfecțiunilor de producție, dacă vom regla ca melcul să nu aibă joc într-o poziție, e foarte probabil că el să aibă joc în altă poziție sau să se gripeze într-o alta. Imperfecțiunile din aceste elemente mecanice introduc ceea ce se cheamă eroare periodică, iar jocul dintre angrenaje, acel backlash, face ca semnalele de ghidaj și centrarea electronică a obiectelor să fie incorectă. Una din metodele prin care producătorii de monturi au încercat să elimine aceste imperfecțiuni este să monteze ansamblul cu melc pe pivoți, împinse de arcuri sau magneți ce se resping, pentru a permite contactul constant între melc și roata melcată, eliminând mare parte din joc/backlash. Eroarea periodică poate fi redusă prin PEC (Periodic Error Correction).

Acest neajuns al monturii ecuatoriale, anume greutatea și nevoia de contrabalansare a fost rezolvată recent de monturi cu angrenaje de tip „strain-wave” sau armonice. Aceste monturi pot fi mult mai mici decât o montură ecuatorială clasică și pot suporta aceeași încărcătură, chiar și fără contragreutate. De asemenea, acest tip de angrenaj reduce foarte mult backlash-ul, până la eliminarea lui completă. Eroarea periodică încă este prezentă, dar poate fi corectată electronic.

Avantajul unei monturi ecuatoriale clasice, comparând-o cu una armonică este prețul și varietatea. Putem găsi monturi ecuatoriale clasice cu sarcina maximă de la 5kg până la peste 100kg. De asemenea, monturile ecuatoriale pot fi ușor procurate de pe site-uri de vânzări echipamente utilizate. Monturile armonice sunt o tehnologie nouă, care nu s-a dezvoltat destul, iar prețul este unul pe măsură. Vom discuta mai târziu toate aspectele care vă vor putea ajuta să luați o decizie în privința cărei monturi să o achiziționați