Autoguiagem com o telescópio

A forma mais simples e rápida para astrofotografias impressionantes. Descubra aqui o que precisa.

As fotografias de objetos de céu profundo são a prova rainha da astrofotografia. Frequentemente, estes objetos pouco luminosos exigem uma exposição de vários minutos. Os primeiros problemas surgem se dermos mãos livres à montagem: imagem com ruído. Neste artigo encontra mais informações sobre como obter imagens perfeitas com a autoguiagem.

Uma montagem sem qualquer controlo ou supervisão manual, produz estas imagens após 1–2 minutos. A montagem desvia-se do ponto de focagem ideal. Quanto maior for o tempo de exposição, maior é o número de erros na imagem.

Um seguimento perfeito produz uma imagem com estrelas circulares. O tempo de exposição e o guiamento preciso da montagem foram controlados e corrigidos de forma totalmente automática através de uma “câmara de monitorização” especial. Estas câmaras são também designadas por autoguiagem.

Para a autoguiagem, ou seja, para a astrofotografia automática, necessita do seguinte equipamento:

• Um telescópio GoTo equatorial com conexão ST-4
• O seu equipamento fotográfico, com o qual capta a imagem
• Uma câmara de autoguiagem com cabo ST-4 e cabo USB
• Um telescópio guia e um guia fora do eixo (Off-Axis-Guider)

Possibilidade 1

Um tubo guia é montado (com braçadeiras para tubos guia) paralelamente em relação ao telescópio. Conforme exibido na figura, o autoguiagem está instalada na extremidade do tubo guia. A função da autoguiagem: acompanhar uma estrela-guia e, em caso de um desvio, enviar imediatamente um comando de correção à montagem. No telescópico principal está montada a câmara responsável que procederá à exposição da nebulosa ou da galáxias.

Possibilidade 2

Atrás do telescópio está instalado um guia fora do eixo (Off-Axis-Guider) que, através de um prisma, direciona uma pequena parte da luz para cima. Nesta posição está instalada a autoguiagem que realizará todas as eventuais correções necessárias, durante o seguimento. A câmara encontra-se na conexão, a fim de captar objetos de céu profundo.

Para a iniciação simples, neste campo, são adequadas câmaras de autoguiagem com um cabo ST-4 e uma conexão USB. O cabo ST-4 é inserido numa conexão da montagem, prevista para o efeito. O cabo USB é conectado a um PC ou portátil. A imagem da câmara, isto é, da estrela-guia, é exibida no ecrã do PC. Em seguida, basta selecionar a estrela-guia no computador e permitir que a autoguiagem e a montagem façam o seu trabalho.

Para um refrator ou um telescópio newtoniano, o MiniGuidescope da Omegon de 50 mm ou 60 mm é uma excelente escolha. A autoguiagem da Touptek possui um elevado nível de sensibilidade e píxeis de pequena dimensão. Esta é a escolha ideal para quem pretender uma montagem rápida e um manuseamento simples aliado a um peso reduzido.

Para um telescópio Schmidt-Cassegrain ou Maksutov é adequado o guia fora do eixo (Off-Axis-Guider) #49752 da Omegon e uma autoguiagem da Touptek. A ótica principal do telescópio é simultaneamente utilizada como tubo guia. Um guia fora do eixo (Off-Axis-Guider) é sempre a melhor escolha para um telescópio SC.

Com um ajuste ideal do polo, as montagens comuns permitem tempos de exposição de aprox. 30 segundos. No entanto, neste caso, a distância focal da objetiva é de importância decisiva. Esta define o tamanho dos píxeis e a resolução. Com uma teleobjetiva de 200 mm e uma câmara fotográfica Reflex digital (DSLR) são possíveis exposições de 2 minutos, mas com um telescópio com vários metros de distância focal, apenas são possíveis alguns segundos de exposição.

Para objetos brilhantes como a lua e os planetas, são apenas necessárias curtas exposições e, neste caso, um seguimento simples é mais que suficiente. Contudo, para objetos de céu profundo, além da Nebulosa de Órion, é necessário um controlo do seguimento. Nestes casos, são aconselháveis exposições de vários minutos ou até de algumas horas. Aqui aplica-se a velha máxima: quanto mais tempo melhor.

Essa necessidade deve-se ao comportamento de ruído dos chips. É distinguido entre 2 tipos de ruído: ruído térmico e ruído de leitura. O ruído térmico aumenta linearmente com o tempo de exposição. Este pode ser otimizado, por exemplo, através da refrigeração. O ruído de leitura é produzido com cada nova exposição. Assim, 10 imagens de 1 minuto cada, reproduzem em soma um resultado pior do que uma exposição longa de 10 minutos. O ruído de leitura apenas pode ser otimizado por exposições longas. Nas exposições curtas, o ruído de leitura supera o ruído térmico e é o principal fator de redução da qualidade.

Atualmente, dependendo da razão focal, do objeto-alvo e da poluição luminosa no céu noturno, as exposições com câmaras DSLR têm uma duração entre 2 e 20 minutos. No que diz respeito às câmaras CCD refrigeradas, a gama dinâmica é maior e os tempos de exposição podem ser aumentados ainda mais. No caso de objetos pouco luminosos, de pequena dimensão, com distâncias focais elevadas e a utilização de filtros, são possíveis várias horas de exposição.

Consoante o tipo de design do telescópio e as necessidades dos utilizadores, existem diversas soluções para o seguimento. Até alguns anos atrás, as capturas de imagens analógicas eram ajustadas manualmente, recorrendo a oculares reticuladas. Hoje em dia, a resolução mais detalhada da tecnologia digital impossibilita a utilização dessa técnica. Por norma, o seguimento é digitalizado e é assumido por uma câmara de guiagem. Neste caso, além da câmara que fotografa o objeto, é utilizada outra câmara que está apontada para uma estrela-guia. Esta câmara regista os mais pequenos desvios durante o funcionamento da montagem e envia um sinal de correção para a montagem, de modo a evitar erros de seguimento permanentes.

Além de soluções especiais, existem dois tipos de câmaras de guiagem: a guiagem via PC e a guiagem autónoma. As guiagens via PC repetem o sinal da estrela-guia num PC e enviam o sinal de correção do PC para a montagem. Este método possui várias vantagens: na imagem ao vivo no PC é possível selecionar e focar a estrela-guia. Desta forma, o ponto de focagem ideal é sempre atingido. Além disso, o software do PC oferece vários parâmetros para otimizar as configurações. No entanto, o tempo necessário é reduzido, uma vez que o efeito pode ser seguido ao vivo no ecrã. Por norma, as guiagens via PC são mais económicas uma vez que não é necessário adquirir um ecrã. Contudo, o PC é um elemento de custo adicional. Além disso, este método implica um consumo de energia elétrica e a aquisição cabos adicionais, nos quais é possível tropeçar no escuro.

A independência de uma fonte de corrente elétrica é a grande vantagem das guiagens autónomas. Contudo, devido à falta do ecrã do PC, o manuseamento é muito mais difícil. A combinação perfeita dos vários componentes obriga a algumas noites de tentativas e de afinação. Mesmo para os apreciadores de estrelas mais experientes, a tarefa não é fácil. Tendo em consideração o elevado número de devoluções destes equipamentos, não recomendamos esta solução.

Contudo, quem possuir paciência e “nervos de aço” para "afinar" as configurações ideais tem, em combinação com uma DSLR, uma solução independente de uma fonte elétrica e pode reduzir substancialmente o peso a transportar. O MGEN com o número de artigo 46263 é a solução mais corrente. Particularmente compactos e económicos, mas também menos sensíveis, são os Synguider da Skywatcher/Celestron com os números de artigo 20119 e 21927. Igualmente económico é o Smartguider LVI2 com o número de artigo 19061. Os modelos LVI e o Synguider, por sua vez, apresentam números de devoluções particularmente elevados. No caso do MGEN, as taxas de devolução são ligeiramente mais baixas. A autoguiagem Starlight Xpress Superstar, com o número de artigo 45609, é particularmente sensível.

Resumidamente, as guiagens autónomas representam uma minoria no mercado. A guiagem com o PC é a solução padrão do mercado. Isso é particularmente notório em situações em que é utilizada uma CCD refrigerada, a qual necessita obrigatoriamente de um computador. A gama de câmaras de guiagem é vasta, muitas câmaras web planetárias possuem paralelamente uma porta para a guiagem. Neste caso, existem modelos a um preço acessível da ZWO, Touptek, Orion, QHYC e de outros fabricantes. Existem webcams abaixo de 200 euros, no entanto, os modelos de qualidade superior custam um pouco mais. Quem pretender utilizar a webcam primariamente para o seguimento, deverá escolher uma versão SW: as câmaras a cores possuem são menos sensíveis. Em todo o caso, a câmara deve dispor de uma conexão ST-4. Para este tipo de conexão existe um cabo adequado com o número de artigo 23248.

A nível de software, tem predominado o freeware PHD2. Este pode ser descarregado gratuitamente em http://openphdguiding.org/. O software é em inglês e está muito bem documentado.

Uma montagem estável é a chave para fotografias de céu profundo. A estabilidade depende do tamanho da ótica. Tenha em atenção o seguinte: as capacidades de carga especificadas pelos fabricantes referem-se geralmente à utilização visual. A carga fotográfica é, por norma, 30 a 50% inferior aos valores especificados. Regra geral, um sistema leve e compacto oferece, muitas vezes, melhores resultados do que uma ótica de grande dimensão que abana com cada brisa de vento.

A montagem equatorial desempenha um papel importante. Devido à rotação do campo, as montagens azimutais não são adequadas para a autoguiagem. Por essa razão, para aparelhos montados em garfo tem de ser utilizado um “wedge”. Além disso, a montagem deve dispor de uma porta para autoguiagem. A conexão assemelha-se a um conector de telefone ou um conector de rede e encontra-se, geralmente, assinalada com “Autoguiagem” ou “ST-4”. Quase todos os aparelhos GoTo a partir dos 700 euros estão equipados de séria com uma porta para autoguiagem.

As montagens equatoriais sem GoTo podem ser frequentemente reequipadas. Isto aplica-se aos modelos EQ-3-2/NEQ-3 e EQ-5/NEQ-5 da Skywatcher, aos modelos Exos-2 e EQ-500 da Bresser e Omegon, ao modelo CG-4 da Celestron, bem como ao modelo Skyview da Orion. A atualização GoTo é a solução ideal, contudo, esta custa quase tanto como a própria montagem. Para a Skywatcher existe uma solução com motores simples que têm os números de artigo 46067 e 46068. Um caso especial é a montagem para viagem Star Adventurer. Ela dispõe de uma porta para autoguiagem, contudo, só possui motores num eixo. Para alinhamentos polares extremamente precisos e distâncias focais inferiores a 400 mm, esta solução é suficiente para tempos de exposição de poucos minutos.

O software de guiagem PHD2 trabalha com precisão subpíxeis. Assim, é possível corrigir um erro de seguimento, antes de este ser visível na imagem. Tradicionalmente, a distância focal da ótica de seguimento deve corresponder a, pelo menos, metade da distância focal do telescópio principal. Contudo, nos últimos anos este foi diminuindo. Essa diminuição deve-se aos píxeis crescentemente mais precisos das câmaras de guiagem. Nos modelos atuais com píxeis de apenas 3 micrómetros, já bastam 30% da distância focal do tubo principal.

Nos últimos anos, os telescópios de guiagem foram ficando cada vez mais compactios, graças aos píxeis igualmente cada vez mais pequenos. Atualmente existem soluções para bases do buscador com 50 até 60 mm de abertura e com uma distância focal inferior a 300 mm. Esta taxa de precisão é suficiente para refratores e newtonianos rápidos, com uma distância focal de até 1000 mm.

Estes tubos guia simples possuem um caminho focal pequeno. Visto que as câmaras de autoguiagem possuem diferentes distâncias focais de flange, pode ser eventualmente necessário montar um tubo de extensão. Neste caso, pode ser utilizado o tubo de extensão com o número de artigo 33231.

Dependendo do tipo de câmara, podem ser necessários até 2 tubos de extensão. Quem pretender evitar a utilização de tubos de extensão, pode adquirir aqui um conjunto calibrado.

Os tubos guias económicos são óticas FH simples com grande aberração cromática. Para obter imagens nítidas de estrelas, deve ser utilizado, pelo menos, um filtro de bloqueio de IV. O filtro Semi-Apo da Baader é ideal, uma vez que elimina simultaneamente halos azuis.

Os tubos guia são uma excelente solução para refratores. Contudo, nos telescópios de reflexão a utilização é problemática, uma vez que o espelho primário flutuante pode desalinhar-se em relação ao tubo guia, durante tempos de exposição mais longos. Ao espelho aplica-se a seguinte máxima: ângulo de incidência = ângulo de reflexão. Assim sendo, um possível desalinhamento durante a incidência de luz faz-se sempre notar duplamente. Nos newtonianos essa problemática não existe em exposições de poucos minutos, mas nos Schmidt-Cassegrain e Maksutov a situação já é crítica. A luz é conduzida três vezes pelo tubo, potenciando assim os erros de desalinhamento. A placa de correção, o espelho primário e o espelho secundário são oticamente ativos e podem causar simultaneamente um desalinhamento. Nos modelos Edge-HD da Celestron, o espelho primário é fixado e é possível operar, pelo menos, durante alguns minutos com um tubo guia. O fabricante oferece uma solução com o número de artigo 21901. No entanto, no Schmidt-Cassegrain e Maksutov clássico, a utilização de um tubo guia não é possível. Neste caso, é necessário utilizar um guia fora do eixo (Off-Axis-Guider).

No sistema fora do eixo, a ótica principal é utilizada simultaneamente como ótica do tubo guia. Isto é possível, graças à eliminação de uma pequena parte da luz com um pequeno prisma. O prisma é móvel, contudo, frequentemente é extremamente difícil encontrar uma estrela-guia suficientemente brilhante. Por essa razão, deve ser utilizada uma câmara de guiagem o mais sensível possível. O Lodestar da Starlight com o número de artigo 44835 tem uma boa reputação. Igualmente requisitado é o StarShoot Mono da Orion com o número de artigo 46361. O Maksutov e Schmidt-Cassegrain dispõem na parte traseira de um grande back focus.

A posição do ponto focal da câmara de guiagem e a posição do ponto focal da câmara do objetivo têm de estar alinhados. Uma vez que os fabricantes de câmaras utiliza diferentes distâncias focais de flange, aqui é necessária a utilização de tubos extensores ou de anéis adicionais. O foco da câmara de guiagem desloca-se para fora, sempre que o caminho ótico da câmara do objeto é aumentado. O conjunto é composto por três tubos extensores.