понедельник, 19 сентября 2016 г.





UNIVERSAL MOBILE ASTRONOMICAL TELESCOPE (UMAT)






Эта публикация представляет описание астрономического прибора изготовленного на базе фотографических оптических систем МТО-1000 и Таир-3с, которые можно использовать для наблюдений методами спектроскопии, фотометрии, а также для визуальных и фотографических наблюдений небесных объектов.
Были определены некоторые оптические параметры системы, описаны технические характеристики, возможности использования.



ВВЕДЕНИЕ


Советские длиннофокусные объективы давно зарекомендовали себя с хорошей стороны как приемлемые оптические приборы для астрономических наблюдений и широко используются как любителями астрономии так и профессионалами.
UMAT был собран на базе длиннофокусного объектива системы Максутова МТО-1000, объектива-триплета Таир-3с и гида-искателя Sky-Watcher 9x50. Так же, платформа позволяет дополнять систему лазерным коллиматором для простоты наведения системы на яркие объекты и использовать DSLR камеру как 4-й оптический элемент.
Ниже приведены схемы оптических систем для МТО-1000 и Таир-3с.




Оптическая схема МТО-1000


Оптическая схема Таир-3с


ОБЩИЙ ВИД


На рисунке ниже показаны составляющие части UMAT’а:




  1. МТО-1000
  2. Таир-3с
  3. Искатель Sky-Watcher 9x50
  4. Лазерная указка
  5. Монтажная платформа
  6. Крепление типа “ласточкин хвост”
  7. Кольца для монтажа МТО-1000
  8. Гнездо Sky-Watcher для монтажа искателя
  9. Крепление для лазерной указки
  10. Колесо фильтров
  11. Переходники М42 -> 1.25” и М42 -> байонет EOS
  12. Конвертер фокуса МК-2 (линза Барлоу)
  13. Окуляр 25мм
  14. Камера QHY-6
  15. Камера Atik 314
  16. Камера Canon 350D
  17. Loptop Compaq C100 (OS: Linux Ubuntu 14.04, CPU:1.4GHz, RAM:1536Mb, HDD:80Gb)


Подробное описание об оптических характеристиках, испытаниях и “первом свете“ МТО-1000 можно прочитать здесь.


Таир 3с - сменный светосильный телеобъектив.
Снабжен ирисовой диафрагмой (для фотоснайперов — взводной, закрывающейся из камеры, для чего к фотокамере добавлялся соответствующий рычаг). Просветлённая оптика или мультипросветление (индекс «MC»).
Был рекомендован для всех видов съёмок; отмечалось, что особо ценен при съёмках, требующих особой чёткости всех деталей изображения.
Данные:
Фокусное расстояние: 300 мм (299,89 мм)
Относительное отверстие: 1:4,5
Угол поля зрения: 8°
Размер кадра: 24×36 мм
Переднее вершинное фокусное расстояние: −371,67 мм
Заднее вершинное фокусное расстояние: 142,34 мм
Расстояние от первой до последней поверхности: 145,4 мм
Количество линз/групп: 3/3
Рабочий отрезок: 45,2 мм; 45,5 мм
Пределы шкалы диафрагм: 1:4,5–1:22
Количество лепестков диафрагмы: 16
Ближний предел фокусировки: 3 м
Разрешающая способность (0/10/20 мм) 2): 45/43/38 линий/мм
Разрешающая способность по ТУ (центр/край): 36/30 линий/мм
Коэффициент светопропускания: 0,80
Геометрическое виньетирование: 40%
Соединения:
объектива с камерой: M39×1, M42×1; «A-адаптер»
для ввинчивающихся насадок: M72×1
для надевающихся насадок: ∅76 мм
Andromeda Galaxy. Andrushivka Astronomical Observatory, Ukraine.
1 frame. T = 10min, ISO800, F/4.5, Tair-3S+Canon350D


ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ


UMAT может закрепляться на любую астрономическую монтировку имеющую посадочное гнездо типа “ласточкин хвост” стандарта Synta/Vixen/Celestron. Общий максимальный вес оптической системы с монтажной платформой составляет ~6.5 кг.
UMAT может использоваться в разных комбинациях и для разных задач.


Визуальные наблюдения
Все 3 оптических прибора пригодны для использования UMAT’а в качестве визуального телескопа.
Вид скопления "Плеяды" в МТО-1000
(F/7.2, Ocular 25mm)
МТО-1000 хоть и не славится высоким качеством изображения, но вполне пригоден для визуальных наблюдений ярких планет, Луны, ярких deep-sky объектов. С окуляром 25мм имеет поле зрения чуть больше 1°, что позволяет комфортно рассматривать детали компактных объектов глубокого космоса. Используя более короткофокусные окуляры можно добиться хорошего качества изображения для наблюдений планет.
Стоит отметить, что данный МТО-1000 был переделан: был демонтирован коллиматор, который являет собой линзу Барлоу 1.4х. Это внесло изменения и в расстояние выноса фокуса, которое составляет приблизительно 40мм. Это делает невозможным использовать излом оптической оси для более комфортного наблюдения в зените. Если использовать МТО-1000 в базовой комплектации, то свинтив зажимной винт хода фокусера можно добиться того, что вынос фокуса будет достигать 150мм, но при этом коллиматор вносит потери света, и слабые объекты станут недоступными.
Таир-3с хоть и является фото объективом, но хорошо зарекомендовал себя как и визуальная труба. Используя окуляр с ф.р. 25мм можно получить светосильный (1:4.5) гид-искатель с полем зрения более 4° и хорошей контрастной картинкой. С использованием данного окуляра увеличение составляет 12х. Этот набор параметров позволяет легко ориентироваться и отождествлять звезды при поиске изучаемого объекта, а также наблюдать протяженные объекты Солнечной системы или объекты глубокого космоса.
Вид скопления "Плеяды" в Таир-3с 
(F/4.5, Ocular 25mm)
Для наблюдений планет и Луны возможно использовать более короткофокусные окуляры (например, 10мм даст увеличение в 30х) и конвертер фокуса МК-1, который удваивает фокус. При этом, с окуляром 10мм, можно получить увеличение 60х, что не выходит за рамки параметра полезного увеличения 2D и дает достаточно крупно-масштабную картинку с хорошим контрастом и детализацией.
Искатель Sky-Watcher 9x50 с нитью есть хорошим дополнением при визуальных наблюдениях, так как дает возможность найти исследуемый объект и точно навести на него телескоп. Имеет поле зрения 4.5°, что достаточно комфортно для поиска объектов.






Фотографические наблюдения
Изображение Луны. МТО-1000

UMAT реализован на базе фотообъективов, что говорит само за себя в применении для астрофотографии. В интернете легко найти множество примеров изображений сделанных с помощью МТО-1000 и Таир-3с.
Стоит отметить, что много астрономов любителей, мастера астрофотографии, не признают МТО-1000 как качественную оптику для астрофото. Тем не менее, данный экземпляр имеет вполне приемлемую фотокартинку.



Фотометрия
UMAT дает возможность использования его для фотометрических наблюдений. Используя МТО-1000 при относительно небольших экспозициях удается получить качественные изображения звезд как в прямом свете, так и с использованием фильтров. Не значительные аберрации не вносят погрешности в измерения. Автором были проведены некоторые тестовые наблюдения переменных звезд в прямом свете и с использованием V и R фильтров. Результаты будут представлены позже после их обработки. Предварительная обработка показывает, что используя 16 битную камеру Atik 314 и МТО-1000 можно легко получать кривые блеска с амплитудой колебаний 0.05m и меньше.
Ниже приведены некоторые снимки Туманности Ориона и двух галактик из Триплета Льва, которые позволяют оценить качество изображения снимков с помощью астрономической камеры  Atik 314 и МТО-1000 (F/7.2).



Триплет Льва (М65, М66). Экспозиция 5х30 сек. Без калибровки. Камера Atik 314, обработка MAXIM DL.

Туманность Ориона. Экспозиция 17х5 сек. Без калибровки. Камера Atik 314, Обработка MAXIM DL

В качестве астрографа Таир-3с был испытан при наблюдениях в Андрушевской астрономической обсерватории в 2014-15 годах. Были проведены оценки качества изображения, FWHM и др. Результаты будут описаны отдельно.


Спектрометрия
МТО-1000 изначально планировался использоваться именно для спектрометрических наблюдений. В феврале 2016 года были проведены первые тестовые наблюдения. Некоторые результаты приведены ниже. Более подробная информация находится там же.


Одиночный снимок спектра β Leo


Сириус. Сумма 10 кадров
Спектр Сириуса. Видны линии Бальмера и О2


Таир-3с также может использоваться с решеткой Star Analyzer 100/200. Для этого было специально изготовлен переходник, который размещается на концевике объектива. Это позволяет использовать его как с астро камерами, так и с DSLR камерами.
Поскольку Таир-3с рефрактор-триплет, то имеет место быть сферические аберрации. Они размазывают спектр по краям, что вносит погрешность в измерения. Использование диафрагмы несколько улучшает картину. Вопрос использования Таира в качестве спектрального прибора остается открытым, но подает большие надежды.
КОМБИНАЦИИ МОНТАЖА





Монтажная платформа UMAT’а позволяет использовать его в различных комбинациях, что делает его универсальным и мобильным прибором. Ниже приведены изображения различных вариантов комплектации UMAT’а.


Монтажная платформа, которая включает в себя самодельную планку “ласточких хвост” из текстолита, металлическая пластина с отверстиями, кольца телескопа, демонтированные с монтировки МТ-1 для телескопа “Мицар”, гнездо Sky-Watcher для монтажа искателя, крепление для лазерной указки. Все 4 оси имеют возможность центрирования оптической оси.
Минимальная комплектация включает в себя Таир-3с, искатель Sky-Watcher и лазерную указку. Вес 2.8 кг. Дает возможность визуально находить объект и проводить визуальные, фото- и спектрометрические наблюдения, используя Таир-3с как основной оптический инструмент. Возможен вариант использования различных камер, в том числе и DSLR. Автоматическое/ручное гидирование не предусмотрено. Гидирование возможно непосредственно используя рабочий кадр.




Средняя комплектация: МТО-1000, искатель Sky-Watcher и лазерная указка. Вес 4.8кг. Позволяет визуально находить объект, проводить полноценные фотометрические и спектрометрические наблюдения, используя МТО-1000 как основной оптический инструмент. Автоматическое/ручное гидирование не предусмотрено. Гидирование возможно непосредственно используя рабочий кадр.
Тем не менее, для обоих вариантов есть возможность модификации искателя с использованием гидирующей камеры. Пока не реализовано.



Полная комплектация: МТО-1000, Таир-3с, искатель Sky-Watcher и лазерная указка. Вес 6.4 кг. Позволяет визуально находить объект, проводить полноценные фотометрические и спектрометрические наблюдения, используя МТО-1000 как основной оптический инструмент. Автоматическое/ручное гидирование осуществляется с помощью Таира. Объективы взаимозаменяемы и МТО-1000 также может использоваться как гидирущий блок, если Таир используется как основной. Также доступно использование Таира как визуального прибора для дополнительного контроля.



Дополнительная комплектация: к полной комплектации добавляется DSLR Camera Canon 350D или ей подобная, что позволяет использовать ее как дополнительный приемник излучения. Вес более 7кг (зависит от объектива и камеры). Canon 350D имеет возможность смены объективов, что дает наблюдателю широкий спектр возможностей.
ВЫВОДЫ


UNIVERSAL MOBILE ASTRONOMICAL TELESCOPE (UMAT) - компактный мобильный наблюдательный комплекс, состоит из комплекта фотографических длиннофокусных объективов, смонтированных на общей платформе.
Телескопическая система позволяет использовать ее отдельные узлы в разных комбинациях, что делает платформу универсальной и мобильной. С помощью UMAT’а наблюдателю доступны различные типы наблюдений: визуальные, астрофото, фотометрические, спектроскопические.
Вес наибольшей, дополнительной комплектации составляет порядка 7-8 кг, что дает возможность использовать ее с астрономической экваториальной монтировкой EQ5 и выше. Камеры обслуживаются с помощью ноутбука Compaq C100, который имеет средние показатели производительности, но которых вполне достаточно для управления. Использование ОС Линукс ( используется INDY драйвер) позволяет использовать UMAT фактически в автономном режиме: в будущем планируется разработать систему автономных скриптов. На данный момент есть возможность использования удалённого рабочего стола.
Для улучшения платформы в будущем планируется модернизировать монтировку автоматическим гидированием и наведением типа ASCOM/EQ_MOD драйверами (сейчас используется только мотор по оси R.A. для гидирования).
UMAT и опыт его использования может быть полезен для астрономических экспедиций как астрономам профессионалам, так и любителям. Также возможно использовать  подобные платформы астрономами-любителями на дачных участках, балконах. Свое применение UMAT может найти и как стационарный малый прибор на обсерваториях для исследований ярких переменных звезд, мониторинга астероидов, космического мусора, обзоров неба, и др.


Asknowledgments:


I. Zinchenko, Y. Ivanov, B. Zhilyaev, K. Pokhvala, S. Zholobetsky

26 комментариев:

  1. Спасибо за интересную статью!

    ОтветитьУдалить
  2. Прочитали! И есть вопросы)))

    "конвектор фокуса МК-1" - может "телеконвеРтор" "ТК-1" или "К-1"?
    Кстати, его фотографии ни среди оборудования, ни отдельно - нет.

    "К-1" - украинский, производства закрытого ныне "Арсенала",
    "ТК-1" - российский Лыткаринский.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Спасибо за поправку. Вы правы, телеконвертор!
      У меня их 2:
      - ТК-2М
      - К-2

      Ошибся при написании. Исправлю, спасибо!

      Удалить
  3. "снимки Туманности Ориона и двух галактик из Триплета Льва" "с помощью астрономической камеры Atik 314 и МТО-1000"

    Скажите пожалуйста какие были параметры съёмки этих фотографий?
    А так же фотографии луны кеноном 350д (ИСО, выдержка).
    они делались МТО-1000 с вынутым корректором? Т.е. 700 мм f# = 7?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Исправил в тексте.
      Да, МТО-1000, F/7
      Фото Луны взято с интернета для примера.

      Удалить
  4. Извиняюсь, заметил номер 12
    "Конвертер фокуса МК-2 (линза Барлоу)",
    Но сбоку, чтобы название было, нету.

    Кстати, какая мощность лазерной указки и цвет?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Указку брал в Китае, они пишут 10000mW, Light Color: Green.
      Достаточно мощная, бьет на пару километров.

      Удалить
  5. Спасибо за богатое иллюстрирование статьи, оно здесь действительно необходимо!
    И хоть здесь очень ценны фотографии любого качества, тем не менее,
    позвольте дать вам пару советов.
    Ваши фотографии сделаны при освещении от окна, и с автоматической экспозицией.

    1) Предметы - тёмные, и неплохо бы экспозицию мерить не по фону (ковру), а по чёрным объективам, искателю, окулярам и т.д.
    Короче нужно ввести экспокоррекцию не меньше чем на 1 ступень.

    2) Не стесняйтесь пользоваться вспышкой днём.
    Освещение от окна обладает тем свойством, что с одной стороны, противоположной окну, объекты тёмные.
    Можно с той тёмной стороны было поставить, сбоку от кадра, что нибудь белое или зеркальное (отражатель). Лист Ватмана, большая белая коробка, что угодно, но желательно на всю ширину вашего "предметного стола".

    Включив вспышку днём вы бы сделали освещение ваших предметов более равномерным - Качественным. Это просто.
    Вы удивитесь но профи все так делают.

    Ночью для фотографирования звёзд фспышку применять бесполезно)))

    Что касается меня, я такие вещи фотографирую с софтбоксами, но никому не навязываю так делать.
    А мои простые советы реально помогут.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Спасибо за советы!

      С фотоаппаратом, еще плёночным Зенитом, с 12-ти лет ;-)
      Об использовании вспышки и софтбоксов тоже знаю не по наслышке.
      В целом, не считаю себя проф. фотографом, но многие вещи знаю, которых не знают те, кто позиционирует себя как профи...

      В данном случае, снимал на камеру смартфона. Разворачивать много фотоаппаратуры не видел смысла.

      В любом случае, рад, что критикуете, советуете и читаете. Значит не зря делюсь информацией :)

      Удалить
  6. "данный МТО-1000 был переделан: был демонтирован КОЛЛИМАТОР, который являет собой линзу Барлоу 1.4х"

    1) Коллиматора там нет, это КОРРЕКТОР поля и астигматизма.

    2) По своему функционалу это линза ПИАЦЦИ-СМИТА, а не Барлоу. Хотя и увеличивает фокусное, как говорят, в 1,4 раза.

    ОтветитьУдалить
  7. Снимок М-31 хорошо подписан:

    "Andromeda Galaxy. Andrushivka Astronomical Observatory, Ukraine.
    1 frame. T = 10min, ISO800, Tair-3S+Canon350D"

    Однако! Вопрос: вы снимали на полностью открытой диафрагме 4,5 или зажимали дырку?
    Подпишите под снимком пожалуйста!

    ОтветитьУдалить
  8. Blogger.com
    почему-то показывает что были удалены комментарии.
    Мой текст был безграмотно, сильно искаверкан автоисправляльшиком "T9". Именно поэтому я удалил комментарии, но опубликовал их, после исправления, снова.

    ОтветитьУдалить
  9. "Это делает невозможным использовать излом оптической оси для более комфортного наблюдения в зените."

    В таких случаях применяют после диагонального зеркала или призмы, линзовую оборачивающую систему, и всё становится возможно!

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Спасибо, не знал. Хотя, сходя из опт.законов это логично!

      Как на счет потери качества в таком применении?

      Извлечение корректора как раз преследовало цель олуить в тракте как можно меньше опт. элементов.
      Хотя, наверное для визуальных наблюдений это не столь критично.

      Удалить
  10. "может использоваться с решеткой Star Analyzer 100/200"

    Фотографии дифракционной решётки, способов её крепления и использования были бы ОСОБЕННО интересны.
    Как и то где и за сколько её можно приобрести.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Считаю это out tof scope. Статья все же не про спектроскопию. Хотя, хочу в будущем написать и такую.

      Информацию про Star Analyzer 100 и 200 легко найти в интернете.
      Они изготовлены как и свеетофльтры, 1.25" посадочная резьба.

      100-ку мне коллега привозил с Британии. 200-ку я покупал в Праге, когда был там сам.
      В Украине не продают.

      Кстати, Роман, Вы откуда?

      Удалить
  11. И ещё раз по поводу наблюдений в зенитной области.

    Есть такая вещь как ЦЕЛОСТАТНОЕ ПЛОСКОЕ ЗЕРКАЛО! Ничто не мешает поставить его перед объективом под 45° и смотреть с комфортом!

    Конечно при этом ещё больше возрастут световые потери. Но меня это нисколько не пугает.

    Раз уж вы имеете отношение к Киевской обсерватории, то, надеюсь, достать или изготовить такое вам вполне возможно!
    И, кстати, имейте ввиду меня! Мне тоже надо! Купил бы! И я ищу для целостата. Или буду делать сам.
    Кстати вроде у Ли оптикс можно было диагоналку такую приобрести, даже из ситалла.

    И раз начал скажу что подобные штуки продаются на E-BAY, и я купил - на диаметр для таира-3. Называются
    "mirror angle view".
    Механика проста и вполне устроила, прикручивать на объектив нормально. НО! Оказалось качество сильно плохое почему то. Зеркало сделано из бытового!!!
    Без комментариев!

    П.С. Опять же если астро диагональное плоское зеркальце нужного размера туда поставить - то всё станет замечательно!

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Спасибо. Про Целостатное зеркало буду иметь ввиду! Интересно.

      На счет достать/изготовить - очень сложно. в ГАО все или теоретики, или бухгалтера и уборщицы... Тех, кто наблюдает почти не осталось и опытное производство как таковое отсутствует. Тленъ да запустение.

      Я пробовал обычные изломы 90° зеркало 1.25" и 45°/1.25" призму - не хватает выноса.

      С другой стороны, визуальные наблюдения меня не интересуют - я не расстраиваюсь.

      На более новых МТО, говорят, вынос поболее (дажее без корректора)

      Удалить
    2. Это конкретно на "МТО-11", и конкретно тюнингованных уважаемой немецкой фирмой! Во как.

      Удалить
  12. У вас две фотографии Плеяд из Википедии. Обе не подписанные.

    Что вы хотели ими сказать?)

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Это скрины из Stellarium.
      Вид на Плеяды в МТО и в Таир. Да, нужно подписать...

      Удалить
  13. N 11. Переходник М42 -> 1.25”

    Похоже на фабричные. В продаже не видел. Где приобрели?

    ОтветитьУдалить
  14. Про перекидочное зеркало, что ставится в хвостовик, упомянутые в статье "first light", тоже было бы интересно почитать ( и за одно где и за сколько купить)

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Покупал в Китае.

      Аналоги продают в большинстве астромагазинов типа:
      https://www.365astronomy.com/365astronomy-mini-imaging-flip-mirror-with-non-rotating-helical-micro-focuser-for-lightweight-applications.html

      Переходник М42 -> 1.25” - тоже Китай.

      Удалить
    2. Большое спасибо за ссылки! Иногда надо чтобы подсказали даже простые вещи, иногда вокруг да около ходишь но не сталкиваешься!

      Удалить