התאמות DSI Pro לפוטומטריה אסטרונומית עם DSI Pro

ג’ף הופקינס
מצפה הכוכבים הופקינס פיניקס
Phoenix, AZ

5 בספטמבר 2006

תקציר

מצלמת Deep Sky Imager (DSI) הצבעונית אינה מתאימה לפוטומטריה אסטרונומית באמצעות מסננים, בעוד ש-DSI Pro כן מתאימה לכך. ביצוע עבודה רצינית דורש כמה התאמות פשוטות למצלמה. התאמות אלו כוללות החלפת מגירת המסננים בגלגלת מסננים והוספת מקרר תרמו-חשמלי (TEC) פשוט. עם התאמות אלו, ה-DSI Pro (וגם DSI Pro II) מספקים אמצעי לביצוע פוטומטריה אסטרונומית מקצועית באמצעות טלסקופ צנוע, אפילו במיקום פרברי הסובל מזיהום אור. מאמר זה מתאר התאמות אלו ואת הנדרש לביצוע פוטומטריית CCD בשיטת BVRI עם המצלמה.

איור 1: DSI Pro משודרג על טלסקופ Meade 12” LX200 GPS

בעוד שמצלמות CCD לשימוש אסטרונומי קיימות כבר יותר מעשור, רק לאחרונה הפכו מכשירי CCD נגישים וקלים לשימוש לזירה החובבנית. חלק מהראשונים מסוג זה היו מצלמות רשת (web cams). כמה אנשים הצליחו לפענח אותן וביצעו התאמות שהניבו תוצאות באיכות מפתיעה. מצלמות רשת מתאימות ביותר לעצמים בהירים כמו כוכבי לכת, הירח ודימות השמש. עבור דימות של רקע השמיים העמוק, יש צורך לשנות מצלמות רשת. שינויים אלו חורגים מיכולתם של חובבים רבים. כאשר Meade השיקה את מצלמת Deep Sky Imager (DSI) הצבעונית, המצב השתנה. כעת ניתן היה לבצע דימות של רקע השמיים העמוק ללא צורך בביצוע התאמות למצלמה. בנוסף, תוכנת AutoStar המגיעה עם סדרת ה-DSI היא מצוינת. היא שווה את מחיר המצלמה לבדה. לימוד התוכנה דורש מסירות מסוימת, שכן איכות התוכנה עולה בהרבה על איכות התיעוד הנלווה אליה.

שתי בעיות מונעות שימוש ב-DSI הצבעונית לפוטומטריה באמצעות מסננים. מכיוון שלשבב ה-CCD של ה-DSI הצבעונית יש מסנני RGB מובנים, יהיה קשה או בלתי אפשרי למצוא מסננים מתאימים שיתאימו את המצלמה לתקן הפוטומטרי המקובל. הבעיה האחרת, בעיקר בחודשים החמים יותר, היא שהמצלמה אינה מקוררת ופועלת בטמפרטורת הסביבה. זמן קצר לאחר שחרור ה-DSI הצבעונית, Meade הוציאה גרסה מונוכרומטית, ה-DSI Pro. ה-DSI Pro מספק נקודת פתיחה טובה לפוטומטריית CCD רצינית. מכיוון שהמצלמה מונוכרומטית, היא כוללת מגירת מסננים בעלת 4 מקומות למסנני RGB. המסננים נמכרים בנפרד. היתרונות בשימוש ב-DSI Pro עם מסננים חיצוניים הם שהמצלמה המונוכרומטית רגישה יותר ומספקת רזולוציה טובה יותר. אמנם ניתן להשתמש במגירת המסננים הכלולה כדי להחזיק מסננים פוטומטריים, אך עד מהרה מתברר שזהו רעיון לא טוב. המסננים הפוטומטריים יקרים, ומגירת המסננים פתוחה וחושפת את המסננים לאבק, טל, טביעות אצבע ושריטות. גלגלת מסננים היא דרך טובה הרבה יותר להחזיק ולהגן על המסננים.

קשורים: Airtable — ממשק פשוט לגיליון אלקטרוני שיושב על גבי מסד נתונים יחסי אמיתי, עם אוטומציות, תצוגות וממשקים שניתנים לשיתוף..

השלב הראשון הוא להחליף את מחזיק מגירת המסננים בלוח מתאם בעל פרופיל נמוך, הדומה לזה המשמש ב-DSI הצבעונית, ראו איור 2. פעולה זו מבטלת את הפתחים הגדולים אליהם נכנסת המגירה ומקטינה את המרחק לשבב ה-CCD. מתאמים אלו ניתן לרכוש מ-ScopeStuff בכתובת http://www.scopestuff.com/ תמורת $37.
הערה: ניתן להשתמש בחיבור המקורי בקוטר 1.25” עם המתאם החדש, אך עדיף להתקין את גלגלת המסננים קרוב יותר למצלמה מאשר ما שמאפשר חיבור זה.

החלפת מתאם מחזיק המגירה המקורי בלוח מתאם בעל פרופיל נמוך היא פשוטה מאוד. ישנם 4 ברגי פיליפס קטנים המחזיקים את המתאם במקומו. מסירים ברגים אלו ואת המתאם המקורי ומחליפים אותם במתאם בעל הפרופיל הנמוך ובברגים חדשים וקצרים יותר.
הערה: ישנם 4 ברגים משושים בפינות המצלמה. ברגים משושים אלו מחזיקים את המצלמה יחד. אין להסיר ברגים אלו לצורך התאמה זו.

איור 2: DSI Pro מקורי עם מגירת מסננים ומתאמים בעלי פרופיל נמוך/מקוריים

אם אתה עושה קניות: Zoho Creator — בונה אפליקציות בקוד נמוך שמתחבר לחבילת Zoho הרחבה יותר ומחירים למשתמש ולא לכל אפליקציה..

עם התקנת המתאם בעל הפרופיל הנמוך על ה-DSI Pro, השלב הבא הוא הוספת גלגלת מסננים. ישנן כמה כאלו בשוק, הנעות במחירן מפחות מ-$100 ועד כ-$1,000. פתרון ביניים מצוין הוא גלגלת המסננים הידנית של ATIK. גם זו ניתנת לרכישה מ-ScopeStuff תמורת $199. גלגלת המסננים עשויה היטב ויכולה להכיל עד 5 מסננים מוברגים בקוטר 1.25”. איור 3 מציג את המצלמה עם גלגלת המסננים של ATIK ומקטד מוקד F/3.3. הסיבה לשימוש במקטד המוקד היא לספק שדה ראייה רחב יותר למצלמה. הדבר מקל מאוד על איתור הכוכבים ועל הכללת כוכבי השוואה באותו שדה ראייה.

איור 3: DSI Pro משודרג עם גלגלת מסננים ומקטד מוקד F3.3

עבור רוב יישומי הפוטומטריה יש צורך להשתמש במסננים מיוחדים. לא ניתן להשתמש במסנני RGB של ה-DSI Pro ו-DSI Pro II כמסננים פוטומטריים. לפוטומטריית CCD זמינים 5 מסננים פוטומטריים. אמנם קיימים מסננים נוספים, אך אלו הם הנפוצים ביותר בשימוש. אלו הם: על-סגול, כחול, ויז’ואלי, אדום ותת-אדום (UBVRI). אלא אם כן מתכננים להשתמש בטלסקופ בקוטר של מטר אחד לפחות, למסנן U לא יהיה ערך רב, שכן שבב ה-CCD של ה-DSI Pro אינו רגיש בתחום ספקטרלי זה. מומלץ לתכנן שימוש רק במסנני BVRI.

ישנם כמה מקומות מהם ניתן לרכוש מסננים. לחברת Astrodon יש את המסננים הזולים ביותר אך באיכות טובה, במחיר של $309 לסט מסנני BVRI. ראו מסננים פוטומטריים Schuler UBVRI מ-Astrodon בכתובת http://www.astrodon.com/products/product.cfm?CatID=4

מצלמות סדרת ה-DSI משתמשות בקירור סביבתי. בטמפרטורות לילה קרירות יחידות אלו מתפקדות היטב. עם זאת, עדיין יש ליצור תמונות כהה (dark frames) ולחסר אותן מכל תמונה כדי להיפטר מפיקסלים חמים. במהלך חודשי הקיץ בפיניקס, אריזונה, טמפרטורות במצפה יכולות להגיע לכ-100 מעלות פרנהייט בחצות. בטמפרטורות אלו, אפילו חיסור תמונות כהה אינו עובד היטב.

הוספת קירור ל-DSI Pro החלה כניסוי כדי לראות מה ניתן לעשות בעלות מינימלית וכמות מינימלית של התאמות.
הערה: התאמת קירור זו ניתנת לשימוש בכל מצלמות סדרת ה-DSI. בנוסף להפחתת זרם האפל, קירור מגדיל את הרגישות של המצלמה.

קשורים: Knack — בונה מסדי נתונים ללא קוד המיועד לפורטלים, ספריות וכלים פנימיים - עם תמחור קבוע במקום עמלות למשתמש..

אולי הדרך הקלה ביותר לקרר את ה-CCD היא באמצעות מקרר תרמו-חשמלי (TEC). ה-TECs הם מכשירים מרתקים. TECs מורכבים מסנדוויץ’ של מוליכים למחצה בין שני לוחות מתכת. על ידי הפעלת מתח DC על פני הלוחות, לוח אחד מתחמם בעוד השני מתקרר. זה יכול להיות מפתיע לגלות את כמות החום והקירור המופקים. יש לנקוט משנה זהות בעת ניסוי כדי שהיחידה לא תתחמם יתר על המידה. גוף קירור (heat sink) הוא קריטי בצד החם. נדרש גריז תרמי על פני שני הלוחות כדי להבטיח העברה יעילה של החום והקירור.

חלק ישימו לב שאין ויסות טמפרטורה או חיישן טמפרטורה. ניתן להוסיף אלו, אך הדבר מוסיף מורכבות. היעדר ויסות טמפרטורה אינו מהווה בעיה. אם מאפשרים למצלמה לפעול עם חשמל וקירור למשך 15 עד 30 דקות, הטמפרטורה תתייצב. הטמפרטורה המדויקת אינה חשובה. לאחר שהיחידה התייצבה, יש לצלם תמונות כהה חדשות לאותו ערב. נוהל זה עובד היטב.

לגבי רכיבים, אני ממליץ על הבאים:

• TEC בקוטר 40 מ”מ, מספר חלק PJT-7 @ $14.75
• ספק כוח 12 VDC 3.5 A, מספר חלק PS-1231 @ $15.85
• גוף קירור עם מאוורר 12 VDC, מספר חלק