Сегодня — День астрономии. И да простят меня профессионалы, но мы расскажем сегодня об астрономе-любителе из Екатеринбурга Андрее Летовальцеве, который настолько увлёкся звёздным миром, что построил свою собственную обсерваторию.
Он не ведёт никаких научных наблюдений, просто любуется звёздами и планетами.
— Особенно люблю планеты рассматривать, — в ходе экскурсии по своей небольшой обсерватории рассказывает Летовальцев. — Самая красивая, на мой взгляд, — это Сатурн с его кольцом астероидов, их тоже хорошо видно, как они мчатся по своей орбите. Юпитер тоже завораживает, особенно его спутники. У этой планеты сутки — всего девять часов, поэтому наблюдать динамику этого космического действа — одно удовольствие. А рождение в прошлом году сверхновой звезды! Это такое зрелище — не передать словами. Конечно, фотографирую. Но ни одно фото не передаст ощущения живого наблюдения, когда чувствуешь бесконечные космические масштабы, по сравнению с которыми ты не песчинка, не пылинка, а так, микроны какие-то. И поэтому когда видишь на орбите МКС, это как-то душу греет, не такая уж и песчинка человек в космосе. Особенно красива станция на фоне Солнца…
Увлечение космосом у Андрея Владимировича началось со школьного предмета «Астрономия», который до 1993 года был обязательным во всех российских школах. В детстве он даже хотел сам собрать телескоп, да как-то не получалось. Получилось только после того, как окончил УПИ по специальности инженер-механик. Первый телескоп сделал из длиннофокусного фотообъектива «МТО-1000» с фокусным расстоянием в один метр. Отдал за него 65 рублей — почти всю инженерскую зарплату, но был счастлив.
Сейчас другое дело: в личной обсерватории у Летовальцева два телескопа. Один, опять же, самодельный. Астроном-любитель говорит, что с помощью него хорошо видны планеты. А второй — купленный в магазине, почти профессиональный, с его помощью можно уже рассматривать отдельные звёзды, галактики, туманности, звёздные скопления.
Да и само помещение обсерватории продумано до малейших деталей. Сиденья, приступочки, карта звёздного неба обоих полушарий. Есть и пристрелочный стационарный бинокль. Купол вращается с помощью электропривода, смотровая щель открывается тоже нажатием кнопки. Есть система сопровождения звёздных объектов. Она нужна для фотографирования слабо видимых небесных тел, когда на фотоаппарате нужно ставить большую выдержку, а Земля-то всё-таки вертится, и без системы сопровождения вместо звёзд будут чёрточки.
Купол на крыше Андрей Летовальцев построил и оборудовал за четыре месяца. Фото: Александр Зайцев
Помещение домашней обсерватории диаметром почти четыре метра. Каркас вырезан из многослойной фанеры, обшивка сделана из обычного оцинкованного металла, стыки проклеены. Руку инженера-механика сразу видно. Хотя в обычной жизни трудится Андрей Владимирович электриком на предприятии, которое производит мебельную фурнитуру.
Конечно, на крыше обычного многоквартирника такой купол не поставишь. Но у Марины и Андрея Летовальцевых загородный дом у Ново-Свердловской ТЭЦ, поэтому и решился наш астроном на возведение собственного купола и построил его в 2010 году за четыре месяца: 1 января начал и 1 мая закончил.
Он, конечно, не один такой любитель в Екатеринбурге, да и в России. Это целое сообщество, своеобразный клуб, они общаются и через сайт «Астрофорум ». Дружат и с профессионалами-астрономами Коуровской обсерватории. Так, сотрудник обсерватории Вадим Крушинский дал Андрею Летовальцеву зеркало диаметром 300 мм и тот сделал телескоп под него, на днях поедут с друзьями вручать его обсерватории.
Собираясь заняться наблюдениями небесных объектов, каждый любитель астрономии сталкивается с рядом проблем. Первая из них - неблагоприятный астроклимат. В средних широтах европейской части нашей страны наблюдать небо в телескоп удается всего лишь несколько раз в году. Вторая проблема - подготовка к наблюдениям: сборка техники, вывоз ее на место наблюдения, установка и т.д., на что теряется драгоценное астрономическое время. Выход из этой ситуации - стационарное размещение инструмента в обсерватории, которую чаще всего приходится строить самому. Сейчас, правда, можно купить разборную обсерваторию. Однако стоимость ее слишком велика, а недостатки конструкции весьма существенны.
Обсерватория классической конструкции
В литературе по любительскому телескопостроению приведена классическая конструкция любительской обсерватории. Методы строительства такого сооружения, с одной стороны, имеют скромный набор технических решений, с другой стороны, в нем содержатся элементы, которые практически невозможно изготовить самостоятельно. Небольшое здание и опора телескопа такой обсерватории стоят на разных фундаментах, чтобы уменьшить вибрацию инструмента из-за движения наблюдателя и ветра. Перекрытие весьма невысокого второго этажа, на котором устанавливался инструмент, рекомендуется делать деревянным с открывающимся люком. Венчает сооружение купол, изготовленный либо из металла, либо досок или пластика, вращающийся на неком рельсе. Такие строения требовали наименьших затрат, но и возможностей давали сравнительно немного.
Проектирование обсерватории
Я начинал астрономические наблюдения, как и многие любители, на небольшом телескопе ТАЛ120, выпускаемом новосибирским заводом. Когда же я приобрел 300-мм рефлектор Ричи - Кретьена на экваториальной монтировке Альтер Д6, возникла необходимость строительства обсерватории. Вынести и установить такой инструмент в одиночку невозможно (вес телескопа 30 кг, вес монтировки 78 кг).
300-мм телескоп системы Ричи-Кретьена (РК300) с гидом ТАЛ-100 на монтировке Альтер Д6, установленный автором в своей обсерватории.
Оптическая схема телескопа Ричи-Кретьена: 1 - главное гиперболическое зеркало; 2 - вторичное гиперболическое зеркало; 3 - линзовый корректор, расширяющие полезное фотографическое поле зрения телескопа.
Я решил спроектировать обсерваторию с классическим куполом, в которой можно разместить 0.5 м телескоп и одновременно несколько наблюдателей. Доступ к инструменту через люк в полу меня не устраивал. Более комфортный вход обеспечивает винтовая лестница. С другой стороны, стоимость строительства должна быть невысокой.
В классических конструкциях опорой телескопа обычно служит труба, наполненная песком, гравием или каким-либо другим наполнителем для снижения вибрации. Если такой «карандаш» сделать высоким, что необходимо для максимального обзора, то в нем могут развиваться колебания, которые не позволят проводить ни визуальные, ни тем более фотографические наблюдения. Поэтому я решил сделать стены сооружения несущими и убрать другие опоры, заменив их достаточно надежным перекрытием. Оно должно быть очень тяжелым (в десятки раз превосходить вес человека) и виброустойчивым. Лучше всего отлить перекрытие из бетона, армировав стальными балками для придания необходимой формы и целостности, а затем положить его на прочную стену, например, из кирпича.
При выборе материала для стен нужно учесть, что для устранения нелюбимых астрономами тепловых потоков, помещение под обсерваторией не отапливается. Поэтому толщину несущих стен из некоторых материалов в таком случае следует ограничить. При толстых стенах влага, замерзающая внутри кирпича, разрушает его в течении очень короткого срока (5-10 лет). Если стена тонкая, то влага успевает испаряться и не конденсируется внутри. Но на тонкие стены не установить тяжелое перекрытие, и, скорее всего, они станут источником вибраций всей конструкции.
Выход из этой ситуации может быть следующим. Вспомним, что кирпичная заводская труба, имеющая высоту до 100 м и более, выдерживает сильнейшие ветровые, термические и статические нагрузки. Такие трубы стоят десятки лет. Круглое сечение сооружения по сравнению с квадратным выдерживает гораздо большую нагрузку. Но еще более мощную нагрузку вынесет многогранное сечение стен. Учитывая это, можно сделать стены такой толщины, чтобы они выдержали тяжесть перекрытия и не были подвержены разрушению постоянно замерзающей и оттаивающей влагой. Такое здание обсерватории - в форме многогранника с бетонным перекрытием - я и построил. Поставив сооружение на фундамент (в соответствии со строительными нормами), залил бетоном и армировал пол первого этажа. В итоге получился «запаянный граненый стакан», который способен выдержать фантастические нагрузки вдоль оси. Размер грани стены удобно сделать типового размера дверной коробки (60, 80 или 100 см).
Эскиз обсерватории. Здание имеет форму многогранника. Тяжелое перекрытие (1) опирается на кирпичную стену (2). Комфортный доступ к инструменту обеспечивает лестница (3). Сооружение стоит на фундаменте (4).
Горизонтальное сечение здания обсерватории - 76Кб.
Самый сложный вопрос - как сконструировать купол (от выбора материала до технологии креплений и механизмов вращения)? Известное решение - купол обсерватории изготовить из тесового каркаса и обшить небольшими досками, по виду напоминающими паркет или современную вагонку. Эта технология позволяет сделать элементы купола вручную. Нарезанные по заготовкам и склеенные между собой элементы из 20-мм фанеры - прекрасный каркас для купола, обладающего прочностью, влагостойкостью и эстетичностью. Для нарезки и сборки такого каркаса требуются только лишь электрический лобзик, шуруповерт и саморезы.
Опора купола - самая трудная часть проектирования и работы. Обычно его основой служат металлические рельсы, по которым движутся закрепленные на куполе ролики. Но такая конструкция подразумевает очень высокую точность изготовления и требует применения специального оборудования. Я поступил следующим образом: установил ролики на стенах башни, а на них положил многослойное фанерное кольцо. Чтобы кольцо при вращении не съезжало со своего места, прикрепил дополнительные упорные ролики, останавливающие купол при радиальном смещении. Это довольно смелое решение, и оно полностью себя оправдало. После того, как опорное кольцо легло на месте и свободно вращается, можно на нем смонтировать каркас всей конструкции купола. И, наконец, нужно обшить каркас тонкой листовой фанерой и тонким оцинкованным железом.
Еще один момент, который необходимо учесть, - это эффективная ветровая защита купола. Часто рекомендуют крепить его тросами и различными замками. Но это не самый надежный способ. Защита должна функционировать и в рабочем положении при наблюдениях, обеспечивая свободное вращение купола. Вот мой вариант такой защиты. Над кольцом с небольшим зазором в 5-7 мм устанавливается шторм-захват в виде стальных уголков, имеющих мощное анкерное крепление в перекрытии и притянутых к стене. Такой уголок не мешает вращаться куполу, но в случае его отрыва от опорных роликов, не даст подняться на величину, б?льшую чем 5 мм. Такие захваты обеспечат надежное противостояние ветру.
Думаю, что моя любительская обсерватория, обладающая большими преимуществами перед многими другими ее вариантами. Во-первых, это доступность материалов и технологии. Все элементы конструкции можно изготовить в домашних условиях. Купить нужно только ролики. Они бывают различных видов. Во-вторых, из оборудования для строительства требуется лишь бетономешалка, электролобзик, дрель и шуруповерт. По такой технологии можно построить как небольшую обсерваторию (2-3 м в диаметре), так и с диаметром купола до 6 м. Конечно, осилить строительство большого сооружения в одиночку практически невозможно.
Шаровое скопление М13 в созвездии Геркулеса. Телескоп РК300, прямой фокус 1/8, Canon 300D ISO1600, выдержка 400 с.
Теперь, когда обсерватория построена, время подготовки к наблюдениям сократилось до минимума. Требуется лишь снять крышки с телескопов и, если нужно подъюстировать оптику, а затем открыть шторки и приступать к наблюдениям!
С.В. Киселев
[email protected]
С.В. Киселев
Зачем нужна обсерватория
Собираясь заняться наблюдениями небесных объектов, каждый любитель астрономии сталкивается с рядом проблем. Первая из них – неблагоприятный астроклимат. В средних широтах европейской части нашей страны наблюдать небо в телескоп удается всего лишь несколько раз в году. Вторая проблема – подготовка к наблюдениям: сборка техники, вывоз ее на место наблюдения, установка и т.д., на что теряется драгоценное астрономическое время. Выход из этой ситуации – стационарное размещение инструмента в обсерватории, которую чаще всего приходится строить самому. Сейчас, правда, можно купить разборную обсерваторию. Однако стоимость ее слишком велика, а недостатки конструкции весьма существенны.
Обсерватория классической конструкции
В литературе по любительскому телескопостроению приведена классическая конструкция любительской обсерватории. Методы строительства такого сооружения, с одной стороны, имеют скромный набор технических решений, с другой стороны, в нем содержатся элементы, которые практически невозможно изготовить самостоятельно. Небольшое здание и опора телескопа такой обсерватории стоят на разных фундаментах, чтобы уменьшить вибрацию инструмента из-за движения наблюдателя и ветра. Перекрытие весьма невысокого второго этажа, на котором устанавливался инструмент, рекомендуется делать деревянным с открывающимся люком. Венчает сооружение купол, изготовленный либо из металла, либо досок или пластика, вращающийся на неком рельсе. Такие строения требовали наименьших затрат, но и возможностей давали сравнительно немного.
Проектирование обсерватории
Я начинал астрономические наблюдения, как и многие любители, на небольшом телескопе ТАЛ120, выпускаемом новосибирским заводом. Когда же я приобрел 300-мм рефлектор Ричи – Кретьена на экваториальной монтировке Альтер Д6, возникла необходимость строительства обсерватории. Вынести и установить такой инструмент в одиночку невозможно (вес телескопа 30 кг, вес монтировки 78 кг).
300-мм телескоп системы Ричи-Кретьена (РК300) с гидом ТАЛ-100 на монтировке Альтер Д6, установленный автором в своей обсерватории.
Оптическая схема телескопа Ричи-Кретьена: 1 – главное гиперболическое зеркало; 2 – вторичное гиперболическое зеркало; 3 – линзовый корректор, расширяющие полезное фотографическое поле зрения телескопа.
Я решил спроектировать обсерваторию с классическим куполом, в которой можно разместить 0.5 м телескоп и одновременно несколько наблюдателей. Доступ к инструменту через люк в полу меня не устраивал. Более комфортный вход обеспечивает винтовая лестница. С другой стороны, стоимость строительства должна быть невысокой.
В классических конструкциях опорой телескопа обычно служит труба, наполненная песком, гравием или каким-либо другим наполнителем для снижения вибрации. Если такой «карандаш» сделать высоким, что необходимо для максимального обзора, то в нем могут развиваться колебания, которые не позволят проводить ни визуальные, ни тем более фотографические наблюдения. Поэтому я решил сделать стены сооружения несущими и убрать другие опоры, заменив их достаточно надежным перекрытием. Оно должно быть очень тяжелым (в десятки раз превосходить вес человека) и виброустойчивым. Лучше всего отлить перекрытие из бетона, армировав стальными балками для придания необходимой формы и целостности, а затем положить его на прочную стену, например, из кирпича.
При выборе материала для стен нужно учесть, что для устранения нелюбимых астрономами тепловых потоков, помещение под обсерваторией не отапливается. Поэтому толщину несущих стен из некоторых материалов в таком случае следует ограничить. При толстых стенах влага, замерзающая внутри кирпича, разрушает его в течении очень короткого срока (5–10 лет). Если стена тонкая, то влага успевает испаряться и не конденсируется внутри. Но на тонкие стены не установить тяжелое перекрытие, и, скорее всего, они станут источником вибраций всей конструкции.
Выход из этой ситуации может быть следующим. Вспомним, что кирпичная заводская труба, имеющая высоту до 100 м и более, выдерживает сильнейшие ветровые, термические и статические нагрузки. Такие трубы стоят десятки лет. Круглое сечение сооружения по сравнению с квадратным выдерживает гораздо большую нагрузку. Но еще более мощную нагрузку вынесет многогранное сечение стен. Учитывая это, можно сделать стены такой толщины, чтобы они выдержали тяжесть перекрытия и не были подвержены разрушению постоянно замерзающей и оттаивающей влагой. Такое здание обсерватории – в форме многогранника с бетонным перекрытием – я и построил. Поставив сооружение на фундамент (в соответствии со строительными нормами), залил бетоном и армировал пол первого этажа. В итоге получился «запаянный граненый стакан», который способен выдержать фантастические нагрузки вдоль оси. Размер грани стены удобно сделать типового размера дверной коробки (60, 80 или 100 см).
Эскиз обсерватории. Здание имеет форму многогранника. Тяжелое перекрытие (1) опирается на кирпичную стену (2). Комфортный доступ к инструменту обеспечивает лестница (3). Сооружение стоит на фундаменте (4).
Самый сложный вопрос – как сконструировать купол (от выбора материала до технологии креплений и механизмов вращения)? Известное решение – купол обсерватории изготовить из тесового каркаса и обшить небольшими досками, по виду напоминающими паркет или современную вагонку. Эта технология позволяет сделать элементы купола вручную. Нарезанные по заготовкам и склеенные между собой элементы из 20-мм фанеры – прекрасный каркас для купола, обладающего прочностью, влагостойкостью и эстетичностью. Для нарезки и сборки такого каркаса требуются только лишь электрический лобзик, шуруповерт и саморезы.
Опора купола – самая трудная часть проектирования и работы. Обычно его основой служат металлические рельсы, по которым движутся закрепленные на куполе ролики. Но такая конструкция подразумевает очень высокую точность изготовления и требует применения специального оборудования. Я поступил следующим образом: установил ролики на стенах башни, а на них положил многослойное фанерное кольцо. Чтобы кольцо при вращении не съезжало со своего места, прикрепил дополнительные упорные ролики, останавливающие купол при радиальном смещении. Это довольно смелое решение, и оно полностью себя оправдало. После того, как опорное кольцо легло на месте и свободно вращается, можно на нем смонтировать каркас всей конструкции купола. И, наконец, нужно обшить каркас тонкой листовой фанерой и тонким оцинкованным железом.
Еще один момент, который необходимо учесть, – это эффективная ветровая защита купола. Часто рекомендуют крепить его тросами и различными замками. Но это не самый надежный способ. Защита должна функционировать и в рабочем положении при наблюдениях, обеспечивая свободное вращение купола. Вот мой вариант такой защиты. Над кольцом с небольшим зазором в 5–7 мм устанавливается шторм-захват в виде стальных уголков, имеющих мощное анкерное крепление в перекрытии и притянутых к стене. Такой уголок не мешает вращаться куполу, но в случае его отрыва от опорных роликов, не даст подняться на величину, б?льшую чем 5 мм. Такие захваты обеспечат надежное противостояние ветру.
Думаю, что моя любительская обсерватория, обладающая большими преимуществами перед многими другими ее вариантами. Во-первых, это доступность материалов и технологии. Все элементы конструкции можно изготовить в домашних условиях. Купить нужно только ролики. Они бывают различных видов. Во-вторых, из оборудования для строительства требуется лишь бетономешалка, электролобзик, дрель и шуруповерт. По такой технологии можно построить как небольшую обсерваторию (2–3 м в диаметре), так и с диаметром купола до 6 м. Конечно, осилить строительство большого сооружения в одиночку практически невозможно.
Шаровое скопление М13 в созвездии Геркулеса. Телескоп РК300, прямой фокус 1/8, Canon 300D ISO1600, выдержка 400 с.
Теперь, когда обсерватория построена, время подготовки к наблюдениям сократилось до минимума. Требуется лишь снять крышки с телескопов и, если нужно подъюстировать оптику, а затем открыть шторки и приступать к наблюдениям!
20 марта земляне смогут увидеть самое крупное за 16 лет полное солнечное затмение. Солнце практически полностью будет скрыто за тенью Луны. В нашем обзоре 7 способов, которые позволят безопасно наблюдать солнечное затмение.
1. Камера-обскура
Самый безопасный способ наблюдать за затмением – камера-обскура. Её можно довольно быстро соорудить дома. Всё, что для этого потребуется самая обычная коробка большого размера. На крышке нужно вырезать квадратное отверстие среднего размера и заклеить его фольгой (фольга крепится при помощи скотча). В центре фольги иголкой нужно проделать отверстие. На противоположной стороне коробки необходимо закрепить лист белой бумаги, на котором и будет отображаться проекция затмения. На боковой стенке коробки вырезается окошко, чтобы наблюдать за картинкой-проекцией. Недостаток этого метода наблюдения за затмением состоит в том, что проекция будет небольшой и не очень чёткой.
2. Бинокль или телескоп
Более качественную проекцию можно сделать, если использовать бинокль или домашний телескоп. Идеально установить эту проекционную установку на открытом воздухе. Это позволит избежать искажений изображения из-за оконного стекла.
ВНИМАНИЕ! Ни в коем случае нельзя смотреть в сам телескоп без специальных солнечных фильтров.
Телескоп нужно навести на солнце, глядя на лист бумаги, на котором должна появиться проекция. Скорректировать расстояние нужно так, чтобы тень от картона, закреплённого на телескопе была минимальной. После этого необходимо сфокусировать телескоп, чтобы солнечный диск стал таких размеров, как нужно.
3. Очки для сварки
Кроме того, неплохой защитой для глаз могут стать специальные очки или маска для сварки. Стекло маски должно быть с защитным оттенком не менее 14. Стоимость сварочной маски – от 500 рублей.
Тем, кто предпочитает наблюдать за солнечным затмением, глядя на солнце, необходимо обзавестись очками или маской, которые используют сварщики. Причём защитный оттенок стекла должен быть не менее 14. В противном случае смотреть через очки на солнце небезопасно.
Внимание! Ни в коем случае нельзя смотреть на солнечное затмение через обычные солнцезащитные очки.
4. Солнечный фильтр
Если приобрести специальный солнечный фильтр, стоит который весьма демократично, то можно совершенно безопасно наблюдать затмение, глядя в телескоп или бинокль.
5. Компьютерная дискета
Этот способ хорош для тех, кто не торопится выбрасывать ненужные вещи. Потребуется найти в хламе дискету 3,5 дюйма, разломайте ей и достань магнитную пленку. Эта плётка и есть фильтр для наблюдения за затмением.
6. Закопченное стекло
Самый дешёвый и простой способ наблюдать затмение солнца – дедовский. Потребуется всего лишь осколок стекла и свеча. Зажечь свечу и хорошенько закоптить над ней стекло: оно должно быть полностью чёрным, без малейших просветов. Правда, долго смотреть на солнце через такое стекло не рекомендуется, то основную фазу затмения посметь можно.
7. Самый безопасный способ наблюдения затмения
Безопаснее всего наблюдать солнечное затмение в Интернете на сайтах Space.com и
www.nasa.gov, а так же на интернет-странице проекта Virtual Telescope. Москвичи могут отправиться в столичный планетарий. В 19.00 по Москве запись затмения выложат на сервисе Youtube.
Через что нельзя наблюдать затмение
Все эти способы не обеспечат должной защиты глаз:- бинокль или телескоп без солнечного фильтра;
- солнцезащитные очки;
- цветное стекло;
- компакт-диск.
Астрономия далеко шагнула в исследованиях как ближайших планет, так и далеких звезд и галактик. Тысячи профессионалов и миллионы любителей каждую ночь направляют в звездное небо свои телескопы. Самый главный телескоп планеты - орбитальный космический телескоп НАСА «Хаббл» - открывает для астрономов невиданные прежде горизонты далекого космоса. Но если еще совсем недавно навести телескоп в нужное место небесной сферы мог только хорошо подготовленный специалист (для этого необходимо было знать небесную механику, оптику, ориентироваться в созвездиях и уметь организовать наблюдения), то сегодня, после появления телескопов с компьютерным управлением, множество людей, прежде робевших перед очевидной сложностью астрономических наблюдений, получили «быстрый доступ» к звездному небу.
строномия всегда требовала недюжинного терпения и выносливости, а зимой, да еще в горах, где небо наиболее чистое, - и серьезной «морозоустойчивости». Поэтому вполне естественно, что с появлением первых серийных компьютеров астрономы-профессионалы попытались с их помощью упростить управление приборами. Первый профессиональный телескоп с компьютерным управлением появился в начале 70-х, а плановые наблюдения начались на нем в 1975 году. Это был 3,9-метровый телескоп-рефлектор, находящийся в собственности и финансируемый совместно правительствами Австралии и Великобритании. Располагается он в обсерватории Сайдинг-Спринг (шт. Новый Южный Уэльс, Австралия). Совместно с этим универсальным телескопом использовалось множество различных приборов, что привело к важным научным открытиям и позволило получить эффектные фотографии южного полушария неба.
Однако с течением времени компьютерная революция добралась и до любительских телескопов. Около 10 лет назад американские фирмы Meade Instruments и Celestron внедрили в конструкцию телескопов компьютерную технологию, с тех пор у дилетантов в области астрономии появились полностью компьютеризированные телескопы с самонаведением, которые существенно изменили облик любительской астрономии. Оказалось, что теперь достаточно подключить электропитание, выбрать объект из базы и нажать кнопку GO TO - и телескоп сам настроится по звездам, наведет себя в нужное место и, более того, будет сопровождать выбранные объекты во времени, с учетом вращения Земли (любители астрономии называют такое сопровождение термином «гидирование» от слова «гид»). Подобными системами (как правило, с часовым механизмом) прежде оснащались только профессиональные телескопы. Компьютеризированный телескоп может стать гидом в полном смысле этого слова - он способен провести экскурсию по небу, показывая самые интересные объекты и даже сопровождая показ обширной справочной информацией. Базы данных таких телескопов включают от 1,5 до 150 тыс. космических объектов. Словом, техника приняла на себя всю рутинную работу, и вам остается лишь наслаждаться красотами космоса. Не удивительно, что такие телескопы стали бойко раскупаться даже далекими от звездных наук людьми - чтобы понаблюдать, например, за Луной, планетами, кометами или созвездиями.
Кстати, цена таких телескопов вовсе не космическая, а вполне доступная. Имея всего 300-500 долл., можно приобрести небольшой телескоп с компьютерным управлением в хорошей комплектации, а со временем дооснастить его и другими принадлежностями.
Собственно «компьютерной» у таких телескопов является платформа, или так называемая монтировка. В начале 90-х годов были созданы недорогие монтировки по новой концепции с компьютерным управлением, которые вскоре стали самыми продаваемыми в мире среди астрономов-любителей. Система компьютерного управления телескопом позволила поместить оптическую систему на платформу с электродвигателями по обеим осям (вертикальной и горизонтальной), которые управляются встроенным микропроцессором и исключительно точно ведут выбранный объект. Кроме того, подобная система позволяет наблюдателю ввести номер объекта из каталога или его небесные координаты, а затем нажать кнопку Gо Tо и наблюдать, как телескоп автоматически найдет объект на небе и отцентрирует его в своем поле зрения.
Несмотря на то что такие системы предлагаются на широком потребительском рынке вместе с недорогой оптикой, инструментами этого типа заинтересовались даже опытные любители астрономии. Они оценили тот факт, что применение компьютера значительно экономит время, особенно при длительных, многочасовых наблюдениях. В итоге к покупателям-любителям присоединились и покупатели-специалисты. Существуют, конечно, и астрономы-традиционалисты, которые протестуют против компьютеризации, заявляя, что это окончательно отучит начинающих ученых от чтения книг и стремления к более глубоким знаниям, но против прогресса идти трудно.
Тем временем эволюция телескопов продолжается. Недавно появились модели со встроенными GPS-приемниками (Global Positioning System - спутниковая система определения координат на поверхности Земли). В данном случае следует лишь включить питание, и телескопу даже не нужно задавать точку наблюдения - он определит ее самостоятельно и сразу приступит к делу.
Использование компьютера расширило круг возможностей телескопов. В частности, стали доступными недостижимые прежде режимы слежения за искусственными спутниками Земли, а также за быстродвижущимися кометами и астероидами. И это просто поражает, ведь наблюдатели знают, насколько захватывающим может быть слежение за малой планетой, медленно передвигающейся по небу на фоне более далеких звезд.
Как и в любой технике (компьютеры, телефоны, аудио/видео), среди многочисленных моделей телескопов сегодня существует широкий выбор (http://www.telescope.ru , http://www.astronomy.ru , http://www.starlab.ru и др.). Теперь многие фирмы предлагают телескопы с компьютерным управлением, предоставляющие возможность вывода картинки на монитор компьютера, последующей обработки записанного изображения и т.д.
Недавно к ним присоединилась и японская компания Asahi Optical Co, Ltd, владелец торговой марки PENTAX, которая является одним из мировых лидеров в производстве фотоаппаратов. Компания также выпускает самые современные модели телескопов с компьютерным управлением и спутниковой ориентацией, которые имеют приемник GPS и прямо со спутника получают первичные данные для ориентации. Кроме получения данных о местоположении, времени, дате наблюдения, такие телескопы сами ориентируются в пространстве с помощью датчиков горизонтов и датчика магнитного склонения, то есть они сами знают, где находится север. Индивидуальная установка по двум звездам происходит в течение нескольких минут, а вся настройка длится порядка 10 мин. Данное решение ориентировано не только на профессионалов, но и на обычных людей, которые увлекаются астрономией и не обременены какими-то специальными знаниями. Правда, стоимость телескопов такого класса уже значительно выше - от 4,5 до 8,5 тыс. долл.
Простые телескопы от Meade или Celestron с электронным управлением и возможностью подключения к компьютеру значительно дешевле. У Meade - это все телескопы серии ETX, а у Celestron - NexStar GT. В России эксклюзивным представителем Meade Instruments является компания Pentar (http://www.meade.ru), а Celestron - Apex (http://www.celestron.ru). Младшие модели линейки наиболее покупаемых серий телескопов Meade ETX-60AT и Celestron NexStar 60GT стоят от 400 долл. Понятно, что для серьезных и детальных исследований Луны, Марса и других объектов Солнечной системы и галактик нужны более дорогие модели, обладающие различными усовершенствованиями в области оптики, механики и электроники. Такие модели с блоками электрической фокусировки с нулевым смещением изображения, а также с настройкой при помощи системы GPS стоят уже значительно дороже. Поэтому лучше купить скромный инструмент и любоваться доступными красотами ночного неба, чем не иметь телескопа вообще и вид далеких миров представлять себе только в воображении.
Покупка телескопа
сли вы только начинаете увлекаться астрономией и не прочь иногда посмотреть на удаленные земные объекты, то рационально остановить свой выбор на небольшом и недорогом телескопе. При этом практически все модели могут впоследствии дооснащаться всевозможными приспособлениями и приборами: окулярами и светофильтрами, преобразователями фокусного расстояния объектива, моторными приводами и системами управления, в том числе и компьютерными. Выбор конкретной модели зависит от ваших финансовых возможностей.
Все телескопы можно разделить на три класса:
1. Телескопы-рефракторы используют линзовый объектив как основной светособирающий элемент. Все рефракторы, независимо от модели и апертуры, используют специальные высококачественные ахроматические объективы, чтобы избежать цветовых артефактов (хроматических аббераций), которые возникают при прохождении света сквозь линзы. Вследствие того что в объективах таких телескопов используется дорогостоящее ED-стекло со сверхнизкой дисперсией (Extra-low Dispersion), их стоимость может быть весьма значительной.
2. Телескопы-рефлекторы используют вогнутое первичное зеркало, чтобы собирать свет и формировать изображение. В рефлекторе Ньютона свет отражается маленьким плоским вторичным зеркалом к боковой поверхности оптической трубы, где можно наблюдать изображение. Как правило, именно телескопы такого типа при сравнимых параметрах наиболее дешевы.
3. Зеркально-линзовые телескопы состоят и из линз, и из зеркал, что создает оптическую конструкцию, позволяющую добиться отличного разрешения и качества изображения, используя при этом очень короткие, портативные оптические трубы.
Главные потребительские характеристики домашнего телескопа:
максимальное увеличение здесь следует отметить, что основное предназначение телескопа не увеличивать изображение, как полагают многие, а собирать свет. Чем больше диаметр собирающего элемента телескопа, независимо от того, линза это или зеркало, тем больше света он донесет до глаза, а ведь именно количеством собранного света определяется степень детализации изображения. Хотя увеличение тоже немаловажный фактор, но оно не оказывает влияния на детальность объекта, видимого в телескоп, и вы всегда можете его поменять. Сила увеличения (обозначается как кратность, например 100х это увеличение в 100 раз) определяется применяемым окуляром, а смена окуляра ведет к изменению силы увеличения. Чтобы подсчитать увеличение, фокусное расстояние телескопа необходимо разделить на фокусное расстояние окуляра. Все телескопы, как правило, включают один или более окуляров в качестве стандартного оборудования, а дополнительные окуляры приобретаются отдельно, чтобы удовлетворить потребности пользователя в сильных и слабых увеличениях. Преимущество больших телескопов в объемах собираемого света позволяет им давать больше деталей, больше информации глазу, чем это возможно с меньшим инструментом, невзирая на применяемые увеличения. Максимальное увеличение обычно выбирают в соответствии с диаметром объектива, если, конечно, не принимать во внимание атмосферные условия при наблюдениях и качество юстировки оптики. На практике максимальное увеличение приблизительно равно 2D (D диаметр объектива), а увеличения больше 2D применять нет смысла;
транспортабельность как правило, уменьшение габаритов влечет за собой увеличение цены;
возможность фотографирования в комплекте должно быть переходное кольцо для фотоаппарата или предусмотрена возможность приобретения фотоадаптера;
универсальность с возможностью модернизации помимо визуальных наблюдений должна быть реализована возможность установки ПЗС-матрицы, Web-камеры или фотоаппарата параллельно трубе телескопа. Заметим, однако, что стоимость дополнительных аксессуаров может превышать цену самих телескопов;
Наличие надежного штатива хотя многие телескопы ставятся просто на ровную поверхность, а телескопы без штативов на стол или на подоконник, но для серьезных наблюдений желательно иметь полевой штатив, который иногда входит в комплект поставки.
Астрофотография
ля цифровой съемки наблюдений в профессиональных телескопах обычно применяются специальные астрономические ПЗС-матрицы или ПЗС-камеры - электронные системы для регистрации изображений небесных светил. Они используются также и в качестве автогида с целью слежения телескопа за вращением небесной сферы. ПЗС-камеры устанавливаются в фокальную плоскость и позволяют получать снимки слабосветящихся звезд, галактик и туманностей за время длительной экспозиции порядка нескольких минут - когда человеческий глаз уже не в силах различить такой объект, то длительные выдержки позволяют зафиксировать значительно более слабые и мелкие детали. Профессиональные астрономические матрицы подразделяются на цветные и черно-белые. Первые хороши для съемки Луны и ближних планет, а вторые предпочтительнее для получения изображений звездных скоплений, галактик, туманностей и комет. Черно-белые камеры с 14-16-рязрядным АЦП (аналогово-цифровым преобразователем) также позволяют получать высококачественные цветные снимки при применении специальных RGB-фильтров (посредством поочередной съемки кадров со сменой фильтра). Качество получаемых снимков на такой матрице превышает даже качество традиционной пленочной фотографии, особенно с учетом того, что все высокочувствительные пленки, как правило, крупнозернистые.
Правда, такие специализированные матрицы очень дороги и стоят порой больше самого телескопа (см., например, http://www.opteh.ru/ccd.htm). Астрономическая ПЗС-матрица отличается от матрицы цифрового фотоаппарата или Web-камеры не только наличием режима длительной экспозиции (в принципе, во многих фотоаппаратах его также можно реализовать), но и параметрами самой системы (соотношением «сигнал/шум», наличием специального охлаждения и т.д.). Кроме того, обычные цифровые фотоаппараты или видеокамеры имеют собственную систему микролинз и светофильтров, расположенную перед матрицей, что может привести к цветовым искажениям и хроматическим аберрациям. Основное же различие между обычными цифровыми камерами и астрономическими ПЗС-матрицами - это специализированная система считывания и преобразования сигнала с матрицы. При этом для астрономической ПЗС-камеры важна не столько скорость считывания, сколько точность отображения, вследствие чего делают они это очень медленно, но четко (пиксел матрицы в пиксел изображения) и довольно точно, а вот обычные цифровые фотоаппараты должны осуществлять это почти мгновенно, формируя один пиксел изображения из смежных четверок чувствительных элементов ПЗС-матрицы (причем иногда применяют сжатие), а мелкие погрешности для них не важны.
Поэтому вопрос о том, какие устройства лучше использовать для фотографирования небесных объектов, многие решают в пользу пленочных фотоаппаратов; к тому же даже профессиональная широкопленочная камера с высокочувствительной пленкой будет стоить дешевле астрономической ПЗС-матрицы. Для фотографирования с помощью телескопа применяют несколько методов. Самый распространенный при использовании пленочного фотоаппарата - это съемка в прямом фокусе телескопа. Для этого типа съемки подойдет телескоп любого типа и фотоаппарат со съемным объективом. Чтобы прикрепить фотоаппарат на телескоп, потребуется лишь соответствующий фотоадаптер, а для некоторых моделей - Т-адаптер, позволяющий одновременно и наблюдать звездное небо в окуляр телескопа, и фотографировать. Переходные кольца бывают как для обычных 35-мм фотоаппаратов, так и для профессиональных широкопленочных. Телескоп, таким образом, становится телефотообъективом фотоаппарата, и вы можете фотографировать Луну, планеты и даже наземные объекты. Если же вы хотите получить качественные снимки астрономических слабосветящихся объектов, необходимо иметь устройство автоматического гидирования (например, с часовым приводом), поскольку затвор камеры остается открытым в течение нескольких минут, а телескоп все это время должен продолжать следить за объектом съемки.
Конечно, трудозатраты на получение изображения с пленки многократно возрастают: настройка экспозиции, проявка, гиперсенсибилизация (увеличение чувствительности пленки), а если необходима цифровая обработка, то и сканирование, на чем, кстати, вы потеряете огромную часть динамического диапазона на ПЗС-матрице сканера, а стоимость приличного фильм-сканера для такой работы уже превышает все разумные затраты.
Поэтому в астрофотографии широко распространено применение цифровых технологий - это легко и просто, а программное обеспечение позволяет получать приличные изображения даже в условиях городской засветки. Например, последняя версия программы AstroVideo (http://www.ip.pt/coaa/astrovideo.htm) позволяет даже убирать треки звезд при плохом гидировании, а также автоматически обрабатывать изображение, полученное неподвижной камерой.
Из всего этого следует, что использование цифровых технологий, особенно для рядовых любителей астрономии, явно предпочтительнее. Цифровым фотоаппаратом можно фотографировать так же, как и пленочным, но модели со съемными объективами для рядового любителя слишком дороги, поэтому здесь чаще применяется метод съемки через окуляр со штатным объективом фотоаппарата. При таком виде съемки вы просто приставляете фотоаппарат к окуляру и производите съемку. Эквивалентный фокус вычисляется просто: фокус вашего объектива на фотоаппарате надо умножить на действующее увеличение телескопа. Единственный недостаток такого вида съемки заключается в отсутствии стандартных адаптеров, крепящих камеру к окуляру, вследствие чего приходится применять подручные средства или прибегать к универсальным решениям, в том числе и разработанным специально для цифровых камер (см., например, http://www.scopetronix.com/otherdigcam.htm).
Зато при съемке цифровым фотоаппаратом сразу появляется ряд преимуществ по сравнению с пленочной камерой. Во-первых, вы можете сразу контролировать полученный результат на ЖК-дисплее, а во-вторых, в цифровой камере, как правило, отсутствует механический затвор, который является основным источником вибрации. Кроме того, снимки различных участков поверхности Луны или небесной сферы можно делать методом панорамной съемки, а затем склеивать кадры с помощью компьютерной программы. В итоге вы получите высококачественный снимок всего диска Луны или карту звездного неба.
Видеосъемка
зображение звездного неба можно выводить на компьютер в реальном времени, записывать в видеоформате, а потом смотреть так же, как кино. Для некоторых телескопов выпускаются специальные телекамеры в виде окуляра. Например, для моделей компании Meade есть недорогой PAL-окуляр (примерно 60-70 долл.). В общем-то, окуляр-телекамеру от Meade можно использовать с любым другим телескопом. Эта черно-белая видеокамера с матрицей 320Ѕ240 (76 800 пикселов) и полем зрения примерно таким же, как у 4-мм окуляра, питается от одной батарейки 9 В и имеет на выходе стандартный видеосигнал в формате PAL.
Продаются и цветные видеокамеры Bresser с линзовой оптикой на входе и USB-интерфейсом для цифровой съемки с микроскопа или телескопа, имеющие посадочные кольца 0,965 или 1,25 дюйма, то есть они подходят для большинства телескопов. Матрица у них тоже 320Ѕ240, фокусное расстояние объектива - 13,38 мм, но светочувствительность невысока - всего 2 люкса.
Кроме этих недорогих специализированных решений, существует целый ряд камер для теленаблюдения. Среди них есть камеры и более высокого уровня - как по цене, так и по размеру матрицы, а соответственно и по качеству видеосъемки (цена ночных охранных видеокамер от 300 до 1000 долл.). Такие камеры, закрепленные на телескопе, позволят передавать изображение на телевизор или записывать его на видеомагнитофон. А если купить компьютерную плату для видеозахвата (или воспользоваться такой же возможностью современных видеокарт), то можно смотреть и сохранять видеоизображение прямо в компьютере.
Web-камеры для астрономических наблюдений
Последнее время Web-камеры приобретают все большую популярность у астрономов-любителей, которые конструируют на их базе многофункциональные системы, применяют их и в качестве средства наблюдения, и в качестве автоматического гида со специальной программой, и, наконец, в качестве фотоаппарата или видеокамеры. Слегка переделав такую камеру для использования ее в качестве окулярной, всего за 60-100 долл. многие получают вполне приемлемое универсальное решение. К тому же наблюдения могут проводиться в реальном времени, а на мониторе компьютера сразу будет видна картинка, например летящий метеор.
Многие Web-камеры вполне пригодны и для получения фотографий планет и даже звездных скоплений. Однако такие камеры нужно модифицировать с целью получения выдержек, измеряемых минутами. Для некоторых популярных Web-камер такая переделка (до 20 мин) разработана и проверена любителями. Это камеры Philips Vesta Pro и Pro Scan моделей 645/675/680, а также Philips ToUCam Pro; Logitech QuickCam VC и модели Pro 3000/4000; Intel Create & Share; Logitech Black and White (см., в частности, http://home.clara.net/smunch/wwhich.htm).
Из камер Philips лучшей считается ToUCam Pro, поскольку она комплектуется ПЗС-матрицей с разрешением 1290Ѕ960 и обладает высокой чувствительностью. Способ переделки других типов камер надо изобретать самостоятельно (о принципах такой переделки можно почитать там же: http://home.clara.net/smunch/wintro.htm).
Общий принцип, на котором основана переделка Web-камер, состоит в том, что на уровне управления продвижением зарядов ячеек ПЗС-матриц отключается синхронизация, а ПЗС-матрица может копить заряд. Разрешение на продвижение и считывание заряда подается с компьютера (по USB-, LPT- или COM-порту) и стробируется кадровым импульсом. Существует и другая модификация камеры, которая отличается от первой тем, что использует возможность раздельного считывания полукадров изображения, то есть по одному полукадру ведется гидирование (сопровождение объекта съемки), а второй служит для получения изображения. Получаются как бы две камеры в одной, но каждая из них обладает меньшим разрешением (например, 640Ѕ240 пикселов против 640Ѕ480 при съемке полным кадром), причем выдержки для полукадров также могут устанавливаться независимо. Кроме того, существует возможность отключения внутреннего усилителя ПЗС-матрицы, что уменьшает ее нагрев, повышает соотношение «сигнал/шум» и увеличивает динамический диапазон при длительных выдержках. По этой методике можно переделать любую камеру, взяв за основу описанный принцип: нужно непосредственно на входах ПЗС-матрицы установить аналоговый мультиплексор, который будет подавать на ее входы, отвечающие за продвижение заряда, сигналы такого уровня, который соответствует накоплению заряда, а в случае считывания пропускать импульсы управления. В качестве строба для дополнительного сигнала управления можно использовать кадровый импульс.
Существуют аналогичные разработки для камер видеонаблюдения (http://home.clara.net/smunch/wsc1004usb.htm), которые имеют более высокую чувствительность, чем бытовые Web-камеры, а кадры там считываются без сжатия, характерного для большинства Web-камер.
Упрощенно процесс съемки Web-камерой выглядит так. Моторизованная установка наводится на объект. В программу, управляющую Web-камерой, вводятся характеристики видеопоследовательности, выдержка и количество кадров. После получения видеоролика в формате AVI кадры автоматически (или вручную) суммируются (с прозрачностью, кратной их количеству) и в результате получается финальное изображение объекта.
При этом можно применять программную коррекцию ошибок слежения (убирать смазанность изображения вследствие движения небесной сферы) или использовать впоследствии одну из программ так называемой стабилизации изображения (Image Stabilizing), которые широко применяются, в частности, для ликвидации последствий дрожания камеры при съемке с рук или движущейся камерой. Для стабилизации изображений необходимо смещать кадры так, чтобы заданная точка или участок имели на них постоянное определенное положение. Таким образом, сняв серию снимков, можно потом выровнять их относительно друг друга, затем убрать индивидуальные погрешности каждого снимка и, наконец, усреднить финальное изображение по всем кадрам.
Простая программа для такого усреднения - утилита Image Stacker, которая автоматически складывает кадры по слоям с прозрачностью, пропорциональной количеству кадров. Она-то и может пригодиться для неограниченного увеличения экспозиции. В качестве простой программы для вынимания отдельных кадров из AVI-ролика можно порекомендовать утилиту Avi2Bmp.
Кроме того, можно сразу воспользоваться специализированной программой для обработки изображения, полученного в результате астросъемки, - K3CCDTools, которая выполнит все эти действия и предоставит дополнительные инструменты для обработки изображения (http://www.pk3.host.sk/Astro/main.htm). Программа удобна еще и тем, что по реперным точкам, которые надо ставить на первом и последнем кадре или на двух других кадрах видеопоследовательности, она совместит изображения для получения суммарного результата. Далее программа сама просчитает смещение кадров относительно друг друга и учтет прозрачность в зависимости от количества кадров.
У K3CCDTools также есть возможность повысить качество кадра с учетом атмосферных помех (турбулентности), параметры которых задаются в неких условных единицах. По ходу обработки можно включать и выключать отдельные кадры, просматривать их по отдельности и т.д. Эта программа предназначена как для съемки любыми устройствами с Twain-интерфейсом (в том числе и Web-камерами, и обычными цифровыми фотоаппаратами с компьютерным управлением), так и для обработки уже полученных изображений. К тому же в процессе ввода данных в компьютер программа позволяет одновременно выводить изображение на монитор, что очень удобно для съемки с удаленной установки.
Как и при съемках фотоаппаратом, для получения качественных снимков на Web-камере необходимо иметь возможность автоматического гидирования. В случае с Web-камерой можно обеспечить автогидирование программно, и таких программ довольно много, в том числе и бесплатных. Какие-то из них обеспечивают гидирование с блоком реле, подключаемым к LPT- или COM-порту, а какие-то - только по протоколу телескопа LX200. Кстати, есть и программы, для которых можно купить этот блок реле как радиолюбительский набор. Первая такая программа, написанная разработчиком технологии переделки Web-камер Стивом Чамберсом, называется Desire (
Естественно, что с ростом популярности астрономических программ на рынке появилась и масса подобных приложений. На увлечение астрономией быстро среагировала компания Casio, выбросив на рынок карманный планетарий CASSIOPEIA с жидкокристаллическим дисплеем, причем всего за 49 долл. На нем вы можете посмотреть созвездия в графическом виде и вспомнить расположение планет и созвездий. Кроме того, программа поможет освежить (или приобрести) и различные астрономические знания.
Компания Meade комплектует свои телескопы электронным планетарием AstroFinder, позволяющим моделировать вид звездного неба для выбранного места в реальном времени, увеличивать выбранные участки неба, осуществлять быстрый поиск нужного объекта и многое другое. В базу включено положение 15 тыс. космических объектов.
Кроме того, у Meade есть электронный атлас Epoch 2000, который решает две основные задачи - имитирует на дисплее компьютера всю небесную сферу и служит для обработки и анализа на профессиональном уровне изображений, полученных с помощью CCD-камер.
Из других визуализаторов звездного неба можно упомянуть планетарий SkyMap Pro, который, как и многие другие подобные программы, за годы своего развития приобрел и в дальнейшем отшлифовал множество полезных качеств. И сегодня это очень мощное средство для подготовки наблюдений.
Весьма компактен и удобен планетарий SkyGlobe, который имеет низкие системные требования, базу на 29 000 звезд и удобен для использования на блокнотных ПК.
Очень хороший планетарий StarCalc с минимумом функций создан нашим соотечественником Александром Завалишиным. Этот планетарий постепенно превратился в мощный инструмент визуализации астрономических каталогов и вычисления условий наблюдения астрономических явлений и является сегодня одним из самых компактных и быстрых планетариев в своем классе.
Выбор из большого списка современных компьютерных планетариев самого лучшего - задача не из легких. Лучшие из них сегодня могут визуализировать полные астрономические каталоги, включающие миллионы звезд и других космических объектов, печатать подробные звездные карты и даже управлять автоматизированными телескопами.
Некоторые из них, а также ряд полезных программ для любителей астрономии вы найдете в статье «Астрономический софт» на CD-ROM, прилагаемом к нашему журналу.