拍星笔记 | 拍摄E3彗星的六点非常规操作

振旺光电客服 · 发表于 2023-2-7 17:16

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本帖最后由振旺光电客服于 2023-2-7 17:16 编辑

“嘎嘎冷的东北如何拍彗星”

ZWO签约摄影师

杨铭森

TESS掩星观测项目组成员

曾任国家天文台《中国国家天文》杂志编辑、活动主管，天体摄影师，仪器科技管理

一晃初十都过了，回味一下这个春节有些特别吗？

对于天气来说，真的是“嘎嘎冷”，中国最冷的地区黑龙江打破了低温记录！对于星空而言，也有一位太阳系游子经历了5万年回到地球探亲，过个中国年。它虽然用望远镜看起来个头不大，也不够亮。但还是引起了世界的广泛关注——C/2022 E3（ZTF）彗星。
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这颗由2022年3月发现的彗星，运行速度很快，从北冕座经过牧夫座、天龙座、小熊座运行到鹿豹座。于北京时间2023年2月1日左右进入近地点，彼时彗星位于北天区天赤道赤纬较高的区域，这对中国地理纬度最高的地区黑龙江来说，可谓是天赐良机。

和2020年新智彗星不同，机构预测的近地点亮度是视星等约5-6等，算上大气消光的影响，估计也就6等左右，裸眼目视其实很难看得见。

想拍出来E3彗星的结构，最好用直焦深空摄影法，即运动系统使用赤道仪克服地球自转及场旋+光学系统使用中焦距快焦比（大光圈）的镜头、望远镜+终端使用单反相机或深空摄影采用多张曝光及叠合处理的拍摄方式。

借着春节长假机会，我选择把拍摄系统架设在北纬47度的黑龙江省齐齐哈尔扎龙自然保护区。
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这里东北天区几乎无光害，拍摄彗星的时间窗口也长，彗星甚至在一段时间内在恒显圈里。唯一的难点就是天气太冷，环境温度对设备架设、操控及拍摄计划都是非常规的。

非常规之一：赤道仪

有些赤道仪使用经验的爱好者们都知道，大部分赤道仪的驱动方式是伺服电机搭载齿轮或皮带配合蜗轮、蜗杆完成的，是个铁造的“大笨钟”，在温度极低的情况下，机械传动装置涂抹的阻尼脂会被冻住，赤道仪的运转阻力会很大，在自动巡天（以下简称GOTO）和校准的时候很明显。

另外在温度极低的情况下，齿轮间隙的改变，最好重新做周期误差的校准（以下简称PEC），一般在三星校对和GOTO下即可完成PEC的训练。赤道仪在极端温度环境中需要彻底与环境温度平衡后才可以开机使用。否则温度变化太大，长焦光学系统会影响赤道仪的精度。

为了克服这个问题，我选择了更换凝点更低的阻尼脂，并将赤道仪长期放在户外，与环境温度融合，这期间最低温已经达到了-35摄氏度，与常温温差达到了50摄氏度。

▲ 上半夜表显温度已达-33℃

非常规之二：对焦

对焦是拍摄过程中的千古难题，无论是显微镜、望远镜还是日常用的照相机，对焦不准前功尽弃。

主观上来说，在极端寒冷的环境若打算用手去拧调焦座的旋钮，先不说单次对焦准确与否，光是呼吸出的哈气就可以让视线变得模糊，手在低温环境下的抖动，可以分分钟把手指冻裂，手动调焦就算拥有很先进的实时取景功能的单反屏幕变得无力回天，而且对焦鱼骨版也是效率不高，所以电动调焦装置必不可少。

客观来说，-35℃的低温和将近20摄氏度的温差，让光学系统热胀冷缩的天赋发挥到了极致，导致望远镜工作每十几分钟就要重新对焦一次。

为了克服这个难题，我选择了在主镜上安装ZWO的EAF电动调焦装置。在平板电脑设置每2℃温差重新自动对焦（以下简称AF），在拍摄过程中一共AF了7次，步进电机的行程步数差了200多步，每次合焦效果都不错而且稳定。环境温度对合焦点的影响可见一斑。

建议有EAF对焦的，并处于温差较大环境的爱好者，推荐1摄氏度温差+1h+中天翻身后均启动自动对焦模式。

▲ EAF自动对焦模块中，合焦点成功的界面

非常规之三：布线

在接触天体摄影这十余年，我看到一个趋势，那就是不论远程台还是打游击路线，拍深空、拼银河、打行星特写等等。固定系统、运动系统和光学系统的架设思路，都在往极简的方向发展。

十几年前，业余爱好者能用电脑控制一套望远镜，就让人羡慕不已了。如今系统随着智能手机和平板电脑的普及，可以实现无线远程控制拍摄，最明显的表现就是，拍摄设备上就是“乱线”越来越少，或者是越来越规矩，加之现在的供电系统和控制系统，能做到光学系统没有和地面有任何电线和信号线的连接。

这听上去有些抽象，举个例子，20年前家里还在用有线电视、VCD、DVD、音响、功放机，如今一个蓝牙+投屏能解决所有视听功能。现在的可移动的天体摄影系统多数都可以做到，电线数据线等全部用一个神秘设备可以把线集中起来管理。

可以想象，在-35℃的环境中，系统布线不规矩或者是无意中一明根线走错了，根本没有改正的机会，因为线瞬间会被冻硬，一次再常见不过的中天翻身，GOTO寻找目标都会被赤道仪无情的掰断。如果不是E3彗星这么喜欢北方的冬天，一般不在这么冷的环境拍摄深空。

布线方案我选择使用ZWO盒子，相机使用佳能500D改机，这样发热除雾带、相机、电动调焦、赤道仪串口连接线和导星系统，都可以通过一个控制中心来统一调度。布线也变得简单清晰了，我先将主镜系统的线整理好之后，确定无误，再放到室外进行和赤道仪的安装。

▲ 在室内完成光学系统布线工作

非常规之四：彗星的拍摄

任何一个彗星都是独特的，不可复制的，无论是形态、位置、轨迹，这也是深空天体摄影题材中最多变的素材。

说到这才算是说到正题：如何拍摄彗星？

这次彗星的视角度不大，35毫米的底配合300毫米以上的主焦距才可以拍摄彗星的特写。

E3彗尾的角度比较另类，曾一度出现了道儿上传说的“反常彗尾”，反向彗尾本质还是尘埃尾，只是因为彗星的角度在地球上看起来是这样：彗星的模样好比用手掌比一个手枪的造型，看手背朝上的角度它是个“对勾”这看上去像是个典型彗星的形状：尘埃尾+离子尾，但是食指指向眼睛再稍微向外偏转的时候你会发现拇指和食指是互为反向的，这次的E3彗星就好比这个样子，就像是地球用手摆了个手枪姿势并指向了自己给地球人。

我在齐齐哈尔拍摄E3的时候是大年初一，那时候“反常彗尾”很明显，反倒是在正月初九初十的时候，近地点的时候不太明显了。

彗星的拍摄除了记录形态的变化，轨迹变化也很有意义，因近大远小，彗星离我们越近它的视速度越快，可以简单的用角速度x半径=线速度的公式解释即线速度是彗星的实际速度，半径是彗星和我们的距离，自然是半径越小角速度（视速度）越大。

彗星在大年初一的时候还可以保障单张60秒曝光不那么拖线，而这两天在近地点时，单张30秒已经是极限了。

彗星拍摄无论是导星彗星还是导星背景恒星都要保证不脱线就好。其余拍摄技巧和深空拍摄没有太大区别。

另外值得一说的是，彗星的角度还涉及到矩形画框构图的变化，能不用马赛克的尽量一张照片就OK，所以在构图确定后的拍摄，推荐在拍摄完毕选择在天亮之前拍清晨平场。校准帧也推荐在后半夜温度稳定的情况下进行拍摄（恒温CCD可无视此项）。

▲ 平场的拍摄

非常规之五：彗星导星

这次的E3彗核的亮度非常温和，它可以被常用的导星装置和导星设置所识别并导星。

这次拍摄尝试了ZWO导星系统，在彗星没有出现明显的凌同等亮度的恒星时是不影响导星结果的。一旦出现了E3凌到亮度相似的恒星就要手动找回彗星。其他的问题不大，像2020年那次变态的新智彗星。

由于太亮，太肉需要减好几档曝光才可以当作被导星。需要对不同彗星的亮度进行适当的适应和调整。就可以用彗星作为被导星自动导星，注：彗星导星的精度在小于1.5角秒的情况下可满足需求。

▲ 用E3彗星作为被导星

非常规之六：后期处理

如果是几小时那种的大量彗星素材的叠加，可以通过pixinsight中的comet alignment模块进行对齐并叠加。

如果是几分钟的曝光，可以直接在ZWO盒子中进行深空叠加，这样也能获得信噪比比较高的彗星照片。起码比单张效果要强很多。

在彗星离我们较远的时候，视速度很小，我们在半小时内的素材中，可以不用特别纠结彗星对齐的问题。从这个意义上来说，深空摄影法拍彗星不一定非要在近地点进行。对于像E3这个彗星，近地点拍摄还是有一定难度的。