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[天文观测] 【深空前期 8】天爱者永恒的话题之四:导星

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田麦Lv.14 显示全部楼层 发表于 2020-7-7 17:56 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题

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本帖最后由 田麦 于 2020-7-10 11:42 编辑

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经历了对极轴、调平衡、调焦这三关,眼看只要搞定导星就能进入实际的深空拍摄了。可惜不少初哥的第一次导星是不顺利的。这是因为这波操作需要对赤道仪性能比较了解。还要正确地连线和安装软件。下面介绍与导星相关的知识。

一、导星三部曲

A、赤道仪初始定位(只需做一次)
1、极轴镜对极轴:让赤道仪的指向和天轴一致
2、两星或三星定位:让赤道仪系的座标系和天球的座标系一致

B、赤道仪的目标寻找(寻星)
1、寻星镜(不是导星镜):这是一个附设在主镜一侧的小型目视望远镜,目镜内有十字线。利用它的视场比主镜宽广的特点,可以较快地对照星图操作赤道仪手柄发现被观察的目标。
2、goto:利用赤道仪内置的星图,当你在赤道仪手柄上发出需要观察目标的指令后,自动转到您指定的观察目标

C、赤道仪的目标跟踪(导星)
1、赤道仪本身的跟踪功能:利用赤道仪本身以恒星速(或太阳速等)的速度,持续追踪指定的目标。
一般的赤道仪属于双轴电跟(赤经和赤纬同时跟踪),
星野赤道仪属于单轴电跟(只跟踪赤经,不跟踪赤纬)。

如果不借助导星镜,仅使用赤道仪自身的跟踪功能,则称为盲跟。

2、导星跟踪:通过导星镜上的导星相机连续地拍摄被导星目标,得出目标偏离值后即时传送给赤道仪校正,使赤道仪更准确地跟踪目标。

二、3种不同的导星设备

1、导星镜+导星相机的导星:导星镜是一个小型望远镜,和主镜同轴安置在一起。安装在导星镜上的导星相机用来拍摄被导星的画面,让计算机解析后得出导星信号,反馈给赤道仪校正。这是最常见的导星组合,一般用于短焦距的主镜(一般的折射镜)。

2、偏轴导星OAG组件+导星相机的导星:不使用另外设置的导星镜,只利用主镜光路上放置的OAG的一个小棱镜,将一部分星光反射到导星相机上。用来拍摄被导星画面,让计算机分析后得出导星信号,反馈给赤道仪校正——此组合多用于长焦距的主镜(如牛反和折反射望远镜等)。

3、一体化导星器:以上的导星均需要配备电脑分析导星信号并反馈给赤道仪。一体化导星组件则是一个单独的器件,不需要电脑便能将导星信号反馈给赤道仪。例如:SBIG公司的SG4、星特朗的NexGuide。SkyWatcher的SynGuider

三、为什么要导星?
1、普通的赤道仪制造的时候,由于丝杆、涡轮有加工误差,会在某个地方发生转动速度不均匀的情况,致使赤道仪盲跟时会使被拍摄目标在视场中的位置发生变化。

2、更重要的是因为在大气中,星光具有蒙气差,当长时间拍摄,星点在天顶往地平线移动时,透过望远镜拍摄到的星点和对照星图的位置相比,会不断地偏高。因此拍摄目标的星点会发生不断往高处的移动(一般由于蒙气差,天顶和地平观察到星点的位置和实际位置会发生1~2角分的偏差。这个偏差对长时间的深空摄影来说将是致命的)。所以需要通过导星去校正。

四、导星原理
导星过程,就是导星相机以每秒1~2幁左右的频率,实打实地不断对准被导星进行拍摄,当发现这颗被导星偏离视场了,便告诉赤道仪的驱动机构修正赤经或赤纬的转动速度,使得被导星在视场中的位置永远不变,从而保证了同轴安装在赤道仪上的主镜的拍摄目标在画面中的位置也保持不变,拍摄的星点浑圆不拖线。

五、配备导星镜时应该注意的问题
在主相机和导星相机像素大小基本一致的情况下,导星镜合理的的焦距应为主镜焦距1/3到1/4。例如主镜焦距如果是600mm,则配套的导星镜的焦距应选用200到150mm之间。

六、初哥首次导星时的过关斩将

先了解整个天文拍摄系统硬件及软件之间的关系(图中黄色和绿色的表示连接线)
A、设备的硬件连接——需要接对赤道仪与电脑、导星相机之间的连接线,而且这几根连接线一定要选对,质量要好!

(连接线+驱动程序)是个坑,这个坑三天三夜也说不完。很多深空拍摄者初次导星没能如愿开始,就是因为落入了这个坑中。

1、电脑和赤道仪之间的连线方式。
由于赤道仪品牌不同,同品牌各个时期出品的机器接口不同,所以情况比较复杂。

  (1)多数情况可参考:linkage的《电脑控制赤道仪入门教程》http://bbs.imufu.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=307772中的PDF文件。

说明:过去出品的赤道仪,一般都采用RS232接口为控制接口,且出厂时只配备了一条RS232公接头的线缆。
但笔记本只有USB接口,所以一定要找一条将RS232转为USB的转接线来连接笔记本,这条线由用户购买。而且用起来很不方便,因为线缆中间存在着一个由RS232公母接头对接而成的疙瘩,很累赘。

随着技术的进步,近年来已经有新的连接线解决办法。那就是取消上述的累赘-RS232公母接头,采用专门定制含FTDI芯片的把赤道仪的RS232信号直接转换为USB信号的线缆。

若要在淘宝上购买这种新型线缆:
信达、星达赤道仪用户可搜索:“USB RJ45 EQMOD”,
星特朗赤道仪用户可搜索:“星特朗 电脑导星线”,
艾顿赤道仪用户可搜索:“艾顿 USB RJ9”或“艾顿 eqmod”,
购买时需向卖家提供自己的赤道仪型号和连接要求(是否通过赤道仪手柄),并要求不能用时可换可退。

例如最常见的艾顿ZEQ25、CEM25赤道仪有两种连接方式,可按实际情况选其一。
    a、老办法——通过RS232公母头的转接
接法是:赤道仪手柄的RJ9接口——RS232公接头插入RS232母接头——电脑USB口(前一根线出厂标配,后一根线需自购)
    b、新办法——不通过RS232的公母头转接,直接购买专用的含FTDI芯片的RJ9转USB接线,可将赤道仪手柄的RJ9接口直接连上电脑USB口

(2)新近出品的赤道仪一般都具备USB控制接口,这种赤道仪连接最简单:通过USB线将赤道仪连接到电脑即可。

2、导星相机和电脑、赤道仪之间的连线方式

(1)如果导星相机有ST4导星口的,可尝试用ST4线连接导星相机和赤道仪ST4口,USB线连接导星相机到笔记本。

(2)如果导星相机没有ST4口或不使用ST4导星口的。导星相机用USB线直接和电脑相连(一般购买导星相机时都会赠送USB线,直接用它就行了)采用ASCOM导星。

3、最后说一句,过去流行的DIY线缆现在看来好像不太值得,因为线序问题造成赤道仪控制不了的帖子在网上比比皆是。还是花几个小钱上淘宝购买专用线缆好点,所费无多,权当交一点智商税罢了。

B、连线完毕后,在电脑上安装ASCOM平台软件及设备驱动程序,最后安装导星软件。尽量找最新版的软件及驱动程序安装。
1、安装ASCOM平台软件,
2、安装相机的ASCOM驱动程序
3、安装赤道仪的ASCOM驱动程序
(ASCOM Platform是天文设备通用协议,它为赤道仪、调焦、照相设备等设备提供了通用接口。而导星相机和赤道仪厂家都会提供他们设备的驱动程序与ASCOM平台对接)。
4、个别使用电脑RS232接口的还需要安装RS232的驱动。
5、安装导星软件(最常见的软件是PHDGuiding 2 或 MDL6)
6、启动导星软件,在设置中先选择合适的ASCOM导星相机和ASCOM赤道仪,然后输入导星镜焦距、像素大小等相机参数和导星参数(开始时可以用默认导星参数)。
7、开始尝试导星的拍摄。

C、如果上面都做好了,但导星镜仍然一片漆黑(或一片光亮)相机上看不到目标怎么办?原因有二:
1、导星相机没有对好焦。
一般说来,晚上调试对焦比较难成功。最好换成白天,目标明亮好对焦。在白天让导星相机对准某个远处目标。把导星相机装好,然后试着进行光学调焦,看看屏幕有目标朦胧的图像了吗?如果还看不见,那就是——
2、导星相机的增益太高或曝光时间太长(在白天时)
在白天调试,如果屏幕白茫茫的一片,是因为目标太亮了。可以将相机的增益开小一点(例如:0~50),曝光时间调到很短,(例如:0.001秒);或者不动原来的默认参数,在导星镜的前方用一块纸片部分遮挡物镜,以降低进光量。此时屏幕应该能够看到模糊的景象。继续调焦可以让目标清晰。调好焦后,在合焦的位置做个记号,晚上导星记得再把相机的增益提高,把曝光时间调长点就好了。

D、如果上述各项都做好了。导星相机也能拍摄目标了。电脑对赤道仪的操作也有效了。恭喜您,可以进入正式的导星操作了。具体的导星操作因篇幅所限在此不提。建议参考下列文章:
1、《mdl导星技巧》  http://www.doc88.com/p-9572576709827.html
3、王子出品《深空摄影爬坑行二-MDL导星与拍摄教程》http://bbs.imufu.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=372643&highlight=导星

七、如何评价导星效果好坏
导星允许的总误差与主相机的像素尺寸、焦距和导星相机的像素尺寸、焦距都有关。
一般作为参考,导星的总误差(以角秒计算)
0.5以下——极好
0.5~0.9——较好
1         ——好
1~1.9    ——可以接受
2或2以上——差

八、影响导星的常见因素
1、赤道仪的极轴对不准,或虽然对准了但最后赤经赤纬调节螺丝没固紧。
赤道仪伺服机构只允许对导星跟踪做小量的修正,由于极轴不准,引起的大幅度波动是无法解决的。
2、赤道仪平衡没做好或线缆未整理好引起了质心的变化。
由于平衡没做好或线缆未加整理使赤道仪系统质心随着转动发生变化,使赤道仪伺服系统在不同位置上校正的力度不均匀,引起导星曲线有大的起伏。
3、导星镜对焦不良,被导星的成像欠佳,影响导星数据的获得。
4、导星的设置数据不合适
应该仔细检查导星设置的数据,一般用默认值先进行试验,然后再逐步调整数据
5、被导星过暗或误认噪点为被导星
6、地面泥土太松,三脚架发生了沉降或移动。
7、风大,使赤道仪在风压下发生了轻微摆动
8、由于蒙气差的缘故,天顶和近地平线的导星情况发生了变化。
9、视宁度过差,会引起导星曲线大幅度震荡甚至无法导星。

在B站上,资深的饺子大叔对影响导星的种种因素进行了极为详尽的分析和解释。
具体请参看:饺子大叔的《影响导星的十四个不安因素》

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精彩评论3

糖果盒Lv.10 显示全部楼层 发表于 2020-7-9 23:51
好好学习了!准备进行深空拍摄了!
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信达小黑黑Lv.10 显示全部楼层 发表于 2020-7-10 10:24
顶大佬,这些对新手很友好!

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谢谢顶贴。  详情 回复 发表于 2020-7-11 20:19
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田麦Lv.14 显示全部楼层 发表于 2020-7-11 20:19
信达小黑黑 发表于 2020-7-10 10:24
顶大佬,这些对新手很友好!

谢谢顶贴。
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