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| Attualmente per le riprese ccd utilizzo un equipaggiamento che ho messo insieme nel corso di tre anni, del quale mi ritengo pienamente soddisfatto |
MONTATURA
Nella fotografia astronomica la qualità della montatura è uno degli elementi più importanti. Prima ancora di dotarsi della camera ccd e del telescopio, è necessario diosporre di una montatura di ottima qualità. Una marca tra le più prestigiose è Astro-Physics.
In USA, per l'acquisto di una montatura Astro-Physics, è necessario prenotarsi ed attendere da due a tre anni! Fortunatamente in Europa la domanda non è poi così elevata, visti anche i costi.
In Italia è relativamente semplice acquistarne una, nuova o usata, presso l'importatore ufficiale, Unitron Italia.
Io posseggo due montature Astro-Physics: una AP-600 ed una AP-1200. La 600 è un modello che rientra nella fascia medio-bassa della gamma; appartiene alla categoria delle montature portatili. con una capacità di carico di strumenti fino a 10-12 Kg. La 1200 è il modello di punta ed è in grado di sostenere carichi di 100 Kg. |
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| Entrambe le montature sono dotate del KayPad palmare, il cui software di puntamento è di ottimo livello, molto preciso, affidabile ed estremamente semplice da utilizzare. Una delle particolarità che contraddistinguono il sistema software del Keypad palmare è la possibilità di effettuare la messa in stazione e l'allineamento polare senza l'uso del cannocchiale polare. |
OTTICHE
Fino a qualche tempo fa ho utilizzato un rifrattore apocromatico Takahashi FS-128, strumento di alto livello di produzione giapponese, con lenti alla fluorite e lunghezza focale di 1040 mm ad f/8. L'ho utilizzato per tutti i tipi di riprese ccd mi ha dato grandi soddisfazioni. Il suo sistema di diaframmi posizionati internamente al tubo produce un ottimo contrasto. |
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| Avendo necessità di un diametro di ripresa maggiore per ottenere maggiori dettagli e stelle puntiformi, ho sostituito l'FS-128 con un Baker Ritchey Chretien della stessa marca, il Takahashi BRC-250, del diametro di 250 mm con lunghezza focale di 1260 mm e rapporto focale f/5. E' uno strumento molto preciso ed anche più impegnativo, pesante ed ingombrante. Il peso del solo tubo è di circa 18 Kg, ma mompleto di paraluce, anelli, piastra, fuocheggiatore elettronico, camera ccd e contrappesi, pesa sulla montatura circa 46 Kg. |
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Per le riprese a largo campo utilizzo un piccolo rifrattore che è un vero gioiello: il Takahashi FSQ-106, 530 mm di lunghezza focale ad f/5.
Lo schema ottico è costituito da un tripletto alla fluorite ed uno spianatore di campo in fondo al tubo, in fondo al fuocheggiatore da 4".
Con questo schema ottico il progettista ha ottenuto un campo spianato enorme, con un diametro di 10 cm.
N el BRC-250 si trova anche uno spianatore di campo in fondo al fuocheggiatore, che restituisce un campo piano di apri dimensioni. |
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CAMERA CCD
La mia camera ccd primaria è la Finger Lakes ProLine 16803.
Prima di questa ho utilizzato una SBIG ST2000-XM, poi sostituita da una SBIG ST-10XME, una bella camera ccd con una eccellente sensibilità che ho utilizzato per alcuni anni come camera primaria.
La ProLine monta un sensore ccd quadrato di notevoli dimensioni, (37 x 37 mm), con pixel da 9 nm ed una eccelente risoluzione grafica di 16 Megapixel (4096 x 4096).
Pur disponendo di un efficiente sistema antiblooming, mantiene un ottimo livello di efficienza quantica, in quanto il sensore è un Kodak di tipo full-frame.
Il delta termico raggiungibile della ProLine è di ben -70° al di sotto della temperatura ambiente. |
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Tale caratteristica non permette tuttavia un uso professionale di questo sensore per le misurazioni fotometriche, che richiedono camere ccd con la massima linearità di risposta.
La ProLine, può comunque montare innumerevoli tipi di sensori ccd, anche di differenti case produttrici, dimostrandosi quindi un prodotto estremamente versatile, sia per l'uso dilettantistico che per quello scientifico. |
Non disponendo di un sistema di autoguida integrato con il doppio sensore, come per la ST-10XME di cui la casa produtrice detiene il brevetto, ho fatto realizzare da un bravo artigiano una guida fuori asse in alluminio, nella quale un piccolo prisma laterale invia dsall'interno un fascio di luce ad una seconda camera ccd StarLight Xpress MX 716, che svolge la funzione di sensore secondario per il sistema di autoguida. Questo evita l'uso di un telescopio in parallelo per l'autoguida.
Nella foto tra la camera ccd (in basso) e la guida fuori asse (parte chiara in alto) sono installati il fuocheggiatore elettronico a doppia piastra e la ruota portafiltri.
La seconda camera ccd Mx 716 è il cilindro nero orizzontale che sporge sul lato destro dell'immagine. |
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La mia seconda camera ccd è la SBIG ST-10XME. Per lungo tempo è stata considerata come punto di arrivo da molti astrofili in USA.
Il sensore principale è il Kodak KAF-3200, con una risoluzione di 2184x1472 pixel da 6,8 micron ed una superficie di 14,9 x 10 mm. L'efficienza quantica dell'85% è molto alta e permette di rilevare abbastanza facilmente i soggetti più deboli.
Il secondo sensore installato nel corpo della macchina permette di eseguire facilmente l'autoguida. |
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| RUOTA PORTAFILTRI |
I sensori delle mie camere ccd registrano soltanto immagini in bianco e nero. Per questo le riprese ccd a colori richiedono l'utilizzazione di filtri colorati.
Per ottenere una ripresa a colori è quindi necessario eseguire almeno tre esposizioni in bianco e nero, ma filtrate rispettivamente con il rosso, con il verde e con il blu. Così ciascuna di queste riprese monocromatiche conterrà soltanto la componente di colore lasciata passare dal filtro. Successivamente, mettendo a registro le tre immagini RGB (Red-Gree-Blue), poi colorate con un apposito software, è possibile ottenere il risultato finale a colori. |
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Una metodologia relativamente recente, detta tecnica LRGB, prevede anche la sovrapposizione di un'immagine monocromatica di luminanza, ottenuta senza filtri colorati, o meglio con un filtro neutro, che permette di ottenere una maggiore definizione di particolari.
Nella mia ruota portafiltri, essendo previsto uno spazio in più per un filtro aggiuntivo, ho anche installato un filtro h-alpha, attraversabile soltanto una particolare banda di luce molto stretta, annullando quasi totalmente gli effetti dell'inquinamento luminoso e riducendo di molto la luce delle stelle.
Con il filtro h-alpha è possibile riprendere ed esaltare le deboli nebulosità di soggetti particolarmente belli come la Nebulosa Rosetta, la mia prima ripresa eseguita con la ST-10XME. |
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ll raffreddamento dei sensori si ottiene con la cella di Peltier, di cui la camera è dotata. La temperatura viene controllata elettronicamente dal software e può essere portata fino a 35° al di sotto della temperatura ambiente.
La presenza di due tubicini neri sul lato posteriore della camera ccd permette inoltre di far attraversare l'impianto da un debole flusso di acqua fredda, per facilitarne il raffreddamento nel periodo estivo. |
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| In queste condizioni la temperatura di esercizio dei sensori può essere portata fino a 50° al di sotto della temperatura ambiente. Normalmente, a -25° i sensori lavorano già molto bene, fornendo un soddisfacente rapporto segnale/rumore. |
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MESSA A FUOCO
Essendo il sensore della camera ccd molto piccolo, per ottenere manualmente una messa a fuoco di precisione è necessario eseguire prove della durata di molti minuti, a volte anche mezz'ora. Con i rifrattori l'operazione è ancora più complessa ed a volte anche frustrante.
Il sistema di messa a fuoco elettronica Optec TCF-S, che si inserisce tra il focheggiatore del telescopio e la camera ccd (o l'oculare, come nell'immagine a sinistra), permette un controllo di alta precisione della messa a fuoco direttamente dal computer, mediante appositi software.
Con l'arrivo dell'FSQ-106 e del BRC-250 ho dovuto sostituire il TCF-S con altri modelli di fuocheggiatore elettronico, il Finger Lakes DF-2 ed il Finger Lakes PDF a doppia piastra molto, più corti del TCF-S. Infatti entrambe le ottiche hanno un backfocus molto ridotto e con il TCF-S non sarebbe più stato possibile mettere a fuoco le immagini. |
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Nelle riprese eseguite in contemporanea con i due telescopi in parallelo e le due rispettive camere ccd, utilizzo il sistema rapido SLV3 di innesto e regolazione del parallasse del secondo tubo, realizzato con vera maestria da Salvatore Lo Vecchio, un amico astrofilo particolarmente appassionato in questo tipo di realizzazioni.
La sincronizzazione delle riprese in dithering con le due camere ccd avviene con il programma CCD-Sync, un software che ho realizzato appositamente per controllare due sessioni di MaxIm/DL di due computer collegati in rete locale, che gestiscono le rispettive camere ccd. La sincronizzazione dell'inizio e della fine di ciascun frame nelle sequenze è di fondamentale importanza quando le riprese avvengono in modalità dithering. |
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Per la fotografia di soggetti a largo campo, come le comete o le nebulose estese, utilizzo la camera ccd applicata alle ottiche fotografiche.
Uno specifico adattatore della ruota portafiltri, denominato MWFIA, permette infatti di collegare facilmente le ottiche Nikon alla camera ccd.
Per non perdere la precisione di guida del telescopio, ho applicato il tutto sulla testa di un treppiede fotografico, opportunamente avvitata alla parte superiore della culla del telescopio. |
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ALIMENTAZIONE
L'attrezzatura da campo per le riprese ccd richiede un buon impianto di alimentazione. Quasi tutti gli strumenti possono operare a 12V, pertanto è sufficiente l'uso di una semplice batteria per auto.
Non riuscendo a reperire in Italia l'alimentatore SBIG da 12V per la camera ccd, ho acquistato un piccolo inverter, che mi fornisce la 220V alternata non solo per la camera ccd, ma anche per l'alimentazione del computer portatile e per la pompa dell'acqua per il raffreddamento della camera ccd.
Questa scelta, che inizialmente si poneva come una soluzione di ripiego, mi ha dato il vantaggio di disaccoppiare l'alimentazione diretta della ccd dai servomotori della montatura a 12V, salvaguardando l'elettronica della ccd.
Così, in poco meno di una giornata, di lavoro ho realizzato una valigetta da campo per l'alimentazione, in grado di erogare corrente tutta la notte sia per la montatura, che per la camera ccd ed il notebook. |
La valigetta è costituita da:
1. Cassetta portautensili rivestita in alluminio
2. Batteria per auto Bosh da 12V 62Ah
3. Inverter GBC 12VCC - 220VAC da 330W
4. Scatola portaprese, fusibili e cablaggi |
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Ecco come si presentano i cablaggi nella vista dall'alto.
Dispone di due prese da 220V e di tre prese da 12V di vari tipi. Tutte le prese sono dotate di interruttore e fusibile indipendente. Un interruttore generale, posto al di sotto delle prese da 220V, con il suo fusibile generale, provvede ad attivare l'erogazione a tutto l'impianto. |
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Alle due prese da 220V è affiancato un interruttore da illuminazione, posto sulla stessa placchetta (nella foto non è visibile perchè occultato dalla spina nera da 220V).
La maggior parte dei collegamenti elettrici si trova all'interno della scatola, che ho scelto volutamente di dimensioni e profondità relativamente abbondanti. |
Da quando è arrivata la ProLine 16803 ho iniziato a riprendere contemporaneamente con le due camere ccd collegate ai due telescopi in parallelo.
la ProLine esegue le luminanze mentre la ST-10XME riprende il colore. Con questa configurazione bisogna disporre di una seconda batteria in parallelo e l'inverter deve essere di una certa potenza.
Ho quindi predisposto una valigia contenente l'impianto dell'inverter da 1000 Watt, completa di prese da 12V, da 220V e da un comodo voltmetro digitale che indica costantemente lo stato di carica delle batterie. |
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Nelle lunghe notti invernali, le batterie non riescono a mantenere il carico di lavoro per tutta la notte. La minor temperatura riduce la loro efficienza.
Ho quindi aggiunto un alimentatore a 12V che mantiene costante il livello delle batterie con la corrente di rete, quando è disponibile.
In assenza di rete elettrica, un piccolo generatore a benzina garantisce la carica delle batterie. |
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FLAT BOX
Per rimediare alla presenza di imperfezioni nelle immagini si utilizza il flat field, che consiste nella ripresa di un campo uniformemente illuminato da applicare alle immagini per eliminare le piccole imperfezioni ottiche, la vignettatura e gli aloni provocati dai granelli di polvere sulle parti ottiche.
A differenza del dark frame, che viene ripreso con l'otturatore chiuso ed eventualmente con la camera scollegata dall'ottica, il flat field deve essere ripreso senza rimuovere o ruotare la camera ccd e, inoltre, senza modificare la messa a fuoco. |
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Le tecniche di ripresa del flat field sono molteplici. Tra tutte, una buona metodologia è quella di riprendere il cielo all'alba, quando le stelle non sono più rilevabili. Questo non è però sempre possibile, specie nelle lunghe notti invernali quando la sessione di riprese si conclude spesso prima dell'alba; oppure quando durante la notte si rende necessario modificare la rotazione della camera ccd per riprese di differenti soggetti.
Una tecnica alternativa, ma altrettanto valida, è quella di utilizzare una flat-box, ovvero una scatola illuminata dall'interno che restituisce un campo uniformemente illuminato e si appoggia davanti al telescopio. La flat-box che ho realizzato per il rifrattore ha richiesto una spesa complessiva di una ventina di euro e circa quattro ore di lavoro. Ecco un semplice progetto per la realizzazione di una flat box. |
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| RAFFREDDAMENTO |
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| Durante le notti estive la temperatura è di circa 20°. In tali condizioni, la cella di Peltier della ccd SBIG riesce a stento a raffreddare il sensore, portandolo ad appena una decina di gradi sotto zero, con il rischio di danneggiarsi, visto che non si dovrebbe caricarla di oltre il 70%. |
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Si ricorre allora al sistema di raffreddamento ausiliario, facendo scorrede un debole flusso d'acqua all'interno del circuito di raffreddamento di cui la camera ccd è dotata.
La realizzazione è molto semplice: basta un thermos da 4 litri, una piccola pompa da acquario, del tubo in silicone e due tubetti rigidi in plastica. Dopo aver praticato tre fori sul lato superiore del thermos, vi si passa il cavo di alimentazione della pompa ed i due tubetti rigidi, fissando il tutto con del silicone.
Due chili di cubetti di ghiaggio e due litri d'acqua fredda prima di partire assicureranno una temperatura di esercizio di almeno -20° per tutta la notte. |
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COMPUTER
Per il controllo della camera ccd e della montatura utilizzo il mio vecchio HP OmniBook XE3 con Windows XP Professional. Non è un pc di ultima generazione, ma per il controllo della camera ccd, della montatura e del fuocheggiatore elettronico va benissimo. |
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| Un piccolo tavolo apribile in alluminio ed una comoda poltrona da regia completano il set di strumenti per le riprese ccd. |
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