PICCOLI SETUP PER GRANDI CAMPI. Guida alla creazione.

Articolo pubblicato su Coelum Astronomia n.262

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L’INIZIO DEL SOGNO. 

Sono sempre stato affascinato dalle grandi nubi molecolari che permeano la nostra galassia: mi incuriosiva in particolare il complesso nebulare del toro perché su internet vedevo spesso bellissime  foto di alcune nebulose oscure in esso comprese, sopratutto quelle registrate nel catalogo di Barnard (Edward Emerson Barnard, astronomo statunitense vissuto tra la fine del 1800 ed inizio 1900 che compilò il catalogo omonimo composto da ben 370 nebulose oscure. Era il 1919 ed a quei tempi mappare il cielo non era impresa semplice). Tuttavia di riprese a largo campo che includevano quelle piccole porzioni di cielo non se ne trovavano tante e farsi un’idea generale di tutta l’area (parlo della zona compresa tra le pleiadi e le stelle Nath ed Adelbaran) non era banale. Mi chiedevo quali forme e strutture avesse quella grande nube che includeva cosi tanti oggetti di Barnard. Anche l’ammasso delle pleiadi è avvolto da una tenue nebulosità che brilla illuminata dal chiarore delle stesse stelle. Con una ricerca più approfondita sono riuscito a trovare alcune riprese abbastanza larghe per capire come fosse strutturata l’oramai per me famosissima  “Taurus molecular cloud” ed individuare così le nubi di Barnard che avrei ripreso col mio newton da 800mm di focale. Ma oramai nel mio cervello era partito un un viaggio intergalattico e con la fantasia fluttuavo tra stelle, particelle e banchi di polveri scure, enormi nuvole di gas colorato spazzate e ioninizzate da poderosi venti solari;

…immaginavo la vastità di quel che avrei potuto riprendere abbinando una buona camera ad un obbiettivo fotografico dalla corta focale. Oramai l’enterprice era partita e non la potevo fermare… pena, pagare a vita lo scotto del  rimpianto di un viaggio mai fatto. Mi serviva un setup in grado di riprendere intere costellazioni o quantomeno una buona porzione di esse e lo avrei costruito!

STUDIO DEI COMPONENTI.

Ho iniziato a pensare più seriamente come poter realizzare un astrografo compatto e la soluzione più semplice sarebbe stata quella di seguire i passi di migliaia di persone prima di me, cioè modificare la vecchia reflex e piazzarla su un semplice astroinseguitore; il sensore della mia reflex oramai datato avrebbe prodotto troppo rumore generando dei raw che difficilmente si sarebbero potuti spingere fin dove volevo in sede di post produzione: se avessi voluto riprendere solo le macro-aree di idrogeno la vecchia eos sarebbe bastata, ma io desideravo di più: volevo un Setup altamente performante ed abbastanza piccolo da essere portato lontano dall’inquinamento luminoso agilmente, in modo che in una sola notte d’integrazione avrei potuto ottenere immagini abbastanza pulite da rivelare anche le nubi più tenui.

Ho deciso per cui di optare per la mia solita camera astronomica (la ASI 294 MC PRO) che abbinata alla focale di 85mm di un obiettivo Samyang 1.4 interamente manuale avrebbe inquadrato un campo di 12,5° x 8,5°; in un’area come questa ci sarebbe stata parte della costellazione di Orione con le sue principali nebulose, la regione di rho ophiuchi nello scorpione ed, appunto, la Taurus molecular cloud… la mia ossessione. Per connettere la camera all’obiettivo avrei usato un adattatore Zwo dedicato di cui ero già in possesso; questo adattattore inoltre sarebbe stato perfetto perchè possiede un filetto interno, comodissimo per installare dei filtri in cella da 2” (avrei così potuto alternare un filtro anti inquinamento luminoso ad un filtro dual band per isolare meglio le nebulose di idrogeno ionizzato). Assemblato il core ho poi fissato tutto su una barra vixen mediante due anelli ZWO per camere da 78mm di diametro; questi anelli sono venduti separatamente ed oltre alla camera sostenevano benissimo anche la parte frontale dell’obiettivo avendo all’incirca lo stesso diametro (con spessori in gomma o in ferro si possono agevolmente adattare anche anelli di altri tipi che non abbiano esattamente le stesse misure della lente). Nonostante fossi già pronto per iniziare le mie riprese, oramai ero entrato in un vortice che mi proiettava verso la creazione di un Setup sempre più completo: il punto d’arrivo era ormai diventato l’avere il controllo totale di ogni aspetto in fase di ripresa con la possibilità di un’automatizzazione totale, proprio come accade con un Setup astronomico più grosso che può essere lasciato a riprendere autonomamente per ore; per raggiungere questo traguardo mi servivano ancora due cose: il controllo automatico della messa a fuoco ed un sistema di autoguida che fosse capace di correggere per tutta la notte un eventuale disallineamento di messa al polo (stazionando con un semplice cannocchiale polare non si può essere precisissimi ). 

L’AUTOGUIDA

Per dimenticarmi dei problemi di deriva dell’inseguimento e dormire sonni sereni in auto mentre il setup lavorava da solo ho voluto sfruttare la montatura Skywatcher star adventurer GTI, che è una via di mezzo tra un astro inseguitore ed una montatura vera e propria: ho scelto l’ultimo modello perchè supporta le correzioni anche sull’asse di declinazione mentre il precedente correggeva solo sull’asse di ascensione retta. Il compito di mappare i movimenti delle stelle ed inviare le correzioni alla montatura sarebbe spettato invece alla camera guida ASI 178 MC sull’ottica Svbony  f4 da 120mm di focale: un guidescope leggero, economico e funzionale. Test successivi mi hanno permesso di constatare che lavorando con quella focale potevo eseguire pose da 2 minuti non guidate senza notare il minimo segno di stelle strisciate. Inoltre questa montatura può essere alimentata ovunque usando un semplice pacco batteria, proprio come un astroinseguitore. Insomma … la piccolina di casa Skywatcher si è rivelata un gioiellino davvero preciso e performante.

MESSA A FUOCO AUTOMATICA

L’ultima problematica, forse la più impegnativa era la tenuta della messa a fuoco; tanti fotografi che praticano la fotografia notturna a largo campo, deepscapes, nightscapes (che includono oltre al cielo notturno anche una porzione di panorama) fanno solitamente una prima messa a fuoco ad occhio su una stella, o al massimo con l’ausilio di alcune maschere (ad esempio quella di bahtinov) e poi verificano di tanto in tanto gli scatti per sincerarsi di non aver perso il fuoco; solitamente però non stanno più di qualche ora a seguire la propria strumentazione. Per sfruttare invece un controllo di messa a fuoco automatico in modo da lasciare il setup attivo per tutta la notte ho pensato di copiare il classico sistema di ripresa usato dai videomaker: il follow focus. Si tratta di un semplice sistema di pulegge e cinghie, ma io lo avrei adattato su un focheggiatore elettronico automatico per astronomia: il diffusissimo ed oramai celeberrimo ZWO EAF. Per per fondere i due sistemi ci si deve ingegnare un pò ma il risultato è garantito: io ad esempio ho usato un sistema di cinghie e pulegge per stampante 3D in quanto è leggero, economico e sopratutto si adatta ad ogni obiettivo; la cinghia in gomma ha in buon grip sulla manopola di messa a fuoco dell’obiettivo e nel caso la puleggia avesse un foro centrale troppo grosso la si può adattare all’albero’albero dell’EAF molto semplicemente (basta inserire un piccolo spessore in metallo all’interno del foro ed il gioco è fatto). Per sistemare il tutto sul fianco dell’obbiettivo invece ho usato come supporto delle comuni piattine in metallo piegate all’occorrenza con una morsa. Sul supporto ho aggiunto poi una morsa fotografica a scorrimento per tenere in tensione la cinghia. C’è da precisare che online si trovano anche alcuni sistemi di montaggio già pronti che evitano il lavoro che ho fatto io, ma non sono per tutti gli obiettivi, mentre il mio sistema è adattabile ad ogni ottica, basta soltanto cambiare dimensione delle piattine e circonferenza della cinghia. Voi vi chiederete: PERCHE TUTTO QUESTO????? Non bastava fare la messa fuoco una volta, far partire gli scatti e buonanotte? Beh … non tutti lo sanno ma i cambi di temperatura che avvengono durante la notte possono influenzare parecchio la messa a fuoco. Sopratutto sulle ottiche molto luminose aperte ad f2 o f2.8, la messa fuoco è particolarmente critica ed 1 solo grado di differenza può inficiare la nitidezza di un’immagine. Per questo serve un sistema di controllo automatico come l’EAF, che monitora le temperature ed esegue una nuova messa a fuoco per ogni step di incremento o decremento di temperatura scelto da noi. Il software di ripresa farà poi un’analisi degli scatti misurando le dimensioni delle stelle e qualora venga ravvisato un aumento della loro dimensione  cercherà di risistemare la messa a fuoco riportando la dimensione delle stelle ai valori minimi; solitamente si usano i valori di FWHM, di HFR o di HFD (VEDI APPROFONDIMENTO TECNICO ALLA FINE DELL’ARTICOLO). 

GESTIONE SOFTWARE

Avendo installato solo devices ZWO ho scelto (per motivi compatibilità) di gestirli tramite il mini PC della stessa marca, l’ASI AIR, ma nessuno vieta di usare device di altre marche e poi gestirli con hardware dedicati, oppure se si interfacciano tramite piattaforma ASCOM si potrebbe usare un mini PC con dei gestionali gratuiti come ad esempio NINA (quest’ultimo ad esempio lo uso per gestire il Setup fisso, quello che ho nel giardino di casa… ed anch’esso è molto semplice e stabile). Alla fine, con tutti i componenti assemblati ero riuscito a contenere il peso totale entro i 3,5 kg. La montatura ne supportava 5!!!!

LE PROVE SUL CAMPO

Appena tutto era pronto ho riposto il setup in una valigia imbottita e sono partito alla volta delle coste del Sinis per sfruttare un buon cielo dove effettuare i primi VERI test. E secondo voi su quale soggetto poteva ricadere la prima luce del mio nuovo astrografo? Ovviamente sulla taurus molecular cloud!!!! Come se non bastasse quella notte transitava Marte esattamente al centro del mio quadretto immaginario! Sarebbe stato uno scatto da sogno, ma ancora non sapevo quale amara sorpresa avrei avuto i giorni seguenti. 

Ogni volta che si crea un Setup, che si assembla un qualcosa per far funzionare all’unisono tutti componenti è come dare alla luce un nuovo bambino, e ci si aspetta tanto da lui…..

Ogni componente ha funzionato alla perfezione ma da quell’ottica evidentemente avevo preteso tanto. Lasciando il diaframma a tutta apertura (f1.4) le stelle avevano generato un coma e degli aloni assolutamente impossibili da gestire o ridurre in fase di post produzione, quindi tutti gli scatti erano da buttare. Sono ritornato nello stesso posto qualche tempo dopo tentando delle riprese sulla regione di Orione, includendo testa di strega, testa di cavallo, fiamma ed M42 (la prima foto in cima); stavolta il diaframma era chiuso ad f2.8. In questo modo si presentava ancora un leggero coma ai bordi che sono riuscito a gestire e mascherare con molta fatica ma che mi ha permesso di ottenere una foto discreta. A mio avviso, comunque, è inaccettabile un obiettivo che ad f2.8 presenta un campo corretto così piccolo. Resta ora da capire se è un problema della mia lente o se è una caratteristica di tutta la linea. 

CONCLUSIONI

 In definitiva posso dire di essere rimasto soddisfatto della sinergia con la quale lavorano tutti i componenti. Sono rimasto stupito sopratutto dalla precisione del sistema di messa a fuoco autocostruito: consiglio vivamente di provarlo. Pure la piccola star adventurer GTI si è rilevata un concentrato di affidabilità e leggerezza, oltre che essere davvero compatibile con tutti i device. Come anticipato la nota dolente del Setup è stato l’obiettivo, che contiene il coma discretamente solo ad f4 (proverò con qualche ottica di altra marca o modello). 

In linea generale però mi ritengo soddisfatto perchè secondo me il vero risultato di questo progetto è stato raggiunto: assemblare un sistema efficiente ed adattabile a tutte le lenti.

Se vorrete tentare anche voi un’avventura simile a questa il mio consiglio è di avere tanta pazienza nelle fasi preliminari, quando si tratta di trovare gli incastri e scegliere le misure dei componenti; cercate di amare quello che fate, perchè l’auto-costruzione è una parte importante ed  emozionante dell’astrofotografia: una volta che la vostra creazione avrà preso forma ogni sforzo sarà ripagato e vi semplificherà tanto la vita in fase di ripresa  regalandovi grandi soddisfazioni.

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APPROFONDIMENTO TECNICO

Ogni misurazione della grandezza delle stelle si riferisce al flusso di luce in arrivo dalla stella target. Essendo difficile stabilire quale sia il diametro esatto delle stelle visto che in foto i loro bordi appaiono sfumati, ci si potrebbe chiedere: quale parte del bordo rappresenta in modo UNIVOCO il limite del suo diametro?  Se rappresentiamo la luminosità della stella con la classica forma a campana, dove il picco è la parte centrale più luminosa e la base rappresenta i bordi più tenui, allora si possono effettuare diverse misurazioni, le quali possono essere universalmente riconosciute come unità di misura standard. Esse sono la FWHM, l’HFR, l’HFD e si possono esprimere in pixel oppure, facendo i giusti rapporti di campionamento, in secondi d’arco ( i software più diffusi faranno questi calcoli in automatico, basta fornire le informazioni sulle dimensioni dei pixel e lunghezza focale dell’obiettivo). Entriamo nello specifico. 

La FWHM : full whidt at half maximum (è la misura della larghezza alla metà dell’altezza  della              campana)

L’ HFR: half flux radius (è la misura del raggio a metà del flusso)

L’ HFD: half flux diameter (è la misura del diametro a metà del flusso)

Se espresse in pixel queste misure variano in base alle caratteristiche del rilevatore (sensore CCD o C-MOS usati); non varia invece il flusso che è rappresentato dalla quantità di energia in arrivo su unità di superficie in una unità di tempo (conoscendo la lunghezza d’onda della radiazione luminosa in esame si può esprimere con esattezza come la quantità di fotoni al secondo sull’unità di superficie. Da questi calcoli si ottiene anche la magnitudine, che esprime la luminosità di una stella).