Autoguiado con guía fuera de eje.

28.OCtubre.2015 - Carlos Malagón

 

En el anterior artículo hicimos un pequeño repaso y trucos para un autoguiado en paralelo, sus ventajas e inconvenientes. Hoy nos toca la astrofotografía de cielo profundo, pero mediante el uso de la técnica con guía fuera de eje.

 

¿Por qué guía fuera de eje, o por qué no?

Vamos a intentar desmenuzar en todo lo posible todos los aspectos de ésta técnica.

Sistema auto-guiado con guía fuera de eje.

 La ventaja del sistema con guía fuera de eje reside en que se guía en el mismo tren óptico que la cámara principal. Esto permite exposiciones muy largas sin que sea visible deriva alguna y trabajar con focales largas o muy largas (focales de 900mm a 3500mm. El límite superior lo marca la montura, el seeing⁽¹⁾ y la ratio segundo arco/pixel). Aunque hay detractores de éste sistema que aluden a las dificultades de no encontrar estrella guía, el problema se soluciona siempre con una buena ccd de guiado. La desventaja es que debemos tener un telescopio con el suficiente backfocus⁽²⁾ para colocar todos nuestros accesorios

 

 

 

¿Qué es una guía fuera de eje?

 

Como indica su definición, la guía toma una porción de luz del mismo tren óptico que la cámara principal y lo saca del eje. Se compone de una estructura que tiene un pequeño prisma que saca una pequeña porción de luz del telescopio con un ángulo de 90º hacia una cámara guía, u ocular reticulado.

El sentido del dispositivo es muy claro. Mientras hacemos una toma de larga exposición con la cámara principal, con la pequeña porción de luz que desvía el prisma, podemos hacer autoguiado en el mismo tren óptico que el telescopio. De ésta forma, eliminamos flexiones diferenciales que en la técnica de auto-guiado en paralelo suelen aparecer con frecuencia a determinadas focales y en telescopio sensibles a ello.

 

Partes de una guía fuera de eje?

La guía fuera de eje suele constar de las siguientes partes:

-Lado del telescopio: En éste parte normalmente se presenta con rosca M42 o T2 macho y suelen incluir un adaptador a 2 pulgadas para conectar al telescopio.

-Cuerpo central: Dentro de el cuerpo central tenemos el prisma que desvía parte de la luz del telescopio hacia la torreta de guiado.

Una buena guía fuera de eje tendremos la posibilidad de subir y bajar el prisma a discreción para colocarlos donde nos convenga sin obstruir el sensor de la cámara principal, así como modificar su inclinación.

Incluso algunos modelos nos permiten rotar unos grados la torreta para facilitar el encontrar estrella guía, algo que no recomiendo y veremos más adelante.

-Torreta de ocular o ccd de guiado: Normalmente, casi todos los modelos traen rosca T2 macho porque la práctica totalidad de las ccd guía traen rosca M42 hembra. Algunos modelos incluyen portaocular de 1.25" para oculares de guiado.

Una buena guía fuera de eje puede incluir un enfoque fino, ya sea helicoidal o mediante deslizamiento, de al menos un centímetro de margen. Esto nos permite hacer un enfoque fino con la ccd guía, como veremos más adelante. Es un punto importante a la hora de elegir nuestra guía fuera de eje.

Un rotador de cámara guía es muy importante, hasta el punto que, si la guía no lo trae debemos de hacernos con uno. El rotador de la ccd guía nos permitirá alinear el eje de ascensión recta con unos de los ejes de la ccd, ya sea abcisas u ordenadas.

- Lado CCD: En éste lado solemos tener una rosca, ya sea M48 o M42 macho a donde conectamos la rueda portafiltros y detrás la ccd o cámara principal, o directamente sin rueda portafiltros si no disponemos de ella.

- Extensores: Una guía que se precie, suele incluir un juego de extensores, que siempre son necesarios para dejar parfocales las ccd principal y de guiado.

 

 

 

 

¿Cómo se enfoca una guía fuera de eje?

 

Este proceso se hace sólo una vez. Inicialmente cuando se monta el sistema debemos colocar las dos cámaras a la misma distancia del prisma para que sean parfocales, o sea que ambas estén enfocadas.

Parece complejo, pero si observamos un par de consejos no es complicado.

No es de buen gusto dejar la configuración de las cámaras para cuando estemos en el campo anocheciendo, porque el estrés y la premura por empezar nos complicarán la cosa. Por lo que no es bueno dejar estas cosas para última hora y se recomienda seguir los siguientes pasos:

1) Colocamos ambas cámaras. Mediremos la distancia desde el prisma hasta cada sensor aproximadamente.

2) Si la cámara principal está más cerca que la guía, añadimos un pequeño extensor a éste lado para igualar.

3) Durante el día podemos apuntar hacia un objeto distante con nuestra ccd principal montada, y hacemos foco hasta que se ve totalmente nítido y enfocado el objeto. También podemos hacerlo con las estrellas, pero es recomendable intentarlo en una zona del cielo donde haya muchas. Ya sea, las pléyades, las Hiades o la vía láctea.

4) Una vez enfocado comprobamos en la ccd guía si tenemos foco. Haremos uso del enfoque de corto recorrido que pueda tener la guía fuera de eje, ya sea helicoidal o de otro tipo. Si no enfoca, habrá que añadir extensores hasta conseguir foco en ambas cámaras.

5) Finalmente, nos aseguraremos que la ccd guía tiene orientado el sensor para que el eje X coincida con la ascensión recta. Para conseguir ésto haremos uso del rotador de la cámara guía que tenga la guía fuera de eje o añadiremos uno, si carece de él. Ver foto

 

En la imagen se ve como el eje X del sensor de la cámara guía azul coincidirá con la ascensión recta, si colocamos el tándem en el enfocador en la misma posición que se observa en la foto.

Esto garantizará varias cosas:

-Si aparece deriva después del guiado, sabremos en qué eje nos falla el guiado. En declinación o ascensión recta

-El guiado se hará de forma controlada en ascensión recta, evitando hacer correcciones en diagonal que afectarán a la declinación y así no tocamos éste eje en la medida de lo posible.

-Todo esto se transformará en un guiado más limpio y preciso que si tenemos que hacer correcciones continúas en declinación. Aunque los programas de software nos digan que tenemos márgenes de un 25% de inclinación para guiar o más, no haga caso. Cuanto mejor alineado el eje de ascensión recta con uno de los ejes de la CCD, mejor será el guiado.

A continuación mostramos algunas fotos de conjuntos montados y enfocados de guías fuera de eje.

    

                                            

 

 

Pros y Contras

 

PROS

-Tiempos largos de exposición sin deriva diferencial. Superiores a 1200segundos y en función a la limitación de la montura, alineación polar y focal.

-Recomendadísimo en focales superiores a 600mm. y tiempos superiores a 600 segundos.

-Menor peso en montura al carecer de tubo paralelo guía.

-Menos cacharrería de anillas y colas de milano encima del pobre tubo.

-Quien lo prueba, no vuelve al paralelo.

CONTRAS

-Algunas personas achacan problemas para encontrar estrella guía. Esto se soluciona con una buena ccd sensible de guiado. Aquí no valen experimentos. No se recomiendan cámaras de 12 bits de planetaria, QHY5 clásica, ni similares. Lo ideal son CCD Atik titan, Lodestar, Orion Starhoot G3 deepspace o cámaras ccd con sensor con alta eficiencia cuántica. Todas monocromo. Nada de color con Matriz de Bayer. De ésta forma no debe haber problemas de encontrar estrella guía.

-Las cámaras quedan permanente montadas y hay que transportarlas en un conjunto con su maleta apropiada.

-Tiene una puesta en marcha inicial en poco más complicada, pero siguiendo los pasos de enfoque explicados, todo quedará perfecto.

-Se necesita backfocus. En telescopios Newton, dado su escaso backfocus, por regla general, se debe recurrir a guías fuera de eje muy estrechas, si no a subir primario.

 

RECUERDE: ¿Qué tiene que tener una buena guía fuera de eje?

 

-Juego de extensores incluidos.

-Rotador en cámara guía.

-Rotador en cámara principal.

-Posibilidad de subir y bajar el prisma.

-Enfoque helicoidal o similar en torreta guía para hacer enfoque fino.

-Debe ser lo suficientemente corta para el backfocus de nuestro telescopio.

 

 

(1) Seeing: Es el término que en astronomía hacia referencia a la distorsión de la imagen que produce la turbulencia atmosférica.

(2) Backfocus: El término se refiere a que el punto de enfoque está hacia afuera del enfocador. Un telescopio con mucho backfocus tendrá el foco en un punto donde el enfocador está muy extendido. Esto es ideal para astrofotografía porque nos permite poner muchos accesorios delante de la cámara.

Agradecimientos: A mis colegas de astroguam.com por enviarme las fotos de sus kits montados.

CALIBRANDO IMÁGENES CCD

En éste pequeño tutorial crearemos una imagen de la nebulosa Messier 42 usando una cámara ccd y explicando todo el proceso de adquisición y calibración de la foto final.

Equipo empleado:

·         Telescope Omegon ED80 apo

·         Celestron AVX mount

·         CCD camera Starlight Xpress Lodestar

·         Ordenador portátil

·         Software Astroart 5.0 para promedio y calibrado de las imágenes.

Todas las imágenes en bruto  tomadas con una CCD poseen una serie de artefactos que deben ser eliminados de las mismas antes de que puedan ser usadas para propósitos científicos como estéticos.

Algo de teoría para empezar:

Cuadro oscuro / Dark Frame

La imagen CCD original incluye las siguientes señales:

·         Señal de la fuente o imagen en bruto/Raw image. Los electrones son generados con la llegada de fotones de la fuente original.

·         Bias. Es la señal que la electrónica y el sensor generan en el momento inicial. Esto también incluye el offset.

·         Ruido Termal. Esta señal es la actividad termal del semiconductor. Esta es una señal indeseada, así como la del bias, y se reduce enfriando el sensor ccd cuanto sea posible.

El cuadro oscuro es una exposición del ccd sin que reciba luz externa. Si recordamos que cada imagen contiene una señal bias, tenemos:

CUADRO OSCURO = BIAS  + CUADRO TERMAL

Para hace nuestra foto de Messier 42 hemos tomado 11 imágenes en bruto de la nebulosa. Las exposiciones de cada imagen son de 20 segundos, por lo tanto, ahora cubrimos el telescopio con su tapa y hacemos 3 fotos de 20 segundos para crear tres cuadros oscuros. Una vez que los obtenemos, promediamos los tres cuadros oscuros para obtener un cuadro oscuro maestro.

Así es como se ve un cuadro oscuro maestro

Campo plano

Otro problema de la ccd es que la respuesta a la luz puede cambiar ligeramente de pixel a pixel, debido a variaciones de tamaño y forma del electrodo, viñeteo o suciedad y polvo en la ventana de la ccd. Si estas variaciones no son corregidas, pueden llegar a convertirse en errores de magnitudes en las estrellas o fallos estéticos.  Los principales culpables son:

▪	Viñeteo en las ópticas.
▪	Defectos intrínsecos de la superficie del ccd.

▪	Sombras provocadas por el polvo.

 

Por lo tanto, tenemos que hacer nuestro campo plano para calibrar la imagen de M42. ¿Cómo lo hacemos?. Al terminar la sesión de fotografía y sin cambiar el foco del telescopio, apuntamos el telescopio a una superficie uniformemente iluminada, tal como la fachada del vecino, una caja de flats hecha al efecto o a una pantalla en blanco del ordenador portátil.

En nuestro caso, hemos utilizado una pared cercana que está iluminada por las farolas cercanas. La exposición tiene que ser lo suficientemente larga para que el nivel de fondo de cada imagen sea cercana a un 1/3 del rango dinámico de la cámara ccd. En éste caso, estamos usando una ccd de 16bits, cuyo rango dinámico es de 0 a 65535. Por consiguiente, el fondo debe ser cercano a 20000 cuentas.

Después de tomar 4 fotos, las promediamos y éste es el campo plano de la cámara ccd:

Nótense las motas de polvo y defectos del sistema.

El anteriormente citado cuadro oscuro maestro y campo plano se ha realizado para ayudar al lector a entender el proceso de calibración, sin embargo esto es algo que normalmente no es necesario porque Astroart, o programas similares de captura, hacen el proceso en un único paso, como se muestra en la imagen de abajo. Esta es una opción de Astroart llamada "pre-tratamiento". En esta función colocamos nuestras fotos a calibrar:

 

 

En la segunda parte del pre-tratamiento, elegimos cómo queremos promediar el resultado de cada operación y cómo deben ser alineadas o redimensionadas las imágenes sin es necesario.

 

 

Esta es la imagen resultante:

 

Y después de algo de tratamiento en photoshop para realzar los detalles...

 

Esta es la imagen final. El resultado de promediar con sigma 11 imágenes de 10 segundos cada una. Tiempo total 220 seconds.

 

Autores: Marcus Schenk, Michael  Suchodolski, Sandra Eguay, Stefan Taube , Carlos Malagón.

Bibliografía: AA5 Msb software

Script para LRGB en Astroart

Script para automatizar secuencia con filtros LRGB en Astroart 

 

En éste artículo detallamos un Script para realizar secuencia automática con rueda porta-filtros eléctrica en el programa de captura Astroart.

Astroart permite la programación en un lenguaje sencillo de una serie de comandos para controlar los dispositivos y ejecutar acciones de la tareas rutinarias de manera no atendida. Aquel que sea de la generación del Spectrum, no le resultará complicado crea su propio SCRIPT para automatizar el equipo. 

Para aquellas personas que no les resulte fácil, hemos modificado un script del año 2007 escrito por J C Moore. En éste script se automatiza la creación de secuencia con una rueda de filtros motorizada. Nosotros hemos traducido al castellano el script, añadido la posibilidad de indicar el número de tomas a realizar y hemos añadido la posibilidad de apagar el ordenador una vez finalizada la sesión.

¿Cómo se instala y se usa?

Antes de empezar, debemos crear un directorio en la raíz de C:\ que se debe llamar "Astro". 

Seguidamente, abrimos astroart y conectamos nuestra cámara y rueda de filtros como de costumbre.

Una vez conectadas, hacemos click en el botón OPTIONS.

Y hacemos click en la pestaña de SCRIPT SOURCE.

En la ventana en blanco de abajo, debemos pegar todo el texto que detallamos a continuación:

  

' AstroArt script to take a sequence of images with binning and filter wheel control
' J C Moore 2007. Junio 2013 Telescoshop.com a castellano y optimización

CLS
message ("TELESCOSHOP.COM Secuenciador Lrgb con apagado programado")
print "TELESCOSHOP.COM"
print "Secuenciador Lrgb con apagado programado"
print "Captura de fecha"
PRINT DATE$ ()
print "Empezamos a las"
PRINT TIME$ ()
input "NOMBRE DEL OBJETO", on$            ' e.g. "m51"
Path$ = "c:\Astro\" + on$ + "\"
Createdir(Path$)                ' Only if it doesn't exist
LPath$ = "c:\Astro\" + on$ + "\L\"
Createdir(LPath$)                ' Only if it doesn't exist
RPath$ = "c:\Astro\" + on$ + "\R\"
Createdir(RPath$)                ' Only if it doesn't exist
GPath$ = "c:\Astro\" + on$ + "\G\"
Createdir(GPath$)                ' Only if it doesn't exist
BPath$ = "c:\Astro\" + on$ + "\B\"
Createdir(BPath$)                ' Only if it doesn't exist
print "GUARDANDO FOTOS EN " + Path$
input "SECUENCIA DE FILTROS (ej. LLRGB)", seq$
input "¿cuantas fotos en total?", L_TIEMPO
input "tiempo Luminancia (segundos)", L_exposure
input "Binning Luminancia (1,2 or 3)", LB
input "Binning Color (1,2 or 3)", CB
input "Tiempo ROJO (segundos)", R_exposure
input "Tiempo VERDE (segundos)", G_exposure
input "Tiempo AZUL (segundos)", B_exposure
27 input "APAGO AL TERMINAR? (S/N)", ter$
if ter$ = "S" then input "ESTA SEGURO, VAYAMOS A LIARLA? (S/N)", seg$ else goto 30
if seg$ = "S" then goto 30 else goto 27
30 message("¿EMPEZAMOS YA?")


Lum_N = 0
Red_N = 0
Gre_N = 0
Blu_N = 0
Total = 0


  for j = 1 to L_TIEMPO
    f$ = seq$[j]
    Wheel.Goto(f$)
    if f$ = "L" then
      Binning = LB: E = L_Exposure
      Lum_N=Lum_N+1: k = Lum_N
      Save_Path$ = LPath$
    endif
    if f$ = "R" then
      Binning = CB: E = R_Exposure
      Red_N=Red_N+1: k = Red_N
      Save_Path$ = RPath$
    endif
    if f$ = "G" then
      Binning = CB: E = G_Exposure
      Gre_N=Gre_N+1: k = Gre_N
      Save_Path$ = GPath$
    endif
    if f$ = "B" then
      Binning = CB: E = B_Exposure
      Blu_N=Blu_N+1: k = Blu_N
      Save_Path$ = BPath$
    endif
    Camera.Binning(Binning)
    Camera.Start(E)
    Name$ = on$+"_"+f$+format$(k,"0##")+"_"+str$(E)+"segundos"+".fit"
    Print Name$
    Total = Total + 1
    if Total > 1 then
      if E > 2 then
        Pause(E-2)
      endif
      
    endif
    Camera.Wait
    Image.Rename(Name$)
    Image.Save(Save_Path$+Name$)
  next j
print "FIN DE LAS TOMAS"
print "Finalizado a las"
PRINT TIME$ ()
print "Puede encontrar todos los ficheros en: "
print Path$
print "FIN DEL PROGRAMA"


IF ter$ = "S" then system.shutdown else end

 

 

Debemos asegurarnos que tenemos denominados los filtros de igual forma a la que vayamos a pedir que haga la secuencia.

Nosotros hemos denominado L, R, G y B para luminancia, rojo, verde y azul respectivamente.

 

El script pegado en la ventana queda como sigue.

 

 Para empezar su ejecución sólo tenemos que pulsar RUN y se inicia el Script con ventana de inicio.

 

 

 A continuación nos pide que nombremos el objeto a fotografiar. En nuestro ejemplo, M78. El Script creará una carpeta dentro de "Astro" llamada M78, con sus respectivas subcarpetas L, R, G, B. En ellas irán guardando cada una de la capturas de forma ordenada.

 

 

 Aquí no pide la secuencia. En nuestro caso hemos indicado LRGB, pero podemos poner la secuencia que deseemos. Algunos ejemplos:

LLRRGGBB (realizará series de 2 luminancias, 2 rojos, 2 verdes y dos azules)

RRRRGGGBBBBBB (series de 4 rojos,3 verdes, 6 azules)

RGB (series de 1 rojo, 1 verde, 1 azul)

 

  

  Antes, hemos indicado las series. En la siguiente ventana, el script nos pide el número total de tomas de todos los filtros que vamos a hacer.

 

 

 En la siguiente nos pide el BINNING de la Luminancia.

 

 

 Y el tiempo de exposición de la misma.

Seguidamente, el BINNING del resto de los filtros

  En las tres siguientes ventanas, nos pedirá el tiempo de exposición de los canales ROJO, VER Y AZUL.

 

 

 

Finalmente, nos pregunta si APAGA el ordenador cuando finalice la última fotografía.