Fotografare la Luna e i pianeti è stato a lungo un pilastro dell’astronomia amatoriale e professionale.
Grazie alle videocamere digitali ad alta velocità e alle tecniche di elaborazione innovative, i dilettanti ora producono abitualmente immagini dei nostri mondi vicini che risolvono dettagli minuscoli appena visibili attraverso l’oculare.
Scattare foto ad alta risoluzione delle nuvole nell’atmosfera di Marte, delle tempeste nelle bande di Giove o dell’esagono polare di Saturno è alla portata di chiunque abbia pazienza e un telescopio relativamente modesto.
Ecco cosa vi serve per iniziare.
Scegliere gli strumenti
La risoluzione delle tue immagini planetarie dipenderà dal telescopio che usi. Quasi tutti gli strumenti possono produrre eccellenti immagini planetarie.
Ma per registrare i più piccoli vortici nelle nuvole di Giove o i cambiamenti nella calotta polare di Marte, è necessario uno strumento con un’apertura di almeno 20 cm.
Ognuno dei design ottici più popolari ha i suoi punti di forza e di debolezza, ma il telescopio Schmidt-Cassegrain (SCT) è forse il miglior compromesso tra un’apertura adeguata e dimensioni ragionevoli.
Il design SCT combina un’ottica riflettente con una piastra correttrice per produrre immagini nitide e prive di colore, mentre ospita un’ottica di grande apertura in un tubo ottico corto.
Lo svantaggio è che questi strumenti di solito hanno bisogno di essere ricollimati, specialmente se li porti al tuo sito di osservazione ogni notte. Qualsiasi tipo di telescopio tu scelga, ci sono alcuni accessori di cui avrai bisogno per prendere immagini planetarie dettagliate.
Il primo è un portaoculari motorizzato. È meglio non toccare il telescopio durante la messa a fuoco, perché le vibrazioni della mano sono molto amplificate e si otterrà un’immagine traballante.
Inoltre, avrete spesso bisogno di rimettere a fuoco quando la temperatura e le condizioni di visione cambiano durante la notte.
La fotografia planetaria richiede un rapporto focale di circa f/20 a f/30, a seconda dell’obiettivo (solo Marte tollera un rapporto più alto). I telescopi disponibili in commercio hanno generalmente rapporti focali da f/5 a f/10.
Dovrete quindi trovare un modo per aumentare la lunghezza focale effettiva del vostro strumento per ottenere la scala d’immagine necessaria per risolvere le piccole caratteristiche del vostro pianeta bersaglio.
Quindi il tuo prossimo acquisto di accessori dovrebbe essere una lente di Barlow, un adattatore per la proiezione dell’oculare o altre ottiche di amplificazione come un Tele Vue Powermate.
Un altro strumento utile nell’arsenale di un imager planetario è un correttore di dispersione atmosferica (ADC). Questo piccolo dispositivo consiste in due prismi in un alloggiamento compatto e regolabile posto davanti alla vostra macchina fotografica.
Cambiando l’inclinazione dei prismi, si può correggere la dispersione atmosferica, che è la dispersione della luce nelle sue componenti colorate a causa delle proprietà di rifrazione dell’atmosfera terrestre.
Più un pianeta è vicino all’orizzonte, peggiore è l’effetto. Questa separazione prismatica si traduce in frange blu e rosse nella parte superiore e inferiore dell’obiettivo, ma l’intera immagine è influenzata e priva di dettagli.
Questi dispositivi eliminano completamente questa dispersione e presentano un’immagine più nitida di quanto sarebbe altrimenti possibile. Gli ADC sono ampiamente disponibili, con alcuni che costano solo 170 euro. L’investimento ne vale la pena.
Telecamere, computer e controllo
Il prossimo punto da considerare è la tua macchina fotografica. La fotografia planetaria si basa su una tecnica conosciuta come Lucky Imaging.
Questo metodo comporta la registrazione di una serie di esposizioni o di un video del tuo obiettivo. Queste immagini vengono poi importate in un programma per computer che ordina e impila solo quelle più nitide.
Le telecamere planetarie di oggi hanno sensori CMOS a basso rumore e letture veloci di oltre 100 fotogrammi al secondo. Possono essere trasferiti a un computer tramite una connessione USB 3.0 o GigE.
Tutti di solito includono un software che permette di controllare parametri importanti come l’esposizione, il frame rate e il guadagno. Quasi tutti gli imager planetari sono costruiti intorno ai sensori CMOS di Sony e sono disponibili in formato monocromatico o a colori a scatto singolo.
Le fotocamere a colori sono eccellenti per i principianti o i fotografi occasionali, mentre i modelli monocromatici richiedono l’aggiunta di filtri se si vogliono produrre immagini a colori.
Le telecamere monocromatiche sono particolarmente utili per registrare immagini in lunghezze d’onda oltre lo spettro visibile (come l’ultravioletto e l’infrarosso) e in diverse lunghezze d’onda specifiche che possono penetrare più in profondità nell’atmosfera di Giove.
Le telecamere planetarie registrano file video in formato AVI o SER, anche se alcune hanno la capacità di registrare singole immagini FITS. È possibile importare questi file nel software di impilamento discusso di seguito.
Queste telecamere ad alta velocità producono un enorme flusso di dati, fornendo decine di megabyte di dati al secondo, il che richiede un computer con un grande disco rigido e una velocità di scrittura elevata.
La maggior parte delle unità a stato solido (SSD) che si trovano nei computer portatili oggi possono immagazzinare 300-500 MB al secondo, rendendo le fotocamere così veloci facili da usare.
Gli hard disk più vecchi, ad eccezione dei modelli da 7200 RPM, hanno una velocità di scrittura più lenta e possono avere difficoltà a registrare e perdere immagini durante la registrazione. Assicurati di controllare le specifiche del tuo computer per vedere se supporta USB 3.0 o GigE e velocità di scrittura elevate.
E poiché accumulerai rapidamente diverse decine di gigabyte di video ogni notte, assicurati che il tuo computer abbia almeno un terabyte di spazio di archiviazione. Considera anche un grande disco esterno per il backup dei tuoi file video.
Anche se la tua macchina fotografica può essere dotata di un proprio software di controllo, la maggior parte degli appassionati di immagini planetarie preferisce azionare la propria macchina fotografica, la ruota dei filtri e il sistema di messa a fuoco utilizzando il programma di terze parti FireCapture.
Questo software gratuito per PC include molte utili caratteristiche specifiche per l’imaging planetario, tra cui la possibilità di pre-programmare i cambiamenti di esposizione per ogni filtro di colore, il ritaglio delle regioni di interesse, e i preset di programma che è possibile creare per ogni pianeta.
Al telescopio
Ora che avete assemblato la vostra attrezzatura, ci sono diverse cose cruciali da considerare prima di registrare la vostra prima sequenza video.
In primo luogo, devi assicurarti che il tuo telescopio sia perfettamente collimato. Anche un leggero disallineamento può degradare significativamente l’immagine registrata. Dovresti controllare questo prima di iniziare la tua prima serie di immagini della notte, preferibilmente dopo aver puntato il tubo sul pianeta che stai fotografando.
Un’altra considerazione è quella di assicurarsi che il telescopio abbia raggiunto l’equilibrio termico. Se il vostro strumento è più caldo dell’aria esterna, irradierà calore, producendo un’immagine sfocata che è quasi impossibile da mettere a fuoco.
Date al vostro telescopio circa un’ora o più per raffreddarsi, specialmente se lo state conservando al chiuso. Le grandi aperture di solito hanno bisogno di ancora più tempo per raffreddarsi. Tuttavia, è possibile accelerare il processo utilizzando ventilatori o altri dispositivi di raffreddamento.
Tutti questi preparativi ti aiuteranno ad ottenere il massimo dal tuo equipaggiamento, ma la tua più grande limitazione saranno le condizioni di visibilità atmosferica.
Vedere” è la quantità di sfocatura impartita al vostro bersaglio dalla miscelazione turbolenta di masse d’aria di diverse temperature nell’atmosfera.
Anche se non possiamo controllare la visibilità, ci sono molti strumenti di previsione online che possono aiutarti a determinare se le condizioni sono abbastanza buone per portare fuori il tuo strumento.
Uno di questi siti è meteoblue.com, che offre previsioni di visibilità per la tua posizione nella sua sezione Outdoors and Sports.
Concentrazione, concentrazione, concentrazione!
Una volta che sei sull’obiettivo, la cosa più importante è mettere a fuoco. Uso una macchina fotografica monocromatica con filtri RGB e metto a fuoco visivamente con lo schermo del computer, concentrandomi sul disco del pianeta.
Regolo lentamente la messa a fuoco in un modo e poi nell’altro finché non sono sicuro di aver trovato l’immagine più nitida. Poi registro un video, cambio il filtro e rimetto a fuoco per il filtro successivo.
Concentrarsi di solito è facile quando la visibilità è buona, ma quando è cattiva può essere estremamente difficile, quindi non scoraggiatevi.
Per valutare la messa a fuoco, usa aree ad alto contrasto sul tuo obiettivo, come la divisione Cassini negli anelli di Saturno, le caratteristiche dell’albedo sulla superficie di Marte e le piccole tempeste nelle bande di Giove.
Venere, Mercurio e persino Marte possono essere difficili da mettere a fuoco quando sono troppo lontani dalla Terra e hanno dischi piccoli.
Prenditi il tuo tempo e fai pratica. Più ne fate, più migliorerete. Quando si inizia a registrare video per la prima volta, di solito si usa la videocamera a 30-80 fotogrammi al secondo o più, a seconda della luminosità dell’obiettivo.
Si cattura un minimo di 1.000 fotogrammi per una singola pila di immagini. Il frame rate della tua fotocamera è un equilibrio tra il tempo di esposizione e le impostazioni di guadagno, che sono in parte dettate dalla luminosità del pianeta.
In ogni caso, cercate di mantenere l’impostazione del guadagno della fotocamera ben al di sotto del suo massimo.
Impostare il guadagno a circa il 70% è un buon punto di partenza, quindi regolare l’esposizione fino a quando il pianeta è luminoso ma non sovraesposto sullo schermo. Se state usando FireCapture, assicuratevi che l’istogramma dell’immagine non superi circa l’80%. Assicurati anche che l’impostazione della gamma sia al suo valore predefinito.
Riduzione video
Questo passo è forse il più divertente di tutto il processo, poiché puoi finalmente vedere quali sorprese riserva il tuo filmato.
Attualmente ci sono due scelte popolari per impilare i tuoi video planetari: RegiStax e Autostakkert!
Mentre entrambi fanno un lavoro ammirevole, RegiStax include una potente raffinazione wavelet, che funziona estremamente bene, e spesso impilo i miei video in Autostakkert!
Entrambi i programmi impilano i vostri video allo stesso modo. Ogni programma ordina e allinea tutti i fotogrammi di una sequenza usando una scelta di modalità di allineamento – allineamento a punto singolo e allineamento a più punti.
L’allineamento a punto singolo funziona bene su piccoli obiettivi planetari come Mercurio, Venere e Marte (quando sono solo pochi secondi d’arco) così come su Urano e Nettuno.
L’allineamento multipunto permette di selezionare più punti da monitorare, e il programma impilerà le aree migliori intorno ad ogni punto, producendo un risultato superiore su grandi pianeti come Giove, Saturno, Marte e Venere, così come sui primi piani lunari.
Una volta che il software ha allineato le immagini video, è necessario determinare quante immagini individuali impilare. Più alto è il numero, migliore è il rapporto segnale/rumore dell’immagine risultante, rendendola meno granulosa e migliorando la sua capacità di sopportare la nitidezza.
Il numero di immagini utilizzabili che si impilano varia a seconda delle condizioni di visualizzazione. In buone condizioni è possibile impilare un gran numero di immagini (forse il 75% o più), ma in cattive condizioni questo numero scende a circa il 30%.
Impilare più immagini scattate in condizioni di scarsa visibilità produce semplicemente un risultato più sfocato, poiché più immagini di qualità inferiore sono incluse nello stack finale.
Detto questo, non date per scontato che selezionare le migliori 100 immagini sia sufficiente. Il risultato può essere più nitido, ma sarà estremamente rumoroso quando sarà raffinato.
Una volta che avete finito di ridurre il vostro video a immagini impilate, è il momento di raffinare il risultato. Lo strumento migliore da usare in questa fase è lo strumento wavelet di Registax. Questo strumento di affilatura multistrato rivela rapidamente i dettagli sottili nelle tue immagini.
I suoi sei cursori offrono diversi livelli di miglioramento. Il cursore 1 influisce sui dettagli più fini, mentre il cursore 6 fa emergere i dettagli più grossolani.
Io uso spesso i cursori 2 e 3 esclusivamente sulle mie immagini lunari e planetarie, ma dovreste sperimentare per trovare la combinazione che funziona meglio per le vostre foto.
Anche se a questo punto puoi considerare la tua immagine finita, un altro programma gratuito, WINJUPOS, offre un potente strumento che può compensare gli effetti della rotazione planetaria.
La funzione di rotazione del programma permette di combinare diverse immagini catturate in un lungo periodo di tempo.
Per esempio, Giove gira così velocemente che devi limitare la lunghezza del tuo video a circa un minuto o meno prima che la rapida rotazione del pianeta offuschi i dettagli in un singolo video impilato.
La combinazione di più immagini impilate e ritagliate produce immagini ancora migliori, permettendoti di estrarre ancora più dettagli nel ritratto planetario finale.
Contribuire alla scienza
Il tracciamento dei pianeti è di notevole interesse per i ricercatori professionisti, e i dilettanti dedicati hanno fatto molte scoperte. La qualità delle immagini è ora così buona che i ricercatori hanno pubblicato articoli dettagliati sulla dinamica atmosferica di Giove, basati esclusivamente sull’analisi dei dati forniti dai dilettanti.
Puoi dare un contributo unendoti a una delle organizzazioni consolidate dedicate al monitoraggio dei corpi del sistema solare.
Sia la British Astronomical Association che la Association of Lunar and Planetary Observers accolgono nuovi membri che desiderano contribuire con immagini e osservazioni.
Le organizzazioni asiatiche includono la International Society of Mars Observers e ALPO Japan.
Questi gruppi forniscono un monitoraggio quasi ininterrotto dei corpi del sistema solare – una risorsa inestimabile per gli scienziati planetari. È incredibile quanto l’imaging planetario sia migliorato negli ultimi 25 anni.
I dilettanti ora risolvono abitualmente caratteristiche planetarie che si avvicinano al limite teorico di risoluzione dei loro strumenti.