Установка полярной оси методом дрейфа с помощью ПЗС-матрицы

Хочу поделиться недавно придуманным мной способом выставления полярки с помощью ПЗС-матрицы. Я никогда не встречал в Сети подобного способа. Здесь важный момент в том, что все операции происходят один в один как в классическом методе дрейфа. Вначале кратко что он из себя представляет.

Я уже публиковал раньше статью Установка полярной оси методом дрейфа. Но общий смысл такой.

Первым делом выставляем грубо полярную ось. Даже если она не видна. После этого наводим телескоп на звезду на юге в районе небесного экватора. Ставим перекрестие (или Live View на фотоаппарате) и отслеживаем смещение звезды за несколько минут. Если смещение есть, то корректируем положение полярки болтами Запад-Восток. Главное определить в какую сторону: можно наугад в одну сдвинуть, после проверить: если смещение уменьшилось, значит угадали, иначе сдвинуть в другую сторону.

После того, как смещение звезды стало минимальным или вообще прекратились, нужно повернуть телескоп на запад или восток и сделать всё аналогично, только уже болтами высоты (вверх-вниз).

Таким вот нехитрым способом полярка подбирается так, чтобы звезда не двигалась для необходимого времени.

Понятно, что оптический метод дрейфа достаточно трудоёмок и требует определённого навыка, а также соответствующего сильного окуляра с перекрестием.

Существуют модификации этого метода: они тоже базируются на том же принципе, где следует отслеживать смещения звезды за определенный промежуток времени и вносить коррективы в положение головы монтировки.

Метод «карандашей» позволяет уже работать с трекам звёзд и за счёт этого с помощью матрицы (фотоаппарата) можно достаточно быстро настроить полярку. Но этот метод основан на смещении звезды за время экспозиции, а также здесь довольно большое влияние оказывает качество ведения монтировки на 2x-скорости.

Из-за этого треки получаются не идеально ровные, а с небольшой «синусоидой». Поэтому «карандаши» годятся для быстрой коррекции полярки, а также для не очень больших выдержек (хотя можно и «угадать» точное положение полярки).

Этим летом я столкнулся с проблемой, когда несмотря на все усилия по выставлению полярки на некоторых снимках всё равно происходит смещение. Очень небольшое, но на ряде снимков это приводило к небольшой потянутости звёзд. Буквально на 1-2 пикселей в одну сторону.

Главный признак, который меня насторожил — потянутости совпадали с направлением общего смещения от центра кадра. Например через 1 час съёмок смещение объекта было на 50px в верхний угол (числа просто как пример). И на ряде кадров потянутость звёзд в этом же направлении. То есть случилась ситуация, когда потянутость проявлялась лишь, скажем, в 30% случаев при 30 секундных выдержках.

Я много раз проверял «карандашами», просто визуалил на Live View (до нескольких минут) — всё было нормально — смещения не видно. Предположений было масса: может мотор неверно ведёт, может атмосфера, может что-то трясёт, баланс, в общем все варианты, которые только возможны. После того, как все это отмёл, остался один вариант — всё-таки это недостаточно точная полярка.

Проблемы возникали эпизодично в разные астросессии, то есть это не одна ночь.

Понятно, что нужно воспользоваться методом дрейфа, но как это сделать с помощью фотоаппарата? Если выставить выдержку даже 1 минуту, то все звезды так распухнут, что на снимке ничего видно не будет. Однако, после недели экспериментов, я всё-таки придумал, как можно это реализовать. И самое главное — всё настолько примитивно, что метод подойдёт любому астроному-любителю с любым уровнем подготовки и с любой экваториальной монтировкой.

Итак. Делаем всё ровно так же как и в обычном методе дрейфа. Наводим телескоп на юг, находим несколько звёзд в Live View. Желательно чтобы были поярче (3..6m), которые хорошо видны на экране и послабее (8..10m) — для контроля после сьёмки. ISO выставляем минимальное (100) — это важно.

Дальше определяемся со временем экспозиции. Здесь несколько факторов. Если монтировка слабая, то за длительную выдержку моторчики могут сами «прыгнуть» и тем самым внесут свою ошибку в результат съёмки. Я думаю, что оптимальное время — это двойное время от обычной экспозиции. Например, если мы планируем съёмку с 30 секундами, то время должно быть 1 минута.

Дальше так. Начинаем съёмку и через 5 секунд закрываем объектив телескопа чем-то непрозрачным (небольшой заслонки, картонки, что угодно). Главное при этом, не касаться телескопа, поскольку любая тряска скажется на точности. Также лучше пользоваться беспроводным пультом фотоаппарата.

Ждём 1 минуту (наше время), после этого открываем объектив, убирая заслонку, ждем ещё 5 секунд и останавливаем съёмку. В итоге у нас получится такой кадр (увеличение 200%). (На всех снимках примерно 70 секунд выдержки.)

Двойные звёзды — это и есть смещение из-за неточной полярки. На таком снимке очень важно получить как можно более «худые» звёзды. Именно поэтому мы выставили самое низкое ISO и 5 секундные экспозиции. На практике, время можно ещё уменьшить, например до 2-3 секунд, чтобы получить ещё большую точность.

После этого начинаем корректировку прямо по Live View: болтами Запад-Восток — даём небольшое смещение. Опять делаем снимок. Если не угадали, то смещение увеличится, иначе станет уменьшаться. Вначале между звездами расстояние будет уменьшаться, после они станут потянутыми и поменяют ориентацию примерно на 90 градусов. (Это другая область неба, но смысл тот же.)

Это верный признак того, что нужно поворачивать телескоп на запад или восток и работать уже с болтами высоты. Делаем точно также, пока не получим как можно меньшее смещение.

Для контроля можно сделать «карандаши».

Выводы

Смысл всего этого в том, что при методе дрейфа нам не нужны треки, а только конечные точки звёзд, которые и будут визуально показывать смещение. Понятно, что вначале можно сделать короткие итерации, после этого увеличить время. Поскольку у нас фотоаппарат (или астрокамера), то мы можем отследить смещение с пиксельной точностью даже за небольшой промежуток времени. Тут даже нет смысла сравнивать с визуальным методом дрейфа, где глаз может заметить смещение только за десятки минут.

В целом мой метод подтвердил, что дело действительно было именно в полярке. После корректировок, смещение и потянутости практически исчезли и основной фактор здесь принадлежит уже самой монтировке и её механике. Так что я думаю, способ может пригодится астрономам-любителям, которые снимают без гидирования. Ну и сам по себе метод требует немного времени, то есть за 15-30 минут вполне реально настроиться полярку с очень хорошей точностью.

Happy aligning!