Причины смаза изображения при съемке с гидированием

[StasV]

Возникла тут дискуссия у меня с Андреем (Тот самый Кеплер) по части смаза  при съемке M83 с гидированием.
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,16429.msg713578.html#msg713578

Смаз при съемке с гидировнием довольно распространен.
Решил создать отдельную тему, и свести в нее основные причины подобного явления уже не в привязке к сетапу Андрея.

1.   Провисание гида относительно астрографа.

Провисание конструкции происходит в силу изменения направления вектора силы тяжести в процессе слежения сетапа за звездным небом.

Чтобы смаз был заметен, достаточно, изменения положения матрицы на 1-2 пикселя (6 – 20 мкм)  Это существенно меньше, чем толщина лезвия для бритья.
Даже весьма жесткий на первый взгляд сетап, может быть подвержен данному недугу.
Провисать могут:
Гид относительно астрографа.
Фокусер гида.
Фокусер астрографа.

Провисание может происходить как по причине не жестких креплений, так и в силу упругой деформации элементов сетапа.
Упругая деформация, вещь коварная. Все закреплено жестко, никаких люфтов. А провисание есть.

Данный фактор усиливается с ростом моментов сил. Провисание фокусеров увеличивается при горизонтальном положении и уменьшается при съемке в зените. Про провисание гида однозначно сказать нельзя. зависит от конструкции крепления
 
2.   Температурные деформации.
Подобные деформации происходят при резком изменении температуры при наличии в сетапе элементов из материалов с разным температурным коэффициентом расширения.
Само наличие разных материалов не является достаточным условием для появления смаза. Они должны, так сказать, располагаться «не симметрично»
Случай довольно экзотичный. К примеру, если разместить гид в кольцах и одно кольцо будет из алюминия, а другое из дюраля.


3.   Натяжение проводов.
При натяжении проводов, идущих к камерам, возможно изменение положения осей астрографа и гида.  Проявляется это при слабой жесткости конструкции. Гид с пластиковым фокусером, характерный пример. Я стараюсь все кабели от камер закреплять на массивной части сетапа (в моем случае эта платформа с гидом и астрографом), а потом уже спускать на компьютер.

4.   Атмосферная рефракция
При значительном удалении гидирующей звезды от объекта съемки может проявляться влияние атмосферной рефракции. Эффект проявляется при съемке низко над горизонтом, когда гидирующая звезда ниже/выше объекта. В процессе экспозиции, атмосфера по-разному искажает положение гидирующей звезды и объекта. Объект, как бы смещается относительно звезды и происходит сдвиг

5.   Неточная установка полярной оси.
Данный дефект приводит к вращению поля относительно гидирующей звезды. Чем дальше гидирующая звезда от объекта, и чем сильнее отклонение полярной оси, тем больше влияние этого фактора

6.       Еще есть вот такое интересное  предположение.
Комментировать мне трудно.

В момент захода солнце труба телескопа довольно быстро остывает с температур больших, чем окружающий воздух до температур меньших, чем даже уже остывающий воздух...

При разнице температур всего в 1С воздуха внутри верхней и нижней части горизонтально расположенной трубы на длине хода светового пучка в 1 метр (следует принять в соображение многократный проход пучком внутренней части трубы в зеркальных телескопах) набегает аберрация около 2 длин волн (правда, большая ее часть пойдет на сдвиг изображения, остаток сформирует комаподобное аберрационное пятно).

При вертикальном положении трубы разность волновых аберраций, понятное дело, не возникает.

7.    Дрейф по склонению при гидировании только по прямому восхождению.
Тут все понятно. При неточной установки полярной оси, происходит дрейф по склонению.

8.   Разница между люфтами приводов осей прямого восхождения и склонения.
Во время гидирования, приводы оказываются в совершенно разных условиях.  Привод по прямому восхождению всегда работает в одну сторону. Автогид лишь замедляет или ускоряет его движение. Люфт привода всегда выбран.
На оси склонения привод меняет направления вращения. При каждой смене происходит выбор люфтом. Т.о. точность гидирования по склонению хуже чем по прямому восхождению. Это может приводить к смазу вдоль оси склонения.

[Юрий Торопин]

Смаз при съемке с гидировнием довольно распространен.
Решил создать отдельную тему, и свести в нее основные причины подобного явления уже не в привязке к сетапу Андрея.
...
5.   Неточная установка полярной оси.
Данный дефект приводит к вращению поля относительно гидирующей звезды. Чем дальше гидирующая звезда от объекта, и чем сильнее отклонение полярной оси, тем больше влияние этого фактора
...

Тема, конечно, интересная, но интересна она именно в практической плоскости, т.е. - если есть смаз изображения, то как корректно провести диагностику его причин с тем, чтобы иметь возможность целенаправленно с ними бороться.

Тема активно обсуждалась на западных форумах, есть несколько статей любителей, которые обсуждали вопросы диагностики, зачастую - основываясь на борьбе с собственными проблемами.

Для того, чтобы диагностика была эффективной, надо более строго и корректно рассмотреть модели, приложимые к каждой из причин, перечисленных выше с тем, чтобы выявить признаки, отличающие одну причину от другой, и построить последовательный алгоритм выявления проблем с гидированием.

Например, неточная установки полярки есть вопрос тонкий, если присутствует ошибка только по углу наклона оси, но не по азимуту, то эффект будет минимальным (вращения поля не будет или оно будет крайне мало!) при съёмке объектов вблизи небесного экватора в точке юга и увеличиваться при приближении к полюсу и т.д. (на этом основам метод дрейфа).

Под номером 0 должна идти "Плохая или неоптимальная настройка автогида, малая пригодность монтировки для съёмки с автогидированием", что приводит к большому диапазону ошибки по прямому восхождению.

[Andru]

Еще на вскидку........
9. Тренога установлена на грунт. Под весом инструмента ноги "плывут" погружаясь в почву.....

10.  Колебания грунта от проходящих и наблюдающих по соседству....

11.  Чрезвычайно важна точная балансировка. При неточной балансировке ошибка гидирования по одной из осей
может быть раза в два больше чем по другой. Как следствие - вытянутые звездочки....

[Чавкин Сергей]

У меня плата в QHY5 просто болтается, никак не закреплена. Даже малейшие подвижки проводов заставляют ее смещаться. Надо ее закрепить!

[Евгений Ромас(BrainBug)]

Ещё один момент тут не прозвучал - перекатывание ГЗ в своей оправе! Если астрографом является рефлектор...
Тоже касается и гидов-ньютонов!

[AVG]

6.       Еще есть вот такое интересное  предположение.
Комментировать мне трудно.

В момент захода солнце труба телескопа довольно быстро остывает с температур больших, чем окружающий воздух до температур меньших, чем даже уже остывающий воздух...

Либо я что-то пропустил и второй закон термодинамики уже отменили, либо Вторичка может нам показать какой-то хитрый механизм охлаждения трубы телескопа...

[Грин]

Еще на вскидку........
9. Тренога установлена на грунт. Под весом инструмента ноги "плывут" погружаясь в почву.....
11.  Чрезвычайно важна точная балансировка. При неточной балансировке ошибка гидирования по одной из осей
может быть раза в два больше чем по другой. Как следствие - вытянутые звездочки....

9. ИМХО - если ноги плывут медленно - то автогид легко поймает и отработает эту подвижку. И по графику попытка звезды сбежать будет видна.
11. Лично я всегда наоборот делаю небольшой дисбаланс против движения трубы - чтобы при ведении зубья ЧШ лежали одной стороной на витках червяка, а не болтались в зазоре.

[Грин]

8.   Разница между люфтами приводов осей прямого восхождения и склонения.
Во время гидирования, приводы оказываются в совершенно разных условиях.  Привод по прямому восхождению всегда работает в одну сторону. Автогид лишь замедляет или ускоряет его движение. Люфт привода всегда выбран.
На оси склонения привод меняет направления вращения. При каждой смене происходит выбор люфтом. Т.о. точность гидирования по склонению хуже чем по прямому восхождению. Это может приводить к смазу вдоль оси склонения.

Опять же - придумал не я, давно здесь описано - выставляю полярку всегда с небольшим смещением. Звезда всегда пытается уйти по оси ДЕС в одну сторону, автогид отрабатывает её всегда в одну сторону, и против созданного мной небольшого дисбаланса.

[Чавкин Сергей]

Мне до сих пор непонятно, куда надо сместить полярку так, чтобы по склонению небыло люфта?

[StasV]

Мне до сих пор непонятно, куда надо сместить полярку так, чтобы по склонению небыло люфта?

Перпендикулярно направлению на объект

[Юрий Торопин]

Мне до сих пор непонятно, куда надо сместить полярку так, чтобы по склонению небыло люфта?

Перпендикулярно направлению на объект

Это как??  Такое определение задаёт ПЛОСКОСТЬ, перпендикуляную линии... 
Заново намеренно и котролируемо изменять положение полярки при съёмке каждого нового объекта?

По опыту полярку никуда сильно смещать не надо, а наоборот, надо выставить её методом дрейфа с достаточной точностью.

Затем проверить, например, в Прогайдере, что при отключёном гидировании по склонению скорость дрейфа звезды по нему же составляет величину порядка нескольких десятых долей угловой секунды в минуту времени. Это соответствует нескольким тысячным долям угловой секунды дрейфа в секунду времени, не более 0,010" в секунду. Именно эта величина измеряется Прогайдером, потом она легко переводится в скорость дрейфа в минуту умножением на 60 сек/мин, 0,010"/сек -> 0.6"/мин.

Лучше проверить дрейф по нескольким звёздам, равномерно распределённым по небу через замер дрейфа в течении нескольких минут, чтобы свести к минимум шумы, вносимые атмосферой.

После этого при съёмке можно установить коррекцию по склонению, которая производится по результатам усреднения серии кадров.

Честно говоря, я вообще предпочитаю отключать коррекции по склонению, если предварительное измерение скорости дрейфа объекта показывает, что за время экспозиции дрейф составит менее 1.5". Это "намажет" меньше, чем коррекции, сделанные на неидеальных монтровках типа EQ-6. К сожалению, в силу множества внешних причин (ветер и т.д.) отключать удаётся не всегда.

Слишком большое отличие положения полярной оси монтировки от оси мира приведёт к вращению поля, особенно заметному при больших значениях склонения объекта съёмки. Поэтому - не стоит увлекаться намеренным "сбиванием" полярки, она должна быть установлена "достаточно точно".

[Дмитрий Маколкин]

6.       Еще есть вот такое интересное  предположение.
Комментировать мне трудно.

В момент захода солнце труба телескопа довольно быстро остывает с температур больших, чем окружающий воздух до температур меньших, чем даже уже остывающий воздух...

Либо я что-то пропустил и второй закон термодинамики уже отменили, либо Вторичка может нам показать какой-то хитрый механизм охлаждения трубы телескопа...

Радиационное охлаждение.

[Чавкин Сергей]

В таком случае будет постоянно выбираться люфт по склонению. Об этом писали уже много раз. При небольшом смещении полярки, мотор будет крутится только в одну сторону и люфта не будет. Но речь об очень маленьком смещении, при котором эффект вращения поля не виден.

[Юрий Торопин]

В таком случае будет постоянно выбираться люфт по склонению. Об этом писали уже много раз. При небольшом смещении полярки, мотор будет крутится только в одну сторону и люфта не будет. Но речь об очень маленьком смещении, при котором эффект вращения поля не виден.

Найдите 10 отличий

Слишком большое отличие положения полярной оси монтировки от оси мира приведёт к вращению поля, особенно заметному при больших значениях склонения объекта съёмки. Поэтому - не стоит увлекаться намеренным "сбиванием" полярки, она должна быть установлена "достаточно точно".

Пост выше как раз и даёт критерии того, что есть "достаточно точно" и дальше какой "неточности" не стоит заходить для избежания вращения поля:) Величины даны на основании собственного практического опыта, при их соблюдении вращения поля не было ни разу, при этом удавалось обойтись без гидирования по дельте либо делать его достаточно редко, повышая минимальную длительность импульса по Дельте в Прогайдере.

Честно говоря, вопрос меня заинтересовал, поищу формулы для оценки эффекта вращения поля, если найду - смогу дать более "количественно грамотные" рекоммендации.

[Чавкин Сергей]

Ну я в общем с Вами согласен, если монтировка позволяет держать звезду так, чтобы мотор по склонению не был задействован. Но если монтировка стремная то такие номера не выйдут.

[StasV]

Мне до сих пор непонятно, куда надо сместить полярку так, чтобы по склонению небыло люфта?

Перпендикулярно направлению на объект

Это как??  Такое определение задаёт ПЛОСКОСТЬ, перпендикуляную линии... 
Заново намеренно и котролируемо изменять положение полярки при съёмке каждого нового объекта?

Давайте рассмотрим более подробно, как правильно смещать полярную ось, чтобы обеспечить движение привода по склонению только в одну сторону.
Если вы конечно решили пойти на это.

На рисунке изображена небесная сфера с полюсом и объектом съемки. Точки A,B,C,D,E являются проекцией сдвинутой полярной оси монтировки.
При сдвиге полярной оси в точу A (далее по тексту буду писать «в точке A») и С эффекта дрейфа объекта по склонению не будет. В точках B и D дрейф объекта будет максимальным.  В первом приближении дрейф угол/сек будет пропорционален sin(альфа)

Можно, конечно, сдвинуть ось случайным образом. Посмотреть в прогайдере «Дрейф есть, нормально, можно снимать». Однако, девствовать так, я не советую. И вот почему:

1.   Вращение поля
Положительным результатом сдвига полярной оси является дрейф объекта по склонению. При этом возникает отрицательный фактор – вращение поля
В точках A и С вращение поля будет максимальным. В точках B и D будет отсутствовать.
В первом приближении сила вращения поля  угол/сек будет пропорциональна cos(альфа).
Все наоборот!

В Точках B и D мы имеем максимальный дрейф объекта при нулевых последствиях в виде вращения поля.
В точках A и C мы не имеем никакого дрейфа объекта, и при этом получаем максимальное вращение поля.
Это закономерность важна. Даже если забыть о том, что мы смещаем полярную ось чтобы привод по склонению работал в одну сторону, об этом нужно помнить. Поставили Вы полярку примерно. Посмотрели Дрейф. Круто – дрейфа нет, значит и вращения наверное нет, можно снимать. А нет, наоборот – вращение  максимально!!!

2.   Смена направления дрейфа
Пусть мы сдвинули полярку в точку Е и начали снимать объект в положении 1. Объект будет двигаться процессе съемки против часовой стрелки и придет в положение 3
Проходя положение 2, направление дрейфа изменится на противоположное. Что не желательно. А tсли вы отключаете одно из направлений движения привода, то вообще  губительно.
Смена направления приведет к тому, что привод будет не в состоянии гидировать и объект будет дрейфовать. Фото сессия будет сорвана

[StasV]

Теперь по практике.
Чтобы двигать полярку в нужное положение, я поступал следующим образом
При планировании съемки, я выбирал 1-2 объекта на ночь в одной области неба. (Если объект идет один за другим с разницей по RA в 2-4 часа, вообще идеально)
Вычислял положение объектов в середине сессии. И сдвигал поляку перпендикулярно положению в середине сессии

Стационарный сетап.

Стационарный сетап позволяет настроить полярку методом дрейфа весьма точно. Это вам не походный вариант, где полярку нужно выставлять каждый раз.
Точно настроенная полярка – это своего рода ценность, которую нужно беречь.
Хороший маунт с точной поляркой лучше всей этой возни с сдвигом.


У Меня HEQ5. Ради интереса я затянул ось склонения и редуктор до предела. Балансируя на гране заклинивания. Смазал редуктор как следует, и к своему удивлению, получил без всякого сдвига полярки, гидирование как по пр. восх., так и по склонению +-1”
Теперь я отказался от сдвига оси.
Устанавливаю по специально откалиброванному искателю весьма точно и снимаю.

[Юрий Торопин]

Теперь по практике.
...
Теперь я отказался от сдвига оси.
...

+1!

Стас, во всех твоих нестрогих рассуждениях отсутствует учёт зависимости вращения поля при неточно установленной полярки от склонения объекта. А зависимость эта важно, поскольку вращение на экваторе минимально, и растёт при приближении к полюсам.

[StasV]

Теперь по практике.
...
Теперь я отказался от сдвига оси.
...

+1!

Стас, во всех твоих нестрогих рассуждениях отсутствует учёт зависимости вращения поля при неточно установленной полярки от склонения объекта. А зависимость эта важно, поскольку вращение на экваторе минимально, и растёт при приближении к полюсам.

Угу. нет такого учета. Но от этого дело не меняется. Точки A и В местами не поменяются.  Зависимость будет сохраняться.
Я преследовал цель качественно показать, что будет при сдвиге полярки в ту или иную сторону
Если интересно, могу прикинуть формулу скорости дрейфа и скорости поворота поля от
склонения,
альфы (см рисунок),
величины смещения полярки.

Хотя, такая формула не новость. Вероятно есть в сети.

[Anton]

А чего вы тут на полярку накинулись?
ИМХО 99% смаза идет по первой статье.
Гнется все, включая титановые палки в руку толщиной...
Недаром сбиг намылился настоящее диффгидирование реализовать по исскуственной звезде. Признали поражение. Сдались.