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Attrezzatura specialistica per Astrofotografia (Deepsky)

Attrezzatura specialistica per Astrofotografia: per un´esperienza piu´profonda e appagante.

In questa sezione approfondiremo alcuni aspetti dell´Astrofotografia e l´impiego di Attrezzatura specialistica per Astrofotografia per come affrontare esigenze specifiche e ottenere immagini di qualita´superiore.

Attrezzatura specialistica per Astrofotografia (Deepsky)

 

Pianificazione

Anche per il Deepsky, come per la fotografia tradizionale di cui abbiamo gia´ discusso nelle altre sezioni dedicate, la pianificazione riveste un ruolo fondamentale. Non e´pensabile di caricare tutta l´ attrezzatura in auto e poi mettersi ad improvvisare cosa fotografare.

Oltre alle applicazioni per il meteo, per la fotografia del Deepsky risultano utilissimi due servizi:

Stellarium 

Software per PC/Mac/Linux completamente gratuito; potete scaricarlo qui

Il software puo´ essere utilizzato da solo o in combinazione con il servizio Telescopius;
questo servizio offre molte funzioni interessanti

 

Provvedero´ prossimamente a realizzare una guida sui due servizi e come questi possano essere usati in combinata. 

Telescopio

Come gia´ accennato nella sezione “Attrezzatura consigliata per Astrofotografia“, l´impiego di un telescopio permette di accedere a corpi celesti (come galassie, pianeti e nebulose) non visualizzabili con un normale Teleobiettivo fotografico.

Potete approfondire l´argomento quiqui.

Uno dei migliori Telescopi per iniziare e´ sicuramente il William Optics RedCat / SpaceCat 51

 

 

 

Ha dimensioni e peso ridotti quindi lo rende adatto ad essere utilizzato anche su uno Star tracker; ovviamente quando si avranno necessita´piu´specifiche si dovra´ ricorrere ad altri telescopi (piu´grandi e costosi) , ma per iniziare e´ sicuramente la miglior scelta. Qui potete trovare una recensione dettagliata.

Da notare infine che se accoppiato ad una fotocamera con sensore APS-C, il valore della lunghezza focale arriva quasi a 400mm.

Lunghezze d´onda delle radiazioni elettromagnetiche

I sensori delle normali fotocamere in commercio, sono realizzati per poter catturare (e quindi mostrare nelle foto generate) le lunghezze d´onda della luce visibile dall´occhio umano; diciamo quindi che i sensori sono “castrati” dai produttori attraverso una serie di filtri (In teoria il sensore potrebbe catturare uno spettro piu´ampio).

luce visibile
(fonte Wikipedia)

Molti corpi celesti invece hanno emissioni luminose esterne allo spettro visibile del nostro occhio soprattutto nella regione delle radiazioni UV e infrarosso (IR).
Inoltre va ricordato che il colore delle radiazioni luminose dei corpi celesti dipende anche dalla loro stessa composizione chimica  e che quindi genereranno una  radiazione con una specifica lunghezza d´onda [esempio: il sole e molte nebulose hanno come componente principale l´idrogeno; alla lunghezza d’onda di 656.28 nm (tipica colorazione rossa) si ha l’emissione piu importante dell’Idrogeno e poiché questa è stata la prima linea mappata nello spettro solare, gli è stato dato il nome di Idrogeno-Alfa (Ha).]. Ma a causa dell´elevata luminosita´ dei corpi celesti queste specifiche lunghezze d´onda non sono visibili dal nostro occhio.

Da qui la necessita´ di trovare delle soluzioni per catturare specifiche lunghezze d´onda, per particolari tipi di fotografia astronomica.

Camera Mod e Astrocamera

Una prima soluzione e´quella di modificare la vostra fotocamera (cio´comporta la rimozione dei filtri dal sensore ed eventualmente l´aggiunta di altri ) . 

Tale modifica puo´essere fatta in modi differenti:

  1. In modo autonomo (attraverso l´acquisto di un apposito kit e set di istruzioni da seguire passo passo); ovviamente tale modifica andra´ad annullare la garanzia del produttore. Dipende inoltre dal modello della vostra fotocamera (non e´ possibile in tutti i modelli).
  2. Spedire la fotocamera ad aziende specializzate che opereranno la modifica per voi (con costi notevoli) e dovrebbero fornirvi una loro garanzia sul lavoro svolto.
  3. Acquistare una fotocamera gia´modificata.

In pratica vengono rimossi i filtri davanti al sensore permettendo ad esso di essere esposto ad uno spettro maggiore di radiazioni elettromagnetiche.

Inoltre va ricordato che queste fotocamere modificate potranno essere usate solo per Astrofotografia e non piu´per la fotografia tradizionale (salvo schermare il sensore con appositi filtri).

Il video seguente vi consentira´ di capire un po´meglio questo argomento:

In alternativa si possono acquistare fotocamere gia´ nate appositamente per l´astrofotografia; queste hanno struttura completamente differente dalle normali fotocamere e vengono comandate solamente tramite PC/tablet con appositi software . Come per le fotocamere tradizionali, anche qui avremo diversi dimensioni dei sensori e diverse sensibilita´ che rendono le varie astrocamere idonee per specifici tipi di fotografia.

Filtri

Accanto alla modifica della fotocamera vi e´la possibilita´di utilizzare dei filtri specifici che bloccheranno tutte le frequenze ad eccezione di quella desiderata che andra´a colpire il sensore.

Tipi di filtri

Questi filtri sono progettati principalmente per gli utenti di fotocamere monocromatiche. Se hai una fotocamera astronomica a colori o una DSLR, non otterrai tutti i vantaggi dell’utilizzo di filtri a banda stretta o LRGB. Tuttavia, si puo´ optare per alcuni filtri per l’inquinamento luminoso o per il miglioramento del cielo.

LRGB and Narrowband

Per prima cosa, diamo un’occhiata ai due principali tipi di filtri: LRGB e banda stretta. LRGB sta per luminanza, rosso, verde e blu. Questi filtri  permetteranno di catturare un’immagine a colori con una fotocamera monocromatica. Si dovranno scattare una serie di foto per ogni filtro. Ad esempio, 100 foto con il rosso, 100 foto con il verde, 100 con il blu e 100 con la luminanza. Una volta che si hanno questi diversi set, si dovra´ fare lo stacking per le immagini di ogni singolo colore. Una volta che tutti i set sono stati preparati per ridurre il rumore, si dovranno assegnare queste foto ai canali di colore specifici in Photoshop (o un altro elaboratore di immagini). Non appena i colori sono stati mappati correttamente, la foto monocromatica si trasformerà in un’immagine a colori!

Ognuno di questi filtri consentirà solo una gamma specifica di lunghezze d’onda di raggiungere il sensore della fotocamera.
Il filtro blu lascerà passare 400 nm – 500 nm. Il filtro verde lascerà passare 500 nm – 600 nm. Il filtro rosso lascerà passare 600 nm – 700 nm. Infine, il filtro Luminance consentirà il passaggio dell’intera gamma da 400 nm a 700 nm. Se si utilizza una fotocamera monocromatica, tutte queste foto saranno in bianco e nero. Non si avra´ un’immagine a colori finché non mapperai i colori in post-elaborazione.

I filtri a banda stretta (Narrowband) sono molto più precisi, lasciano passare solo pochi nm di luce. Questo ha degli ottimi vantaggi! I filtri a banda stretta permettono di fotografare le nebulose anche durante la luna piena o da una città con forte inquinamento luminoso! Questo perché questi filtri bloccano tutte le lunghezze d’onda della luce che normalmente interferiscono con le foto astronomiche. A differenza dei filtri RGB, che trasmettono circa ~ 100 nm di luce, i filtri a banda stretta trasmettono tra 3 e 12 nm. Questa gamma molto ristretta blocca la maggior parte della luce, inclusi l’inquinamento luminoso e la luce della luna, consentendo il passaggio solo di lunghezze d’onda specifiche.

Normalmente si possono acquistare set di filtri a banda stretta che includono Hydrogen Alpha (H-Alpha), Sulphur (SII) e Oxygen (OIII). Il filtro Hydrogen Alpha consentirà solo il passaggio della luce a 656 nm, che è il colore rosso. Il filtro allo zolfo consentirà solo la luce a 672 nm, anch’essa rossa. L’ossigeno è di 500 nm, che è approssimativamente blu / verde. Questi filtri a banda stretta sono generalmente commercializzati come 3 nm, 5 nm o 7 nm. Di solito, più piccolo è, meglio è. Man mano che l’intervallo si riduce, saranno visibili solo le lunghezze d’onda specifiche della luce da Ha, SII e OIII. Man mano che la portata si allarga, è possibile che l’inquinamento luminoso o il chiaro di luna inizi a essere rilevati.

Tenete presente che questi filtri a banda stretta lasciano passare solo 3 nm – 7 nm di luce, quindi non molta luce, mentre i filtri RGB lasciano passare 100 nm di luce ciascuno. Pertanto, sarà necessario prendere esposizioni più lunghe con i filtri a banda stretta per compensare la minore gamma di luce. Sara´ quindi necessario realizzare esposizioni di 10-20 minuti con filtri a banda stretta, perche´se non si cattura abbastanza luce, le immagini avranno molta più grana e altri problemi.

Sicuramente vi starete ponendo la domanda: come creo una foto a colori con filtri a banda stretta?  I filtri a banda stretta non creano immagini “true color”, pertanto, è possibile assegnare questi vari filtri a diversi canali di colore in fase di post-elaborazione. La “tavolozza di Hubble” mappa l’idrogeno alfa in verde, lo zolfo in rosso e l’ossigeno in blu. Potrebbe sembrare strano, mettere H-Alpha su verde, quando in realtà è una lunghezza d’onda rossa. Tuttavia, secondo la NASA, questo è stato fatto per mostrare meglio la struttura e i dettagli nelle nebulose.

Ci sono diversi marchi di filtri tra cui scegliere: Optolong, ZWO, Baader, Astronomik e Astrodon per citarne alcuni. Come qualsiasi altra cosa, ottieni quello per cui paghi. Optolong e ZWO sono considerati filtri “economici”, Astronomik e Baader sono generalmente considerati “abbastanza buoni, un buon equilibrio tra costi e prestazioni” e Astrodon sono considerati i migliori filtri disponibili. Se hai i soldi da investire, la soluzione migliore è investire nei filtri Astrodon. Questi dovrebbero offrire la migliore qualità dell’immagine. Se hai appena iniziato, o non avete voglia di spendere più di 1.000€ su un singolo filtro, allora qualsiasi altro marchio dovrebbe fare un buon lavoro.

Dimensioni

Indipendentemente dal marchio, si devono scegliere i filtri delle dimensioni corrette. Le dimensioni più comuni sono 1,25 “, 2”, 31 mm e 36 mm. I filtri da 1,25 “e 2” di solito hanno filettature, quindi possono essere facilmente installati sulla ruota dei filtri, sulla fotocamera o sul telescopio. I filtri da 31 mm e 36 mm non hanno filettature, quindi devono essere installati in modo leggermente diverso. I filtri da 1,25 pollici sembrano essere i più comuni, di solito sono anche le dimensioni del filtro più economiche disponibili. I filtri da 31 mm senza mount costeranno un po ‘di più dei filtri da 1,25 pollici, anche se hanno fondamentalmente le stesse dimensioni. I filtri da 36 mm senza mount vedranno un altro aumento di prezzo. Infine, i filtri da 2 pollici costeranno di più, poiché sono quelli di dimensioni maggiori. Il motivo principale per ottenere filtri più grandi è ridurre la vignettatura. Più piccolo è il filtro, maggiori sono le possibilità che provochi una vignettatura nelle foto. La vignettatura può essere rimossa con i flat frames, ma si perdera´ comunque un po ‘di luce.

La ruota dei filtri

Prima di acquistare qualsiasi filtro, si dovrebbe anche considerare una ruota portafiltri. Questo è un dispositivo che permette  di passare rapidamente da un filtro all’altro, senza dover smontare l’intero setup. Se non si dispone di una ruota portafiltri, si dovranno installare i filtri direttamente sul telescopio o sulla fotocamera e ogni volta che si desidera cambiare i filtri, si dovra´ smontare il tutto.

Ecco un video (in lingua inglese) dove potete approfondire questi concetti:

 

Filtri per messa a fuoco

Mettere a fuoco le stelle, soprattutto per chi non ha molta esperienza, e´sicuramente un´operazione complicata, in quanto non e´possibile utilizzare l´autofocus della fotocamera (perche´in condizioni di buio non funziona), e perche´, soprattutto per chi utilizza ottiche fotografiche, le dimensioni delle stelle sono molto piccole.

Ci possono venire in aiuto filtri come il Kase Precision Focus Tool (disponibile sia per portafiltri che circolare) che permette una messa a fuoco ottimale sulle stelle. Si tratta di una Bahtinov mask

Il discorso della messa a fuoco e´comunque piu´ complesso, in quanto dipende anche molto dalle caratteristiche e qualita´ dell ´ottica utilizzata.
A volte mettere a fuoco nella zona centrale dell´obbiettivo con stelle perfettamente puntiformi, comporta avere coma, distorsioni e aberrazioni cromatiche ai bordi dell´immagine; in certi casi quindi e´opportuno perdere un po´di nitidezza nella zona centrale e recuperare ai lati, ottenendo un´immagine complessivamente migliore.

Autoguiding

L’autoguida è uno strumento utilizzato per eseguire fotografie in campo astronomico, di oggetti deepsky 

L’autoguida può essere costituita da una CCD (Charged Coupled Device) che acquisisce a cadenze temporali periodiche (ad esempio ogni 5 secondi) l’immagine nella quale è stata prescelta una stella guida. Il computer analizza lo spostamento della stella di riferimento e provvede ad inviare ai motori del telescopio/mount un impulso che corregge lo spostamento della stella guida. Si tratta di apposite fotocamere (di dimensioni ridotte rispetto al sistema fotocamera/telescopio principale) che vengono montate sul telescopio.

Naturalmente è necessario eseguire delle calibrazioni specifiche che coinvolgono i meccanismi di backlash dei motori del telescopio e il ritardo con il quale reagiscono gli stessi ai vari impulsi.

Lo scopo dell’autoguida è, pertanto, quello di garantire una perfetta correzione degli eventuali spostamenti dell’immagine astronomica che si va a fotografare, spostamenti dovuti alla meccanica delle viti senza fine dei movimenti in ascensione retta e declinazione, errori dovuti al non perfetto allineamento dell’asse polare del telescopio al polo celeste.

Mount GoTo

Le considerazioni fatte in precedenza per il cavalletto per macchine fotografiche valgono anche in questo settore con un ulteriore accortezza; poiche´ le dimensioni/peso dell´ attrezzatura utilizzata iniziano ad ad essere elevate, anche le Mount devono avere dimensioni adeguate a sostenere (e poter funzionare correttamente) il tutto.

Inoltre piu´ ci si addentra nel mondo del Deepsky, aumentera´ anche la voglia di espolare oggetti molto distanti e quindi per poter orientare il telescopio (sia per la sola osservazione e ancor piu´ per la fotografia) sara´ necessario ricorrere alle mount GoTo.

Nell’astronomia amatoriale, “GoTo” si riferisce a un tipo di montatura per telescopio e relativo software che può puntare automaticamente un telescopio verso oggetti astronomici selezionati dall’utente. Entrambi gli assi di una montatura GoTo sono azionati da un motore e controllati da un computer. Può essere un controller integrato basato su microprocessore o un personal computer esterno. 

L’utente può comandare alla montatura di puntare il telescopio sulle coordinate celesti che l’utente inserisce, o su oggetti in un database pre-programmato che include quelli del catalogo di Messier, del Nuovo Catalogo Generale, e persino dei principali corpi del Sistema Solare (il Sole, Luna e pianeti).

Come una montatura equatoriale standard, le montature GoTo equatoriali possono seguire il cielo notturno guidando l’asse di ascensione retta. Poiché entrambi gli assi sono controllati da computer, la tecnologia GoTo consente anche ai produttori di telescopi di aggiungere il tracciamento equatoriale a montature altazimutali meccanicamente più semplici.

Software

Come abbiamo visto tutti questi sistemi devono essere comandati da un computer.
In passato questo comportava non poche difficolta; oltre dover trasportare tutta l´attrezzatura si doveva avere a disposizione un Laptop a cui collegare i diversi dispositivi e avere a disposizione una fonte di alimentazione per poter alimentare il tutto.

Oggi, grazie al progredire della tecnologia, la situazione e´ migliorata sia in termini di dimensione dei componenti, consumo energetico dei dispositivi e device in grado di gestire il tutto,

Software per catturare le immagini

Un esempio su tutti e´il sistema ASIair della cinese ZWO che permette di gestire fotocamera, autoguiding, polar alignment, autofocus, dithering, filtri tramite un´app installata su smartphone/tablet. Tutte le periferiche vengono collegate ad un piccolo device che genera una rete wifi a cui va collegato il nostro smartdevice e tramite l´App ASIair siamo in grado di controllare tutti i dispositivi e configurarli.

 

 

Di seguito riporto una foto di un setup completo del sistema ASIair (qui montato su una mount GoTo, ma puo´ anche essere installato su uno star tracker) :

Sul Dovetail (la slide rossa fissata alla mount) troviamo da sinistra a destra il controller per AutoFocus , il telescopio (Wiliam Optics RedCat 51) e ASIair; Al telescopio
e´collegata la ruota dei filtri a cui e´ connessa a sua volta la fotocamera (in questo caso si tratta di una fotocamera monoscromatica). Sul telescopio infine
e´installata la guiding camera con il miniscope. 

Software per elaborare le immagini

Terminata la fase di scatto e aver catturato tutti i file necessari (Vedi: Tipi di file per Astrofotografia) dobbiamo elaborarli per ottenere ottenere la foto finale.
Ci sono diversi software come:

DeepSkyStacker (DSS)

DDS e´ completamente gratuito (potete scaricarlo qui) evi consente di fare lo stacking delle vostre immagini ( ho spiegato qui come preparare i file e qui come usare DSS) che poi andranno elaborate in Photoshop.

 

 

Astro Panel

E´ un plugin di Photoshop (potete scaricarlo qui) non e´ gratuito ma ha un costo contenuto.
Vi permette di fare lo stacking e ha molte funzioni per la postproduzione delle immagini.

 

 

 

Pixinsight

Questo e´ un software davvero completo e potente per l´elaborazione delle immagini di astrofotografia.
Purtroppo non e´gratuito e costa 230€ piu´tasse. Avete 45 gorni di prova gratuita.
(Potete scaricarlo qui).
Puo´ essere utilizzato come stand alone o in combinazione con Photoshop per i ritocchi finali;
Ovviamente essendo molto complesso richiede parecchio tempo di apprendimento ma non e´ neanche lontanamente paragonabile con tutti gli altri software disponibili sul mercato.
Se volete imparare ad usarlo ecco due testi sicuramente utili (solo in lingua inglese):
1) The Deep-sky Imaging Primer, Second Edition   adatto per iniziare e padroneggiare il software
2)
Inside PixInsight (The Patrick Moore Practical Astronomy Series); piu´complesso e adatto per uso avanzato; su questo testo troverete tutto quello che vi serve per padroneggiare il software alla massima potenzialita´.

 

 

 

Conclusioni

Come potete capire si tratta di un mondo vastissimo, con soluzioni (e prezzi) differenti a seconda di quale sia il vostro scopo.
Dare una panoramica su tutto e´ impossibile; sta a voi capire cosa desiderate fare e approfondire quale attrezzatura e´adatta a tale scopo. Vista la complessita´ della materia (anche in termini teorici non solo fotografici) un approccio per gradi e´sicuramente la soluzione migliore. Anche avendo la possibilita´ economica di acquistare tutto il possibile, vi trovereste a dover affrontare e padroneggiare troppe cose insieme (senza saper come fare) e invece di essere soddisfatti per la quantita´ enorme di soldi investiti, vi trovereste completamente avviliti con il rischio di abbandonare tutto.

 

 

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