Выбор системы для астрофото

[alorlov]

Я вот тут немного посчитал...

матрица кенон 1000D  -    22,2x14,8,  10,1Mpix

лин разм pix      F         дуги''/pix
0,005703568   500     2,349870202   Epsilon-180     180, F/2,8
0,005703568   750     1,566580134   Сантел-250А   250, F/3
0,005703568   1000   1,174935101
0,005703568   1200   0,979112584   RC 8 с редьюсером   200, F/6
0,005703568   1500   0,783290067   RC 10 с редьюсером  250, F/6   
0,005703568   1600   0,734334438   RC 8   200, F/8
0,005703568   1680   0,699366131  210, F/8
0,005703568   1880   0,624965479  235, F/8
0,005703568   2000   0,58746755    RC 10   250, F/8
0,005703568   2200   0,534061409
0,005703568   2400   0,489556292
0,005703568   2560   0,458959024

D      диф разреш (140/D)
100   1,4
125   1,12
150   0,93
180   0,778
200   0,7
210   0,667
235   0,596
250   0,56
275   0,509
300   0,467
320   0,438
350   0,4

2''/3=0,7''/pix

Правильно ли я понимаю, что для наших равнинных атмосферных условий и с учетом вышеприведенных расчетов имеет смысл выбирать систему типа RC 8'' или 210 (F/8) или RC 10'' с редьюсером (F/6) с целью достижения максимального разрешения астрофото по дипскаю?

[cosmonaut]

  жесть какая  не лень считать было?
Сорри конечно, но народ и на более скромные телескопы/апертуры делает потрясные астрофото   

[Anton]

с целью достижения максимального разрешения астрофото по дипскаю

Если совсем кратко, то дифракционное разрешение вообще глубоко пофиг, ибо нереализуемо никогда.
В среднекакашечных условиях, но не в горах, считай сиинг будет в лучшем случае 1.5-2 секунды и двукратного оверсемплинга будет достаточно. 1200-1500мм фокуса самое то.
Если хочется поподробнее, то читать тут: http://starizona.com/acb/ccd/advtheorynyq.aspx
При этом всякие RC распальцованные Л/10 - из пушки по воробъям. Достаточно ТАЛ250К с МК2 - полтора метра фокуса, f/6 и звезды с FWHM 1.5 секунды получаются легко. Дешево и сердито. Для равнинного сиинга идеальный вариант.

[Anton]

жесть какая  не лень считать было?
Сорри конечно, но народ и на более скромные телескопы/апертуры делает потрясные астрофото   

Народ со скромными апертурами, возможно, еще не в курсе темы согласования телескопа и приемника.
Так что такие расчеты - это правильный подход.

[alorlov]

жесть какая  не лень считать было?
Сорри конечно, но народ и на более скромные телескопы/апертуры делает потрясные астрофото   

Кроме потрясающего научного душения жабы, такие расчеты позволяют мне худо-бедно вникнуть в предмет.  А ваши отклики и мнения, конечно, помогут мне набраться побольше ума-разума на чужом опыте и поменьше набить шишек на своем. :-)

[alorlov]

Антон дело говорит. ТАЛ250К - инструмент зашибись просто! И качество и габариты и удобный
узел юстировки. Всё в нем хорошо. Дело выбора.

Я для себя вижу несколько недостатков этого инструмента:
1) малое поле
2) нет варианта с трубой из карбона (я не в плане, что типа это круто, и пацанам не стыдно будет показать, а с той точки зрения, что реально бороться с уходом фокуса придется гораздо меньше, если совсем не придется при небольших перепадах)
3) корректор сложный, в случае чего сам с ним не разберешься, юстировка системы в целом неудобная
4) + то, что определяется самой схемой и присущие ей аберрации

Правда компактность сего телескопа очень нравится. Может, профинансировать ОКР ТАЛ-300К с трубой из карбона? А что, и мне инструмент, и народу польза будет.   

[Anton]

1) малое поле

Для вышеупомянутой мыльницы более чем достаточное.

2) нет варианта с трубой из карбона (я не в плане, что типа это круто, и пацанам не стыдно будет показать, а с той точки зрения, что реально бороться с уходом фокуса придется гораздо меньше, если совсем не придется при небольших перепадах)

Карбон - типичная навязчивая идея любого бобра после промывки мозга нанотехнологичной клизмой. Термодрейф фокуса все равно будет. Но даже с алюминиевой трубой без термокомпенсации вообще вопрос полностью решается перефокусировкой раз в полчаса-час. А при перепадах в десяток градусов в час никакая фотография невозможна принципиально, тк звезд не видно.

3) корректор сложный, в случае чего сам с ним не разберешься, юстировка системы в целом неудобная

В корректор никогда не потребуется лазить и врят ли его потребуется юстировать, даже если и потребуется, то при помощи лазерного коллиматора все делается элементарно. Юстировка делается через дырку в корректоре по бликам на экране. Юстировка системы в целом - идеально удобная и хорошо держится, если только не делать моих ошибок со смазкой шарнира.

4) + то, что определяется самой схемой и присущие ей аберрации

А что там определяется схемой и насколько чудовищны аберрации?

[onwlad]

Но даже с алюминиевой трубой без термокомпенсации вообще вопрос полностью решается перефокусировкой раз в полчаса-час. А при перепадах в десяток градусов в час никакая фотография невозможна принципиально, тк звезд не видно.

Странно, на своем Сантеле не перефокусируюсь в течении ночи, никогда.  Попытки перефокусировки показали, что в ней нет необходимости - ухудшение/улучшение  FWHM происходит из-за состояния атмосферы.   Весьма странно, но это факт 
Насчет карбона - это в точку!

Так что берите ТАЛ-250к для астрофото, во всяком случае 8-10" серийный ньютон будет менее предпочтителен.
То что лучше или сильно дороже или будет просто малореально  достать.

[Anton]

Странно, на своем Сантеле не перефокусируюсь в течении ночи, никогда.  Попытки перефокусировки показали, что в ней нет необходимости - ухудшение/улучшение  FWHM происходит из-за состояния атмосферы.   Весьма странно, но это факт 

Возможно изменение геометрии трубы компенсируется чем то другим, зеркало и мениск корытит итд. У меня, поскольку все на автомате снимается, нет проблем потратить несколько минут раз в час на перефокусировку. На всякий пожарный, для 100% гарантии и делаю. Реально зачастую можно и не делать. То что атмосфера на порядок сильнее влияет на FWHM, чем фокусировка - это факт. Если звезды по 2.5-3 секунды и хуже, то на фокусировку можно вообще полностью забить, ни на что уже не влияет.

[alorlov]

Системой Клевцова и ее недостатками мы здесь, наверное, заниматься не будем. Они хорошо известны и уже, как говорится, сто раз обсуждались.

А с остальным сейчас попробуем разобраться, я тут немного посчитал
Возьмем, скажем, для экспериментов систему с фокусным 2000мм, относительное, пусть F/8 (это пригодится в дальнейшем), расмотрим различные материалы трубы:
                   e   F   изм. длины на 5С, мм изм. длины на 10С, мм
алюминий   0,0000222   2000   0,222   0,444
сталь           0,000011     2000   0,11   0,22
карбон        0,0000001   2000   0,001   0,002

Далее считаем Эри, глубину фокуса, так как она +-, считаем еще ее половину
приведу результаты расчета для разных относительных
F/.   диаметр Эри, мм   глубина фокуса, мм      половинная глубина, мм
1     0,001586000   0,00317200   0,001586
6     0,009516000   0,11419200   0,057096
8     0,012688000   0,20300800   0,101504
10   0,015860000   0,31720000   0,1586
12   0,019032000   0,45676800   0,228384

Какие выводы отсюда можно сделать, из сопоставления таблиц?

[alorlov]

1. Уже для систем F/8 с материалами сталь, алюминий, половинная глубина фокуса и температурное изменение даже при изменении температуры на 5С есть величины близкие. См. 0,222 и 0,11 и 0,101504

2. Чем система светосильнее, тем требования к глубине фокуса строже, соответсвенно температурные влияния нежелательнее

3. Рассмотрим случай вашего МАКа Сантела 230, я не помню какое там относительное, но наверное не менее 10. Предположим, температура в течение часа -падение на 5С. Смотрим в таблички...

алюминий - 0,222 и 0,1586
сталь - 0,11 и 0,1586
т.е при стальной трубе - так вообще еще в пределах глубины фокуса находимся.

Но в первой табличке - для фокусного 2000, а у вас, если F/10, то будет
алюминий - 0,2553 и 0,1586
сталь - 0,1265 и 0,1586

Так что не мениск "корытит", а просто в допуск попадает.

Но для более светосильных систем - карбон дает существенный выигрыш, за счет столь малого коэффициента линейного расширения.

PS
Нашел, что Сантел 230 имеет фокусное 3000, примерно F/13. Для такого относительного уже понятно, почему не надо подстраиваться...
Будет для стали 0,165 и 0,268034
для алюминия 0,333 и 0,268034

[Anton]

Системой Клевцова и ее недостатками мы здесь, наверное, заниматься не будем. Они хорошо известны и уже, как говорится, сто раз обсуждались.

Попрошу перечислить поименно и предъявить пруфлинк, где все это "сто раз обсуждалось".

[Павел Бахтинов]

Возьмем, скажем, для экспериментов систему с фокусным 2000мм, относительное, пусть F/8 (это пригодится в дальнейшем), расмотрим различные материалы трубы:
                   e   F   изм. длины на 5С, мм изм. длины на 10С, мм
алюминий   0,0000222   2000   0,222   0,444
сталь           0,000011     2000   0,11   0,22
карбон        0,0000001   2000   0,001   0,002

Насколько можно понять, здесь удельный ТКР материала умножен на фокусное расстояние? Но для систем кассегреновского типа (МК, ШК, RC...) это неверно. Например, у моего F/8 МК (ТАЛ-3) уход фокуса в 12 раз больше вызвавшего его изменения расстояния между зеркалами, хотя само фокусное расстояние превышает расстояние между зеркалами лишь в 4.5 раза.

Далее считаем Эри, глубину фокуса, так как она +-, считаем еще ее половину
приведу результаты расчета для разных относительных
F/.   диаметр Эри, мм   глубина фокуса, мм      половинная глубина, мм
1     0,001586000   0,00317200   0,001586
6     0,009516000   0,11419200   0,057096
8     0,012688000   0,20300800   0,101504
10   0,015860000   0,31720000   0,1586
12   0,019032000   0,45676800   0,228384

Здесь тоже не совсем понятно, как считались допуски на дефокус.
Результат раза в полтора отличается от посчитанного по известной формуле ΔFдоп = 2 λ (F/D)² .
Но тут хотя бы характер зависимости правильный...

[alorlov]

Паша, да, первая таблица, так и считалась. e*f*Δt            e-коэффициент температурного линейного расширения
1. Для каких систем верно?
2. Если для Кассегренов неверно, как для них считать?

Вторая считалась так;
Радиус Эри: r=1,22*λ*1/A
Диаметр Эри d=2r
Глубина фокуса = 2 * d * 1/A = 2*1,22*λ*1/A *1/A = 2,44*λ*1/A2
Половина глубины = 1,22*λ*1/A2=1,22*λ*(F/D)2

[Павел Бахтинов]

Паша, да, первая таблица, так и считалась. e*f*Δt
1. Для каких систем верно?

Для Ньютонов... и то приблизительно - для грубых прикидок.

2. Если для Кассегренов неверно, как для них считать?

Формулы я не знаю (может, оптики подскажут?). Приведенные мною цифры - результат численного моделирования конкретного телескопа.

Вторая считалась так;
Радиус Эри: r=1,22*λ*1/A
Диаметр Эри d=2r
Глубина фокуса = 2 * d * 1/A = 2*1,22*λ*1/A *1/A = 2,44*λ*1/A2
Половина глубины = 1,22*λ*1/A2=1,22*λ*(F/D)2

Понятно.
Во-первых, "канонический" радиус кружка Эри (1,22*λ / A) - это на самом деле радиус первого темного кольца. Чтобы получить из него диаметр яркой части кружка (допустим, по уровню 0.5 - то, что называют FWHM), его не надо умножать на 2 - коэффициент там ближе к единице.
Во-вторых, геометрические построения на таких масштабах вообще не очень хорошо работают...

[Дмитрий Маколкин]

Я бы ещё для корректности модели добавил бы изменение радиусов кривизны зеркал в соответствии с их КТР. Тогда это в сочетании к изменением расстояния между ними из-за КТР трубы позмолит хоть как-то приблизиться к истине и оценить эффект хотя бы по порядку величины.

Да, если есть линзовые элементы то хорошо бы учесть ещё и изменение коэффициента преломления стекла от температуры.

[alorlov]

2. Если для Кассегренов неверно, как для них считать?

Формулы я не знаю (может, оптики подскажут?). Приведенные мною цифры - результат численного моделирования конкретного телескопа.

Возможно, даже большая часть ухода фокуса в реальной системе происходит от температурного воздействия на сами зеркала при ее (температуры) изменении и соответствующего изменения их геометрии. Так что твои разы для твоего ТАЛа - возможно, объясняются именно уходом из-за изменения формы зеркал. В книге Максутова есть пример такого расчета, можно в принципе посчитать эту составляющую.

Я сначала целенаправленно хотел поанализировать только уход фокуса в зависимости от материала трубы (в плане выявления реальных и действительных преимуществ карбона над традиционными материалами).

Надо подумать, если оптики не подскажут, попробуем что-нибудь для кассегренов сами изобрести. попробую-ка действительно расчет Максутова провести..

[blackhaz]

В последнем S&T хорошая статья по поводу фокусировки. Перепечатывать не буду, но пришли к выводу, что дефокус в 1/10λ - это допустимый предел, дальше уже заметно искажение картинки. Поэтому логично принимать зону критического фокуса как 0.8 * f² * λ. Т.е. "для систем f/10, f/7, f/5 и f/3.5 на длине волны 500нм, можно допускать ошибку фокуса не более 40, 20, 10 и 5 мкм соответственно."

[alorlov]

В последнем S&T хорошая статья по поводу фокусировки. Перепечатывать не буду, но пришли к выводу, что дефокус в 1/10λ - это допустимый предел, дальше уже заметно искажение картинки. Поэтому логично принимать зону критического фокуса как 0.8 * f² * λ. Т.е. "для систем f/10, f/7, f/5 и f/3.5 на длине волны 500нм, можно допускать ошибку фокуса не более 40, 20, 10 и 5 мкм соответственно."

Не вполне понятно, а как перешли от дефокуса в 1/10λ  к 0.8 * f² * λ ?

Пересчитал для двух длин волн (так как в моих таблицах для длины волны 656,3)

Код: [Выделить]

λ f м мм
656,3 1,00E-09 10 0,000052504 0,052504
500 1,00E-09 10 0,000040000 0,04
656,3 1,00E-09 7 0,000025727 0,02572696
500 1,00E-09 7 0,000019600 0,0196
656,3 1,00E-09 5 0,000013126 0,013126
500 1,00E-09 5 0,000010000 0,01
656,3 1,00E-09 3,5 0,000006432 0,00643174
500 1,00E-09 3,5 0,000004900 0,0049


[blackhaz]

Г. Сьютер опубликовал выражение:

Δd=8 * f² * Δn * λ,

где Δd - изменение в позиции фокусёра, которое даёт дефокус в Δn волн.

При максимально допустимом n=1/10 на каждой из сторон фокус, выражение Сьютера приобретает вид 1.6 * f² * λ. Для каждой из сторон фокуса - делим на два и получаем выражение из предыдущего сообщение для макс. ошибки фокуса в одну сторону.