В прошлой статье «Знакомство с астрофотографией» мы рассмотрели простой способ съёмки Луны по средствам окулярной проекции, который можно  осуществить практически с любым телескопом. Сейчас же мы довольно подробно рассмотрим технику съёмки, некоторые особенности фотографических наблюдений разных объектов Солнечной системы и уделим внимание выбору необходимого оборудования.

Оборудование

В обычной художественной фотографии каждый мало-мальски профессиональный фотограф перед началом съёмки проводит подбор оборудования, т.е. используемой фотокамеры, комплекта объективов к ней, штатива и аксессуаров, в зависимости от требований которые может предъявлять объект съёмки. Практически тоже должен проделать начинающий любитель астрофотографии. Фотокамерой в нашем случае выступает приёмник изображения — специальная ПЗС-матрица, веб-камера или обычный фотоаппарат, роль объектива играет оптическая труба телескопа, а в качестве штатива мы используем экваториальную монтировку, оснащённую приводами слежения. Прежде чем начинать рассматривать непосредственно саму съёмку, нам стоит определиться с выбором телескопа-астрографа, камеры и аксессуаров, подходящих для фотографии объектов Солнечной системы с достаточно высоким разрешением. Необходимо немного разобраться в том, что же влияет на качество получаемого изображения и какие, возможно, дополнительные аксессуары нам могут понадобиться для съёмки разных объектов. 

Первое на что мы обращаем внимание при выборе телескопа это его апертура, ведь чем больше диаметр объектива, тем больше телескоп соберёт света от далёких объектов и тем выше его разрешающая способность, которая позволит увидеть более мелкие детали. Второй немаловажный параметр, в особенности для астрофото — это фокус телескопа. Если для съёмки тусклых, но обычно имеющих большие угловые размеры, дип-скай объектов нам понадобится как можно более высокая светосила, т.е. более короткий фокус, для того чтобы за меньшее время экспозиции накопить как можно больше света на матрице, то для планетной съёмки нам нужен масштаб. Связано это с тем, что планеты, несмотря на свою яркость, имеют сравнительно небольшие угловые размеры, поэтому по средствам применения длиннофокусных телескопов и даже в комплекте с линзой Барлоу, которая позволяет увеличивать эквивалентный фокус телескопа в несколько раз, мы сможем добиться достаточного масштаба построенного на матрице изображения. И последним, но не менее значимым параметром используемого телескопа  является его оптическая система.

Как мы знаем, все телескопы можно грубо поделить на три класса по типу оптической системы: рефлекторы (зеркальные), рефракторы (линзовые) и катадиоптрики (зеркально-линзовые). 

Рефлекторы предоставляют нам максимальную апертуру за минимальные деньги. К примеру, для того чтобы приобрести трубу рефлектор Ньютона с апертурой 200мм от одного из массовых производителей астрономического оборудования Вам придётся потратиться на сумму обычно вдвое или даже втрое меньшую чем при покупке трубы системы Шмидта-Кассегрена или Максутова-Кассегрена. Телескопы рефракторы с апертурой 200мм уже считаются инструментами обсерваторного класса, т.е. изготавливаются лишь некоторыми фирмами мелкосерийно и в основном под заказ, цена такого телескопа может и вовсе сравниться со стоимостью довольно неплохого автомобиля. Так какой же инструмент выбрать, учитывая то, что, разорившись на оптическую трубу (ОТА), необходимо ещё будет приобрести монтировку для неё, камеру и дополнительные аксессуары?

Для начала стоит просто разобраться в особенностях каждого конкретного инструмента. Если телескоп системы Ньютона уступает по цене Шмидту-Кассегрену или Максутову-Кассегрену вдвое или даже втрое, это вовсе не означает, что он хуже, а связана такая разница, лишь с тем, что Ньютон обходится гораздо проще и дешевле в серийном производстве, а к тому же имеет и свои преимущества. Но большинство планетных фотографов отдают своё предпочтение именно катадиоптрикам благодаря их достаточно большому фокусу, обеспечивающему масштаб изображения и компактным размерам. Рассмотрим конкретный пример. Стандартный телескоп системы Ньютона с апертурой 200мм имеет относительное отверстие 1/5, следовательно, фокусное расстояние такого телескопа будет равно 1000мм. Популярный телескоп Шмидта-Кассегрена C8 фирмы Celestron имеет относительное отверстие 1/10, т.е. фокус такого телескопа равен 2000мм. В случае с системой Максутова-Кассегрена, телескоп может иметь относительное отверстие от 1/10 до 1/15, значит, для получения достаточного масштаба и высокого качества изображения во многом более предпочтительны именно зеркально-линзовые телескопы. А при использовании телескопа системы Ньютона, разницу фокусных расстояний можно достаточно просто скомпенсировать качественной линзой Барлоу подходящей кратности.

Важно ещё и то, что труба катадиоптрика в 2-2,5 раза короче аналогичного по апертуре Ньютона. Этот момент нужно учитывать, т.к. более компактный телескоп будет легче и проще транспортировать на место наблюдений и, к тому же, на монтировке он будет стоять гораздо устойчивей. Особенно важным это является при увеличении апертуры телескопа. Если телескоп Шмидта-Кассегрена при апертуре даже в 250-280мм ещё остаётся относительно компактным и грузоподъёмным для средней монтировки, то аналогичный по апертуре Ньютон уже потребует гораздо более мощной и, соответственно, тяжёлой монтировки. Стоит также помнить, что труба катадиоптрика закрыта спереди корректором или мениском, что делает её с одной стороны, более защищённой от внутренних конвективных потоков воздуха, а её оптику от пыли, но в тоже время значительно увеличивает время остывания и термостабилизации инструмента.

Для определённых направлений в астрофото, как нельзя лучше могут подойти небольшие рефракторы-ахроматы с объективами 70-120мм. Такие телескопы являются достаточно доступными для большинства любителей астрономии, они не требуют периодических юстировок, как некоторые рефлекторы, рефракторы быстро термостабилизируются после выноса телескопа на улицу и дают чёткие и контрастные изображения за счёт отсутствия центрального экранирования.

Рефракторы, как правило, применяют для астрофотографии Луны и  Солнца со специальными фильтрами. Неприятным фактором, который может значительно понизить возможное разрешение рефрактора является хроматизм, но проявляет он себя обычно в небольшой степени, что не мешает большинству астрономических наблюдений.

Для борьбы с хроматической аберрацией, продвинутые любители астрономии используют рефракторы-апохроматы, в которых хроматическая аберрация достаточно скорректирована. Апохроматы дают превосходное качество изображения, но, увы, стоимость за единицу апертуры таких телескопов наиболее высока.

Камера и съемка

Одним из наиболее популярных и доступных для любителя планетного астрофото приёмников изображения являются специализированные  камеры NexImage фирмы Celestron, или аналоги. Камера NexImage оптимизирована для съёмки именно объектов Солнечной системы, а также захвата и съёмки видео.

Камера устанавливается на фокусёр телескопа вместо окуляра и, по утверждению производителя, имеет штатное увеличение эквивалентное применению 5мм окуляра. Чтобы вычислить получаемое на телескопе увеличение, необходимо фокус телескопа поделить на фокус  окуляра. К примеру, если мы располагаем телескопом с фокусным расстоянием объектива 1000мм, то с применением NexImage, мы получаем увеличение 1000мм : 5мм = 200 крат. Этого уже достаточно для съёмки планет, а для фотографирования Луны, Солнца и наземных объектов используют специально выпускаемый для камеры редюсер, который увеличивает поле зрения более чем в два раза. Редюсер устанавливается на фокусёр между камерой и телескопом.

В камере установлен цветной ПЗС-сенсор с диагональю 4,5мм и разрешением 640х480. В комплект поставки входит всё необходимое программное обеспечение, с помощью которого можно легко разобраться со всеми настройками и тонкостями работы. А именно, вводный курс по работе с камерой и программами для съёмки, программа захвата видео и программа RegiStax.

С помощью RegiStax со снятого видеоролика отфильтровуются некачественные кадры, снятые в моменты атмосферной турбуленции или каких либо помех, а хорошие кадры складываются с возможностью ручных настроек цвета, контраста и прочего. Дело в том, что главной проблемой любого приёмника изображения являются шумы сенсора, избавиться от которых можно путём складывания удачно отснятых кадров. Чем больше кадров сложено, тем выше соотношение сигнал/шум, что позволяет добиться высококачественных изображений. Кроме того, с камерой NexImage можно проводить обычные видео наблюдения как небесных, так и наземных объектов.

Альтернативой использования камеры типа NexImage может быть веб-камера высокого разрешения с качественным сенсором. Такую камеру придётся разобрать, с целью извлечь штатный объектив и установить специальный переходник под окулярную посадку. Объективом камеры работает непосредственно сам телескоп. Как было упомянуто ранее, для увеличения эквивалентного фокуса телескопа и, как следствие, масштаба изображения применяется линза Барлоу, она устанавливается между камерой и телескопом, так как изображено на фото, повышая эквивалентный фокус телескопа на величину своей кратности.

Более опытные астрофотографы для съёмки применяют специализированные камеры с высокочувствительными ПЗС-матрицами большого разрешения фирм Lumenera, Imaging Source и других. Эти камеры, как правило, имеют чёрно-белые чипы, поэтому необходимо снимать со специальным  светофильтрами в разных каналах RGB (красный, зелёный, голубой). Находя баланс между сигналами с разных цветовых каналов можно выявить дополнительные детали снимка.

Особенности съёмки разных объектов

На качество получаемых изображений значительно влияют условия съёмки, поэтому стоит стремиться избегать конвективных потоков воздуха от нагревшихся за день зданий. Лучшего качества снимков можно достичь вдали от города, где атмосфера намного спокойней. Виртуозы планетного астрофото выбираются в большие пустыни, на склоны гор, подбирая время, когда устанавливается действительно стабильная и спокойная погода, а объект съёмки поднимается на достаточную высоту над горизонтом. Только в совокупности хорошего оборудования, спокойного неба, опыта и мастерства самого фотографа можно достичь великолепных результатов.

Планеты Сатурн и Юпитер, несмотря на их огромные по меркам Солнечной системы размеры, необходимо снимать в максимально доступном масштабе. Но выбор линзы Барлоу и соответственно эквивалентного фокуса телескопа часто ограничен атмосферными условиями, когда поднимать масштаб на более высокий уровень просто нет смысла. Поэтому неплохо иметь в наличии, к примеру, 2х Барлоу и эстендер, позволяющий получить 3х или просто две разных линзы Барлоу с разной кратностью, чтобы во время съёмки воспользоваться возможностью экспериментально подобрать необходимое увеличение эквивалентного фокуса телескопа. Планету Марс лучше снимать в эпоху Великих Противостояний, когда место положения Земли и Марса на своих орбитах обеспечивают минимальное расстояние между ними. Только в это время можно заснять довольно тонкие детали и подробности поверхности планеты.

Довольно доступной, но в тоже время по-настоящему интересной для астрофотографии является Луна. При съёмке во время первой или третьей четверти можно запечатлеть величественные и таинственные детали лунного рельефа, гор и кратеров – следов настоящих космических бомбардировок. Выбирая объект для съёмки на Луне можно воспользоваться подробными атласами, в которых изображены детали рельефа, названия «морей» и кратеров. Очень интересной может быть панорамная съёмка Луны, когда с высоким разрешением фотографируется каждый небольшой кусочек, помещающийся в поле зрения камеры с небольшим перекрытием снимков соседних участков. После того как отснята вся интересующая поверхность, полученные снимки складываются в программе Photoshop, или же специальных программах для создания панорам, в одно целое. Результатом может быть по-настоящему детальный снимок всей Луны, который, например, можно распечатать в большом разрешении.

В дневное время можно посвятить себя астрофотографии Солнца. Вооружившись специальным солнечным телескопом или насадкой на объектив в комплекте с окулярным фильтром, работающими в линии водорода H-alpha, любителю становится доступным наблюдение подробностей хромосферы Солнца — его грануляции, величественных и немного пугающих ярко-красных протуберанцев, флокульных полей, образований вокруг солнечных пятен. Удивительно просто даже наблюдать за динамическим изменением поверхности нашей дневной звезды. Астрофотография Солнца, за исключением специализированного телескопа, отличается от съёмки Луны лишь стремительными изменениями на поверхности фотографируемого объекта, что делает это занятие ещё более захватывающим.

 Лидерами в производстве оборудования для любительских наблюдений Солнца являются две американские компании Coronado и Lunt Solar Systems. На фото ниже изображены 60мм солнечный телескоп Lunt и набор из апертурного хромосферного и окулярного широкополосного блокирующего фильтров для установки на телескоп рефрактор.

Наука и любительская астрофотография планет

С появлением опыта в астрофотографии любителя начинает привлекать возможность научного применения проделанной им работы, изначально, в общем-то, исключительно в художественных целях. Но иногда бывает и случайное везение…

19 июля 2009 года австралийский любитель астрономии и астрофотограф Энтони Вэсли (Antony Wesley), в очерёдной раз, снимая Юпитер с домашней обсерватории со своим 370мм телескопом системы Ньютона, обнаружил новое образование в атмосфере планеты. Позже выяснилось, что он по счастливой случайности оказался первооткрывателем пятна на Юпитере, которое появилось, по-видимому, вследствие падения в атмосферу гиганта довольно крупного метеоритного тела. На снимке, сделанном Энтони, можно заметить новообразование как чёрноё пятно вблизи одного из полюсов планеты.

Но, кроме надежд на случайное и выдающееся открытие, можно посвятить себя работе в международных группах занимающихся методичным изучением и фотографированием подробностей атмосферы Юпитера и Сатурна, а также наблюдением хромосферы Солнца, или покрытий звёзд астероидами и многому другому. 

Таким образом, даже любитель, с его, казалось бы, весьма скромными средствами может сделать зачастую очень даже весомый вклад в развитие астрономии.