Использование и получение максимальной отдачи от роботизированной астрономии
Хотя в области любительской астрономии ничто не сравнится с ощущением присутствия снаружи, смотрящего на звезды, ненастная погода, с которой многим из нас приходится сталкиваться в разное время года, сочетается с задачей установки, а затем упаковки оборудования на ночной вечер. основа, может быть перетащить. Те из нас, кому посчастливилось иметь обсерватории, не сталкиваются с этой последней проблемой, но все же сталкиваются с погодой и, как правило, с ограничениями нашего собственного оборудования и небес.
Другой вариант, который стоит рассмотреть - это использование роботизированного телескопа. Не выходя из дома, вы можете делать невероятные наблюдения, снимать выдающиеся астрофотографии и даже вносить важный вклад в науку!
Основные элементы, которые делают роботы-телескопы привлекательными для многих астрономов-любителей, основаны на 3 факторах. Во-первых, обычно предлагаемое оборудование значительно превосходит то, которое любитель имеет в своей домашней обсерватории. Во многих коммерческих роботизированных телескопических системах широкоформатные моно-ПЗС-камеры, подключенные к высокоточным монтируемым на компьютере креплениям, с превосходной оптикой на верху, как правило, эти установки начинаются с ценовой категории в 20-30 тысяч долларов и могут доходить до миллионов долларов. ,
В сочетании с обычно четко определенными и плавными рабочими процессами, которые помогают даже начинающему пользователю использовать область действия, а затем получать изображения, автоматически обрабатывая такие вещи, как темные и плоские поля, для многих это также значительно облегчает процесс обучения, с Многие из областей специально предназначены для учеников начальной школы.
Второй фактор - это географическое положение. Многие из роботизированных площадок расположены в местах, где среднее количество осадков намного ниже, чем, например, в Великобритании или на северо-востоке США, например, в таких местах, как Нью-Мексико и Чили, почти круглый год почти полностью чистое сухое небо. Роботизированные прицелы, как правило, видят больше неба, чем большинство любительских установок, и, поскольку они контролируются через Интернет, вам даже не придется простужаться на улице в глубине зимы. Прелесть аспекта географического положения заключается в том, что в некоторых случаях вы можете заниматься астрономией в дневное время, поскольку области видимости могут находиться на другой стороне мира.
Третий - простота использования, поскольку это не более чем достаточно приличный ноутбук и надежное широкополосное соединение, которое необходимо. Единственное, о чем вам нужно беспокоиться, это обрыв соединения с интернетом, а не сбой вашего оборудования. С такими прицелами, как телескопы Фолкса или Ливерпуля, которыми я часто пользуюсь, ими легко можно управлять с помощью чего-то столь же скромного, как нетбук или даже Android / iPad / iPhone. Проблемы с мощностью процессора обычно сводятся к обработке изображений после того, как вы сделали свои снимки.
Программные приложения, такие как блестящий Maxim DL от Diffraction Limited, который обычно используется для постобработки изображений в любительской и даже профессиональной астрономии, обрабатывают данные файла FITS, которые будут доставлять роботизированные области. Обычно это формат изображений, сохраняемых в профессиональных обсерваториях, и то же самое относится ко многим домашним любительским установкам и роботизированным телескопам. Это программное обеспечение требует достаточно быстрого ПК для эффективной работы, как и другой приверженец сообщества обработки изображений Adobe Photoshop. Есть несколько превосходных и бесплатных приложений, которые можно использовать вместо этих двух бастионов для обработки изображений, например, отличный укладчик Deep Sky и IRIS, вместе с интересно названным «GIMP», который является вариантом на тему Photoshop, но может свободно использовать.
Некоторые люди могут сказать, что обработка данных изображения или телескопа через Интернет отвлекает от настоящей астрономии, но именно так профессиональные астрономы работают изо дня в день, обычно просто сокращая данные с помощью телескопов, расположенных в другой части света. Профессионалы могут ждать годами, чтобы получить время для телескопа, и даже тогда, вместо того, чтобы фактически быть частью процесса визуализации, будут отправлять прогоны изображений в обсерватории и ждать, пока данные не поступят. (Если кто-то захочет оспорить этот факт ... просто скажите «Попробуйте сделать окулярную астрономию с Хабблом»)
Процесс использования и получения изображений с помощью роботизированного телескопа все еще требует определенного уровня мастерства и преданности делу, чтобы гарантировать спокойную ночь наблюдений, будь то красивые картинки, настоящая наука или и то, и другое.
Расположение Расположение Расположение
Место для роботизированного телескопа имеет решающее значение, так как если вы хотите изобразить некоторые из чудес Южного полушария, которые таковые из нас в Великобритании или Северной Америке никогда не увидят из дома, тогда вам нужно будет выбрать подходящее место для прицела. , Время доступа также важно для доступа, если только система областей действия не позволяет использовать автономный подход к управлению очередями, в соответствии с которым вы планируете проводить наблюдения за вами и просто ждать результатов. Некоторые телескопы используют интерфейс в реальном времени, где вы буквально управляете трансляцией в реальном времени со своего компьютера, обычно через интерфейс веб-браузера. Поэтому, в зависимости от того, где он находится в мире, вы можете работать или может быть очень нездоровым часом ночи, прежде чем вы сможете получить доступ к своему телескопу, стоит подумать об этом, когда вы решите, какой робототехнической системой вы хотите стать. часть.
Телескопы, такие как двухметровые телескопы Фолкса, основанные на гавайском острове Мауи, на вершине горы, и Сайдинг-Спринг, Австралия, рядом со всемирно известной англо-австралийской обсерваторией, работают в обычные школьные часы в Великобритании, что означает ночное время в местах, где проживают. Это идеально подходит для детей в Западной Европе, которые хотят использовать в классе профессиональную технологию научных исследований, хотя прицелы Фолкса также используются школами и исследователями на Гавайях.
Тип прицела / камеры, который вы выберете для использования, в конечном итоге также определит, что именно вы снимаете. Некоторые роботизированные прицелы оснащены широкоформатными ПЗС-матрицами, подключенными к быстрым телескопам с низким фокусным соотношением. Они идеально подходят для создания больших небесных перспектив, охватывающих туманности и более крупные галактики, такие как Messier 31 в Андромеде. Для таких конкурсов, как «Астрономический фотограф года», эти широкие полевые прицелы идеально подходят для создания красивых небесных пейзажей.
Прицелы, такие как Северный телескоп Фолкса, даже несмотря на то, что он имеет огромное 2-метровое зеркало (почти такого же размера, как у космического телескопа Хаббла), настроены на меньшие поля зрения, буквально всего около 10 угловых минут, которые будут хорошо вписываться в объекты как Messier 51, галактика Whirpool, но для получения изображения, подобного полнолунию, потребовалось бы много отдельных изображений (если бы для этого был настроен Север Фолкса, а это не так). Его преимуществом является размер апертуры и огромная чувствительность CCD. Как правило, наша команда, использующая их, может изобразить движущийся объект величиной +23 (комета или астероид) менее чем за минуту, используя красный фильтр!
Поле зрения с областью действия, подобной двойным прицелам Фолкса, которые принадлежат и управляются LCOGT, идеально подходит для небольших объектов глубокого неба и моих собственных интересов, таких как кометы и астероиды. Многие другие исследовательские проекты, такие как экзопланеты и исследование переменных звезд, проводились с использованием этих телескопов. Многие школы начинают создавать туманности, небольшие галактики и шаровые скопления, с нашей целью в офисе Проекта телескопа Фолкса, чтобы быстро перевести учащихся на более научную работу, сохраняя при этом удовольствие. Для тепловизоров подходы мозаики возможны для создания больших полей, но это, очевидно, потребует больше времени обработки изображений и телескопа.
Каждая роботизированная система имеет свой собственный набор кривых обучения, и каждая может страдать от технических или погодных проблем, как любая сложная часть оборудования или электронная система. Знание немного о процессе формирования изображения с самого начала, участие в наблюдательных сессиях других на таких вещах, как Slooh, все помогает. Также убедитесь, что вы знаете целевое поле зрения / размер на небе (обычно в прямом восхождении и склонении) или в некоторых системах имеется «режим экскурсии» с именованными объектами, и убедитесь, что вы можете быть готовы переместить прицел на это как можно быстрее, чтобы получить изображение. С коммерческими роботизированными прицелами время действительно деньги.
Такие журналы, как Astronomy Now в Великобритании, а также Astronomy and Sky и Telescope в Соединенных Штатах и Австралии являются отличными источниками для получения дополнительной информации, поскольку они регулярно публикуют роботизированные изображения и прицелы в своих статьях. Онлайн-форумы, такие как cloudynights.com и stargazerslounge.com, также насчитывают тысячи активных участников, многие из которых регулярно пользуются роботизированными прицелами и могут давать советы по созданию изображений и использованию, а также существуют специальные группы по роботизированной астрономии, такие как Онлайн-астрономическое общество. Поисковые системы также дадут полезную информацию о том, что доступно.
Чтобы получить к ним доступ, большинству роботизированных областей требуется простой процесс регистрации, и тогда пользователь может либо иметь ограниченный бесплатный доступ, который обычно является вводным предложением, либо просто начать платить за время. Прицелы бывают разных размеров и качества камеры, чем они лучше, как правило, тем больше вы платите. Для образовательных и школьных пользователей, а также для астрономических обществ, телескоп Фолкса (для школ) и прицел Bradford Robotic предлагают бесплатный доступ, как и финансируемый НАСА проект Микрообсерватории. Коммерческие, такие как iTelescope, Slooh и Lightbuckets, предоставляют широкий спектр телескопов и опций для визуализации, с широким спектром ценовых моделей от случайных до исследовательских приборов и оборудования.
Так что насчет моего собственного использования роботизированных телескопов?
Лично я использую в основном прицелы Фолкса Север и Юг, а также телескоп Ливерпуль Ла Пальма. Я работаю с командой проекта телескопа Фолкса уже несколько лет, и для меня большая честь иметь такой доступ к исследованиям научного уровня. Наша команда также использует сеть iTelescope, когда объекты трудно получить с помощью областей Фолкса или Ливерпуля, хотя с меньшими апертурами мы более ограничены в выборе цели, когда речь идет об очень слабых объектах типа астероидов или комет.
После того, как в конце 2011 года меня пригласили на совещания в качестве консультанта для Фолкса, я был назначен профессиональным руководителем программы, координируя проекты с любителями и другими исследовательскими группами. Что касается информирования общественности, я представил свою работу на конференциях и мероприятиях по информированию общественности для Фолкса, и мы собираемся приступить к новому и интересному проекту с Европейским космическим агентством, в котором я работаю также в качестве научного автора.
Я использую прицелы Фолкса и Ливерпуля в первую очередь для восстановления комет, измерения (фотометрия пыли / комы и начала спектроскопии) и работы по обнаружению, и эти заморозки в ледяной солнечной системе - мой основной интерес. В этой области я совместно обнаружил расщепление Comet C2007 / Q3 в 2010 году и тесно сотрудничал с любительской программой наблюдений, управляемой NASA для кометы 103P, где мои изображения были показаны в National Geographic, The Times, BBC Television и также использовались NASA на их пресс-конференции перед событием 103P в JPL.
Зеркала 2 м обладают огромным световым захватом и могут достигать очень слабых величин за очень короткое время. Когда вы пытаетесь найти новые кометы или восстановить орбиты на существующих, то возможность изобразить движущуюся цель с магнитудой 23 в возрасте до 30 с является настоящим благом. Мне также повезло работать вместе с двумя исключительными людьми в Италии, Джованни Состеро и Эрнесто Гвидо, и мы поддерживаем блог нашей работыи я являюсь частью исследовательской группы CARA, занимающейся измерениями кометной комы и пыли, с нашей работой в профессиональных исследовательских работах, таких как Astrophysical Journal Letters и Icarus.
Процесс визуализации
При съемке самого изображения процесс действительно начинается до того, как вы получите доступ к области действия. Знание поля зрения, то, чего вы хотите достичь, имеет решающее значение, равно как и знание возможностей рассматриваемого прицела и камеры, и, что важно, виден ли объект, который вы хотите отобразить, с того места / времени, когда вы находились ». Я буду использовать это.
Первое, что я хотел бы сделать, если начать сначала, - это просмотреть архивы телескопа, которые обычно находятся в свободном доступе, и посмотреть, что изобразили другие, как они изобразили с точки зрения фильтров, времени экспозиции и т. Д., А затем сопоставить это с вашим собственные цели.
В идеале, учитывая, что во многих случаях время будет дорогостоящим, убедитесь, что, если вы стремитесь к слабому объекту глубокого неба с незначительной туманностью, вы не выбираете ночь с яркой Луной в небе, даже с узкополосными фильтрами это может повлиять на конечное качество изображения, и то, что выбранный вами прицел / камера будет фактически отображать то, что вы хотите. Помните, что другие могут также захотеть использовать те же телескопы, поэтому планируйте заранее и бронируйте заранее. Когда Луна яркая, многие из коммерческих поставщиков роботизированных прицелов предлагают льготные тарифы, что здорово, если вы представляете что-то вроде шаровых скоплений, которые не подвержены влиянию лунного света (как, скажем, туманность)
Перспективное планирование обычно необходимо, зная, что ваш объект виден и не слишком близко к любым границам горизонта, которые может накладывать прицел, в идеале подбирая объекты как можно выше или поднимаясь, чтобы дать вам достаточно времени для съемки. Как только это будет сделано, то процесс визуализации области зависит от того, какую из них вы выберете, но с чем-то вроде Faulkes, это так же просто, как выбрать цель / FOV, поворот области действия, настройка фильтра, а затем время экспозиции и ожидание изображение, чтобы войти.
Количество сделанных снимков зависит от того, сколько у вас времени. Обычно при съемке кометы с использованием Фолкса я стараюсь сделать от 10 до 15 изображений, чтобы обнаружить движение, и дать мне достаточно хороший сигнал для последующего сокращения научных данных. Тем не менее, всегда помните, что вы обычно работаете с гораздо более совершенным оборудованием, чем у себя дома, и время, необходимое для изображения объекта с помощью домашней настройки, будет намного меньше с помощью 2-метрового телескопа. Хорошим примером является то, что полноцветное изображение с высоким разрешением, похожее на туманность Орла, может быть получено за несколько минут на Фолксе в узкополосном диапазоне, что обычно занимает часы на обычном телескопе на заднем дворе.
Для получения изображения неподвижной цели, больше снимков в полном цвете или с выбранным вами фильтром (обычно используется Альфа-Водород с Faulkes для туманности), вы можете получить лучшее. При отображении в цвете три фильтра на самом телескопе группируются в набор RGB, поэтому вам не нужно настраивать каждую цветовую полосу. Я обычно добавляю слой яркости с H-Alpha, если это эмиссионная туманность, или, может быть, еще несколько красных изображений, если это не для яркости. После завершения обработки изображений данные обычно помещаются на сервер для сбора, а затем после загрузки файлов FITS объединяют изображения с помощью Maxim (или другого подходящего программного обеспечения), а затем переходят к чему-то вроде Photoshop, чтобы сделать окончательное цветное изображение. Чем больше снимков вы делаете, тем лучше качество сигнала на фоне фонового шума, и, следовательно, более плавный и полированный финальный снимок.
Между кадрами единственное, что обычно будет меняться, это фильтры, если только вы не отслеживаете движущуюся цель и, возможно, время экспозиции, поскольку некоторым фильтрам требуется меньше времени для получения необходимого количества света. Например, с изображением H-Alpha / OIII / SII, вы обычно изображаете намного дольше с SII, так как излучение со многими объектами слабее в этой полосе, тогда как многие туманности глубокого неба сильно излучают в H-Alpha.
Сам образ
Как и при любом изображении объектов глубокого неба, не бойтесь выбрасывать субкадры низкого качества (более короткие экспозиции, которые составляют окончательную длинную экспозицию при наложении). Они могут быть затронуты облаками, следами спутников или другими факторами, такими как неправильная работа автогида на телескопе. Сохраняйте хорошие снимки и используйте их, чтобы получить как можно более качественный кадр данных в формате RAW. Затем все сводится к инструментам постобработки в таких продуктах, как Maxim / Photoshop / Gimp, где вы настраиваете цвета, уровни, кривые и, возможно, используете плагины для повышения резкости или уменьшения шума. Если вас интересует чистая наука, вы, вероятно, пропустите большинство этих шагов и просто захотите получить качественные, откалиброванные данные изображения (темное и плоское поле, вычтенное и смещение)
Сторона обработки очень важна при съемке для эстетической ценности, это кажется очевидным, но многие люди могут переусердствовать с обработкой изображений, уменьшая влияние и / или ценность исходных данных. Обычно большинство фотографов-любителей тратят больше времени на обработку, чем фактические изображения, но это действительно различно, это может быть от часов до буквально дней, когда выполняется настройка. Обычно при обработке изображения, полученного с помощью робота, выполняется калибровка в темном и ровном поле. Первое, что я делаю, это обращаюсь к наборам данных в виде файлов FITS и переносу их в Maxim DL. Здесь я скомбинирую и откорректирую гистограмму на изображении, возможно, запустив несколько итераций алгоритма деконволюции, если начальные точки не такие узкие (возможно, из-за проблем в ту ночь).
Как только изображения будут сжаты, а затем растянуты, я сохраню их в виде файлов FITS, а с помощью бесплатного приложения FITS Liberator перенесу их в Photoshop. Здесь, дополнительное шумоподавление, а также регулировка контрастности / уровня и кривой будут выполняться на каждом канале, выполняя набор действий, известных как действия Noels (набор превосходных действий от Noel Carboni, одного из ведущих мировых экспертов по визуализации), также может улучшить конечные индивидуальные красно-зеленые и синие каналы (и комбинированный цветной).
Затем я скомпоную изображения, используя слои, в финальный снимок цвета, настраивая его для цветового баланса и контрастности. Возможно использование плагина для улучшения фокусировки и дальнейшего снижения шума. Затем опубликуйте их через flickr / facebook / twitter и / или отправьте в журналы / журналы или научные исследовательские работы в зависимости от конечной цели / целей.
Serendipity может быть прекрасной вещью
Я попал в это совершенно случайно сам ... В марте 2010 года я увидел в новостной группе сообщение о том, что Comet C / 2007 Q3, объект с магнитудой 12-14 в то время, проходил рядом с галактикой и создавал интересное широкое поле рядом друг с другом. В те выходные, используя свою собственную обсерваторию, я снимал комету в течение нескольких ночей и заметил отчетливое изменение хвоста и яркости кометы, в частности, за две ночи.
Член BAA (Британская астрономическая ассоциация), увидев мои изображения, затем спросил, представлю ли я их для публикации. Однако я решил исследовать это просветление немного дальше, и, поскольку у меня был доступ к Фолксу на этой неделе, я решил указать 2-метровый прицел на эту комету, чтобы увидеть, происходит ли что-нибудь необычное. Пришли первые изображения, и я сразу же, после загрузки их в Maxim DL и настройки гистограммы, заметил, что маленький нечеткий шарик, похоже, отслеживает движение кометы прямо за ним. Я измерил разделение всего лишь несколькими угловыми секундами и, посмотрев на него несколько минут, решил, что оно может быть фрагментировано.
Я связался с управлением телескопа Фолкса, который связал меня с директором кометной секции BAA, который любезно записал это наблюдение в тот же день. Затем я связался с журналом Astronomy Now, который запрыгнул на историю и изображения и сразу же отправился печатать ее на своем веб-сайте. В последующие дни фурор СМИ был буквально невероятным.
Интервью с национальными газетами, Радио BBC, Освещение на телешоу BBC "Sky at Night", Канал Discovery, Радио Гавайи, Эфиопия были лишь некоторыми из новостных / информационных агентств, которые подхватили эту историю ... новости стали глобальными, что любитель имел сделал крупное астрономическое открытие со своего стола, используя роботизированный прицел. Это привело меня к работе с членами проекта AOP с миссионерской командой EPOXI НАСА / Университета Мэриленда по созданию изображений и получению данных кривой блеска для кометы 103P в конце 2010 года, что снова привело к появлению статей и изображений в National Geographic, The Times. и даже мои снимки, используемые НАСА на брифингах для прессы, а также снимки с космического телескопа Хаббла. Запросы на подписку на проект телескопа Фолкса в результате моих открытий выросли на сотни% со всего мира.
В итоге
Роботизированные телескопы могут быть забавными, они могут привести к удивительным вещам, в прошлом году студент, имеющий опыт работы, которым я был наставником в проекте телескопа Фолкса, представил несколько областей, которые мы ей присвоили, где наша команда нашла десятки новых и не каталогизированные астероиды, и ей также удалось изобразить фрагмент кометы. Делать красивые фотографии - это весело, но для меня кайф приходит от реальных научных исследований, которыми я сейчас занимаюсь, и это путь, на котором я нацеливаюсь, вероятно, до конца моей астрономической жизни. Для студентов и людей, которые не имеют возможности владеть телескопом из-за финансовых или, возможно, ограничений местоположения, это фантастический способ сделать настоящую астрономию, используя реальное оборудование, и я надеюсь, что читая это, вы поощряетесь попробуйте эти фантастические роботизированные телескопы.
