Automaattinen seurannanohjaus

< Drift Align | Kuvausopas | Ditheröinti >

Automaattinen seurannanohjaus (autoguiding) on jalustan seurannan epätarkkuuksien kompensointia ulkopuolisen ohjauksen avulla. Seurantaa ohjataan kuvaamalla seurantatähteä erillisellä kameralla tai kuvauskameran seurannanohjaukseen tarkoitetulla kennolla. Kuvaaminen voi tapahtua joko pääputken kautta tai erillisellä seurantakaukoputkella Tähden paikkaa seuraamalla voidaan jalustan seurantavirheitä havaita ja ohjata jalustaa edistämään tai jätättämään sopivan määrän. Tavoitteena on saada seurantatähti pysymään tietyissä rajoissa paikallaan. Vaadittu tarkkuus riippuu yleensä kuvausjärjestelmässä käytetystä polttovälistä ja kameran pikselin koosta.

Seurannanohjausta tarvitaan lähes poikkeuksetta kaikkien jalustojen kanssa, jos kuvataan vähänkin pidemmällä polttovälillä. Kaikissa jalustoissa ilmenee jonkinlaista seurantavirhettä, mikä johtuu jalustan matopyörästön epätarkkuuksista. Usein nämä virheet näkyvät jaksollisina, mutta seassa voi olla jalustan laadusta riippuen myös satunnaisia virheitä. Mitä loivempia nämä virheet ovat, sen helpompi niitä on korjata. Jalustan laadulla on siis edelleenkin huomattava merkitys, vaikka seurannanohjauksella voidaankin suorituskykyä parantaa merkittävästi.

Seurannan ohjauksella voidaan kompensoida myös huonosta napasuuntauksesta johtuvaa deklinaation suuntaista valumista. Paras tulos saavutetaan kuitenkin huolellisella napasuuntauksella. Näin vältetään myös kuvakentän kiertyminen.

Perusperiaatteeltaan seurannanohjaus on hyvin yksinkertaista. Luetaan tähden paikka seurantakameralta ja tarvittaessa komennetaan jalustaa korjaamaan mahdollinen tähden siirtyminen paikaltaan. Ohjausta tekevän ohjelmiston on tunnettava kameran asento ja jalustan korjausnopeus, jotta voidaan antaa sopivan mittainen korjausliike oikeaan suuntaan. Nämä parametrit tehdään helppokäyttöisimmissä ohjelmissa kalibroimalla automaattisesti, osassa ohjelmista ne on parametroitava käsin.

Seurannanohjauksessa käytetyn kameran valotusajan tulisi olla riittävän pitkä, että tähden paikka voidaan määritellä tarkasti. Liian lyhyt valotusaika tuo seeingin aiheuttamat vaihtelut esiin ja systeemi saattaa alkaa jahtaamaan seeingiä. Liian pitkä valotusaika voi myöskin haitata seurannanohjausta. Riippuen jalustan laadusta, valotusajan on oltava sellainen, ettei jalustan virheet ehdi kerääntyä liian suuriksi valotuksen aikana. Edullisimmilla jalustoilla valotusaika on oltava lyhyt, luokkaa 1-2 sekuntia. Huippujalustoilla voidaan käyttää jopa 30 sekunnin valotuksia. Pitkän valotusajan etu on myös se, että seurannanohjaukseen voidaan käyttää himmeämpiä tähtiä.

Off-Axis Guider vs. Seurantaputki

Automaattisessa seurannanohjauksessa tähden paikkaa voidaan lukea kahdella mekanismilla. Off-Axis Guider (OAG) on joko kamerasta löytyvä erillinen CCD-kenno seurantaa varten tai optiselle polulle asetettava poimintapeili, jolla osa valosta johdetaan seurantakameralla. Idea on kuitenkin siinä, että seurantatähden paikka luetaan samalla kaukoputkella, kuin millä valokuvaaminenkin tehdään. Tällainen systeemi ei ole altis taipumille, kuten erillinen seurantaputki. Haittapuolena taasen on se, että kuvatessa taivaan osia, joissa tähtiä on harvakseltaan seurantatähti voi olla vaikea löytää. Sopiva seurantatähti pitäisi löytyä kuvausputken kuvakentän laidoilta. Käytettäessä kamerassa olevaa seurantakennoa tulee vielä lisähaasteita siitä, että seurantakameran kenno jää mahdollisesti käytössä olevien suodattimien taakse ja himmentää niitä. Tämä vaikeuttaa edelleen sopivien seurantatähtien löytämistä, etenkin kapeakaistaisia suodattimia käytettäessä. Erillisellä poimintapeilillä voidaan valo poimia ennen suotimia seurantakameralle, mikä tietysti parantaa tulosta.

Orion ST80 Seurantaputki ja DMK USB kamera kuvausputken kyydissä

Erillisillä seurantaputkilla seurantatähden löytäminen on helppoa ja kuvauskamerassa käytetyt suodattimet eivät haittaa. Erillisellä seurantaputkella kuvatessa taipumat (flex) aiheuttavat kuitenkin omat ongelmansa. Tämä koskee erityisesti Newton -putkia, joissa taipumisille löytyy monia potentiaalisia paikkoja. Tyypillisiä taipumien aiheuttajia ovat:

  • Kuvaus ja seurantaputken tarkennuslaitteet
  • Kuvaus ja seurantaputken välinen kiinnitys
  • Seurantaputken säädettävät pannat ja erityisesti niissä olevat nailonruuvit
  • Huonot putkirenkaat

Seurannanohjauksen aloittaminen

Seurannan ohjaus parantaa tähtikuvien laatua merkittävästi. Tähän on koottu yksi esimerkki miten seurannanohjauksen pääsee aloittamaan. Aloittamiseksi tarvitaan seuraavat komponentit:

  • Tietokone (tähän esimerkkiin sopii Windows ja Mac)
  • PHD Guiding ohjelmisto
  • ASCOM rajapinta jalustan ohjausta varten
  • Yhteys jalustan ja tietokoneen välillä
  • Seurantakamera
  • OAG tai seurantaputki

Jos aikaisemmin kuvauskalustossa ei ole ollut mukana tietokonetta, nyt sen on astuttava mukaan kuvioon. Jos ohjausta ei pysty tekemään sisältäkäsin kannattaa koneeksi valita sellainen, jonka voi jättää ulos kuvausten ajaksi. Koneen asetuksista poistetaan kaikki virransäästöominaisuudet ja näyttö laitetaan pysymään jatkuvasti päällä. Tämä riittää tuottamaan sen verran lämpöä että kone pysyy kuivana kuvaussession ajan. Erityisen mielenkiintoisia kuvauskoneita ovat SSD levyillä varustetut miniläppärit. Tietokoneeseen asennetaan PHD Guiding, ASCOM rajapinta, sekä kameran ja jalustan ajurit.

Yhteys jalustaan voidaan tehdä jalustan omien porttien kautta (esim sarjaportti), käyttäen ohjauskameran ST-4 porttia (löytyy mm. Orionin Starshootista). Jos kumpaakaan ei ole käytettävissä, voi jalustan ST-4 porttiin kytkeytyä erillisellä adapterilla. Näitä saa esimerkiksi Shoestring Astronomyltä

Seurantakameran olisi hyvä olla herkkä, mustavalkoinen suhteellisen pienillä pikseleillä varustettu kamera. Kameran valotusaika pitäisi pystyä säätämään jonnekin 1-2s välille. Jos jalustassa on paljon seurantavirhettä, kameran tulisi kyetä lataamaan kuva mahdollisimman nopeasti. Hyviä seurantakameroita ovat esimerkiksi Orion Starshoot ja Imaging Sourcen DMK planeettakamerat. Myös webkameralla voi tehdä seurannanohjausta. Niissä valotusaika jää vaan hieman lyhyeksi, mutta tämä on kierrettävissä pinoamalla.

Seurantakamera kytketään OAG:iin tai seurantaputkeen. Seurantaputkeksi valitaan lyhytpolttovälinen nopea linssiputki. Nopean seurantaputken ja herkän kameran yhdistelmä voi mahdollistaa jopa sen, että seurantaputken ei tarvitse olla säädettävissä kuvausputken suhteen. Seurantaputken polttoväli ei tarvitse olla yhtä pitkä kuin kuvausputkella sillä ohjelmat osaavat laskea tähden paikan alle pikselin tarkkuudella. Yksi erinomainen vaihtoehto seurantakaukoputkeksi on Syntan 80mm f5 linssiputket. Linssiputkessa on huomioitavaa, että tähden kuvan saa hieman paremmaksi käyttämällä IR estosuodinta kamerassa.

Kun kaikki on kytketty käynnistetään tietokone ja suunnataan kuvausputki kohteeseen. On huomattavaa että kohteen asettelu on tehtävä tässä vaiheessa. Kun seurannanohjaus käynnistetään putken asentoa ei enää muuteta. Pääputken fokusointi tehdään vasta kun seurannanohjaus on lukittunut. Kun tietokone on käynnissä avataan PHDGuiding. PHDGuidingin pääikkuna näyttää tältä:

PHDGuiding on suunniteltu yksinkertaisesti ja periaatteessa koko prosessi menee klikkailemalla alhaalla olevia kuvakkeita järjestyksessä vasemmalta oikealle. Ensin klikataan kameran kuvaketta ja valitaan luettelosta käytetty seurantakamera. Jos kameraa ei näy listalla, se voi olla Windows WDM yhteensopiva ja löytyä sen alta. Huomaa, että ohjelmiston mukana tulee myös simulaattorikamera ja -jalusta, jolla voi kuivaharjoitella.

Seuraavaksi otetaan yhteys jalustaan klikkaamalla jalustan kuvaketta. PHDGuiding tukee ASCOM yhteensopivia jalustoja. Valitse jalusta listalta ja paina OK.

Kun jalusta ja kamera on kytketty fokusoidaan seurantakamera ja etsitään kuvakenttään sopivan kirkas tähti. Osalla kameroista valotusaikaa voi säätää suoraan valitsemalla valotusajan pääikkunan valikosta, mutta WDM yhteensopivien kameroiden kanssa on valotusaika säädettävä kameran oman dialogin kautta. Kameran omaan dialogiin pääsee klikkaamalla painiketta Cam Dialog. Seurantakameran kuvan saa ruudulle painamalla näppäintä, jossa on nuolen kuva.

Kun kamera on fokusoitu valitaan seurantatähti joko klikkaamalla haluttua tähteä tai painamalla näppäinyhdistelmää Alt-S, jolloin PHDGuiding valitsee tähden itse (versiosta 1.10 eteenpäin). Tähden ympärille ilmestyy vihreä laatikko.

Kun tähti on valittu on aika aloittaa seurannanohjaus. Tässä vaiheessa on hyvä tarkistaa, että jalusta on säädetty nopeudelle, joka sopii seurannanohjaamiseen. Hyvä nopeus on alle 1x sidereal, jolloin tuntiakselia hidastettaessa se kuitenkin kulkee samaan suuntaan ja jalustan välykset eivät haittaa ohjaamista. PHDGuiding aloittaa kalibroimalla tunti- ja deklinaatioakselin suunnan ja liikenopeuden kääntelemällä jalustaa kaikkiin suuntiin. Tämä kestää tovin ja sen aikana ruudulla näkyy keltainen katkoviivaristikko.

Kun kalibrointi on valmis PHDGuiding lukittuu seurantatähteen ja alkaa ohjaamaan jalustaa. Lukituksen tunnistaa vihreästä ristikosta. Tästä eteenpäin kuvaussessio jatkuu fokusoinnilla ja varsinaisien tähtikuvienotolla pääkamerassa.

Jos kuvaussession aikana on tarvetta vaihtaa kohdetta pitää kalibrointi suorittaa uudelleen. Varsinkin jos kohde on kaukana edellisestä, vaikutus kalibrointiin on merkittävä. Uudelleen kalibroinnin voi pakottaa käymällä PHDGuidingin lisäasetuksissa, jonne pääsee pääikkunasta aivon kuvaa painamalla. Avautuneesta dialogista valitaan Force calibration ja painetaan Done.

Linkkejä

Ohjelmia seurannanohjaukseen

Seurantakameroita

Jalustan ohjaus

Aiheesta Muualla