Seeing rajoittaa kuvien ottamista maan päällä. Ilmakehä häiritsee ja estää alle 1 kulmasekunnin resoluutioihin pääsemisen tykkenään.
Mitä tapahtuu jos kuvataan yksi fotoni kerrallaan, siis lyhennetään valotusta. Vaikka ilmakehä aiheuttaa translaatiota ja rotaatiotakin, niin ei se yhden fotonin kyseessä ollessa merkitse mitään; kuvathan pinotaan registaxilla. Lopputuloksena päästään difraktiorajoitettuun tähtikuvaan. Oli seeing mitä vain.
Siis me emme tarvitse tarkkoja jalustoja tai pitkiin valotuksiin pystyviä kameroita. Nykytähtitieteessä tarvitaan herkkää kamerakennoa.
JV
Siis alle kaarisekunnin kokoisia yksityiskohtia ei pysty kuvaamaan ilmakehän läpi?.
Siis kyllä kai maan päälläkin päästään alle kaarisekunnin, varsinkin kun mennään vuorille.
Ja adaptiivinen/aktiivinen optiikka auttaa.
Nykyiset kennot parhaimmillaan kerää lähes kaikki fotonit, hyötysuhde on yli 90%.
Erotuskykyä ei kannattane saavuttaa lyhyillä valotuksilla ja pinoamisella, vaan ennemmin interferometrialla.
Ilmeisesti Hubblen kuvia ei pinota kun otetaan kuvia aurnkokunnan kohteista?
Tästä tulikin mieleeni että eikö olisi vihdoin amatöörien saada avaruuteen oma teleskooppi? Joskus 70-luvulla olin menossa mukaan hankkeeseen nimeltä AST (Amater Space Telescope) jonka tavoitteena oli saada pienhkö avaruusteleskooppi kiertoradalle. Valitettavasti tämä hanke hyytyi.
Luulisi että nykytietämyksellä ja teniikalla voisi onnistua. Tietääkö joku tällaista hanketta?
No minä nyt pistin tuon kaarisekunnin kun jotain oli laitettava. Tiedänhän minä että hyvällä seeingillä saadaan vielä 0,3 kaarisekunninkin resoluutiolla.
Interferometrisesti kuvaten on tietysti mahdollista saada enemmän resoluutiota, mutta tekniikka on kovasti hankala ammattilaisillekin. Samaten adaptiivisella optiikalla on tuo tekniikka esteenä amatöörille.
Mutta mikä estää amatööriäkin kuvaamasta fotoni kerrallaan?
JV
PS. Vaikka kovastihan olisi kiinnostavaa saada aikaseksi projekti interferometristä - vaikka nyt kaksi 200mm newtoinia 20m eteisyydellä toisistaan ja mahtavia kuvia vaikka Kuusta. Ursa asialle ja Artjärvelle kunnon vermeet.
PS. Eikös tästä ole opittavissa se tosiasia että tähtikuvatessa on pyrittävä mahdollisimman lyhyisiin valotuksiiin. Niinkuin vaikka 0,1 sekuntiin.
Jos haluaa saada hyvää jälkeä.
Lainaus käyttäjältä: jaava - 13.07.2007, 18:34:15
PS. Eikös tästä ole opittavissa se tosiasia että tähtikuvatessa on pyrittävä mahdollisimman lyhyisiin valotuksiiin. Niinkuin vaikka 0,1 sekuntiin.
Jos haluaa saada hyvää jälkeä.
Heitämpä amatöörin veikkauksen:
Tuo fotoni on mahdonta erottaa kennon lukukohinasta ja biaksesta. Tarvitaan riittävästi valotusaikaa, että lämpökohinat, taustataivaat yms. kohinat ylittävät reilusti lukukohinan. Vasta silloin on edullista aloittaa uusi valotus.
Korjatkaa jos olen väärässä.
Lainaus käyttäjältä: jaava - 13.07.2007, 18:34:15
Mutta mikä estää amatööriäkin kuvaamasta fotoni kerrallaan?
JV
PS. Eikös tästä ole opittavissa se tosiasia että tähtikuvatessa on pyrittävä mahdollisimman lyhyisiin valotuksiiin. Niinkuin vaikka 0,1 sekuntiin.
Jos haluaa saada hyvää jälkeä.
Fotonit eivät saavu kennolle tasaisena virtana vaan vähän niin kuin geigermittarin rätinä. Miten erottaisit kohteen kirkkauserot, jos tallentaisit fotonin kerrallaan? Jos taas tallentaisit vain yhden fotonin/pikseli, niin voisit saada lopputulokseksi valkoisen kuvan.
Lainaus käyttäjältä: Vesa Kankare - 13.07.2007, 19:31:34
Heitämpä amatöörin veikkauksen:
Tuo fotoni on mahdonta erottaa kennon lukukohinasta ja biaksesta. Tarvitaan riittävästi valotusaikaa, että lämpökohinat, taustataivaat yms. kohinat ylittävät reilusti lukukohinan. Vasta silloin on edullista aloittaa uusi valotus.
Korjatkaa jos olen väärässä.
Kyllä sinä minusta olet ihan oikeassa. Saatoin mennä innoissani vähän liiallisuuksiin:)
Mutta nyt ollaan asian juurella: Mikä on optimi valotus per kuva?
Liian pitkällä valotuksella upotaan seeing vaikutuksiin - siis sumentaa kuvaa. Liian lyhyillä tulee kameran tekniikka vastaan. No eikä kuvan kohdistus (rekisteröinti) yhden fotonin tapauksessa taida onnistua. Ainakaan yhden.
Onko kukaan oikeen vakavissaan tutkinut tuota. Yksinkertainen kaava johon syötetään seeing ja kameran ominaisuuksista pari lukemaa ja tuloksena on optimi valotusaikakerroin. Itse valotusaika riippuu sitten kohteen laadusta.
JV
Täällä on CCD:n käyttäjille optimivalotusaikalaskin. Tämä tosin optimoi signaali/kohina -suhteen, ei seeingiä.
http://www.ccdware.com/resources/subexposure.cfm (http://www.ccdware.com/resources/subexposure.cfm)
Perskuta kun olin viikonlopun Kööpenhaminassa enkä saanut aikaseksi planetaariossa vierailua. En ole koskaan tullut käyneeksi. Esitteestä kyllä luin esityksen olevan vaikuttava.
Minusta Kaitsu jätti nyt tuon seeingin laskuista pois, ja siitähän tässä on enimmakseen kysymys. Ilmakehä tekee liikkeitä joissa jo muutamassa millisekunnissakin saataa kohteiden kulmat muuttua oleellisesti. Pointi on se että mitä lyhyempiä on valotusajat, sen vähemmän on seeing määräävä tekija kuvan laadussa. Jos turbulenssit on heitelleet kohdetta kahden kuvan välillä, ei sillä ole merkitystä koska pinoamisessa suoritetaan myös uudelleenpaikotus.
Tietysti strategia ottaa useita pidempiä valotuksia ja poimia siitä ne parhaat on yksi vaihtoehto, mutta onko se paras? Siinä hukkaantuu melkoisesti valotusaikaa.
JV
Lainaus käyttäjältä: Kaizu - 14.07.2007, 00:16:09
Mitä tulee siihen amatöörisateliittiin, niitä on jo taivaalla. Ne tosin ovat radioamatöörien sateliitteja. Periaatteessa ei ole mitään estettä rakentaa tähtiharrastajien sateliittia. Innokkaan ja osaavan ja yhteistyökykyisen työryhmän kokoaminen lienee se vaativin osa. Ja rahaakin pitäisi olla. Avaruuskaukoputki on myöskin vaativampi kuin pelkkä tietoliikennesateliitti.
Helpompi voisi olla korkealle vuorelle kiikutettava robottiputki. 5 km:n korkeudessa olisi jo puolet ilmakehästä alapuolella.
Kaizu
Enpäs muistanutkaan tätä projektia (ISS:lle amatöörien avaruuskaukoputki):
http://www.issat.org/ (http://www.issat.org/)
Toivottavasti tämä vielä joskus toteutuu.
Siis mieluummin:
Millisekunnin valotusajalla 10000 kuvaa
kuin
Kymmenen kuvaa sekunnin valotusajalla.
Lainaus käyttäjältä: jaava - 17.07.2007, 18:03:40
Siis mieluummin:
Millisekunnin valotusajalla 10000 kuvaa
kuin
Kymmenen kuvaa sekunnin valotusajalla.
Ei onnistu Deepsky-kuvat tuolla kaavalla. Kohteen signaali ei ylitä kennon lukukohinaa, joten kuvaan ei tule muuta kuin kohinaa. Toinen asia on se, että tarvitset supertietokoneen tuon kohinakuvan tuottamiseksi, jollet halua odottaa kuvien pinoamista tavallisella koti-PC:llä kuukausia. Lisäksi, jos kameran kuvan lataaminen tietokoneelle vie esim. 5 sek./kuva, kestää 10 000 kuvan ottaminen n. 14 tuntia. Siinä kun sitten valottelee kohdetta neljällä eri suotimella, niin saattaa saada kolme valmista värikohinakuvaa vuodessa ;)
Minulle tuli mieleen vaan rekisteröinnin ongelmat: Jos kuvaan ei tule tarpeeksi kontrastia, niin ei sen paikoittaminen onnistu.
Kuvaan on siis saatava kohinan seasta muutama kohde esiin Registaxin pureskeltavaksi.
Kapasiteettiongelmat numeromurskainpuolella on tietty huomioitava aikatauluissa.
Toiseksi kukin kuva on tarkastettava: Jos siitä on vaikea löytää mitään kohinan seasta, niin milläs raakkaat huonot otokset pois.
Periaatetasolla tämä kuitenkin vaikuttaisi ihan käypäseltä nyrkkisäännöltä: Valotusaika niin lyhyeksi kuin mahdollista, kuitenkin niin että kuvaan saadaan vielä tarkastusta ja rekisteröintiä varten riittävästi hahmoa kohinan seasta.
Hahmoksi riittää kuva-alassa olevat pari varsinaisen kohteen ulkopuolella olevaa kirkkaampaa tähteä. Jos sellaisia on.
Koska apertuurin kasvaessa, kasvaa myös seeing-ongelmat (olen nähnyt amatöörien mainintoja että jossain 300-500mm paikkeilla tulee vaikeusastehypähdys ... kuviin tulee useammin häröä), on tuo optimointi suuremmilla putkilla erityisen tärkeää.
JV
Lainaus käyttäjältä: jaava - 18.07.2007, 14:55:41
Koska apertuurin kasvaessa, kasvaa myös seeing-ongelmat (olen nähnyt amatöörien mainintoja että jossain 300-500mm paikkeilla tulee vaikeusastehypähdys ... kuviin tulee useammin häröä), on tuo optimointi suuremmilla putkilla erityisen tärkeää.
Valotusaika kannattaa silti olla mahdollisimman pitkä, kuitenkin niin, että kohde ei saturoidu. Uutta valotusta ei kannata aloittaa, ennenkuin taustataivaan tai lämpökohinan aiheuttama kohinan perustaso ylittää lukukohinan (jos vain seuranta sallii). Tämä taso voi hyvällä jäähdytetyllä kameralla tulla vasta 20min päästä, jos kuvauspaikka on pimeä.
Seeingin vaikutuksiin ei DS kuvauksessa siis paljon mahda. Seeing heiluu kuitenkin alle muutaman sekunnin taajuudella. Niin lyhyellä valotuksella ei DS kohteista vielä paljoa saa irti.
Paremmin seeingin taklaa (harrastelija) kuvaamalla vain hyvällä seeingillä tai/ja käyttää jotain high-speed autoguideria (kuten AO-7) kompensoimaan seeingin vaikutuksia.
LainaaUutta valotusta ei kannata aloittaa, ennenkuin taustataivaan tai lämpökohinan aiheuttama kohinan perustaso ylittää lukukohinan (jos vain seuranta sallii).
Onko tuolla taivaalta tulevalla kohinalla mitään merkitystä? Minusta pelkästään kohteesta tulevien fotonien määrä ratkaisee: Kohteesta on saatava enemmän energiaa kameran yksittäiseen kaivoon kuin mitä lukukohina häiritsee. Jos lukukohina on valkoista, ei sekään aiheuta ongelmaa.
Tuo taivaalta tuleva kohinahan jää yksittäisen kuvan kohinan määrään lopullisessa kuvassa.
JV
Lainaus käyttäjältä: jaava - 18.07.2007, 15:38:08
Onko tuolla taivaalta tulevalla kohinalla mitään merkitystä? Minusta pelkästään kohteesta tulevien fotonien määrä ratkaisee: Kohteesta on saatava enemmän energiaa kameran yksittäiseen kaivoon kuin mitä lukukohina häiritsee. Jos lukukohina on valkoista, ei sekään aiheuta ongelmaa.
Kyllä sen kohteen signaalin on ylitettävä muutkin kohinat, mukaanlukien taustataivas ja lämpökohina, mahdollisimman hyvällä signaalikohinasuhteella. Taivaalta tulevaksi kohinaksi voi laskea valosaasteen, ilmahehkun, revontulet yms. epätoivotun valon. Ne rajoittavat maksimivalotusaikaa. Mutta niistäkin huolimatta kannattaa valottaa niin pitkään, että tuo valosaaste ylittää merkittävästi lukukohinan ja vasta sitten aloittaa uusi valotus. Canonilla tämä on helppoa, histogramminäyttö kun irtoaa selvästi vasemmasta laidasta johonkin puolenvälin paikkeille, kannattaa aloittaa uusi valotus. Mulla tämä tapahtuu kirkkaalla suotimella takapihalta n. 2-3 minuutin valotuksella ISO800 herkkyydellä, kapeakaistaisilla suotimilla mennään 10 minuutin tuntumaan.
Lainaus käyttäjältä: jaava - 18.07.2007, 15:38:08
Onko tuolla taivaalta tulevalla kohinalla mitään merkitystä?
JV
Tottakai on. Kun taustakohina alkaa olla suurempi kun kuva-alan himmeimmät kohteet, menetetään arvokkaita fotoneja. Siksipä optimaalisen valotusajan selvittäminen on tärkeää. Sen pitää olla tarpeeksi pitkä, jotta kuvan signaali/kohina-suhde on optimaalinen ja tarpeeksi lyhyt, jottei taustakohina ala peittämään himmeitä yksityiskohtia.
Haeskelin netistä tietoa tästä, ja sillähän on oikeen nimikin ja useampikin nimi: Lycky Imaging, lucky exposures. Wikipedia sanoo: "Lucky imaging is an astronomical photographic technique using a high-speed camera with exposure times short enough (100 ms or less) so that the changes in the atmosphere during the exposure are minimal.".
Lisäksi todetaan että tällä menetelmällä voidaan saavuttaa difraktioraja jopa 2,5metrisilä teleskoopeilla (maan päältä kuvattaessa).
Ja kuulemma myös himmeitä kohteita on kuvattu Lycky Imaging tekniikalla käyttämällä EMCCD kameraa http://en.wikipedia.org/wiki/EMCCD (http://en.wikipedia.org/wiki/EMCCD) ("The recent development of EMCCDs has allowed the first high quality lucky imaging of faint objects.")
Kaiken kaikkiaan tämähän näyttää olevan ihan tunnettu ja aktiivisesti tutkittu alue.
JV
PS. Hyvä animaatio pistemäsestä tähdestä kaukoputken läpi katsottuna:
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Eps_aql_movie_not_2000.gif (http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Eps_aql_movie_not_2000.gif)
Teleskoopin apertuuri on ollut 7*r0, jossa r0 on seeingistä riippuva halkaisija (noin 20cm hyvällä seeingillä).
Lainaus käyttäjältä: jaava - 18.07.2007, 17:00:38
Haeskelin netistä tietoa tästä, ja sillähän on oikeen nimikin ja useampikin nimi: Lycky Imaging, lucky exposures.
JV
Lucky imaging pätee vain todella kirkkaisiin kohteisiin, siis planeetat, tähdet jne.
Löysin Robert Nigel Tubbs:n väitöskirjan, jossa loppuyhteenvedossa todetaan menetelmän sopivan kunhan on olemassa I = 15.9 referenssitähti mukana ("The Lucky Exposures method was found to work successfully using reference stars as faint as . This magnitude limit is expected to be further increased with the use of back-illuminated CCDs and an anti-reflection coated dewar window.").
JV
Väitöskirja: http://web.archive.org/web/20070311023804/www.mrao.cam.ac.uk/telescopes/coast/theses/rnt/ (http://web.archive.org/web/20070311023804/www.mrao.cam.ac.uk/telescopes/coast/theses/rnt/)
Silmiin sattunutta:
http://en.wikipedia.org/wiki/Speckle_imaging (http://en.wikipedia.org/wiki/Speckle_imaging)
josta leikaten:
"Speckle imaging recreates the original image through image processing techniques. The key to the technique, found by the American astronomer David L. Fried in 1966, was to take very fast images in which the atmosphere is effectively "frozen" in place. For infrared images, exposure times are on the order of 100 ms, but for the visible region they drop to as little as 10 ms. In images at this time scale, or smaller, the movement of the atmosphere is too sluggish to have an effect; the speckles recorded in the image are a snapshot of the atmospheric seeing at that instant."
Kun tuohon liittää kuva-alaan osuvan referenssitähden (jotta kuvat saadaan lajiteltua hyviin ja huonoihin sekä rekisteröityä pinoamista varten), niin eikös tuolla saada riittävällä määrällä otoksia kunnon kuvaa heikommistakin kohteista. Nyt kun CCD-kennot on usein herkkiä infrapuna-alueella, niin voisi kokeilla noita lähellä 100ms olevia valotusaikojakin.
Kun seuranta vaan pitää kohteen kutakuinkin oikeassa paikassa, niin kuvaahan nää nykyiset automaattivehkeet gigatavujen levyasemille (niitä on myynnissä teratavuisiakin). Käsittelyyn tarvitaan sitten jokin automaattimaattinen menetelmä valikoimaan hyvät huonoista.
JV
Jos kuvataan 20cm apertuurilla, niin onnistuneita otoksia on kaiketi aika suuri osa otoksista kun pysytään alle noiden aikarajojen (infrapunalla alle 100ms ja näkyvällä valiolla alle 10ms) sikäli kun seeing nyt on yhtään ok. Joka tapauksessa huomattavasti useampi kuva onnistuu kuin sekuntien saatika kymmenien sekuntian valotuksilla ... ymmärtääkseni.
Vaikeudet alkaa kun apertuuri kasvaa tuosta parista kymmenestä sentistä. Tämä johtunee kuvan geometrian vääristymisestä: Osa-alueet kuvassa ovat taittuneet eritavoin. Ja kun päästään 2,5 metriin alkaa onnistuneiden kuvien joukko lähestyä nollaa.
Eikö referenssitähdistä saada melkoisen hyvin kuvan onnistumiseen korreloiva mitta: Jos referenssitähden/tähtien Airy disk-keskustan amplitudi on laskenut oleellisesti parhaista kuvista, niin otos raakataan. Samoin jos usean referessin tapauksessa niiden keskinäiset etäisyydet/kulmat on liikaa muuttuneet, kuva raakataan. Luulisi tällaisen ohjelman olevan melkoisen nopean ja yksinkertaisen.
LainaaNopealla kameralla voisi saada talteen 5 kuvaa sekunnissa. Jos vaikkapa yksi otos sadasta olisi kelvollinen, yhden kelvollisen otoksen saamiseen menisi 20 sek. Sekunnin valotukseen kuluisi 200 sek. Tunnin valotukseen 200 tuntia jne. Tunnin valotus suomessa vaatisi noin vuoden havaintokelit.
Taidat nyt heittäytyä pessimistiksi:) Ei noihin esittämiisi premisseihin tarvita kovinkaan isoa muutosta kun kaikki onkin ihan säällisesti mahdollista. Menetelmähän on nimenomaan tarkoitettu Suomen kaltaisiin huonon seeingin olosuhteisiin: Kun ilmakehä käyttäytyy kuin se olisi jäätynyt noilla valotusajoilla, on saanto huomattavasti parempi verrattuna samaan aikaan otettuihin pitkävalotteisiin kuviin.
JV
Täytyy kokeilla syksyn tullen millaisia kuvia saa Toukalla.
Toukasta saa muistaakseni ainakin 30kuvaa/s (34ms/kuva) ja se taitaa olla melko herkkä infrapuna-alueella.
JV
Kameran valotusaikaa voisi myös säätää LASER:lla tehdyn keinotekoisen tähden seurannan perusteella. Kun tähti lähtee liitämään tai muuttaa kirkkauttaan, lopetataan valotus. Siis autetaan kuvausta ilman adaptiivista optiikkaa.
Kuva: A Telescope Laser Creates an Artificial Star (iso kuva) http://apod.nasa.gov/apod/image/0502/laser_keck_big.jpg (http://apod.nasa.gov/apod/image/0502/laser_keck_big.jpg)
Ei muuta kuin harrastelijan kaukoputken kylkeen vaan LASER. Toinen asia on kuinka tehokas vehkeen pitää olla jotta siitä olisi todellista hyötyä.
JV