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