你可能不知道的科研相机系列（1）：QHY42

QHYCCD不只做面向爱好者的业余级相机。凭借的多年累积下来的经验和一流的技术，QHY在近年来一直承接着来自国内外天文台、研究所、实验室、高校等的科研级别的订单。比如NASA, 国家天文台等，都是我们的合作伙伴。

科研级相机系列对于绝大多数业余爱好者来讲是平日接触不到的东西，原因也很多，比如有一些设备的定位已经超出了深空摄影的范畴，有的设备需要机构级的大型观测设备才能发挥其效果，另外由于高昂的制造成本所限，有的已经超出了个人能承担的限度。

QHYCCD部分科研级相机

而这个系列就是想解开科研级相机的神秘面纱，带大家看看科研级相机都是做什么的。本期我们先来请出科研级相机里面长得最像业余级相机的：QHY42。


日常的民用级别的画幅不同，42采用的是22.5mm见方的传感器，整机看起来除了传感器形状比较标新立异之外和民用级相机并无太大区别。但如果真的把它看成普通民用机的话，就真的委屈它了。

QHY42使用Gsense400 Scientific CMOS传感器，具有非凡的95％峰值QE，79％UV QE和非常好的NIR响应，以及22.5mm x 22.5mm的传感器尺寸，11um像素尺寸和89ke满阱电荷量。读出噪声低至1.7e-，加上超高的QE使得相机对昏暗物体成像时也可以实现高SNR——仅5个光子就能产生SNR> 3。此外，QHYCCD采用了先进的技术来减少放大器辉光，而且每个像素上没有微透镜，避免了对光度测量的影响。

如果不太懂上面说的是什么的话，那就直接说一下它的具体应用领域：和爱好者熟知的天文摄影不同，这是一台可以直接拍摄宇宙深空的视频机。

拍摄视频到底比摄影牛在哪里呢？最简单的一点是，平时需要长曝光才能看得见一点影子的东西现在直接就能在电脑屏幕上看了。



图为QHY42拍到的实时星空视频影像截图，拍摄于内蒙古。（完整视频就存在笔者的电脑里，但文件实在太大，上传又严重压缩画质，日后再找个好渠道分享出来吧……）可以看出随便一个未处理的单帧截图都有很惊艳的表现效果。

而着就能显示出QHY42的厉害了吗？当然还没有。需要补充的是，这次拍摄没有用到任何的天文望远镜和赤道仪。镜头用的是中一光学50mm f/0.95（被大家称为“夜神”的那颗优秀国货），至于下盘……是笔者自己从公司随便拿的一百多块的三脚架。

而当42真正被架到机构级别的观测设备上时，又能做些什么呢？
相信有人已经猜出来了。没错，视频不同于摄影的重要区别在于可以实时显示被观测物体的动态。这对于研究高速移动的天体（如人造卫星、宇宙碎片、近地小行星等）具有重要意义。

接着拿上面朴实无华的三脚架镜头套装举例。下面是经过压缩之后的gif图演示。可以看到画面中右侧又明显的高速移动的亮点，那便是移动中的人造卫星。



实际画面截屏

目前42的天体追踪已经在大型研究机构中有了实际案例。比如：

1. 空间碎片观测
你可能看到过科幻电影中宇宙飞船被太空碎片击落，造成太空灾难的场景。例如，在俄罗斯电影《莫斯科陷落》中，一名外星人的飞行器被流星雨击中，然后被俄罗斯空军为误认为是北约的间谍飞船并击落，导致它撞毁莫斯科的几座建筑物并造成数百人死亡。另一个例子是英国电影《地心引力》，在太空碎片摧毁了许多座通信卫星后，美国宇航局宇宙的太空飞船与任务指挥中心失去了联系。

奥林巴斯1号（Olympus-1）是1980年代欧空局的通信卫星，在当时是有史以来建造的最大的民用通信卫星，被人们称作“大卫星（LargeSat）”。1993年8月11日至12日，这颗卫星失去了地球指向姿态并开始旋转，随后，一个机载陀螺仪失灵。这种故障是因为在英仙座流星雨的高峰期，卫星被斯威夫特－塔特尔彗星（109P / Swift-Tuttle）的一小块击中并损坏。随后对卫星进行的尝试修复行动消耗了太多燃料，却仍无法使卫星重新运作。最终，奥林巴斯任务被迫中止，卫星被送到了“卫星垃圾场”——GEO丢弃轨道。

英国伦敦的Northolt Branch Observatories天文台对岩本彗星（Comet Iwamoto ， C / 2018 Y1）于近期进行观测时，Olympus-1意外地穿过了照相机的视场。Northolt Branch Observatories用于此次观测的相机就是由QHYCCD公司设计和生产的科学级CMOS相机—— QHY42。

“我们发现OLYMPUS-1的旋转周期为68.4±0.8秒，并且光变曲线的变化幅度很大（> 3 星等），这可能源自于卫星大型太阳能电池板对太阳光的反射”，Northolt Branch Observatories在Facebook上说。



2.火箭轨道追踪
2019年1月3日10时26分，承载着“嫦娥四号”登月任务的玉兔二号月球车，日前已成功完成世界首次在月球背面的软着陆。之后不仅是嫦娥四号，嫦娥二号也因一些机缘巧合进入了天文学家和天文爱好者们的视线。在嫦娥二号无人太空探测器发射近十年后，将它带到月球的火箭的残余部分仍在地球轨道上运行。这个残余部分被命名为“2010-050B”。

英国伦敦的Northolt Branch Observatories天文台与Haute Provence的SATINO Remote Observatory 天文台的Jost Jahn合作拍摄了嫦娥2010-050B。拍摄使用了QHYCCD生产的科研级CMOS相机QHY42。在拍摄时，2010-050B的轨道周期大约为16天，近地点和远地点分别位于距地球108,000公里和433,000公里的位置。但它的轨道在数月的时间尺度上是混乱的。





（为方便显示图像已经经过反色处理）

3.近地小行星轨道、掩星观测
近地天体(NEOCP：近地天体确认页面）对象zu22d 25。mag + 19.2版。数据采集: QHY42，from The Northolt Branch Observatories



于前不久刚刚划过地球的小行星2002 PZ39的追踪视频。最近时离地球也有月亮距离的15倍那么远。



QHY42 极高的量子效率和很低的读出噪声使得录制视频变得简单高效。这些出色的功能使QHY42相机成为天文和其他科学研究的理想选择。

相关文章链接：
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https://www.qhyccd.cn/index.php?m=content&c=index&a=show&catid=9&id=284
https://www.qhyccd.cn/index.php?m=content&c=index&a=show&catid=9&id=363
https://www.qhyccd.cn/index.php?m=content&c=index&a=show&catid=9&id=308
Northolt Branch Observatories的原始帖子可以在https://www.facebook.com/NBObservatories/ 找到。

科研级的外表应该做得有逼格一点

多少钱吧？