Обзор автогида Sky-Watcher SynGuider
Еще каких-то шесть-семь лет назад абсолютное большинство любителей астрономии предпочитали визуальные наблюдения. И не мудрено. Ведь для того, что бы получить хорошее фото небесных объектов или участков неба, требуется монтировка, способная с высокой точностью отслеживать движение звезд, обусловленное вращением Земли вокруг своей оси. Конечно, часовые механизмы, сначала на заводных пружинах, а потом и на основе электродвигателей, обеспечивали равномерное перемещение трубы телескопа вслед за движением звездного неба. Но, из-за небольших неточностей при изготовлении шестеренок и червячного колеса, а также из-за прогибов осей монтировки и непрогнозируемой рефракции профессионалы, а также малочисленные любители астрофотографии прибегали к так называемому ручному гидированию. Суть его в следующем. В главном фокусе телескопа или объектива устанавливается камера. Параллельно трубе или объективу устанавливался другой телескоп. Наблюдатель приводил какую-либо звезду к центру перекрестия и постоянно отслеживал, не сместилась ли звезда в какую-либо сторону с него. Когда такие смещения происходили, наблюдатель оперативно вносил коррекцию, что бы звезда вернулась в исходное положение. Человеческая реакция сравнительно медленная, из-за чего возможность удерживать звезду на перекрестии была ограниченной. Да и ручное гидирование было очень утомительным. Наблюдателю приходилось десятками минут, нередко и часами, сидеть неподвижно, не смотря на мороз или летающих комаров и все время смотреть в окуляр. При этом доступных для астрофотографии объектов было очень немного.
В начале XXI века в области фотографии произошла цифровая революция. Фотопленку заменила гораздо более чувствительная ПЗС-матрица. И жизнь любителей астрономической фотографии преобразилась. Современный астрофотограф теперь сидит за экраном ноутбука, при этом к ноутбуку подключен целый шлейф кабелей: к монтировке, к камере гида, к фотографирующей камере. Теперь софт, получая информацию о перемещении звезды от камеры гида, дает управляющие сигналы монтировке. А наблюдатель может в это время спокойно отдыхать.
Любой современный астрофотограф в первую очередь обзаводится компьютеризированной монтировкой, оснащенной пультом Goto. Такие монтировки позволяют не только сопровождать телескоп за движением неба, но еще и автоматически наводятся на тот или иной объект. На монтировку устанавливают длиннофокусный объектив или трубу телескопа, к которому подсоединяется приемник изображения. В качестве приемника лучше всего использовать высокочувствительную астрономическую камеру. Но, поскольку астрономические камеры с большой матрицей все еще малодоступны по цене, среднестатистическому любителю астрономии в нашей стране, в качестве основного приемника очень часто используют тушку (Body) цифрового зеркального фотоаппарата, преимущественно фирмы Canon (ХХ0D, ХХ00D)(Почему именно Canon - тема для отдельной большой статьи). Такие фотоаппараты позволяют со сравнительно небольшими затратами труда получать красочные цветные изображения астрономических объектов. Для того, что бы получить астрофотографию с достаточно длительной выдержкой, фотоаппарат подключают к ноутбуку или используют пульт управления интервальной съёмки. А вот для того, что бы обеспечить автоматическое гидирование, нужно дополнительно использовать либо веб-камеру, либо небольшую астрономическую ПЗС-камеру, которые устанавливаются на дополнительном телескопе или объективе и для управления подключаются к ноутбуку. А ведь ноутбук — это не специализированное устройство. Он боится выпадающей ночной росы, для работы с ним нужен стол и стул, свет от монитора разрушает адаптацию глаза к темноте и может испортить кадр. Естественно, очень велико желание обойтись без ноутбка. Очевидно, именно по этому производители астрономического оборудования и начали предлагать отдельное устройство — автономный автогид.
Что бы выяснить для себя степень удобства работы с такими устройствами, сравнить работу с ними по сравнению с традиционным решением на базе камеры и ноутбука, а также определить область разумного применения, было исследовано устройство SynGuider от компании Sky-Watcher.
.jpg)
Устройство для автоматического гидирования SynGuide поставляется в достаточно хорошей и красочной упаковке, на которой изображены звезда на перекрестии, само устройство и снимок, который можно надеяться получить.
.jpg)
Внутри коробки находится достаточно большое количество деталей. В отдельных кулечках находятся основной блок камеры (будем называть его устройством), пульт управления, кабель для подключения камеры к порту автогидирования, кабель для подключения к COM-порту. Кроме этого имеется переходник с резьбы М42 на 1.25-дюймовый стандарт фокусера, удлинительное кольцо на юбку окуляра, и специальное колечко для обеспечения парфокальности, о котором я расскажу ниже.
.jpg)
В комплекте поставки нет блока питания. В руководстве пользователя только указывается, что выходное напряжение должно находиться в диапазоне от 6 до 14 вольт, но лучше использовать значение напряжения близкие к нижней границе. При этом минимально необходимый выходной ток составляет 250 миллиампер. Штекер для подключения в гнездо питания должен иметь диаметр 2.1мм, а положительный контакт должен находиться в центре. К слову, найти такой блок питания не составляет проблем и стоит он совсем недорого. У меня в хозяйстве нашелся универсальный блок питания на 6 вольт и 350 миллиампер. Он вполне подошел.
Но использовать электричество совсем не обязательно. Можно использовать и идущую в комплекте кассету для батареек, от которой идет провод с нужным для камеры входным штекером. В этот блок нужно установить четыре батареи типа D на полтора вольта (как сказано в инструкции, в комплект не включены). Это довольно распространенные крупные батарейки, называемые еще бочонками. Вариант с батарейками хорош тем, что в случае использования монтировок, питаемых от батареек, можно вообще обойтись без электричества.
.jpg)
Наступило время рассмотреть основной блок устройства. Он представляет собой обтекаемой формы корпус, имеющий на боковой поверхности 4 разъема, на лицевой поверхности которого — экран, а на тыльной — крепление для подсоединения к телескопу-гиду.
Разъемы на боковой поверхности имеют следующие назначения: круглый разъем (на фото он самый левый) предназначен для подключения питания, следующий разъем предназначен для подключения кабеля, подсоединяющего устройство к компьютеру (для чего это нужно, мне осталось непонятным), третий разъем предназначен для подключения кабеля автогидирования, а самый правый — для подключения пульта управления.
.jpg)
Поскольку SynGuider работает, как автономное устройство, ему необходим дисплей. И такой дисплей действительно есть. Расположен он в углублении на передней части корпуса. Углубление это имеет специальную круглую выемку, за которую удобно устройство брать пальцами, что защищает дисплей от залапывания. Сам дисплей представляет собой жидкокристаллическую черно-белую монохромную матрицу на подобии тех, которые устанавливались в старых мобильных телефонах. Каждый пиксель может находиться только в двух состояниях — в черном или в белом. Во время работы этот экран делится на две рабочие зоны. Левая половинка экрана отображает текстовую информацию такую, как текущий режим работы, выбранное меню, координаты звезды и ее яркость, посылаемые в монтировку импульсы. В правой половине экрана отображается изображение, полученное со встроенной ПЗС-матрицы. Звезды на экране отображаются в виде пятнышек разного размера. Поскольку дисплей монохромный и не может отображать всю возможную гамму яркостей, разработчики придумали некую переменную, которую назвали уровнем шумов. Если значение яркости на полученном изображении в какой то точке превышает значение порога, то эта точка становится черной, в противном случае — белой. Пользователь может увеличивать или уменьшать это значение при помощи меню пользователя.
.jpg)
На тыльной стороне устройства расположен элемент крепления устройства к телескопу-гиду а также что-то вроде решетки для отвода тепла, выделяемого в процессе работы электроники. Через отверстие крепления хорошо видно основной элемент — высокочувствительную черно-белую пзс-матрицу ICX404AL от компании SONY. Размер принимающей свет области — 5.59мм х 4.68мм. Эффективное число пикселей: 510*492. Таким образом, размер одного пикселя составляет 9.6мкм на 7.5мкм. Это достаточно весомый показатель. Производитель устройства также приводит формулы получения разрешения матрицы в зависимости от фокусного расстояния телескопа-гида. Это разрешение в угловых секундах равно 2261/F по большей оси и 1962/F — по меньшей. Здесь F — фокусное расстояние телескопа-гида в миллиметрах.
Вся эта цифирь говорит о том, что рекомендация производителя использовать для гида телескоп с фокусным расстоянием от 400мм до 1200 мм, вполне справедлива. Действительно, для фокусных расстояний менее 400мм дифракционный диск звезды будет проваливаться в один пиксель, и какого-либо увеличения проницания мы уже не получим. Разрешение же для короткофокусных гидов будет слишком низким, что скажется на качестве гидирования. В случае больших фокусных расстояний будет существенно снижаться проницание за фиксированное время экспозиции. Конкретное значение оптимального фокусного значения должен для себя определить пользователь. Чем больше фокусное расстояние, тем точнее будет осуществляться гидирование, но зато тем сложнее будет выбрать звезду для гидирования. Для испытаний в качестве трубы гида был выбран ахроматический рефрактор с объективом, диаметром 75мм и фокусным расстоянием -600 мм. При этом разрешение по оси X составило 3.77 угловые секунды на пиксель, а по оси Y — 3.27 угловых секунд. Площадка неба, которая отображается при таком фокусном расстоянии — 32х27 угловых минут.
В таблице технических данных на ПЗС-матрицу компания Сони указывает график чувствительности.
.jpg)
Судя по этому графику, максимальная чувствительность чипа находится в сине-зеленой области, но он также хорошо ловит и инфракрасное излучение. Все это позволяет нам надеяться на то, что при высокой чувствительности матрицы у нас не будет проблем с поиском звезды для гидирования.
Производителем предусмотрено два возможных способа для того, что бы подсоединить SynGuider к телескопе-гиду. Первый способ предполагает накручивание устройства на адаптер телескопа с резьбой М42х0.75, которая имеется на корпусе автогида (большинство современных фокусеров имеют такой адаптер). Этот способ подсоединения является самым надежным, поскольку обеспечивает жесткость соединения и исключает вероятность выпадания SynGuider. Но для применения этого способа необходимо наличие на телескопе-гиде оптического искателя. Производитель говорит о допустимости использования и искателя типа «красная точка», но с его помощью можно наводится только на яркие звезды, которых в окрестностях объекта съемки может и не быть. Для второго способа изначально на основном блоке SynGuider уже навинчен переходник с резьбы М42 на 1.25". С ним автогид можно вставить в фокусировочное устройство телескопа-гида, как обычный окуляр. Преимущества этого метода в том, что можно быстро заменять автогид на окуляр и обратно.
Наступило время провести испытания устройства. Для подсоединения к телескопу-гиду используем второй вариант.
.jpg)
Первым делом, после установки автогида на телескопе-гиде и фиксирования всех прижимных винтов, подключаем питание и пульт управления.
.jpg)
Пульт управления представляет собой черную пластиковую коробочку, напоминающую по форме классическую компьютерную мышку. На пульте управления находится 9 подсвечиваемых приятным темно-красным цветом кнопок. Кнопки "+" и "-" в верхней части используются для увеличения и уменьшения продолжительности выдержки. Кнопки со стрелками имеют многоцелевое назначение, зависящее от режима работы автогида. В режиме предпросмотра эти кнопки позволяют с помощью посылки управляющих импульсов на порт автогида изменить направление, на которое направлен телескоп и, следовательно, сместить изображение звезды в ту или иную сторону. В режиме меню кнопки «стрелка вверх» и «стрелка вниз» позволяют перемещаться по пунктам меню, кнопка «стрелка вправо» позволяет войти в подменю текущего меню, а кнопка «стрелка влево» позволяет выбрать введенные параметры. В режиме ввода данных с помощью кнопок «стрелка вверх» и «стрелка вниз» можно менять значение констант. В режиме выбора звезды для гидирования эти кнопки используют для наведения перекрестия на звезду, а в режиме гидирования — для изменения уровня агрессивности коррекций. Кнопка «MENU» позволяет выбрать нужный пункт меню, кнопка «ESC» используется для отмены операций, а кнопка «ENTER» — для подтверждения операций.
Теперь для того, что бы из просто автономного устройства получить действительно автогид, нужно подключить самый главный кабель, соединяющий устройство с монтировкой — кабель автогидирования. Естественно, что управляющий блок монтировки должен иметь порт автогида, совместимой с системой гидирующих сигналов ST-4. На фотографии он изображен самым правым.
.jpg)
Порт автогида на монтировке и на устройсте имеет разъем RJ-12. Информация из порта в порт передается по специальному шестижильному кабелю. Такой кабель идет в комплекте и подходит, по крайней мере, ко все монтировкам компании Синта. Для тех, у кого нет стандартного порта на монтировке, потребуется изготовить переходник. Что бы облегчить задачу, приведу схему порта:
Контакты имею следующее назначение:
- зарезервировано для будущего использования и в данное время не используется.
- земля
- +RA (смещение по прямому восхождению влево)
- +DEC ( смещение по склонению вверх)
- -DEC (смещение по склонению вниз)
- -RA (смещение по прямому восхождению вправо)
Когда все кабели подключены и питание подано на устройство, можно познакомиться с основными принципами его работы. Как становится сразу понятно, все операции выполняются при помощи меню. Что бы в него войти, нужно нажать на кнопку «MENU». При помощи кнопок «стрелка вверх» и «стрелка вниз» можно перемещаться по его пунктам. Меню это не очень большое и по большей части интуитивно понятно. Пункт меню LOCK (Захват) используется для выбора звезды в поле зрения, с помощью которой будет осуществляться гидирование. Пункт меню ZOOM (Зумирование) используется для масштабирования изображения. Для запуска или остановки автогидирования используется пункт меню GUIDE (Гидирование). Пункт меню SWAP (Поменять) нужен для ручной установки ориентации прибора по отношению к полю зрения. Пункт меню CROSS (Крест) используется для включения перекрестия на жидкокристаллическом дисплее. Центр этого перекрестия совпадает с центром изображения и может также быть использовано для грубого вычисления положения звезды в поле зрения. DEC BACKLASH (люфт по склонению) создан для получения возможности выборки люфта по оси склонения в процессе автогдирования. SynGuider может посылать сигналы DEC+ или DEC- на контролер двигателей для предвычисления времени, необходимого для изменения направления движения по оси склонений. Если выбрано это меню, можно увидеть текущее значение, отображаемое в текстовой зоне жидкокристаллического дисплея. Кнопки «стрелка вверх» и «стрелка вниз» позволяют выбрать желаемое значение величины люфта. Если экваториальная монтировка не имеет заметного люфта, или полярная ось выставлена очень точно, то значения люфта по оси склонений должно быть выставлено в 0. Пункт меню NOISE (Шумы) — позволяет задать пороговое значение яркости сигнала. Наконец, с помощью пункта меню RESET (Перегрузить) можно восстановить все заводские настройки.
Каждый, кто знаком с практикой автогидирования знает, что для того, что бы начать гидирование, необходимо выполнение определенного набора шагов: фокусировки, выбора звезды на изображении, калибровки и собственно, запуска самого процесса гидирования. Рассмотрим, как производятся по шагам эти действия с помощью устройства.
Естественно, что сначала монтировка EQ5SynScan, которая использовалась для испытаний, была грубо выставлена на полюс и произведено первоначальное выравнивание. Для начала процесса фокусировки необходимо навести телескоп-гид на яркую звезду. Делаем это при помощи окуляра с перекрестием. Когда звезда оказалась на пересечении креста нитей, окуляр был удален, а вместо него установлен автогид. На его экранчике отображается режим «PREVIEW». В левой половинке экрана содержится информация о текущей выдержке в миллисекундах (поле EXP 64 мс) и яркость ярчайшей звезды (BRI=102). В полях X и Y отображаются значения координаты этой звезды по отношению к центру поля зрения. По видимому, устройство лишь отыскивает пиксель, у которого наибольшее значение яркости, причем яркость эта выражается 8-битовым числом, то есть может быть в диапазоне от 0 до 255. На правой части экрана отображается изображение, получаемое с ПЗС-матрицы. В первый момент я увидел довольно размытое изображение звезды. Оно может быть столь размыто, что его вообще окажется не видно. По этому производитель советует увеличить выдержку до 256 миллисекунд. Делается это при помощи кнопок "+" и "-" на пульте управления. Желательно также установить пороговый уровень отображения, при котором шумы (хаотично расположенные точки) не будут отображаться на дисплее, но при котором звезда еще будет видна. По умолчанию, оптимальное значение уже установлено.
Теперь начинаем процесс фокусировки. Потихоньку вращаем ручку фокусера и наблюдаем за дисплеем. Если мы движемся в правильном направлении, то значение яркости будет расти. Если значение яркости звезды (BRI) в какой-то момент превысит 100, производитель рекомендует уменьшить выдержку при помощи кнопки "-" на пульте управления, что бы избежать передержки. В процессе фокусировки размеры пятна звезды на экране также уменьшаются. Наконец, в какой-то момент значение яркости опять начали уменьшаться. Значит, точку оптимального фокуса мы уже прошли и необходимо вернуться чуток назад.
Для более точной фокусировки нужно изображение увеличить. Чтобы не потерять звезду при смене увеличения, при помощи средств управления монтировкой необходимо привести яркую звезду к центру поля зрения. После этого можно увеличить центральную область при помощи меню ZOOM. Используя кнопки «стрелка вверх» и «стрелка вниз» можно выбрать желаемый уровень зумирования: 1 (входное изображение, выставлено по умолчанию), 2 (центральная область 256х256 пикселей, полученная с ПЗС камеры), 3 (центральная область 128х128 пикселей, полученная с ПЗС камеры), 4 (центральная область 64х64 пикселей, полученная с ПЗС камеры). Свой выбор степени зумирования нужно подтвердить нажатием клавиши «Enter».Производитель устройства рекомендует использовать для тонкой фокусировки уровень зумирования 2 или 3.
Когда изображение полностью сфокусировано, винт фокусера был зажат, что бы случайно не сбить настройку фокуса. Поскольку труба-гид у меня не имеет искателя, пришлось подготовить специальный, парфокальный окуляр. В качестве его был взят обычный окуляр, на который был навинчена удлинительная втулка, идущая в комплекте автогида. На полученную длинную юбку было установлено специальное кольцо из комплекта автогида для обеспечения парфокальности. Теперь аккуратно вынимаем из фокусера автогид и устанавливаем наш окуляр. Естественно, изображение нерезкое. Медленно выдвигаем окуляр из фокусера до тех пор, пока изображение не станет максимально резким, а звезды — точечными. Теперь фиксируем кольцо так, что бы в наиболее резком положении кольцо упиралось в торец фокусера. Теперь у нас окуляр и автогид парфокальны, то есть мы можем их свободно заменять друг на друга без необходимости перефокусировки.
После выполнения фокусировки можно переходить к следующему этапу — поиску звезды для гидирования и захвата ее. Для этого наводим телескоп, через который мы планируем снимать, на нужную точку неба, где находится объект. После наведения фиксируем выбранное положение и включаем суточное слежение. Что бы избежать смаза изображения из-за неточностей установки полярной оси, желательно звезду для гидирования выбирать как можно ближе к точке съемки. Если и основной телескоп и телескоп-гид смотрят в примерно одну точку неба, можно смело устанавливать окуляр и выбирать самую яркую звезду в окрестностях выбранной области неба. Возникает вопрос, а насколько яркой должна быть звезда. Эксперименты показали, что не смотря на высокую чувствительность камеры, слишком слабые звезды ей недоступны. Звезда со звездной величиной 5.1m за время выдержку в 256 миллисекунд проявляет себя в виде точки, с яркостью 22. Поскольку производитель утверждает, что минимальная яркость звезды, при которой гидирование еще возможно — 10. Очевидно, что на конкретном рефракторе за время порядка 1 секунды можно отслеживать звезду до 7.5m. Много это или мало? В среднем на небе на один квадратный градус приходится одна звезда такой величины на один квадратный градус. Поле зрения нашего гида составляет около четверти градуса. Следовательно, вероятность того, что вблизи снимаемого объекта обнаружится подходящая звезда не выше 25%. В областях, далеких от Млечного пути, например в созвездиях Девы, Льва, Пегаса, Скульптора эта вероятность не выше 10%. Это говорит о том, что телескоп-гид должен иметь механизм подвижек по отношению к основной трубе. Это может быть Механизм тонких движений для гида Sky-Watcher, или кольца для гидирования с возможностью смещения трубы внутри них, подобно тому, как искатель смещается в креплении.
С помощью этого механизма после нахождения звезды подходящей яркости нужно привести ее в центр поля зрения телескопа-гида.
Теперь можно сменить окуляр на автогид. На экране появилось изображение звезды в виде точки. Если же изображения звезды не появилось, то при помощи кнопки "+" нужно увеличить выдержку так, что бы звезда стала все-таки видна. Возможно, при помощи меню «NOISE», можно выбрать другое значение величины отсечения так, чтобы экран не был полностью пустым, но и чтобы шумы не стали слишком очевидны.
Впрочем, выдержку нужно подбирать в любом случае так, чтобы отображаемое значение яркости звезды превосходило 10. Теперь нужно захватить выбранную звезду. Для этих целей существует операция меню «LOCK». (Если мы осуществляем захват новой звезды, то выполняется операция «RE-LOCK»). Операция по захвату может быть выполнена как автоматически, так и вручную. Для выбора способа захвата можно выбрать соответствующую опцию при помощи кнопок «стрелка вверх» и «стрелка вниз». В режиме AUTO автогид автоматически выберет самую яркую звезду в поле зрения для гидирования, а в режиме MANUAL на экране устройства появится маленький крестик в области изображения на жидкокристаллическом дисплее, который при помощи кнопок со стрелками можно подвести в окрестности выбираемой звезды и нажать клавишу «Enter» для ее захвата.
Если устройство сможет захватить звезду, то оно перейдет в режим захваченной звезды. В этом случае область вокруг звезды будет отображаться в большом масштабе (отображается область 64*64 пикселя около захваченной звезды). Маленький крестик на экране показывает положение центра звезды. Координаты положения звезды отображаются в текстовой зоне жидкокристаллического дисплея.
Как правило, перед началом автогидирования все системы автогидирования производят калибровку с целью определить ориентацию камеры, масштаб изображения, наличие и величину люфта по оси склонений. Есть система калибровки у SynGuider, но она полуавтоматическая. На практике это означает, что существенную часть действий должен пользователь выполнить вручную. Очевидно, плата управления автогидом не имеет библиотеки тригонометрических функций, посему оси на камере должны быть ориентированы по осям монтировки. Что бы этого добиться, нужно выполнить простую последовательность действий. Включаем перекрестие на жидкокристаллическом дисплее, используя меню «CROSS». Теперь нужно повернуть SynGuider так, что бы медленные перемещения монтировки по прямому восхождению приводили к смещению звезды параллельно горизонтальной или вертикальной линии. Для этого используются кнопки смещения по направлению «стрелка влево» или «стрелка вправо» на пульте управления SynGuider, но такие перемещения можно выполнять и при помощи пульта управления монтировкой. Вращая устройство автогидирования можно добиться выполнения поставленного условия. Такие действия имеет смысл выполнить только один раз. В дальнейшем необходимо запомнить или отметить ориентацию автогида по отношению к трубе телескопа, что бы в последующем можно было обойтись без ручной части. Высокая точность здесь не требуется и ошибка в 5-10 градусов не приведет к серьезным проблемам. Для того, что бы продолжить автоматическую часть калибровки, нужно зайти в пункт меню GUIDE и при помощи клавиш «стрелка вверх» и «стрелка вниз» выбрать подпункт «AUTO CAL». В процессе калибровки устройство автогидирования посылает на монтировку серию гидирующих импульсов, которые вызывают перемещение звезды сначала по одной оси, а потом по другой. Благодаря этому, автогид выясняет масштаб изображения и длительность коррекций при фиксированном смещении звезды по отношению к первоначальному положению, а также выясняет, каким образом ориентированы оси.
Для правильной ориентации осей выясняется, нужно ли менять местами действие сигналов DEC+ и DEC- (параметр SWAP N-S), менять местами действие сигналов RA+ и RA- (параметр SWAP E-W) и параллельно какой оси (X или Y) расположена ось прямых восхождений (параметр SWAP X-Y). Скорости смещений определяют так называемую «агрессивность». Скорости смещения по оси прямого восхождения меняются в зависимости от склонения объекта, по этому, при переходе к новому объекту желательно процедуру автоматической калибровки выполнить снова.
Когда автокалибровка выполнена успешно, устройство автоматически переходит в режим гидирования. В этом режиме отображаются на панели информации название режима (GUIDING), величина агрессивности по прямому восхождению и склонению, яркость звезды, степень отклонения звезды в пикселях по осям от первоначального положения и отображаются сигналы, посылаемые в порт автогида монтировки.
Если мы замечаем, что коррекции положения звезды сильно велики, агрессивность можно немного уменьшить. Если же после коррекций для приведения звезды в первоначальное положение нужны дополнительные коррекции, то агрессивность по данной оси можно немного увеличить.
В процессе испытаний был момент, когда пробегавшее облако закрыло звезду. Естественно, что автогид не мог определить положение звезды, и на экране появилось сообщение «STAR LOST» (звезда потеряна). Если в этом случае нажать кнопку «Enter» или «ESC» устройство автогидирования перейдет в режим просмотра, следовательно, процесс выбора и захват звезды и запуска гидирования нужно начинать с самого начала.
Что бы проверить, насколько точно осуществляется гидирование, к установленному параллельно, по отношению к телескопу-гиду, объективу была подсоединена камера QHY5. С помощью программы PHDGuide с интервалом в 1 секунду записывались отклонения выбранной звезды от первоначального направления. Программа PHDGuide по слегка размытому изображению звезды позволяет определять отклнение с очень высокой точностью. В результате, были получены следующие графики.
Ra
Dec
На этих графиках по горизонтальной оси отложено время (ширина всего графика около 10 минут), по вертикальной — отклонения в угловых секундах. График смещения по оси склонений не является показательным, поскольку на качество гидирования влияет не только точность работы устройства, но и величина люфта по оси склонений, а также степень постоянства величины этого люфта. Поскольку у монтировки имелся заметный, плавающий по величине, люфт, к полученному результату нужно относиться осторожно. Но, ни смотря на наличие такого люфта, в среднем отклонения от первоначального положения не превосходят 6 угловых секунд. По оси прямого восхождения точность гидирования оказалась выше. Как правило, отклонения звезды не превышали 3.5 угловых секунд, что примерно соответствует размеру одного пикселя ПЗС-матрицы автогида. Можно сделать вывод, что арифметика у камеры целочисленная и это накладывает ограничение на точность гидирования. Что бы сравнить работу автогида со связкой QHY5+ноутбук я провел с той же точки наблюдений для той же звезды процесс гидирования за то же время. В качестве телескопа-гида выступил дешевый, купленный на интернет-аукционе объектив Юпитер 21-М с фокусным расстоянием 200мм при диафрагме 4. Не смотря на турбуленцию, отклонения, как правило не превосходили угловой секунды. Соответсвенно и точность гидирования выше.
На этом графике красным обозначена кривая гидирования для автогида на гиде с фокусом 600мм, а синим — для камеры QHY5 на Юпитере 21М.
Пришло время делать общие выводы. В целом, автономный автогид показал себя простым и удобным в эксплуатации устройством. Для того, что бы он начал свою работу, нужен минимум простых и понятных действий. Время готовности очень небольшое. Работа с пультом и экраном позволяет сохранить адаптацию глаза к темноте. К сожалению, качество гидирования автономного автогида, немного хуже, чем в случае использования классического решения камера+ноутбук. Причин для этого достаточно много. Программы для автогидирования (PHDGuide, GuideMaster, MaximDL и т.п.) имеют целый ряд средств, обеспечивающих высокую точность гидирования. Они позволяют успешно бороться с шумами как путем вычитания специального темнового кадра (получаемого съемкой неба с закрытым объективом), так и использования специализированных статистических алгоритмов подавления шумов. Для определения положения звезды применяются методы поиска центра звезды, как центра масс яркостей точек, что позволяет достигать точности до десятых долей пикселя. Для борьбы с наличием люфта по оси склонений применяется целая артиллерия средств, позволяющих определить преимущественное направление смещения звезды и избегать смены направления сигналов. Наконец, калибровка производится при любой ориентации камеры. В SynGuide не предусмотрена съемка темнового кадра, да и наличия противошумовых фильтров не наблюдается, целочисленная арифметика, судя по всему, не позволяет осуществлять гидрование с субпиксельной точностью. У пользователя нет механизма влияния на алоритмы гидирования по оси склонений, равно и как нет возможности включить гидирование по склонению как в одном направлении, так и отключить гидирование по склонению вовсе. Монохромность дисплея и алгоритмы обработки изображений приводят к тому, что у пользователя пропадает возможность использования для гидирования слабых звезд, ведь контраст звезды по отношению к фону должен быть существенным. Это приводит к тому, что гидирование по звездам, слабее 8 звездной величины становится невозможным. Обидно, что из-за программной реализации нельзя использовать очень высокую чувствительность ПЗС-матрицы. Поскольку звезд до 8-ой звездной величины на небе не так уж и много, необходимо приобретать механизм тонких подвижек телескопа-гида. Возрастают также требования к точности установки полярной оси, иначе из-за значительного расстояния между звездой для гидирования и объектом съемки неизбежно в виде звезд-черточек проявит себя вращение поля.
Но не смотря на все выше сказанное, использовать автономный автогид вполне возможно. При фокусных расстояниях объектива до 600-700 мм и хорошей установки полярной оси изображения на зеркальных цифровых камерах будут практически идеальными.
Пригодится автономный автогид и тем людям, кто хочет иметь уже настроенное рабочее устройство, быстро готовое к работе, что бы оперативно получить снимок какой-то области неба вместо того, что бы подключать дополнительные провода, включать портативный компьютер и настраивать работу программ. Ситуация здесь примерно такая же, как и при сравнении работы с пультом SynScan и с системой EQMOD. EQMOD намного функциональнее, но в случае, когда важна оперативность и удобство, любители использует автономный пульт. Верю, что и автономный автогид обязательно найдет своих почитателей.
Леонид Ткачук
