Använda och få ut det mesta av robotastronomi
Även om ingenting inom amatörastronomiområdet slår känslan av att vara ute och titta upp mot stjärnorna, men det dåliga vädret många av oss måste möta vid olika tider på året, kombinerat med uppgiften att ställa upp och sedan packa undan utrustning på en nattlig kväll. grund, kan vara ett drag. De av oss som har turen att ha observatorier står inte inför det senare problemet, men möter fortfarande vädret och vanligtvis gränserna för vår egen utrustning och himmel.
Ett annat alternativ att överväga är att använda ett robotteleskop. Från bekvämligheten av ditt hem kan du göra otroliga observationer, ta enastående astrofoton och till och med göra viktiga bidrag till vetenskapen !
Huvudelementen som gör robotteleskop tilltalande för många amatörastronomer är baserade på tre faktorer. Den första är att den utrustning som erbjuds vanligtvis är mycket överlägsen den som amatören har i sitt hemobservatorium. Många av de kommersiella robotteleskopsystemen har storformatsmono CCD-kameror, anslutna till datorstyrda fästen med hög precision, med superb optik ovanpå, vanligtvis börjar dessa inställningar i prisklassen $20-$30 000 och kan kosta upp till miljontals dollar .
En titt på Faulkes Telescope South inuti. Kredit: Faulkes Telescope/LCOGT
Kombinerat med vanligtvis väldefinierade och flytande arbetsflödesprocesser som guidar även en nybörjare genom användningen av scopet och sedan förvärv av bilder, automatisk hantering av sådant som mörka och platta fält, gör det till en mycket lättare inlärningskurva även för många, med många av omfattningarna speciellt anpassade för elever i grundskolan.
Skärmdump av Faulkes Telescope realtidsgränssnitt. Kredit: Faulkes Telescope/LCOGT
Den andra faktorn är geografiskt läge. Många av robotplatserna är belägna på platser där den genomsnittliga nederbörden är mycket lägre än till exempel någonstans som Storbritannien eller nordöstra USA, med platser som New Mexico och Chile i synnerhet som erbjuder nästan helt klar torr himmel året runt. Robotkikare tenderar att se mer himmel än de flesta amatörinställningar, och eftersom de kontrolleras över Internet behöver du själv inte ens bli kall ute i djupet av vintern. Det fina med den geografiska lägesaspekten är att du i vissa fall kan göra din astronomi under dagtid, eftersom kikarsikten kan vara på andra sidan jorden.
iTelescope-system finns över hela världen. Kredit: iTelescope project
Den tredje är användarvänlighet, eftersom det inte är något annat än en ganska anständig bärbar dator och en solid bredbandsanslutning som krävs. Det enda du behöver oroa dig för är att din internetanslutning avbryts, inte att din utrustning inte fungerar. Med kikarsikten som Faulkes eller Liverpool Telescopes, de jag använder mycket, kan de enkelt styras från något så blygsamt som en netbook eller till och med en Android/iPad/iPhone. Problemen med CPU-hästkrafter beror oftast på bildbehandlingen efter att du har tagit dina bilder.
Programvaror som brilliant Maxim DL av Diffraction Limited, som vanligtvis används för bildefterbehandling inom amatör- och till och med professionell astronomi, hanterar FITS-fildata som robotkikaren kommer att leverera. Detta är vanligtvis formatet som bilder sparas i med professionella observatorier, och detsamma gäller med många hemamatörinställningar och robotteleskop. Den här mjukvaran kräver en ganska snabb dator för att fungera effektivt, liksom den andra ståndaren i bildbehandlingssamhället, Adobe Photoshop . Det finns några fantastiska och gratis applikationer som kan användas istället för dessa två bastioner av bildbehandlingsbroderskapet, som den utmärkta Deep Sky staplare , och IRIS , tillsammans med det intressanta namnet ' GIMP ” som är en variant på Photoshop-temat, men gratis att använda.
Vissa människor kanske säger att bara hantering av bilddata eller ett teleskop över internet förringar verklig astronomi, men det är hur professionella astronomer arbetar dag ut dag in, vanligtvis bara gör dataminskning från teleskop som finns på andra sidan jorden. Proffs kan vänta i flera år för att få teleskoptid, och även då, snarare än att faktiskt vara en del av bildbehandlingsprocessen, kommer de att skicka in bildkörningar till observatorier och vänta på att data ska rulla in. (Om någon vill argumentera för detta faktum...säg bara till 'Försök att göra okularastronomi med Hubble')
Processen att använda och avbilda med ett robotteleskop kräver fortfarande en nivå av skicklighet och engagemang för att garantera en god natts observation, vare sig det är för vackra bilder eller verklig vetenskap eller båda.
Läge Läge Läge
Platsen för ett robotteleskop är avgörande som om du vill avbilda några av underverken på södra halvklotet, som vi i Storbritannien eller Nordamerika aldrig kommer att se hemifrån, då måste du välja ett lämpligt placerat kikarsikte . Tiden på dygnet är också viktig för åtkomst, såvida inte scope-systemet tillåter en offline-köhanteringsmetod, där du schemalägger den för att göra dina observationer åt dig och bara vänta på resultaten. Vissa teleskop använder ett realtidsgränssnitt, där du bokstavligen styr kikarsikten live från din dator, vanligtvis via ett webbläsargränssnitt. Så beroende på var i världen det är, du kanske är på jobbet, eller det kan vara en mycket ohälsosam timme på natten innan du kan komma åt ditt teleskop, det är värt att överväga detta när du bestämmer dig för vilket robotsystem du vill vara ett del av.
Teleskop som de dubbla Faulkes 2-meters kikarsikten, som är baserade på den hawaiianska ön Maui, på toppen av ett berg, och Siding Spring, Australien, bredvid det världsberömda Anglo Australian Observatory, fungerar under vanliga skoltider i Storbritannien, vilket innebär nattetid på de platser där kikaren finns. Detta är perfekt för barn i västra Europa som vill använda professionell teknik i forskningsklass från klassrummet, även om Faulkes kikarsikten också används av skolor och forskare på Hawaii.
Vilken typ av scope/kamera du väljer att använda kommer i slutändan också att avgöra vad det är du bildar. Vissa robotkikare är konfigurerade med bredfältstorformat CCD:er anslutna till snabba teleskop med låg brännvidd. Dessa är perfekta för att skapa stora himmelvyer som omfattar nebulosor och större galaxer som Messier 31 i Andromeda. För bildtävlingar som Astronomy Photographer of the Year-tävlingen är dessa breda kikarsikten perfekta för de vackra himmellandskap de kan skapa.
Kikarsikten som Faulkes Telescope North, även om den har en enorm spegel på 2 m (nästan samma storlek som den på rymdteleskopet Hubble), är konfigurerad för mindre synfält, bokstavligen bara runt 10 bågminuter, vilket kommer att passa bra i föremål som Messier 51, Whirpool Galaxy, men skulle ta många separata bilder för att avbilda något som fullmånen (om Faulkes North var inställd för det, vilket det inte är). Dess fördel är bländarstorlek och enorm CCD-känslighet. Vanligtvis kan vårt team som använder dem avbilda ett rörligt föremål med magnituden +23 (komet eller asteroid) på mindre än en minut med hjälp av ett rött filter också!
Ett synfält med ett kikarsikte som de dubbla Faulkes kikarsikten, som ägs och drivs av LCOGT är perfekt för mindre djupa himmelobjekt och mina egna intressen som är kometer och asteroider. Många andra forskningsprojekt som exoplaneter och studier av variabla stjärnor genomförs med dessa teleskop. Många skolor börjar avbilda nebulosor, mindre galaxer och klothopar, med vårt mål på Faulkes Telescope Project Office, att snabbt få studenter att gå vidare till mer vetenskapsbaserat arbete, samtidigt som det är roligt. För avbildare är mosaiktillvägagångssätt möjliga för att skapa större fält, men detta kommer uppenbarligen att ta upp mer tid för bildbehandling och teleskop.
Varje robotsystem har sin egen uppsättning inlärningskurvor, och var och en kan lida av tekniska eller väderrelaterade svårigheter, som alla komplexa maskiner eller elektroniska system. Att veta lite om bildbehandlingsprocessen till att börja med, sitta med i andras observationssessioner på saker som Slooh, allt hjälper. Se också till att du känner till ditt målsynfält/storlek på himlen (vanligtvis i antingen rätt uppstigning och deklination) eller så har vissa system ett 'guidad turläge' med namngivna objekt, och se till att du kan vara redo att flytta kikarsikten till det så snabbt som möjligt, för att få bild. Med de kommersiella robotkikaren är tid verkligen pengar.
Globalt Rent-A-Scope-gränssnitt
Tidningar som Astronomi nu i Storbritannien, samt astronomi och Himmel och teleskop i USA och Australien är utmärkta resurser för att ta reda på mer, eftersom de regelbundet innehåller robotavbildning och scopes i sina artiklar. Onlineforum som cloudynights.com och stargazerslounge.com har också tusentals aktiva medlemmar, av vilka många regelbundet använder robotkikare och kan ge råd om avbildning och användning, och det finns dedikerade grupper för robotastronomi som Online Astronomical Society. Sökmotorer kommer också att ge användbar information om vad som är tillgängligt också.
För att få tillgång till dem kräver de flesta robotskopen en enkel registreringsprocess, och då kan användaren antingen ha begränsad gratis åtkomst, vilket vanligtvis är ett introduktionserbjudande, eller bara börja betala för tid. Kikaren finns i olika storlekar och kvalitet på kameran, ju bättre de är, vanligtvis desto mer betalar du. För utbildnings- och skolanvändare såväl som astronomiska sällskap, Faulkes Telescope (för skolor) och Bradford Robotic kikarsikte båda erbjuder gratis tillgång, liksom NASA-finansierat Mikroobservatoriets projekt . Kommersiella sådana som iTelescope , Slooh och Lightbuckets tillhandahålla ett urval av teleskop och bildåtergivningsalternativ, med ett brett utbud av prismodeller från tillfälliga instrument och anläggningar till forskningsklass.
Så hur är det med min egen användning av robotteleskop?
Personligen använder jag främst Faulkes nord- och sydkikare, samt Liverpool La Palma-teleskopet. Jag har arbetat med Faulkes Telescope Project-teamet nu i några år, och det är en verklig ära att ha sådan tillgång till intrumentering av forskningsbetyg. Vårt team använder också iTelescope-nätverket när objekt är svåra att få tag på med Faulkes- eller Liverpool-skopen, men med mindre öppningar är vi mer begränsade i vårt målval när det kommer till mycket svaga asteroid- eller kometobjekt.
Efter att ha blivit inbjuden till möten i en rådgivande egenskap för Faulkes, utsågs jag i slutet av 2011 till pro am program manager, som koordinerade projekt med amatörer och andra forskargrupper. När det gäller offentlig uppsökande har jag presenterat mitt arbete på konferenser och offentliga uppsökande evenemang för Faulkes och vi är på väg att inleda ett nytt och spännande projekt med Europeiska rymdorganisationen som jag också arbetar för som vetenskapsskribent.
Min användning av Faulkes och den Liverpool scopes är främst för kometåtervinning, mätning (damm/komafotometri och påbörjande av spektroskopi) och detektionsarbete, där de isiga solsysteminterlopers är mitt huvudintresse. I detta område har jag medupptäckte Comet C2007/Q3 som splittrades 2010 , och arbetade nära med amatörobservationsprogrammet som förvaltas av NASA för kometen 103P, där mina bilder visades i National Geographic, The Times, BBC Television och även användes av NASA vid deras presskonferens för 103P-evenemanget före mötet på JPL.
2 m speglarna har enormt lätt grepp och kan nå mycket svaga magnituder på väldigt kort tid. När man försöker hitta nya kometer eller återställa banor på befintliga, är det en riktig välsignelse att kunna avbilda ett rörligt mål med magnituden 23 på under 30-talet. Jag har också turen att arbeta tillsammans med två exceptionella människor i Italien, Giovanni Sostero och Ernesto Guido, och vi har en blogg om vårt arbete , och jag är en del av forskargruppen CARA som arbetar med kometkoma och dammmätningar, med vårt arbete i professionella forskningsartiklar som Astrophysical Journal Letters och Icarus.
Bildprocessen
När du tar själva bilden startar processen rejält innan du har tillgång till skopet. Att känna till synfältet, vad det är du vill uppnå är avgörande, liksom att känna till kapaciteten hos scopet och kameran i fråga, och viktigare, om objektet du vill avbilda är synligt från den plats/tid du kommer att använda den.
Det första jag skulle göra om jag börjar igen är att titta igenom teleskopets arkiv, som vanligtvis är fritt tillgängliga, och se vad andra har avbildat, hur de har tagit bilder när det gäller filter, exponeringstider etc, och sedan matcha det mot din egna mål.
Med tanke på att tid i många fall kommer att bli dyrt bör du helst se till att om du siktar på ett svagt djup himmelsobjekt med svag nebulositet, väljer du inte en natt med en ljus måne på himlen, inte ens med smalbandsfilter , detta kan hämma den slutliga bildkvaliteten, och att ditt val av scope/kamera faktiskt kommer att avbilda vad du vill att den ska göra. Kom ihåg att andra kanske också vill använda samma teleskop, så planera i förväg och boka tidigt. När månen är ljus erbjuder många av de kommersiella robotkikaren-leverantörerna rabatterade priser, vilket är bra om du kanske avbildar något som klotformiga kluster, som inte påverkas lika mycket av månskenet (som en nebulosa skulle vara)
Framåtplanering är vanligtvis viktigt, att veta att ditt objekt är synligt och inte för nära de horisontgränser som räckvidden kan införa, helst plocka objekt så högt upp som möjligt, eller stiga för att ge dig gott om bildtid. När allt är klart beror det på att följa skopets avbildningsprocess på vilken du väljer, men med något som Faulkes är det så enkelt som att välja mål/FOV, svänga scopet, ställa in filtret och sedan exponeringstid och sedan vänta på bilden som kommer in.
Antalet bilder som tas beror på tiden du har. Vanligtvis när jag avbildar en komet med Faulkes kommer jag att försöka ta mellan 10 och 15 bilder för att upptäcka rörelsen, och ge mig tillräckligt bra signal för den vetenskapliga dataminskningen som följer. Kom dock alltid ihåg att du vanligtvis arbetar med mycket överlägsen utrustning än du har hemma, och den tid det tar att avbilda ett objekt med hjälp av din heminstallation kommer att bli mycket mindre med ett 2m teleskop. Ett bra exempel är att en högupplöst fullfärgsbild av något som Örnnebulosan kan erhållas inom några minuter på Faulkes, i smalband, något som vanligtvis skulle ta timmar på ett typiskt bakgårdsteleskop.
För att avbilda ett icke-rörligt mål, ju fler bilder i fullfärg eller med ditt valda filter (Hydrogen Alpha är ett vanligt använda med Faulkes för nebulosa) desto bättre kan du få. När du tar bilder i färg är de tre filtren på själva teleskopet grupperade i en RGB-uppsättning, så du behöver inte ställa in varje färgband. Jag skulle vanligtvis lägga till ett luminanslager med H-Alpha om det är en emissionsnebulosa, eller kanske några fler röda bilder om det inte är för luminans. När bildkörningen är klar placeras data vanligtvis på en server som du kan samla in, och sedan efter att ha laddat ner FITS-filerna, kombinera bilderna med Maxim (eller annan lämplig programvara) och sedan vidare till något som Photoshop för att göra slutlig färgbild. Ju fler bilder du tar, desto bättre kvalitet på signalen mot bakgrundsbruset, och därmed en jämnare och mer polerad slutbild.
Mellan bilderna kommer det enda som vanligtvis ändras att vara filter, såvida de inte spårar ett rörligt mål, och eventuellt exponeringstiden, eftersom vissa filter tar kortare tid att få den erforderliga mängden ljus. Till exempel med en H-Alpha/OIII/SII-bild, avbildar du vanligtvis mycket längre med SII eftersom emissionen från många objekt är svagare i detta band, medan många djupa himmelsnebulosor emitterar kraftigt i H-Alpha.
Själva bilden
NGC 6302 tagen av Thomas Mills High School med Faulkes-teleskopet
Som med all avbildning av objekt i djup himmel, var inte rädd för att slänga underramar av dålig kvalitet (de kortare exponeringarna som utgör den slutliga långa exponeringen när de är staplade). Dessa kan påverkas av moln, satellitspår eller valfritt antal faktorer, som att autoguiden på teleskopet inte fungerar korrekt. Behåll de bra bilderna och använd dem för att få en så bra RAW-staplad dataram som du kan. Sedan handlar det om efterbearbetningsverktyg i produkter som Maxim/Photoshop/Gimp, där du kan justera färger, nivåer, kurvor och eventuellt använda plug-ins för att skärpa skärpan eller minska brus. Om det är ren vetenskap du är intresserad av, kommer du förmodligen att hoppa över de flesta av dessa steg och bara vill ha bra, kalibrerad bilddata (mörkt och platt fält subtraherat samt bias)
Bearbetningssidan är mycket viktig när du tar bilder för estetiskt värde, det verkar uppenbart, men många människor kan överdriva det med bildbehandling, vilket minskar effekten och/eller värdet av originaldata. Vanligtvis lägger de flesta amatörbildare mer tid på bearbetning än faktisk bildbehandling, men detta varierar, det kan vara från timmar till bokstavligen dagar med att göra justeringar. Normalt vid bearbetning av en bild tagen robotiskt, görs kalibreringen av mörka och platta fält. Det första jag gör är att komma åt datamängderna som FITS-filer och ta in dem till Maxim DL. Här kommer jag att kombinera och justera histogrammet på bilden, möjligt att köra flera iterationer av en de-faltningsalgoritm om startpunkterna inte är lika snäva (kanske på grund av att jag såg problem den natten).
När bilderna har stramats åt och sedan sträckts ut sparar jag dem som FITS-filer och använder den kostnadsfria PASSAR Liberator programmet för in dem till Photoshop. Här kommer ytterligare brusreducering och kontrast/nivå- och kurvjusteringar att göras på varje kanal, och kör en uppsättning åtgärder som kallas Noels handlingar (en svit av fantastiska handlingar av Noel Carboni, en av världens främsta bildexperter) kan också förbättra de slutliga individuella rödgröna och blå kanalerna (och den kombinerade färgen).
Sedan kommer jag att komponera bilderna med hjälp av lager till en slutlig färgbild och justera detta för färgbalans och kontrast. Kör eventuellt en fokusförbättringsplugg och ytterligare brusreducering. Publicera dem sedan via flickr/facebook/twitter och/eller skicka in dem till tidningar/tidskrifter eller vetenskapliga forskningsartiklar beroende på slutmålet/målen.
Serendipity kan vara en underbar sak
Jag kom själv in i det här av en slump... I mars 2010 hade jag sett ett inlägg i en nyhetsgrupp om att Comet C/2007 Q3, ett objekt med magnituden 12-14 vid den tiden, passerade nära en galax och skulle göra ett intressant brett fält sida vid sida. Den helgen, med hjälp av mitt eget observatorium, avbildade jag kometen under flera nätter och märkte en tydlig förändring i kometens svans och ljusstyrka under särskilt två nätter.
Comet C/2007 Q3. Kredit: Nick Howes
En medlem av BAA (British Astronomical Association), som såg mina bilder, frågade sedan om jag skulle skicka in dem för publicering. Jag bestämde mig dock för att undersöka denna ljusning lite mer, och eftersom jag hade tillgång till Faulkes den veckan, bestämde jag mig för att rikta 2m-kikaren mot denna komet för att se om något ovanligt ägde rum. De första bilderna kom in, och jag märkte omedelbart, efter att ha laddat in dem i Maxim DL och justerat histogrammet, att en liten flummig klump verkade spåra kometens rörelse precis bakom den. Jag mätte separationen som bara några bågsekunder, och efter att ha stirrat på den i några minuter bestämde jag mig för att den kan ha splittrats.
Jag kontaktade Faulkes Telescope Control, som satte mig i kontakt med BAA:s kometavdelningschef, som vänligen loggade denna observation samma dag. Jag kontaktade sedan tidningen Astronomy Now, som hoppade på historien och bilderna och omedelbart gick till pressen med den på sin hemsida. De följande dagarna var mediarasheten bokstavligen otrolig.
Intervjuer med nationella tidningar, BBC Radio, täckning av BBC:s TV-program Sky at Night, Discovery Channel, Radio Hawaii, Etiopien var bara några av de nyheter/medier som tog upp historien.. nyheterna blev globala att en amatör hade gjorde en stor astronomisk upptäckt från sitt skrivbord med hjälp av ett robotkikare. Detta ledde sedan till mig arbeta med medlemmar i AOP projekt med NASA/University of Maryland EPOXI-uppdragsteamet om avbildning och erhållande av ljuskurvdata för kometen 103P sent 2010, vilket återigen ledde till artiklar och bilder i nationella geografiska , The Times och till och med mina bilder som används av NASA i sina pressträffar , tillsammans med bilder från rymdteleskopet Hubble. Prenumerationsförfrågningar på Faulkes Telescope Project som ett resultat av mina upptäckter ökade med hundratals % från hela världen.
Sammanfattningsvis
Robotteleskop kan vara kul, de kan leda till fantastiska saker , det senaste året, a arbetslivserfarenhet student Jag var mentor för Faulkes Telescope Project, avbildade flera fält som vi hade tilldelat henne, där vårt team sedan hittade dussintals nya och okatalogiserade asteroider, och hon lyckades också avbilda en komet som splittrades. Det är roligt att ta vackra bilder, men för mig kommer surret med den verkliga vetenskapliga forskningen jag nu är engagerad i, och det är en väg jag siktar på att stanna på förmodligen under resten av min astronomiska livstid. För studenter och personer som inte har förmågan att antingen äga ett teleskop på grund av ekonomiska eller möjligen platsbegränsningar, är det ett fantastiskt sätt att göra riktig astronomi, med hjälp av riktig utrustning, och jag hoppas att du uppmuntras att när du läser detta. ge dessa fantastiska robotteleskop ett försök.