【摄星技术】月亮王子的远程天文台开光全纪录

作者:@月亮王子

原文地址: https://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309404419971613589528

​​什么是远程天文台?

远程天文台,就是把望远镜放在一个理想的观测地点,配备全套控制系统,然后在家里的电脑前操作这台望远镜来拍摄天体。

远程天文台的优势太明显了。第一,你可以挑选足够好的夜空环境所在地去搭建远程天文台。第二,你可以不用每次拆装和调试设备,只要一次调试妥当就再也不会去拆它。第三,你可以在家悠闲的拍摄,不费一丝体力,也不会挨冻或者被蚊子咬。第四,远程台依赖当地的天气,和使用者所在地毫无关系,所以无论刮风下雨,只要远程台天气良好就可以拍摄。

所以,远程天文台一直是我们许多人的梦想。

开篇

对于我而言,其实早在2年前,就想搭建自己的远程台了。那时候,已经有不少思想超前的爱好者在云南武定、浙江、武汉、北京等地周边搭建远程天文台。我当时就特别羡慕,但限于当时对远程控制的技术没什么了解,而且一直也没等到合适的机会,所以仍然停留在天台和野战的阶段当中。

直到今年7月份,我们老家的星友涛神说在西安附近搭了个远程台,而且还有个机位空着。我突然觉得,这不就是为我准备的吗?赶紧拿下最后一张门票!

远程天文台的确是天文摄影中最最复杂的,需要准备的东西有很多,非常多,估计能让大家大开眼界。

简单来说包括:

1. 主望远镜:黑洞10寸F4牛反(口径254mm,焦距1000mm)

2. 双轴电跟带goto功能的赤道仪:艾顿CEM60

3. 主相机:ASI1600MM Pro。因为是黑白相机,还得配套EFW电动滤镜轮,36mm LRGB,Ha,SII,OIII滤镜,自动更换滤镜拍摄所有常见波段。

4. 导星系统:OAG和导星相机

5. 彗差修正镜:锐星0.95X MPCC,给主望远镜和主相机修正像场。

6. 电调焦:EAF电调,用于自动对焦。

7. 4G WIFI盒子:华为的4G wifi盒子用于连网,实现远程登录,控制拍摄和照片回传。

8. 工控电脑:i5 8G 256G工控电脑,用于控制和连接赤道仪、主相机、导星相机、电调焦、滤镜轮,还有4G WIFI盒子。

9. 立柱:WFT立柱,用来支撑赤道仪和望远镜,减少望远镜打腿的可能性。

10. 遮光罩:给牛反主镜遮挡周围环境光,同时可以减少结露的可能性。

11. 无线控制的插线板:用来远程开机和关机。

12. 数据线:包括赤道仪控制线、USB数据线、网线、电源线等等。

13. 电源适配器:12V的电源适配器用于给所有设备供电。

因为从苏州到西安布置远程装备路途遥远,而且车票很贵,来回折腾真的伤不起。为了确保过去一次就把所有设备调试妥当,必须等到一两个连续晴天才能出发。这一等,时间就到了9月份。终于一切都计划好了,赤道仪和立柱提前运抵西安。主镜因为经不住快递折腾(曾有过惨痛经历),为了100%保险,自己亲自带过去,还有其他所有重要配件。

打包好的黑洞牛主镜

打包好的黑洞牛主镜

上高铁抱个大镜子,真的很不容易,检票进站上车,累的满头汗。

9月5号早上的高铁,中午2点到达西安,和涛神还有老赵他们在路上吃了一碗羊肉泡馍,就马不停蹄的一起出发上山安装设备。天气晴朗,丝丝卷云不用担心,一定会在日落后消散!


到了远程台,太阳已经快落山了。安装设备的时候拍了个延时视频,感觉很有纪念意义,就是拍到一半的时候,手机倒了,结果视频就只有这么短。

安装所有设备花费了大约1个小时,每个步骤都力求完美,不仅要安装镜子、相机啥的,还要连接数据线、网线、电源线,然后把线缆绑好,最后是把相机角度摆正,望远镜的平衡调节都调节到位。

接下来就是最关键的部分~调试设备!

设备调试

设备调试是最复杂也是最难的部分,这也是为什么我要亲自跑一趟的原因。

第一步(Easy模式):对极轴

我用的是最原始的方法,通过赤道仪的光学极轴镜来对极轴。艾顿CEM60的光学极轴镜用起来非常简单,先在手柄上查一下北极星此刻的位置,北极星就像是钟表的指针一样围绕着北极旋转。比如下面左图所示,当时北极星是在钟表4点33.7分的时刻。然后通过光学极轴镜观察(如右图所示),将北极星放到箭头所在的4点33.7分的位置就搞定了。北半球北极星用的是内圈刻度,而南半球“南极星”用外圈刻度(其实南天极附近并没有亮星,只能拿暗星将就将就)。


这样虽然不是极为精确,但是好好对一下也基本上在几角分的误差范围内,足够深空拍摄用了。

第二步(Hard模式):调光轴

牛反望远镜的光轴是所有牛反用户永远的伤!精确调节光轴的技术,需要很多时间的磨练和积累,而且就算是老司机,也不敢保证能100%调好,有时候调节到位是需要一点点运气的。

这次我带了巴德的激光校准器,还在电脑上安装了CCDInspector(一款像场平整度分析软件)。激光校准是我非常喜欢的工具,它可以很精确的对好副镜而且适合晚上使用。而主镜的校准,纯靠激光是不够准确的,激光调好主镜以后,还需要拍摄星空照片用CCDInspector分析像场平整度,然后拍一张,分析一张,调整一下主镜。


再拍一张,再分析,再调整。


这个过程虽然看似简单,但非常的耗时。我大概是从晚上9点左右,调到晚上12点左右,才总算调到差不多了。后来觉得不够完美,又从凌晨1点钟调试到3点。两轮过后,感觉这回真差不多了。不过,大口径牛反光轴并不是很稳定如一,毕竟主镜镜片很重,重力会造成主镜座支撑结构一定的弹性变形,在指向不同角度的天空时,光轴也会发生一点偏移,所以说,你想调到绝对完美,是不可能的事情。

第三步(地狱难度):整套系统的一体化调试

这一步相当于在现场模拟远程控制,用另一台电脑远程登录到望远镜的工控电脑,然后用SGP(Sequence Generator Pro,一款强大的全自动化拍摄软件)进行全自动化拍摄试验。

这个SGP软件控制望远镜工作的原理分为5大步骤:

1. 自动启动所有设备,包括赤道仪,主相机,导星相机,电调焦,滤镜轮等等。

2. 自动控制望远镜和赤道仪指向目标(行话叫:goto)。

3. 自动拍照片解析对准的位置,然后调整望远镜精确对准目标(精度在几个像素误差以内,非常精确)

4. 自动控制对焦。

5. 自动开始拍摄任务,拍摄完成后停止所有设备,然后让赤道仪归位(行话叫:Park)。

我调试了一个多小时,1/2/4/5功能都正常工作了。就是第三步解析,一直解析不出来。可能是望远镜拍摄视野太狭窄(只有1度*0.8度)。解析老是失败,现场一直都没有想明白怎么回事,所以也不知道怎么解决它。

归程

调试一个晚上后,确认所有现场才能调试的设备都运转正常,解析的问题只能回去再慢慢搞。很巧的是,远程天文台7位成员正好都有空,于是在西安大家聚了一下,非常开心。

在回去的动车上西安天气依然很好,我就在座位上用4G热点远程控制望远镜,继续研究解析问题,希望能悟出问题的原因,不过一路上依然没有成功。

SKYX成为救命稻草

回到苏州,在线请教了温总和钟点大神后,他们给我的建议是,先装个SKYX和离线解析数据包,用SKYX解析试试(因为SKYX可以进行快速的全天盲解)

1.7G的SKYX和500M的离线解析数据包,上传到远程工控电脑就花了我将近1天的时间。

上传和安装完毕之后,突然意识到另一个致命问题,我不会SkyX啊!!

咋办???

现学!!!

这么复杂的软件,不可能去从头一点一点请教别人的,也没有人有耐心一步一步教我怎么用的。作为SkyX的全新小白用户,自己去网上找教程和看视频学习,嗯,就是这样的。

首先我非常清楚自己要解决的首要问题是,如何把离线解析数据包导入SkyX。百度之后,我找到了这个。(百度真的很有用)

按照教程,成功导入数据包后,软件解析功能就完整了。接着,就是学怎么用SkyX呗。上网继续搜教程,找到了Linkage大师的SkyX视频教程,重点学习下面五点:

1.软件里有哪些必须要设置的,还有咋样设置?

2.咋样连接相机、赤道仪?

3.咋样在SKYX里让望远镜指向目标(也叫goto)?

4.咋样拍摄照片并解析位置?

5.咋样让解析数据同步给赤道仪?

Linkage大师的视频教程讲的很详细,一个点一个点扣,很快这些问题就搞懂得七七八八了。就是在解析这一块不是很清晰。因为视频中是在模拟环境下的解析的,和实战解析肯定有些出入。导致,实际操作时让我有点困惑,需要一边看教程,一边反复尝试。

9月21日晚上,西安经过两个星期的开光定律后,终于放晴了。于是,一边学Skyx一边试着解析。解析和同步的研究,真的花了我半个晚上的时间。望远镜也出现过指向异常,归位异常等一系列奇奇怪怪的事情。出错了没关系,就让望远镜回到0位重新开始呗。

经过十来次的失败之后,我理了理思路,我觉得我不能着急解析,需要从最基础的步骤做起,现在赤道仪的0位有点偏​。

首先,用艾顿赤道仪自带的艾顿指挥官软件,让望远镜自动寻找0位,并完全归0。此时,望远镜指向北极星附近。


确认0位没问题了之后,准备先goto到一颗亮星试试。我选择了北斗七星中的开阳(英文名:Mizar)(因为它有一颗伴星),这样对准开阳之后,我能100%确定它就是开阳(因为能看到一颗亮的伴星),而不是北斗七星中的别颗。

使用SKYX的telescope菜单中的Closed Loop Slew。这个功能就是精确对准目标。Closed Loop Slew其实包含了三个自动步骤:

1. 自动goto到目标位置

2. 自动拍一张照片解析,看偏了多少,然后再goto一次。

3. 自动拍一张照片解析确认

用Closed Loop Slew后,经过以上三步,开阳已经出现在视野里,这时候赶紧把坐标数据同步给赤道仪。意思就是告诉赤道仪你现在已经对准啦,用开阳星的赤经赤纬坐标覆盖掉赤道仪记录的错误坐标。

然后再goto到另一颗恒星,比如织女星(Vega),然后再同步一次。然后再指向一个好认的深空天体,M42,对准后再同步。

经过几次尝试之后,发现赤道仪的goto和寻星已经非常准确了。甚至可以一次就对准。

这样赤道仪的校准就完美完成了。下一步,开启SGP,再次尝试goto和解析,发现一切正常,解析终于成功啦!!!

终于,所有问题都解决了,历史性的一刻即将到来!

远程望远镜开光

到了后半夜,也就是22日凌晨,月亮已经升起来,而且是下弦月。月光影响非常强,不过,对于我来说真的无所谓,我只需要拍摄几个常见目标验证一下自动拍摄功能再看下拍摄效果,又不指望出什么大片。

远程望远镜核心三大件重申一下:

10寸黑洞牛反,ASI1600MM Pro相机,CEM60赤道仪。

第一个目标,就是当时位于天顶附近的三角座星系M33,L通道,5分钟单张:

哇,当时我看到这张拍出来的时候,真的太激动了!当时的视宁度非常好,5分钟单张看到的细节异常清晰!接着又拍了一张仙女座星系M31,同样是5分钟单张曝光:

仙女座星系可比三角座星系看起来大多了,我的望远镜只能拍下半个星系。不过,可以很清楚的看到星系旋臂上尘埃带的细节。中间偏右的小亮斑,是仙女座星系的伴星系M32。这可是单张啊,要是叠加几十张,后期处理一下,不得了!

接着试了一下波德星系M81和雪茄星系M82,这也是未来必拍的目标之一。感觉5分钟单张,细节不是特别明显,可见这两个星系的亮度比起前面的M33和M31要暗多了。不过,相信叠加之后应该比单张强很多。况且他俩可以出现在同一视野中,一箭双雕也是很不错的选择。

最后天亮前,拍了一下刚刚升起的猎户座大星云M42。也是L通道单张5分钟。猎户座大星云几乎是我每年必拍的目标,今年用10寸黑洞牛再次拍出来,一种熟悉感觉又回来了,心里特别踏实。现在拍它还时间尚早,等到冬天再正式拍一次M42。

几张测试样片看下来(可能小图大家看不出来什么区别,需要看原图),也证实了我之前的想法,大牛反在不同的指向角度拍摄,像场平整度会受到一些影响。不过,确实无需太纠结于“完美”这个事情,只要中心像场没什么问题,边边角角星点飞一点也无伤大雅。

出片才是最重要的!出片才是最重要的!出片才是最重要的!!

全程回顾

这次远程天文台搭建之旅,是我人生中一段精彩回忆。正如所有珍贵的回忆一样,它所包含的情感是复杂的。有紧张,有兴奋,有疑惑,有失落,也有重拾信心的满足!正如我在《玩转月球摄影》第六篇所写的一样,这是一条爱好的路,每一次突破都是路上沿途美丽的回忆。谁也不知道这条路有多远,何时会是尽头,不过我相信,现在里终点还很远,我还会继续把自己的经历书写下去!

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