A pesar de que el clima de la localización geográfica de nuestro observatorio no es el más indicado para la astrofotografía a focales largas, en el último año hemos estado trabajando con el VC200L VISAC a f9 (1800 mm de longitud focal).
Durante este tiempo hemos conseguido un par de capturas decentes de M33 y M31 aunque no estuvieron a la altura de lo que habíamos conseguido con el SW ED80 a f7.5 (600 mm) en años anteriores. No obstante, el esfuerzo nos ha servido para aprender mucho sobre el VISAC y las limitaciones que nos impone nuestro seeing local habitual.
Tras un año de pruebas, medidas y cálculos, la conclusión evidente es que lo mejor sería trabajar a una focal más corta en lugar de seguir con la configuración actual a 1800 mm.
Pero… ¿por qué insistir con el VC200L en lugar de volver al SW ED80 o probar con el LXD75 SN8 aprovechando que estas dos configuraciones son prácticamente inmunes al mal seeing y maximizan el nivel de señal de captura?
Puesto que en su día capturamos unas cuantas imágenes de gran campo con el ED80, ahora nos interesa mantener una longitud focal lo más larga posible, pero sin forzar el límite que nos impone el seeing.
Como se verá en la tabla siguiente, esa opción corresponde al VISAC a f6.4, dado que maximiza la longitud focal y se mantiene por encima del nivel de señal obtenido con el SW ED80 a f7.5 que tan buen resultado nos ha dado.
Vamos a centrarnos en la explicación de la tabla superior, «Relación nivel de señal» que representa la relación de nivel de señal / luminosidad entre todos los tubos que tenemos y sus distintas relaciones focales (caso del VISAC a f9 y f6.4).
La inferior no es más que su tabla equivalente pero con coordenadas expresadas en unidades de relación focal «f» para aquellos que prefieran trabajar con este valor.
Para comenzar a explicar de dónde salen los valores de la tabla superior, asumamos de entrada que la cámara utilizada para todas las configuraciones siempre es la misma (mismo tamaño de pixel).
Nuestra configuración actual es la de la primera celda de la tabla, esquina superior izquierda con valor 1,00 correspondiente a la intersección VISAC f9 – VISAC f9
Si continuamos con los valores de esa primera fila, en la segunda columna (celda enmarcada en rojo) observaremos que con el VISAC a f6.4 casi doblaríamos el nivel de señal por unidad de tiempo, valor 1,98.
Con el LXD75 SN8 la quintuplicaríamos, valor 5,25 en verde y con el SW ED80 obtendríamos un 76% más de señal respecto a la situación actual, valor 1,76.
Obviamente, esto también implica un cambio de longitud focal para cada caso.
Pasaríamos de 1800 a 1278, 812 ó 600 mm según fuera la configuración elegida.
Como lo que nos interesa es maximizar la longitud focal y el nivel de señal, al descartar la opción actual (1800 mm) la tabla nos indica que nuestra opción es justo la siguiente, celda enmarcada en rojo.
Además del doble de señal por unidad de tiempo respecto a la configuración a f9, a f6.4 reduciríamos nuestra exposición al mal seeing al conseguir que el detalle más sutil de la imagen se viera representado por estructuras de 5,6 – 10 píxeles, en lugar de los 11,4 – 20 actuales. Esto produce un efecto general de mejor enfoque.
Visto desde la perspectiva del tiempo de exposición y dado que nuestras capturas individuales suelen ser de 30 min, el cambio nos permitiría obtener el mismo nivel de señal actual en la mitad de tiempo (15 min).
Puesto que las últimas imágenes a f9 requirieron capturas acumuladas de entre 10 y 12 horas, gracias a esta reducción de tiempo conseguiríamos la proeza de poder capturar un objeto en una única noche, meteorología mediante se entiende ;-).
O bien, podríamos mantener los tiempos de exposición actuales por FIT (30 min) y obtener imágenes con el doble de señal.
El recuadro azul en la segunda columna de la última fila de la tabla, representa la relación entre el VISAC a f6.4 y el SW ED80 a f7.5 que tan buen resultado nos ha dado.
Como se puede ver, ganaríamos algo más de señal y además estaríamos trabajando al doble de focal.
Esto implica que una imagen con una señal acumulada de 10 horas capturada con el ED80, nos llevaría algo menos de 9 horas con el VISAC a f6.4.
Se entiende que el campo será notablemente menor, pero ahí está la gracia.
La diferencia de apertura de 80 a 200 mm nos permite mantener o incluso incrementar el nivel de señal trabajando al doble de focal.
Las imágenes no serán tan definidas como las obtenidas a 600mm pero deberían de salir mucho mejor que las actuales a 1800 debido al límite que nos impone el seeing.
Cómo hemos calculado los valores de la tabla de relación nivel de señal
Antes de comenzar, asumamos que el tamaño de pixel no varía dado que la cámara es la misma independientemente del tubo que utilicemos.
Lo que hacemos en la tabla es establecer un índice de nivel de señal o luminosidad del sistema, multiplicando la resolución por pixel al cuadrado por el área efectiva de captura de luz. Es decir, multiplicamos el valor de dos superficies entre sí.
Una es el área de captura de luz (abertura efectiva) y otra el área de cielo representada (sobre la superficie del pixel).
La resolución por pixel relaciona su tamaño con la longitud focal del tubo.
Puesto que lo que nos interesa es saber la superficie de cielo representada por el pixel, basta con elevar la resolución por pixel al cuadrado.
Por otro lado tenemos la superficie efectiva de captura de luz, esto es, el área del primario menos la del secundario.
Como decíamos, la multiplicación de ambas nos da un índice de luminosidad que nos permite comparar las distintas configuraciones entre sí, tal y como se ve en la tabla.
Para quien esté más acostumbrado a trabajar con relaciones focales, nuestro índice es equivalente al inverso del cociente de las relaciones focales al cuadrado de cada tubo.
Esto se ve en la segunda tabla que representa los mismos datos aunque traspuestos.
La primera fila de la primera tabla, corresponde a la primera columna en la segunda tabla. Ambas tablas representan la misma realidad. De hecho, la segunda es una simplificación de las fórmulas de la primera para representarla en unidades de relación focal «f».
En el siguiente diagrama se documenta lo que acabamos de explicar de forma gráfica.
Y en este link aparece toda la información de detalle que hemos utilizado.
¿El problema? 😉 siempre hay un problema…
La configuración del VC200L a f6.4 no nos permite trabajar con la SXV AO LF puesto que la distancia entre el RF (reductor de focal) de Vixen y el CCD excede y con mucho la distancia de trabajo recomendada por el fabricante.
El final de nuestro tren óptico con la configuración actual a f9, es decir sin reductor de focal, consta de siete componentes.
En la imagen siguiente de izquierda a derecha tenemos:
- Filtro IDAS
- Barrilete donde se enrosca el filtro IDAS
- Pieza que conecta el draw tube del VC200L con la AO
- Cuerpo de la AO
- OAG con la Lodestar
- Pieza que conecta el OAG con la cámara
- Cámara Luna QHY8 Pro
Una vez ensamblado y conectado al VC200L, el final del tren óptico se ve así:
En el siguiente diagrama, la distancia desde el final de la superficie óptica del reductor de focal al plano del CCD indica 87,18 mm.
Estas distancias suelen ser bastante críticas.
Si nos alejamos del valor indicado unos pocos milímetros (lo hemos probado con unos 12 mm extra), comienzan a aparecer distorsiones / aberraciones muy evidentes en todo el perímetro de la imagen.
Al utilizar la SXV AO LF, la distancia del tren óptico desde el plano del CCD al final del cuerpo de la AO es de 92,1 mm (5 mm más de los 87,18 recomendados) y todavía nos faltaría añadir la distancia a la superficie óptica del RF (otros 7,6 mm como mínimo), suponiendo que lo pudiéramos enroscar al final de la AO, cosa que no se puede.
Así que si queremos utilizar el VC200L a f 6.4 con la SXV AO LF, habrá que inventarse piezas y/o reemplazar algunos elementos del tren óptico para conseguir dejar el CCD de la Luna QHY8 Pro a la distancia adecuada del reductor de focal.
Fuentes:
Distancias VC200L
Distancia back focus QHY8 Pro (página 22 del manual)
Modelos 3D de las piezas realizados con SketchUp para Mac