tiistai 20. joulukuuta 2016

ESITTELYSSÄ TS IMAGING STAR 80mm APO-KAUKOPUTKI

Tällä kertaa on vuorossa varsinaisen avaruudellisen teeman sijaan poikkeuksellisesti tuote-esittely oman uuden valokuvauskaukoputken osalta. Samalla käyn tekstissä läpi muutamia perusasioita tähtivalokuvaukseen liittyen. Valokuvausosion sisältö koskee lähinnä digijärkkäreitä, koska oma laitteistoni on viritelty juuri digikuvausta varten. Varsinaiset CCD-kamerat ovat sitten asia erikseen ja niistä enemmän jonain toisena kertana.


Näin joulun alla tuli siis pyydettyä joulupukin pajalta uusi kuvauskaukoputki, koska ajattelin olleeni riittävän kiltti vuoden 2016 aikana. Omien kiireidensä vuoksi pukki laittoi paketin tulemaan tänne Turkuun Saksan toimistonsa kautta. Toimittajana oli siis saksalainen kaukoputkiin erikoistunut liike Teleskop Service. Sieltä pitkällisen pohdinnan jälkeen pakettiin valikoitui linssikaukoputki TS Imaging Star 80 mm. Kyseisen kaukoputken polttoväli on 352 mm ja linssin halkaisija tuo nimessäkin oleva 80 mm. Nämä määreet antavat kaukoputkelle valokuvauksestakin tutun aukon koon f/4.4, joka puolestaan kertoo kuinka tehokkaasti kyseinen laite kerää valoa tähtitaivaalta (tästä lisää vähän myöhemmin). Kaukoputki sisältää kolminkertaisen linssijärjestelmän, jonka ansiosta halvoille linssikaukoputkille tyypilliset värivirheet saadaan poistettua. Valokuvauksen avuksi kaukoputkeen on lisäksi asennettu niin sanottu korjauslasi, jonka tarkoituksena on tehdä koko kuvakentästä mahdollisimman tasainen, jolloin lopputuloksena on terävä kuva myös sen reuna-alueilla.

TS Imaging Star on varsin kompakti paketti, joka mahtuu mukaan vaikka matkalle. 

Ohessa tuote-esittely ostopaikan omilla sivuilla.


Ennen varsinaisen käyttöönoton esittelyä, voi olla paikallaan käydä läpi hieman järjestelmäkameran ominaisuuksia ja säätöjä, jotka vaikuttavat kuvan lopputulokseen. Vastaavia ominaisuuksia löytyy nykyään melko monipuolisesti myös puhelimissa olevista kameroista. Erilaisten arvojen ja säätöjen lisäksi käyn läpi hieman muitakin asioita, jotka vaikuttavat lopullisen kuvan muodostumiseen. Tähtitivaan kuvauksessa tärkeimmät huomioon otettavat asiat ovat siis seuraavat:

1. Valotusaika on ehdottomasti tärkein yksittäinen asia taivaan kuvauksessa. Normaalisti päivänvalossa kuvatessa valotusajat lienevät pääasiassa jossain 1/100 – 1/300 sekunnin välillä. Näin nopeat suljinajat takaavat sen, että kuva ei tärähdä helposti ja kuvista tulee tarkkoja. Kaikki tietävät kuitenkin, että baari-iltoina ja muutenkin hämärässä otetuista kuvista tulee hyvin helposti pelkkää suttuista mössöä. Tämä ei johdu yleensä baarissa nautituista juomista, vaan valotusajan selvästä pidentymisestä. Kameran automatiikka pyrkii mittaamaan hämärissä olosuhteissa valotusajan tarvetta ja venyttää aikaa silloin jopa 1/10 – 1/30 sekuntiin. Tämä aika on jo niin pitkä, että käsi ehtii tekemään helposti pienen liikkeen kuvauksen aikana ja siksi kuvasta tulee epäterävä. Pimeän taivaan kuvauksessa valotusajat kasvavat vielä entisestään. Useimmiten tähtikuvauksessa puhutaankin minuuttien valotusajoista murto-osasekuntien sijaan. Tämän vuoksi tukeva jalusta kameran kanssa onkin pakollinen lisävaruste. Pelkkä tukeva jalusta ei kuitenkaan riitä valotusajan kasvattamiseen kovin pitkäksi, sillä kuvaajan harmiksi myös maapallo pyörii niin hurjaa vauhtia, että tähdet muuttuvat parin sekunnin kuvauksen jälkeen selviksi viiruiksi. Tätä tasoittamaan tarvitaan kuvaamisen yhteydessä myös seurantajärjestelmä ja sen tarkka suuntaus, jotta minuuttien valotusajat tulevat mahdolliseksi. Seuranta onkin useimmiten suurin rajoite kuvien pituudelle.

Ilman seurantaa tähdet muuttuvat viiruiksi hyvin nopeasti.

2. Toinen tärkeä asia taivaan kuvauksessa on ns. aukko eli f-lukema, joka kertoo kuinka tehokkaasti laite kerää fotoneita eli valoa kameran kennolle. Järjestelmäkameroihin on saatavilla useita erilaisia objektiiveja, joiden f-arvoa voi säätää. Käytännössä aina f-arvo pyritään saamaan mahdollisimman pieneksi, jotta valonkeräyskyky olisi maksimaalinen. Tavallisissa järjestelmäkameran mukana tulevissa perusobjektiiveissa f-arvo pyörii yleensä 3.5-5.6 välillä, mutta saatavilla on myös objektiiveja, joissa f voi olla jopa 1.4 tai 1.8. Pienimmät f-arvot eivät ole kuitenkaan aivan ongelmattomia, sillä tällöin kuvan syväterävyys kärsii ja kuvan reuna-alueet muuttuvat sumeaksi. Tarkennus pimeässä oleviin kohteisiin on siis erittäin vaikeaa. Myös objektiivin polttovälin pidentyessä (ks. seuraava kohta), on yhä vaikeampaa tehdä pienien f-arvojen objektiiveja. Tämän seurauksena tällaisten objektiivien hinnat karkaavat helposti tähtitieteellisiksi. Kaukoputkea käytettäessa tilanne ei ole aivan samankaltainen, sillä kaukoputkien osalta valonkeräykseen vaikuttaa myös kaukoputken linssin / peilin halkaisija. Kaukoputkien kanssa f-arvoa ei myöskään ole mahdollista säätää kamerassa. Valovoimaisimmat kaukoputket f-arvojen osalta ovat peilikaukoputkissa noin f/3.0 ja linssikaukoputkissa noin f/4.0, mutta näissä siis peilin / linssin halkaisija on suurempi kuin tavallisissa objektiiveissa ja ne ovat siten usein hieman tehokkaampia. Itselläni tässä uudessa kaukoputkessa f-arvo on siis f/4.4, jota voi pitää varsin valovoimaisena linssikaukoputkena.

3. Polttovälin pituus vaikuttaa puolestaan siihen, kuinka suuren (tai pienen) alueen taivaasta saa näkyviin samaan kuvaan. Tavalliset kameran mukana tulevat objektiivit ovat useimmiten jotain 18-75 mm väliltä. Yleensä niissä on myös jonkinlainen zoom-mahdollisuus. Zoomauksen pitäisi olla optinen, sillä digitaalinen zoomaus ei todellisuudessa ”lähennä” kuvaa yhtään, vaan ainoastaan leikkaa sitä reunoilta pienemmäksi. Järjestelmäkameroiden objektiivit käyttävät aina optista zoomausta, mutta tilanne voi olla erilainen pokkareissa ja puhelimissa. Digitaalinen zoomaus on ominaisuutena mielestäni varsin turha, sillä vastaavan leikkauksen voi tehdä myös itse kuvankäsittelyssä kuvan kärsimättä mitenkään. Toisinaan järjestelmäkameroihin saa ostaessa mukaan myös pidemmän polttovälin zoomattavan objektiivin, jossa polttoväli liikkuu jossain 70-300 mm välillä. Nämä ovat kuitenkin laadultaan yleensä luokattoman huonoja ja värivirheet erityisesti tähtikuvauksessa ovat aivan karmeita. Esittelyssä olevassa kaukoputkessa polttoväli on siis 352 mm ja se sisältää korjauslasin värivirheitä varten. Edes tuo 352 mm ei kuitenkaan millään mittarilla ole riittävän pitkä polttoväli, kun kuvataan pieniä galakseja tai edes planeettoja. Silloin tarvitaan esimerkiksi Kevolan suuren kaukoputken kaltaista järeää laitetta, jossa polttoväli on paljon suurempi. Kevolassa se on 2940 mm. Tälläisella pitkällä polttovälillä on mahdollista kuvata jo Kuun yksittäisiä kraatereita tai pienen pieniä ja kaukaisia galakseja. Pitkä polttoväli tuo tietysti taas yhden lisähaasteen pitkille valotusajoille, nimittäin seurannan ongelman. Mitä pienempi alue taivasta on näkyvissä kameran kennossa, sitä nopeammin se tietysti liikkuu eli pitkillä polttoväleillä seurannan tulee olla tarkkaakin tarkempi tai vaihtoehtoisesti tulee kuvaamisen yhteyteen järjestää tietokoneohjattu seurantajärjestelmä.

4. Kameran ISO-arvoa säätämällä voi puolestaan vaikuttaa signaalin vahvistamiseen, jolloin kamera automaattisesti kirkastaa saapunutta fotonia kameran kennolla. ISOa kasvattamalla ei kuitenkaan automaattisesti saada parempia kuvia, sillä oikeasti valoa saapuu kennolle vain sen verran kuin valotusaika sallii. ISOn nostaminen esimerkiksi 200 → 800 voi kuitenkin olla joskus hyödyllistä, kun kontrasti pimeän taustataivaan ja kirkkaamman kohteen välillä kasvaa. ISO-arvoa ei kuitenkaan voi nostaa loputtomiin, sillä seurauksena myös kameran kohina kasvaa huomattavasti ja tekee lopputuloksesta epätasaisen. Oikean ISOn valitseminen riippuukin usein monesta asiasta kuten kuvausolosuhteista, itse kamerasta ja valotusajan pituudesta.

Yksi yksittäinen ja käsittelemätön kuva on vielä melko lailla vaatimaton ulkonäöltään. Esimerkissä Seulaset: Valotusaika 2 min 30 sek., Aukko f/4.4, Polttoväli 352 mm ja ISO 800. Kevola, Paimio, 3.12.2016.

5. Tähtitaivasta kuvatessa tulee eteen vielä yksi merkittävä ja huomioon otettava asia. Vaikka edellä olevat asiat saataisiinkin optimaalisiksi, ovat useimmat taivaan kohteet tästä huolimatta niin himmeitä, että niiden yksityiskohdat jäävät helposti piiloon. Myös ilmakehän olosuhteet muuttuvat jatkuvasti jonkin verran, jolloin yksittäinen kuva on lähes aina melko kohinainen. Tämän vuoksi parhaimman lopputuloksen saa, kun kuvaa samaa kohdetta useita kertoja ja pinoaa ne myöhemmin yhdeksi kuvaksi. Näin kohteen todelliset signaalit vahvistuvat ja vastaavasti taustataivaan virheet tasoittuvat yhtenäisemmäksi. Ei ole mitenkään harvinaista, että netistä löytyvissä upeissa kuvissa voi yhteenlaskettu valotusaika olla vaikkapa 60 x 10 minuuttia, joka vastaa yhteensä 10 tunnin valotusaikaa. Työmäärä upeiden kuvien saamiseksi on siis varsin suuri ja vaatii jonkinlaista omistautumista asialleen.

6. Kaikesta huolimatta pinottu loppukuvakin vaatii vielä viimeistelyä, joka tapahtuu kuvankäsittelyohjelmalla. Lähes kaikilla kuvankäsittelyohjelmilla voi tehdä jotain, mutta parhaimmat ohjelmat on suunniteltu erityisesti tähtikuvien käsittelyyn. Yksi suosituimmista on PixInSight, jota itsekin käytän. Sen algoritmit on laadittu tähtitaivaan ominaisuudet huomioon ottaen, jotta lopputuloksesta tulisi mahdollisimman hyvä. Kuvankäsittelyn tarkoituksena on siis edelleen jatkaa kohteen korostamista ja toisaalta pyrkiä saamaan taustataivaasta tasaisen pimeä ja himmentää kirkkaimpien tähtien häiritsevää loistoa. Mitään ylimääräistä kuvaan ei tietenkään laiteta.

Ja lopuksi tietysti kommenttina, että kaikki alkuperäiset kuvat otetaan ns. raakakuvina eli RAW-muodossa, koska tavallinen jpg-muoto hävittää erittäin paljon kuvan informaatiota, jolloin loppukäsittely on käytännössä toivotonta.

Kun kuva on pinottu ja käsitelty, niin taustalta paljastuu huomattavasti enemmän yksityiskohtia kuin yksittäisestä raakakuvasta. Tässä 40 x 2 ½ minuutin valmis kuva.

Mutta varsinaiseen asiaan eli kaukoputken käyttöönottoon. Tuote saapui siis Saksasta hyvin sujuvasti reilusti ennen joulua, joten pitihän sitä tietysti kokeilla, kun kerrankin sää antoi siihen mahdollisuuden. Ensimmäinen vierailu Paimion Kevolaan tapahtui joulukuun alussa, jolloin pistäydyimme Heinon Mikon kanssa tekemässä ensimmäisiä testejä. Pienien viritysten jälkeen saimme asetettua kaukoputkeen kiskon ja sijoitettua sen Mikon kallioon pultattuun tolppaan, johon on puolestaan asennettu kiinteä seurantajalusta. Ensimmäinen tehtävä oli suunnata putki kirkkaaseen tähteen, jotta saisimme asetettua tarkennuksen ja suuntauksen kohdalleen. Nämä onnistuivatkin mainiosti, joten pääsimme pian illan varsinaiseen kohteeseen eli Seulasiin. Seulaset on helppo ja kirkas avoin tähtijoukko, jonka ympärillä on sinertävää heijastussumua. Suurena kohteena se sopi erittäin hyvin testitarkoitukseemme. Lisäksi tähän aikaan vuodesta Seulaset on ilta-aikaan korkealla etelässä, jolloin ilmakehän väreily vaikuttaa vähemmän kuvaamiseen. Ensimmäisen testikuvan jälkeisessä pikaisessa tarkastuksessa Seulaset näytti varsin normaalilta, joskin pientä viiruntumista näytti olevan tähdissä. Oletimme sen johtuneen seurannasta tai muusta tärähtämisestä kuvan aikana. Virhe ei vaikuttanut kovin suurelta, joten annoimme kuvauksen jatkua 2 ½ minuutin jaksoissa yhteensä 40 kuvan verran. Kuvausilta onnistui teknisesti varsin hyvin ja saalina oli siis kaikkiaan 1 tunti ja 40 minuuttia Seulasten kuvia. Seuraavan päivän tehtäväksi jäi kuvien pinoaminen ja analysointi. Lopputulos ei kuitenkaan ollut toivottu. Keskiosiltaan kuvassa oli kaikki kohdallaan, mutta reunoja kohti mentäessä tähdet olivat viiruntuneet todella pahasti. Viirut olivat symmetrisesti kohti kuvan keskustaa, joten syy ei siis ollut seurannassa tai muussa kameravirheessä vaan optiikassa. Parin päivän pohdinnan jälkeen syy viimein löytyi. Olin unohtanut tarkistaa kaukoputkessa olevan korjauslevyn ja kameran kennon välisen etäisyyden, jonka ohjeiden mukaan pitää olla tasan 68 mm. Pikaisen laskutoimituksen jälkeen sain todelliseksi etäisyydeksi 54 mm, joka riittää hyvinkin aiheuttamaan kuvaan kuvatun ilmiön. Eipä siinä sitten ollut muuta mahdollisuutta kuin lähteä etsimään jostain se puuttuva 14 mm. Onneksi yhdistyksemme on hankkinut kaikkea mahdollista ja mahdotonta tornin tiloihin, joten löysin varsin nopeasti sopivan lisäosan kaukoputken ja kameran väliin ja siten etäisyyden oikeaksi. Tai no, oikeastaan sovittimen kierreosa oli turhan pitkä ja todellisuudessa etäisyydeksi tuli 1 mm liikaa. Riittävän lähellä kuitenkin, jotta uusi testi olisi mahdollinen.

Ensimmäisessä testissä kulman tähdet venyivät muodottomiksi ja epäselviksi väärän pituisen sovittimen vuoksi. Kevola, Paimio, 3.12.2016.

Seuraava mahdollisuus uuteen testiin saapuikin jo heti muutaman päivän kuluttua. Pilviennusteet eivät kuitenkaan näyttäneet hyvältä, joten teimme Mikon kanssa varsin pikaiset järjestelyt kuvausta varten heti alkuillasta pimeän tultua. Kaukoputki ja kamera jälleen kiinni tornin pihalla olevaan jalustaan ja kuvaamaan. Tällä kertaa valitsin kohteeksi Andromedan galaksin, joka niin ikään on suurena ja kirkkaana kohteena hyvin sopiva hankkimalleni kalustolle. Andromedan galaksista kertyi kuvamateriaalia vain 18 x 2 minuuttia, mutta säädön vaikutukset näkyivät jo selvästi kuvan reuna-alueilla. Vähäisestä kuvamateriaalista huolimatta sain tarkistettua, että tähdet näyttivät nyt kuvan reunoilla lähes samanlaisilta kuin kuvan keskustassakin. Harmikseni olin kiireen vuoksi kuitenkin ollut liian hätäinen tarkennuksen kanssa ja tähdet jäivät siksi epäteräviksi. Pinoamisen avulla tilanne parani hieman, mutta kovin läheistä tarkastelua ei Andromedan galaksin lopputulos kuitenkaan salli. Joka tapauksessa testi osoitti oletuksemme oikeaksi eli ”optiikan virhe” oli kuin olikin vain omaa tietämättömyyttäni ja väärää arviointia (helppoa tämä kuvaaminen).

Seuraavassa testissä tähdet olivat muodoltaan jo paljon pyöreämpiä, vaikka tarkennus ei tällä kertaa onnistunutkaan erityisen hyvin. Pikatesti (18 x 2 minuuttia) Andromedasta antoi kuitenkin jo suuntaa siitä minkälaisia kuvia on odotettavissa. Kevola, Paimio, 6.12.2016.

Seuraava testi kuvaamisen kanssa olikin sitten kaukoputken saaminen kiinni varsinaiseen torniin ja yhdistyksen suuren kaukoputken ”reppuselkään”. Siinä olisikin sitten sellainen jalusta, jossa oma lyhyen polttovälin kaukoputki saisi seurannan käytännössä niin pitkäksi aikaa kuin haluaisi. Jalustahan on itse asiassa niin hyvin suunnattu, että jopa siinä seisova 2940 mm polttovälin Planewave voi ottaa 8-10 minuutin valokuvia ilman erillistä seurannan ohjausta. Lyhyt 352 mm kaukoputki voisi siis viettää siinä kyljessä helposti vaikka tunnin, jos kuvan ylivalottumista ei tapahtuisi jo aikaisemmin. Joka tapauksessa suuren kaukoputken kyljestä löytyi kiinnitykseen sopiva metallinen kisko, jossa oli sekä pitkittäisiä rakoja että koloja ruuveille. Valitettavasti raot eivät olleet yhteensopivia kaukoputkeni kiskoissa olevien kolojen kanssa. Hieman soveltaen päädyin hankkimaan aavistuksen koloja pienemmät siipimutterit, jotka menivät sekä pitkittäisistä raoista että kaukoputken kiskosta sopivasti läpi. Kolmella siipimutterilla sain mielestäni kaukoputken mukavasti kiinni, joten pääsin jälleen uuden testin tekemiseen. Kun kaiken lisäksi sää oli edelleen suosiollinen, niin pääsin puuhastelemaan tätä ”lopullista” koitosta vain muutaman päivän edellisten jälkeen. Tässä vaiheessa Kuu oli kuitenkin jo häiritsevän suuri ja taivaalla oli muutenkin runsaasti jonkinlaista jääsumua ja -hilettä. Kaikesta huolimatta valitsin rohkeasti kuvauskohteeksi uudelleen Andromedan galaksin, jota sitten kuvasin kaikkiaan 23 x 4 minuuttia eli noin 1 ½ tuntia. Lopputulos oli tietysti olosuhteiden vuoksi heikko erityisesti taustataivaan osalta ja myös galaksin yksityiskohdat katosivat Kuun loisteeseen. Toisaalta testin päätarkoitus eli kiinnitys osoittautui toimivaksi, eikä otetuista 23 kuvasta yhtään tarvinnut hylätä seurantavirheen tai muun vastaavan vuoksi. Kaikki näyttäisi siis olevan valmista varsinaiseen kuvaamiseen, mutta perinteiseen tapaan on taivas tietysti mennyt jälleen pilveen, eivätkä ennusteetkaan kovin hyvältä näytä. Tätä tämä suomalainen tähtiharrastus on.

Kaukoputki on nyt kiinnitetty suuremman kaverin kumppaniksi hyvään jalustaan, jossa pitkätkin valotusajat ovat mahdollisia. Kevola, Paimio, 10.12.2016.

Kolmas ja viimeinen testikuva Andromedasta osoittaa kuinka paljon Kuu ja sää voivat heikentää tuloksia kuvaamisessa. Kevola, Paimio, 10.12.2016.

Kuvat: © Jani Laasanen 

Ei kommentteja:

Lähetä kommentti