Modificaciones profesionales de DSI
Fotometría astronómica con una DSI Pro: modificaciones profesionales
Jeff Hopkins
Observatorio Hopkins Phoenix
Phoenix, AZ
5 de septiembre de 2006
Resumen
La cámara Deep Sky Imager (DSI) a color no puede utilizarse para fotometría astronómica con filtros; la DSI Pro, sí. Para realizar trabajo serio es necesario efectuar algunas modificaciones sencillas en la cámara.
Estas incluyen sustituir el portafiltros deslizante por una rueda de filtros y añadir un refrigerador termoeléctrico (TEC) básico. Con estas modificaciones, la DSI Pro (y la DSI Pro II) permiten realizar fotometría astronómica de nivel profesional incluso con telescopios modestos y desde ubicaciones suburbanas con contaminación lumínica. Este artículo describe dichas modificaciones y los requisitos necesarios para llevar a cabo fotometría CCD en las bandas BVRI con esta cámara.
Figura 1. DSI Pro modificada montada en un telescopio Meade 12” LX200 GPS
Aunque las cámaras CCD para uso astronómico existen desde hace más de una década, solo recientemente han aparecido dispositivos CCD asequibles y fáciles de usar destinados al mercado de aficionados. Algunos de los primeros fueron las webcams.
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Varias personas lograron modificarlas y obtuvieron resultados sorprendentemente buenos. Las webcams funcionan mejor con objetos brillantes como planetas, la Luna y para imagen solar. Para imagen de cielo profundo, las webcams requieren modificaciones que están fuera del alcance de muchos aficionados. Cuando Meade lanzó la Deep Sky Imager (DSI) a color, todo cambió: ahora era posible hacer imagen de cielo profundo sin necesidad de modificar la cámara.
Además, el software AutoStar incluido con la serie DSI es excelente; de hecho, solo por el software ya merece la pena el precio de la cámara. Aprender a usarlo requiere dedicación, ya que su calidad supera con creces la documentación disponible.
Dos problemas impiden el uso de la DSI a color para fotometría con filtros. En primer lugar, el sensor CCD de la DSI a color incorpora filtros RGB integrados, lo que hace muy difícil, si no imposible, encontrar filtros externos que coincidan con el sistema fotométrico estándar. El segundo problema, especialmente relevante durante los meses cálidos, es que la cámara carece de refrigeración y opera a temperatura ambiente.
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Poco después del lanzamiento de la DSI a color, Meade presentó la versión monocromática: la DSI Pro. Esta cámara constituye un excelente punto de partida para realizar fotometría CCD seria.
Al ser monocromática, incluye un portafiltros deslizante de cuatro posiciones para filtros RGB (los filtros se venden por separado). Las ventajas de usar la DSI Pro con filtros externos son una mayor sensibilidad y una mejor resolución respecto a la versión a color. Aunque el portafiltros deslizante incluido podría usarse para montar filtros fotométricos, pronto se hace evidente que no es una buena idea: los filtros fotométricos son costosos y el portafiltros está abierto, exponiéndolos al polvo, rocío, huellas dactilares y arañazos.
Una rueda de filtros es una solución mucho mejor para alojar y proteger los filtros.
El primer paso consiste en reemplazar el soporte del portafiltros deslizante por una placa adaptadora de perfil bajo, similar a la utilizada en la DSI a color (véase la Figura 2). Esto elimina las grandes aberturas necesarias para el deslizamiento del portafiltros y reduce la distancia hasta el chip CCD.
Estos adaptadores pueden adquirirse en ScopeStuff en http://www.scopestuff.com/ por 37 $. Nota: la pieza nasal original de 1,25” puede utilizarse con el nuevo adaptador, pero es preferible montar la rueda de filtros lo más cerca posible de la cámara, más de lo que permite dicha pieza nasal.
Sustituir el adaptador original del portafiltros por la placa adaptadora de perfil bajo es muy sencillo. Cuatro pequeños tornillos Phillips sujetan el adaptador en su sitio. Basta con retirar esos tornillos y el adaptador original, y colocar la placa de perfil bajo junto con tornillos nuevos más cortos. Nota: en las esquinas de la cámara hay cuatro tornillos hexagonales que mantienen unido el cuerpo de la cámara. No retire esos tornillos para esta modificación.
Figura 2. DSI Pro original con portafiltros deslizante y adaptadores de perfil bajo/original
Una vez instalada la placa adaptadora de perfil bajo en la DSI Pro, el siguiente paso es añadir una rueda de filtros. Existen varios modelos en el mercado con precios que van desde menos de 100 $ hasta casi 1.000 $.
Una excelente opción intermedia es la Rueda de Filtros Manual ATIK, también disponible en ScopeStuff por 199 $. Esta rueda está bien construida y admite hasta cinco filtros de rosca de 1,25”. La Figura 3 muestra la cámara equipada con la rueda de filtros ATIK y un reductor focal F/3,3. El reductor focal se utiliza para ampliar el campo de visión del sensor, facilitando así la localización de estrellas y la inclusión de estrellas de comparación en el mismo encuadre.
Figura 3. DSI Pro modificada con rueda de filtros y reductor focal F/3,3
Para la mayoría de aplicaciones fotométricas es necesario utilizar filtros especiales. Los filtros RGB suministrados para la DSI Pro y la DSI Pro II no sirven como filtros fotométricos.
En fotometría CCD existen cinco filtros fotométricos habituales: ultravioleta, azul, visual, rojo e infrarrojo (UBVRI). Aunque hay otros filtros disponibles, estos son los más comunes. A menos que planeemos utilizar un telescopio de tamaño métrico, el filtro U tendrá poca utilidad, ya que el CCD de la DSI Pro no es sensible en esa banda. Por tanto, conviene utilizar únicamente los filtros BVRI.
Existen varios proveedores de filtros. Astrodon ofrece filtros de buena calidad a los precios más bajos: un juego de filtros BVRI cuesta 309 $. Consulte “Filtros fotométricos UBVRI Schuler de Astrodon” en http://www.astrodon.com/products/product.cfm?CatID=4
Las cámaras de la serie DSI utilizan refrigeración ambiental. Con temperaturas nocturnas frescas, estas unidades funcionan bien. No obstante, siempre es necesario generar y restar cuadros oscuros (dark frames) de cada imagen para eliminar píxeles calientes. Durante los meses de verano en el Observatorio de Phoenix, Arizona, las temperaturas pueden alcanzar los 100 grados Fahrenheit a medianoche. En esas condiciones, incluso la resta de cuadros oscuros resulta ineficaz.
La incorporación de refrigeración a la DSI Pro comenzó como un experimento para determinar qué podía lograrse con el mínimo coste y número de modificaciones. Nota: esta modificación de refrigeración puede aplicarse a todas las cámaras de la serie DSI. Además de reducir la corriente de oscuridad, la refrigeración aumenta la sensibilidad de la cámara.
Quizás la forma más sencilla de refrigerar el CCD sea mediante un refrigerador termoeléctrico (TEC). Los TEC son dispositivos fascinantes: consisten en un sándwich de semiconductores entre dos placas metálicas.
Al aplicar un voltaje de corriente continua (DC) entre las placas, una se calienta mientras la otra se enfría. Resulta sorprendente la cantidad de calor y frío que pueden generar. Es preciso tener cuidado durante la experimentación para evitar el sobrecalentamiento del dispositivo. Un disipador de calor es fundamental en el lado caliente.
Además, es necesario aplicar pasta térmica en ambas superficies de las placas para garantizar una transferencia eficaz del calor y del frío.
Algunos observarán que este diseño no incluye regulación de temperatura ni sensor. Podrían añadirse, pero aumentarían la complejidad. La ausencia de regulación de temperatura no supone un problema: si se deja funcionar la cámara con alimentación y refrigeración activadas durante 15 a 30 minutos, la temperatura se estabilizará.
La temperatura exacta no es crítica. Una vez estabilizada la unidad, deben tomarse nuevos cuadros oscuros correspondientes a esa noche. Este procedimiento funciona muy bien.
Para los componentes, recomiendo los siguientes:
- TEC de 40 mm, referencia PJT-7 @ 14,75 $
- Fuente de alimentación 12 VDC 3,5 A, referencia PS-1231 @ 15,85 $
- Disipador de calor con ventilador de 12 VDC, referencia
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