天文摄影之自动导星超级入门

天文摄影之自动导星超级入门(日文原创翻译)

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星云星团摄影之自动导星“超级”入门 1

在长时间曝光的天文摄影中，代替人们完成对天体转动来精密追踪的就是自动导星。在这个自动导星的世界里，有使用摄像头的，有通过电脑软件来控制赤道仪的电机转动等等，在新的时代里价格便宜的产品陆续登场，都成为了流行的话题。在这里，太高了、太难了、完全不懂……等这样想象而放弃了自动导星的你，不想来挑战下吗？

用天文望远镜对星云星团的拍摄是天文摄影中的热门之一。读者的天文摄影角也好，每个月都有很多星云星团的照片入选。投稿的比例中，压倒性地超过了其他体裁的天文摄影。绚丽多彩的犹如蒙上层面纱的星云，能让你感受到宇宙的宏伟的旋涡星系等等之类的照片，我想有很多人都因为憧憬着这等美图而开始进行天文摄影的吧。但是这里要面临两个困难，就是【合焦】和【导星】。

合焦方面的话，例如大家很多在使用的单反相机，最近的新出的机器都有“Live View”模式，就当作差不多都能解决这个问题了。假如你现在揣着钱准备入手单反的话，强烈推荐带有Live View模式的相机。（图1）

剩下的就是导星了。以SBIG公司的ST-4和TSV为开端，使用了冷却CCD的独立型自动导星（图2），和需用电脑的ST-5C和ST-402类似的冷却CCD自动导星，都是获得好评且人气很高的产品。但是，不管多少高价位的装置，对各种功能都能熟练操作都是需要相当的经验和处理能力的，所以对新手来说是很难推荐的。

话又说回来，这1、2年里，有使用USB摄像头，网络摄像头、PC摄像头等便宜的小型摄像头，然后用自动导星软件（免费软件也有很多）通过电脑来控制赤道仪，另外一个自动导星装置迅速调整（正确的来说应该是同时进行调整…这个可是内外厂家和业余爱好者通过努力而得到的东西）。读者的天文摄影角的资料栏中有【用PHD导星】等等【摄星套件】之类进行表示的，就是在实际拍摄中有用电动导星的作品，这些软件新手也能使用，而且令人高兴的是，不算电脑的话，用相当少的开销就可以了。

和去年本杂志评测用的赤道仪E-ZEUS化（天文导读2007年6月号、9月号）一样，准备了各种各样这种自动导星装置以及相关联的零件，加上笔记本电脑（Windows XP Windows Vista），反复测试。结果，虽然和带冷却CCD摄像头的自动导星相比较在星星的亮度方面有点劣势，但可以知道，在导星的精度和软件的易用性方面已经具备了充分的实力。不管你对自动导星方面有多少的知识和经验，不看下此类文章的话，会多多少少将有些错误的手法带入到新的导星系统中去。因此，和编辑部商量了下，好不容易引进了廉价的导星装置，对于以前从未使用过导星装置的，面向“超级”新手的自动导星设置相关的文章将在本栏目中连载，为了不再让你迷茫，本文将尽量采用简明易懂的文字来阐述。

究竟为什么非得用【导星】呢？

话题就此展开（文章好像也太菜鸟了，算了算了，请往下看吧）

地球以每86164.09秒自转一周。与自转轴可以平行调整的【极轴】装置的赤道仪，极轴以每86164.09秒/周自转和反向旋转的话，望远镜的准直视界（向着望远镜的中心视界）应该可以一直朝着同个天体，这个就是赤道仪最大的特长。你有连带极轴驱动马达的赤道仪的话，就是真正的天体追踪装置了。所以如图4，在装载于有极轴驱动马达的赤道仪上的天文望远镜的直焦上拍摄的话，就可以简单地进行长时间曝光的星云星团拍摄了。

但是！实际该怎么说呢，只要不是短时间的曝光，那单单这样拍摄的话也是拍不好的。如图5，图像都有拖线了，到底是什么地方不对呢？

你的问题？

在新手中常有的就是由于赤道仪的调整误差引起的。很多赤道仪极轴里都内藏了极轴镜，用极轴镜看到北极星，把赤道仪正确地调整到让极轴指向北天极（图6）。这时，调整的误差大的话，时间一长望远镜就不准直了。拍摄的时候就会发现有拖线的现象了。

调整误差的影响，在望远镜的焦距越是长的类型上越是能看得清楚，因曝光时间，调整的误差的方向和多少，天球上的天体的位置等等因素的影响而改变（单单看数字上稍微有点难，有兴趣的人请参考【2008年版天文年鉴】P.328页）

但是，也可以断言因为你自己而引起赤道仪的调整误差的事也是有的。因为极轴镜的调整偏差这种事很少见。

说起【你的问题】这种场合，也有因为望远镜的摆放场所不对等原因，如地面比较软，脚下顶着霜柱等地面，还有调整望远镜而影响准直偏离。

器材的问题？

就算已经完美地调整好赤道仪了，因为器材的这个那个原因而引起拖线的事也常常发生，这个就不是你的问题，是器材的问题了。

首先是【周期性曲线】。极轴以一定的速度在旋转，但是由于齿轮啮合的误差，导致周期性的步进延迟。这个就是周期性曲线（图8）。虽然是极其微小的步进延迟，但是连接在焦距在数百毫米以上的望远镜上的，具有百万千万像素的图像传感器来拍摄如同针尖大小的星星，稍微有点步进延迟也会被很清晰的记录下来。步进延迟的多少，因机种和个体差异各不相同。

另一方面，构成镜筒和赤道仪的材料发生弯曲，接口部分的间隙等等，都会成为形成拖线的原因（图9）。长时间曝光过程中，因为追踪天体运动的望远镜经常需要移动，伴随着这个望远镜的准直也在一点一点的变化，图像就会产生一点点拖线的现象。另外拍摄过程中强风一刮，器材就会抖动，我想是摄影爱好者的都有这样的经历。

在材料和技术上下功夫的话，也可以拥有结实精密的构造，但也会苦于搬运的器材太重，或者是成为难以下手的高价商品。一点点的缺点用自己的技术实力来弥补也是很快乐的事情。

大气的问题？

另外一个棘手的问题就是“大气蒙差现象”。天体的位置越是靠近地平，受大气折射的影响就越大。而真正的位置则是在其上面的一点点的地方（详请参照【2008年版天文年鉴】P.329）。

因为这个现象，用86164.09秒以一定的速度旋转一周的天体周日视运动，根据天球上的位置，这个速度会有微妙的变化（图10）。可以以86164.09秒/周的恒星时运动进行跟踪的区域也就只有天顶，其它的话不是比恒星时运动慢的就是比恒星时运动快的区域（大部分区域都是慢的。详请参照【2008年版天文年鉴】P.329）。因为这个原因，最近有很多的速度校正赤道仪，采用比恒星时运动（86164.09秒/周）慢一点点的运行速度。这样，在观测地点天赤道和子午线相交的位置上，就可以和天体的周日视运动速度一致。北纬35度上以86188.09秒/周，相当于延迟了0.03%（就差这么一点点？但是，这么一点点却可以带来很大的效果）。这样，天球上大部分的区域里平均误差就可以小了。

星云星团的正确追踪并不是这么简单

任由恒星时运动的赤道仪来拍摄的时候，将常见的失败原因要一一写出来。总而言之，要知道任由恒星时运动的赤道仪来追踪，是拍不出不拖线的星云星团照片来的。这之后，你初次使用自动导星时，我想会有这样那样的不成功，当你以自己能力就可以查出这个是什么原因的时候，像这样的预备知识对你有少许帮助吧。

超过人类的本领令人期待的高精度“自动导星”

由于任由恒星时运动的赤道仪来跟踪拍摄的话是拍不出好作品的，在长焦点，长时间曝光的情况下拍星云星团的话，就必须进行追踪误差的修正的工作。

典型的导星实践

图11是实际导星的样子，在装载着摄影用的主望远镜的侧面，同时架着一个导星用的小望远镜（导星镜）。导星镜在高倍率情况下，视界中能够看见十字亮丝之类的刻度。观察这个刻度和视界中的被导的星星的偏离情况，如果认可这个偏离情况的话，按下赤道仪的掌上控制器的【极轴增速按钮、极轴减速按钮】【赤纬+微动按钮、赤纬—微动按钮】按钮对天体追踪的误差进行修正。俗称“半自动导星”。

用望远镜进行一会儿工夫的拍摄的话，以数十秒一回的频率对偏离情况进行观察就差不多了，但是望远镜的焦距越是长的情况下，就必须得持续观察偏离情况。“半自动导星”类型，在寒冷的地方以及临近黎明昏昏欲睡的时候就会显得很痛苦了。不过在心情愉快的情况下摄影，而且并不是一整晚在持续的拍摄的情况下，负担可能会比较小。意外的是，也有很多人说做这种工作还是很高兴的。当然，比起完全不用导星来摄影的话，好照片的出片率会好很多。拍摄黄昏的西方天空的彗星等时候，到家后慌慌忙忙地出去拍摄，往往会没有时间去设置调整自动导星。所以最近初试天文摄影的人也算是熟练地掌握着操作技术，按下微动按钮时对赤道仪的反应也了如指掌（例如赤纬微动的无反应时间等）。