Уроки
Строительство астросетапа. Часть 2. Фокус.
Продолжим наше "строительство". 
В этой статье я хочу обсудить вопрос фокуса телескопа и все, что связано с ним.
Не секрет, что хорошая фокусировка для астросетапа очень важна. От нее зависит действительно много. Если вы "промазали" с фокусом, то, как правило, снимок нужно выбрасывать. Поэтому, на этапе проектирования стоит уделить время данной теме и разобраться в этом вопросе, чтобы на конечном этапе строительства и в процессе эксплуатации "не было больно".
Посмотрите на мои расчеты, приведенные в таблице ниже. Я немного их поясню. Вверху задаются основные параметры атмосферы, телескопа и фокусера, ниже вы получаете расчет различных величин, которые влияют на фокус вашего телескопа. Для примера, я выделил два телескопа: один - мой, на котором я сейчас работаю, второй - условный, более светосильный с относительным фокусом F4.
Первое, на что я хочу обратить ваше внимание, это на линейный размер звезды на сенсоре камеры при идеальной фокусировке (звезда составит 2") и немного деффокусированной звезде (звезда составит 3"). Для первого телескопа с F4 диаметр составит 10.9 и 16.3 мкм, а для второго телескопа с F10 - 27.1 и 40.7 мкм соответственно. Возвращаясь к прошлой теме о светосиле, мы получаем тот же результат, т.е. линейный размер звезды увеличивается в 2.5 раза при увеличении относительного фокуса с F4 до F10.
Второе, и самое главное, это глубина резкости, т.е. расстояние перемещения фокусера, в рамках которого линейный размер звезды не будет изменяться на сенсоре камеры (см. рисунок ниже, это расстояние от А до В). Для телескопа с F4 получаем 39.8 мкм, а для F10 - 248.8 мкм. Если рассматривать эти данные с точки зрения ошибки фокуса от идеального положения, то для F4 получим - 19.9 мкм, а для F10 - 124.4 мкм соответственно. Что это значит? Это значит, что точность фокусировки для F4 в 6.25 раза выше, чем для F10, что все "недочеты" астросетапа (прогибы, наклон сенсора, неровность поля телескопа и т.д.) должны вкладываться в эти значения по всей площади сенсора.
Третье, при выборе фокусера вы должны знать величину одного шага, чтобы обеспечить плавную фокусировку. Для телескопа с относительным фокусом F4 она должна составлять менее 10 мкм!
Четвертое, при выборе телескопа (речь идет о линейных размерах самого телескопа) нужно учитывать тепловое расширение материала, с которого сделан его корпус. Если коэффициент теплового расширения будет велик, то ваш телескоп будет "терять" фокус при изменении температуры на пару градусов.
Для подтверждения этого приведу пример своего телескопа Celestron 1100 Edge HD. В процессе его эксплуатации выяснилось, что при изменении температуры на 1°С фокус изменяется на 2000 шагов фокусера FLI Atlas. Вернемся к таблице и данным по моему телескопу. Глубина резкости в шагах фокусера для моего телескопа составляет 2998. Если рассматривать ошибку от идеального положения фокуса, то получаем 1499 шагов фокусера. В итоге, при изменении температуры на 1°С мне нужно снова делать фокусировку. В противном случае, снимок будет плохого качества и пойдет в мусор. Автоматизация моего астросетапа делает фокусировку каждые 30 минут для того, чтобы избежать проблему фокуса.
Честно говоря, я не представляю, что было бы, если бы относительный фокус моего телескопа составлял F4 (ошибка бы составляла 240 шагов фокусера). Скорее всего, более 50% снимков было бы в "мусорной корзине", а то и более. 
Строительство астросетапа. Часть 1. Светосила.
В данном разделе статей хочу поделиться с вами своими мыслями и наработками по проектированию и строительству сетапа для астрофото. Скажу сразу, что я не имею большого опыта использования различного рода телескопов и аксессуаров к ним. Однако, ежедневно читая форумы и другую информацию в интернете, анализируя результаты тестирования различного оборудования и используя теорию, хочу выразить свое видение по созданию сетапа для астрофото (астросетапа).
Начнем. Часть первая - Светосила.
Светосила телескопа равна квадрату отношения апертуры к фокусному расстоянию телескопа. На примере моего телескопа Celestron 1100 Edge HD, где f=2800mm, D=280mm, получаем (280/2800)ˆ2=1/100, где D/f является относительным отверстием телескопа и D/f=1/F, где F - относительный фокус. Преобразовав данную формулу можно получить F=f/D. Чем меньше это значение, тем больше светосила телескопа. Для моего телескопа это значение равно F=2800mm/280mm=10. Из многих источников информации можно почерпнуть следующее: чем больше светосила телескопа, тем он лучше для астрофото. Честно говоря, я хотел бы оспорить это устойчивое мнение. Я понимаю, что это будет выглядеть как "моська против слона", но все же попытаюсь.
Давайте возьмем для примера два телескопа с одинаковой апертурой и разным относительным фокусом. К примеру, первый телескоп - D=300mm, f=1200mm, F=4 и второй - D=300, f=3000mm, F=10.
Как вы думаете, что мы делаем, когда снимаем какой-то участок неба? Правильно, мы копим фотоны, которые, падая на сенсор камеры, "преобразуются" в свободные электроны. Теперь следующий вопрос. Как вы думаете, количество фотонов от одного и того же объекта, которые попадут в вышеуказанные телескопы, будет одинаковым или разным? Правильно, одинаковым. Можно провести похожий эксперимент. Возьмем два одинаковых ведра по диаметру, только одно глубокое, а второе мелкое и поставим их под дождь. Через какое-то время измерим объем жидкости в них. Понятно, что он будет одинаковым.
Возникает вопрос, почему мы говорим о том, что телескоп с F4 является светосильным и более предпочтительным для астрофото? Будто бы он быстрее собирает фотоны и выдержки на нем можно делать короче, нежели на втором (F10). Я правильно повторяю данную аксиому?
Из приведенного выше примера с ведрами мы понимаем, что количество капель, падающих в ведра в единицу времени, будет одинаковым. Точно также и с фотонами. Независимо от светосилы телескопа, количество фотонов, "собираемых" равными апертурами от одного и того же объекта, будет одинаковым при условии, что зеркала (линзы) имеют равную отражающую (пропускную) способность. Одинаковое количество фотонов достигнет сенсора камеры. Что же происходит с фотонами на самом сенсоре, куда они исчезают на втором телескопе? Они никуда не исчезают. Второй телескоп с F10 распределяет фотоны на большую площадь сенсора, т.е. один и тот же объект будет иметь различные линейные размеры на сенсоре первого и второго телескопа. Эти размеры будут отличаться в 2.5 раза. Если на телескопе с F4 линейный размер объекта на сенсоре камеры будет составлять 1mm, то на F10 - 2.5mm. Площадь, на которой будет размещаться один и тот же объект, будет отличаться в 6.25 раза, т.е. на F4 - 1mm*2, а на F10 - 6.25mm*2.
Наконец-то мы подошли к самому интересному!!! Давайте установим на первый телескоп сенсор с размером пикселя 1х1mm, а на второй телескоп 2.5х2.5mm (включим bin2 
). Что в итоге?
Мы получим два астросетапа с одной и той же светосилой, потому что одно и тоже количество фотонов будет собираться на одном пикселе. 
Любой астросетап с F10 превращается в F5, путем включения bin2 на сенсоре камеры!
Итак, понятие светосильного телескопа, как мне кажется, пришло из визуальных наблюдений. В них можно четко видеть разницу между двумя этими телескопами, потому что мы смотрим глазом, у которого размер "пикселя" одинаков. Понятно, что если применять один и тот же сенсор с одинаковым размером пикселя в приведенном выше примере, мы также получим разницу на снимке.
При создании астросетапа, помимо самого телескопа, нам необходима еще и камера с сенсором. Правильно выбрав ее, мы может получить на менее светосильном телескопе результат не хуже, чем на светосильном, а порой и лучше. Об этом я вам расскажу в следующей статье.
Настройка гида в MaxImDL
Решил поделиться своим опытом и немного теорией по настройке гида в MaxImDL. Тем более, что на днях, этот вопрос обсуждался на украинском форуме, и еще свеж в моей памяти.
Не секрет, что система гидирования является одной из важных составляющих для получения качественного результата. И если она настроена правильно, то на выходе мы получаем качественные снимки. Если есть ошибки в настройках, появляется много брака.
Начнем с теории. Все мы знаем, что одной из основных проблем в получении качественных снимков является турбуленция атмосферы, которая "размывает" звезду в рамках определенного значения угловых секунд и измеряется как значение FWHM звезды. Часто это явление еще называют сиинг (от английского слова - seeing). Принято считать, что сиинг, равный 2" или менее, является наиболее оптимальным значением для получения качественных снимков. При увеличении этого значения звезды начинают "распухать" и качество снимка ухудшается. Что же происходит с звездой на самом деле?
Турбуленция атмосферы двигает (колеблет) звезду в разные стороны в рамках определенного углового расстояния и, тем самым, делает из звезды пятно определенной угловой величины. Как правило, звезда колеблется с частотой порядка нескольких раз в секунду.
Теперь вернемся к нашему астросетапу и настройке гида. Система гидирования позволяет путем обратной связи двигать монтировку вслед за смещением звезды, тем самым компенсировать это смещение. Смещаться звезда может по разным причинам. Как пример, не правильно выставленная полярка, прогибы астросетапа, периодика монтировки и т.д. Одной из причин смещения также является и турбуленция, о которой я писал выше. Однако, нужно понимать, что мы не сможем монтировкой компенсировать смещение звезды за счет турбуленции, так как частота колебаний звезды слишком велика, а реакция монтировки медленная. Поэтому, мы должны игнорировать такого рода смещения. Как это сделать? Как компенсировать все низкочастотные ошибки, а сиинг (как высокочастотное смещение) игнорировать? Вот про это я и хочу вам рассказать, на примере моего астросетапа, и моего опыта работы на нем.
Первая, и очень важная настройка, которая позволит исключить высокочастотные колебания звезды - это выдержка гидирующей камеры. Я не рекомендую ее делать меньше 3 сек. При меньшем времени выдержки вы будете получать не ровное пятно засветки звезды, а какую то фигуру, центр которой каждый раз будет смещаться и вы будете "гоняться монтировкой за сиингом", что не приведет к получению качественного результата.
Вторая настройка - это минимальное время компенсации по осям. Выдержка в 3 сек. не позволяет нам полностью получить точное значение центра звезды. При увеличении этого времени мы будет получать более точный результат, однако, и вносить дополнительные ошибки самого астросетапа (периодика, неточное выставление полярки и т.д.), что делать при этом не нужно. При выдержке 3 сек. каждого снимка центр звезды будет смещаться на какую-то небольшую величину за счет турбуленции. Поэтому, необходимо указать, при каких значениях этого смещения не следует делать компенсацию монтировкой. Данная настройка делается на вкладке Advanced, в настройках гида. Как же определить оптимальные значения для данной настройки? Здесь нет какого-то общего, уникального решения. Для каждого астросетапа оно свое. Я расскажу вам, как я делаю это на примере моего астросетапа, построенного на базе WS-240. Периодика данной монтировки составляет ±3" и является достаточно плавной.
Для себя я определил, что смещения менее ±0.3" не стоит компенсировать. Скажу сразу, что это достаточно высокое значение, так как хороший сиинг составляет порядка 2". Таким образом, я не хочу компенсировать отклонения, которые составляют менее 15% от величины сиинга.
Какое максимальное значение отклонение не компенсировать на вашем астросетапе, решать вам. Скорее всего надо сделать тест, как при хорошеем сиинге, так и при плохом. И уже на основании его, принимать окончательное решение по значению отклонения.
Теперь перейдем непосредственно к самим расчетам минимального времени компенсации. Рассмотрим пример с осью X. Для расчета необходимо знать разрешающую способность вашего гида. В моем случае, она составляет 0.62"/пиксель. Для определения минимального времени компенсации нам необходимо знать еще скорость движения монтировки при гидировании. Это значение вы можете получить после калибровки гида и найти его на вкладке Settings (см. первый скриншот). В моем случае, скорость гидирования по оси Х и Y составляет порядка 8.0 пикселя/сек или 8.0пиксель/сек. 0.62"/пиксель=4.96"/сек. Для нахождения времени, за которое монтировка сдвинется на 0.3" нам необходимо 0.3"/4.96"/сек.=0.06сек. Это значение и нужно указать в настройках гидирования, в MaxImDL.
Такую же процедуру расчета проделываем и для оси Y. В моем случае, она будет полностью аналагичная, так как скорость по оси Y равна скорости по оси Х.
Сделав данные настройки по двум осям, я получаю приемлемое значение RMS порядка 0.1"-0.2" по каждой оси.