ASTROFOTOGRAFIA - z czym to się je? 

Już w starożytności mieszkańcy naszej planety zachwycali się pięknem i różnorodnością nocnego nieba. Gwiazdy rządziły życiem wielu potężnych cywilizacji. Jak można było zuważyć w drugiej połowie ubiegłego stulecia niewiele się w tej materii zmieniło, wielu z nas pamięta wyścig ku gwiazdom rozgrywany przez dwa najpotężniejsze mocarstwa na Ziemi. Nauka zwana astronomią została w ten sposób mianowana jedną z najstarszych gałęzi wiedzy i po wielu wiekach nieobecności dzisiaj powraca i rozkwita mając na zapleczu pokaźne fundusze na ten cel przeznaczone. Obecnie nikt już prawie nie obserwuje wizualnie – w naukowych obserwatoriach wszelkie badania odbywają się drogą cyfrową za pomocą specjalnych kamer. W świecie astroamatorów sytuacja również uległa zmianie – do głosu doszła astrofotografia.

 

Astrofotografia – cóż to takiego?

Najprościej rzecz ujmując jest to po prostu robienie zdjęć różnorakim obiektom niebieskim przy użyciu odpowiednich detektorów czyli urządzeń pozwalających zarejestrować pożądany obraz. Mianem detektora można określić również zwyczajne aparaty fotograficzne lub, aby nie zabrzmieć staroświecko, tzw. cyfrówki. Jednak astrofotografia rozpoczęła swoją karierę od czegoś znacznie mniej technicznie zaawansowanego, a mianowicie fotografii analogowej, innymi słowy przy użyciu starej dobrej kliszy.

 

Astrofotografia analogowa

Fotografowanie na kliszy miało jedną niezaprzeczalną zaletę – było bardzo tanie. Do wykonania najprostszego zdjęcia nieba wystarczał zwykle aparat typu Zenit wyposażony w kliszę o odpowiedniej czułości, szerokokątny obiektyw, wężyk spustowy oraz statyw. Astrofotograf amator wycelowywał obiektywem w okolice Gwiazdy Polarnej, uruchamiał ekspozycję za pomocą wężyka spustowego (aby wyeliminować drgania aparatu) i na 30 minut zapominał o stojącym obok sprzęcie delektując się widokiem nocnego nieba. Po zamknięciu migawki i wywołaniu kliszy w zakładzie fotograficznym mógł dumnie spojrzeć na efekt swojego „wysiłku”:

Bardziej zaawansowani miłośnicy zdjęć stawiali sobie poprzeczkę o wiele wyżej – podejmowali próby dogonienia matki Ziemi. Kiedy patrzymy na nocne niebo zauważamy po jakimś czasie, że obiekty przesuwają się, tak jak za dnia Słońce wędruje po nieboskłonie. Wynika to z ruchu obrotowego Ziemi i stanowi chyba najwiekszą bolączkę dawnych i współczesnych astrofotografów. Otóż przyglądając sie zdjęciu powyżej widać, że gwiazdy stanowią długie łuki zamiast punktów. Jedynie w samym centrum kadru zachowała się jako taka punktowość. Tam właśnie leży Biegun Niebieski wokół którego obraca się cała sfera niebieska. Aby uzyskać punktowość wszystkich gwiazd na zdjęciu niezbędny jest tzw. montaż paralaktyczny czyli krótko mówiąc taki rozbudowany statyw na którym aparat może się obracać wraz z ruchem nieba, kompensując go. Niedokładność wykonywanych ludzką ręką maszyn uniemożliwia jednak precyzyjne śledzenie obiektu i zapewnienie całkowitej punktowości gwiazd. Astrofotografia analogowa na tym poziomie stała się sportem ekstremalnym i jednocześnie drogim bo po pierwsze miłośnik nigdy nie wiedział dokładnie czy zdjęcie wyszło dobre czy nie pod wzgledem punktowości gwiazd, a po drugie jeden większy błąd nadążania za niebem eliminował kolejną klatkę kliszy powodując, że sukcesem było uzyskanie kilku dobrych zdjęć z całej rolki, o kosztach wywoływania i kupna kliszy nie wspominając. I wtedy technika zrobiła krok do przodu udostępniając miłośnikom fotografię cyfrową.

 

Astrofotografia cyfrowa

To była rewolucja i rewelacja jednocześnie. Zamiast kliszy zastosowano tzw. matryce światłoczułe typu CCD lub CMOS. Wszystkie wady kliszy w postaci nieliniowego naświetlania się obiektów (po pewny czasie klisza przesycała się światłem powodując rozlewanie się obiektu na kliszy), konieczności marnotrawienia całych rolek w celu uzyskania kilku dobrych zdjęć i brak bezpośredniej możliwości obróbki graficznej nie miały miejsca bytu. Matryce generowały zdjęcia w postaci cyfrowej, które można było bez przeszkód edytować w programach graficznych wszechobecnych komputerów. Ponadto miłośnik astrofotografii nie musiał już rwać włosów z głowy myśląc o kolejnej zepsutej klatce, po prostu wciskał magiczny przycisk „Delete” i zdjęcie ulatywało w niebyt. Niestety, jak to zwykle bywa wszystko ma swoje wady i zalety. W przypadku astrofotografii cyfrowej wadą tą była horrendalna cena.

Obecnie technika cyfrowa znacznie potaniała i stała się na tyle dostępna, że właściwie wyparła kliszę z astrofotografii. Na rynku dostępne są dziesiątki cyfrowych detektorów pozwalających uwiecznić obraz kosmicznych obiektów, poczynając od lustrzanek cyfrowych klasy Canona EOS’a 350D, poprzez specjalnie przystosowywane kamery internetowe aż po dedykowane do astrofotografii kamery CCD warte dziesiątki tysięcy dolarów. Posiadacz astro kamery ze średniej półki jest przy obecnym stanie techniki w stanie wykonać zdjęcie porównywalne a nawet lepsze od niegdyś uzyskiwanych na specjalnych płytach światłoczułych w wielkich obserwatoriach.

Detektor taki pozwala na długoczasowe naświetlanie zdjęcia co jest kluczowe aby uchwycić słabe i ciemne obiekty. Im ten czas jest dłuższy tym więcej fotonów dotrze do matrycy i tym jaśniejszy będzie interesujący nas obiekt. Zazwyczaj stosowane są czasy eskpozycji dochodzące do 10 minut aczkolwiek istnieją zapaleńcy „smażący matrycę” przez 30 i więcej minut. W tym momencie po raz kolejny ujawnia się potęga cyfrowej technologii – nie ma już potrzeby wykonywania jednej długoczasowej fotografii jak to miało miejsce w przypadku kliszy. Zamiast tego wykonuje się kilkanaście lub kilkadziesiąt ekspozycji o krótszym czasie naświetlania a nastepnie sumuje się je za pomocą software’u uzykując w rezultacie zdjęcie lepsze i czystsze (pozbawione szumów). Nie można nie wspomnieć także o tym, że nowoczesne kamery CCD dedykowane do astrofotgrafii mają znacznie wiekszą czułość niż jakakolwiek klisza, co skutkuje możliwością stosowania krótszych czasów naświetlania dla osiągnięcia takiego samego efektu.

https://www.sbig.com/

Jednakże oprócz odpowiedniego detektora, w celu uprawiania astrofotografii należy zaopatrzyć się w kilka kolejnych niezbędników.

 

Oko detektora czyli optyka

Podobnie jak to się ma z aparatami fotograficznymi każdy taki detektor potrzebuje odpowiedniej optyki, lub inaczej mówiąc obiektywu. W przypadku astrofotografii w roli tej najczęściej występuje teleskop, który powiększa i rzutuje obraz danego obiektu na matrycę CCD lub CMOS. W praktyce niestety im droższy jest teleskop, którego używamy tym lepszej jakości zdjęć możemy się spodziewać. To samo tyczy się detektora.

Każdy instrument optyczny charakteryzuje kilka parametrów. Pierwszym jest tzw. ogniskowa, która w uproszczeniu mówi jak duży będzie interesujący nas obiekt w kadrze. Im dłuższa ogniskowa instrumentu tym obiekt bedzie większy a co za tym idzie będzie zawierał więcej detali na których każdemu astrofotografowi tak bardzo zależy. Jednocześnie wraz ze wzrostem ogniskowej rosną wymagania co do prowadzenia teleskopu za gwiazdami oraz zwiększa sie wpływ warunków atmosferycznych – tzw. seeing’u czyli stabilności atmosfery.

W astrofotografii bardzo ważna jest również tzw. „światłosiła” która wyraża stosunek ogniskowej do średnicy obiektywu danego teleskopu w [mm]. Im ten stosunek jest większy tym teleskop jest „jaśniejszy” co w praktyce oznacza możliwość stosowania krótszych czasów naświetlania. Obrazując to na przykładzie teleskop o światłosile f/4 (czyli np. o ogniskowej 800mm i średnicy 200mm) bedzie w stanie w ciągu dwukrotnie krótszego czasu zarejestrować taka samą ilość fotonów co teleskop o światłosile f/8 (czyli np. o ogniskowej 800mm ale średnicy tylko 100mm)

Biorąc pod uwagę różnorodność zarówno teleskopów jak i cen na naszym rynku oferta optyki jest bardzo szeroka. Nasz wybór zależy od docelowego zastosowania takiego zestawu (detektor + teleskop), czyli jakim obiektom zdjęcia przyjdzie nam robić oraz naszych funduszy. Do zastosowań astrofotograficznych bardzo dobrze nadają się tzw. refraktory (lunety soczewkowe) o wysokiej jakości soczewkach (tzw. refraktory apochromatyczne) dające bardzo czyste i kontrastowe obrazy o świetnej korekcji fałszywych barw (aberracji chromatycznej). Bardziej zamożni fanatycy astrofotografii wydają majątek na tzw. reflektory (teleskopy zwierciadlane) w systemie Ritchey-Chrétien’a które cechują się bardzo dobrą płaskością pola oraz długimi ogniskowymi, umożliwiającymi sięgnięcie głębiej w przestrzeń kosmiczną.

Refraktor apochromatyczny TOA150 http://www.takahashiamerica.com
Ritchey-Chrétien 20” f/8.1  http://www.rcopticalsystems.com/telescopes/20truss.html

 

Jazda na barana czyli montaż paralaktyczny

Na pytanie: „jaki montaż paralaktyczny wybrać?” jest jedna słuszna odpowiedź: „najlepszy na jaki cię stać!”. Montaż paralaktyczny jest niezbędny do uprawiania jakiejkolwiek astrofotografii, poza przykładem fotografowania Bieguna Niebieskiego (patrz wyżej). Można zaryzykować stwierdzenie że jest to podstawa – zarówno w przenośni jak i w praktyce. Montaż paralaktyczny stanowi głowicę paralaktyczną osadzoną na trójnogu, słupie lub czymkolwiek innym byleby stabilnym. Dopiero na nim montuje się teleskop wraz z detektorem i to w dużej mierze od niego zależą możliwości naszego zestawu. Tutaj niestety po raz kolejny obowiązuje zasada: cena montażu jest wprost proporcjonalna do jego dokładności (gdyż na tym nam najbardziej zależy). Aby podążać za ruchem Ziemi, a raczej pozornym ruchem sfery niebieskiej montaż paralaktyczny musi być wyposażony w mechanizm napędzający, w skrócie silnik elektryczny z odpowiednimi przekładniami. To właśnie od dokładności ich wykonania zależą błędy prowadzenia, które powoduja że gwia zdy nie przypominają już punktów.

Ważnym parametrem każdego montażu jest jego nośność, innymi słowy maksymalny ciężar jaki możemy na nim zawiesić nie ryzykując przeciążenia lub „kosmiczno-budowlanej” katastrofy. Być może trudno w to uwierzyć, ale sprzęt do uprawiania astrofotografii potrafi ważyć nawet 100 kg a kosztuje proporcjonalnie dużo.

(nie)Miłe dodatki

Wymienione wyżej trzy elementy to podstawowe składniki standartowego zestawu do astrofotgrafii bez których nie można się obejść. Jakby tego było mało dochodzą do całości jeszcze: odporny na mróz i wodę ściekającą po LCD laptop, zasilanie w postaci pojemnego i zarazem ciężkiego akumulatora oraz kilka kilometrów okablowania, o które można się potknąć.

 

Ciężki kawałek chleba?

Astrofotografia to chyba jedno z bardziej wymagających hobby jakie istnieją. Duża doza cierpliwości, dokładność i silny charakter to tylko niektóre z cech niezbędnych do uprawiania tego „ekstremalnego sportu”. Z drugiej strony dochodzą ciągłe problemy z funduszami na coraz to lepszy (czytaj droższy) sprzęt. Można jeszcze pogrymasić na niekorzystne w naszym klimacie warunki pogodowe i w zasadzie trzeba się zastanawiac co tak naprawdę powoduje, że astrofotografia wśród amatorów ciągle się rozwija.

Odpowiedzią jest niewyobrażalna satysfakcja z każdego, unikalnego zdjęcia jakie zrobiliśmy wkładając w nie całego siebie. Ciągłe dążenie do perfekcji, różnorodność sprzętu, o którym się marzy, ciągłe ulepszanie swojego warsztatu czy wyciskanie „maksa” z tego co się posiada powoduje że astrofotografia bardzo wciąga każdego, kto zapragnie uwiecznić to czego nawet w pogodną noc nad nasza głową po prostu nie widać.

 

 

Autorem powyższego opracowania jest Jakub Roszkiewicz a do astrofotograficznej grypy tematycznej zaprasza Zdzisław Kołtek Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

Głównym celem naszej grupy jest pomoc teoretyczna i praktyczna w wyborze kierunku astrofotografii (planetarna lub DS), w wyborze sprzętu oraz praktyczne przekazanie wiedzy związanej astrofotografią dla członków grupy.

Naszą działalność będziemy realizować poprzez:

  • warsztaty fotografii praktycznej pod gołym niebem: praktyczna obsługa sprzętu i oprogramowania do akwizycji obrazów,
  • warsztaty z obsługi programów do obróbki zdjęć.

 

Zapraszamy zainteresowanych astrofotografią.


facebook PTMA Szczecin

SCLogin