Как сделать астрофотографию?
Эпизод №1.
В нём я рассказываю как происходит процесс съемки DSO (deep sky objects, объекты глубокого космоса) к которым отгостятся разного рода туманности и галактики.

Многие люди часто спрашивают меня: как я делаю такие красивые снимки? Насколько это сложно, и действительно ли все эти яркие, цветные туманности и галактики можно увидеть в телескоп?


Вопросы эти очень естественные, ведь большинство из нас, впервые взглянув в телескоп, ожидают увидеть нечто похожее на те потрясающие снимки, которые мы видим в интернете.


Но реальность астрофотографии, особенно объектов глубокого космоса (Deep Sky Objects, DSO), значительно отличается от того, что можно увидеть простым взглядом. Астрофото это не только техники и сложное оборудование, но и о терпение, внимание к деталям и любовь к космосу.


В этом лонгриде я постараюсь описать весь процесс создания астрофотографий DSO, а в следующих частях расскажу о снимках планет и звёзд!

ТУМАННОСТЬ ВОСТОЧНАЯ ВУАЛЬ (NGC 6992, C33)
Фото выше:
ТУМАННОСТЬ ВОСТОЧНАЯ ВУАЛЬ (NGC 6992, C33) - эмиссионная туманность в созвездии Лебедя. Является частью обширной туманности Вуаль, которая в свою очередь является огромным и относительно тусклым остатком сверхновой. Звезда взорвалась примерно 5000—8000 лет назад. Расстояние до неё оценивается в 2400 световых лет.

Технические данные:
Телескоп, объектив: TS-Optics Photoline 60mm f/6 FPL53
Камера: ZWO ASI 533MC
Монтировка: Celestron Advanced VX
Телескоп-гид: SVBONY 30 f/4
Камера-гид: ZWO ASI 120 mini
Софт: Pixlnsight, PS
Аксессуары: Optolong L-extreme 2"
Экспозиция:
50 x 300" ISO/Gain: 100
Засветка неба: Bortle 6 (красная зона), МО

Оборудование для астрофотографии


Для того чтобы начать заниматься астрофотографией, необходимо правильно подобрать оборудование. Это одна из самых важных составляющих успеха, поскольку каждый элемент вашего комплекта напрямую влияет на качество изображений. Основное оборудование включает в себя телескоп, монтировку, камеру, автогид и аксессуары.

Телескоп


Телескопы бывают разных типов, и выбор зависит от целей съемки. В моем арсенале есть только телескоп Advanced VX 8" Newtonian Telescope и TS-Optics PhotoLine 60 mm f/6 FPL53 Apo. Ньютон я использую для фотографирования галактик и планетарных туманностей, а TS-Optics — для съемки больших туманностей. Рефлекторы, благодаря своей конструкции, обеспечивают большую апертуру (апертура — это диаметр объектива или зеркала телескопа, от которого зависит, сколько света может собрать телескоп) и хорошее фокусное расстояние за оптимальную цену. "Ньютоны" вообще считаются универсальными телескопами, так как подходят для съемки объектов солнечной системы - луна, солнце и планеты. Апохроматические рефракторы, с другой стороны, можно приобрести по более доступной цене. Их короткое фокусное расстояние и небольшая апертура делают их идеальным выбором для съемки протяженных объектов. Еще один небольшой нюанс для любителя: "Ньютоны" надо "настраивать" т.е. юстировать, а вот апохромат всегда готов.
Слева на право: Телескоп рефлектор системы Ньютона, Рефрактор и солнечный телескоп.
Для удобства фокусировки используются электрофокусеры — специальные устройства, которые автоматизируют процесс настройки резкости. Они значительно упрощают задачу, так как позволяют точно сфокусироваться на объекте без необходимости трогать телескоп вручную, что может вызвать нежелательные вибрации. Электрофокусеры особенно полезны при съемке с длинной экспозицией, где важна максимальная точность. Благодаря программному управлению через компьютер или мобильное приложение, электрофокусеры обеспечивают плавное и точное наведение на объект, что делает их незаменимыми для современного астрофотографа.

Камеры


Желательно подбирать телескоп и камеру по определенным формулам о чем я написал в статье: Разрешающая способность телескопа и астрокамера.


Камера — это следующий важный элемент, и выбор здесь зависит от ваших предпочтений и бюджета. Многие астрофотографы используют специализированные астрокамеры, которые имеют высокую чувствительность и возможность охлаждения для снижения уровня шума. Также популярны цифровые зеркальные камеры (DSLR), которые позволяют начать снимать с меньшими затратами, а при правильных настройках и обработке могут давать впечатляющие результаты.

Дополнительно для астрофотографии глубокого космоса часто используется автогид. Это небольшой телескоп с камерой, подключенные к монтировке через компьютер или на прямую (смотря какой т.н. астросетап используется), которая помогает точно корректировать положение телескопа во время съемки, минимизируя ошибки слежения. Автогид особенно полезен при съемках с длительными экспозициями, когда даже малейшее отклонение может размыть изображение.
Основная камера в это время фиксирует объект и накапливает свет от него, а автогид следит за выбранной звездой или звездами и сопровождает этот объект в небе, поскольку небосвод движется. Если бы камера с телескопом оставались в одном положении, то изображение получилось бы размытым.
В моем арсенале 4 камеры:

  1. ZWO ASI 533 MC - цветная камера с охлаждением (мой основной инструмент)
  2. ASI ZWO ASI 462MC - цветная камера без охлаждения (вторая основная камера для съемки планет и камера гид)
  3. ZWO ASI 120MM mini (mono) - монохромная камера без охлаждения (используется как автогид)
  4. QHY5III178M - монохромная камера (используется преимущественно для съемок Солнца)
Для съемок DSO я использую 1 и 2 камеры. В чем отличия разных камер, планирую написать в отдельной статье.

Монтировка


Монтировка — это ещё один критически важный компонент. Она должна быть устойчивой и иметь функцию экваториального наведения, чтобы компенсировать вращение Земли во время длительных экспозиций. Экваториальные монтировки с автоматизированным управлением (как у меня см. фото ниже) позволяют точно следить за объектом и удерживать его в кадре, что особенно важно при съемке DSO, поскольку требуется длительное время экспозиции для захвата слабого света далёких галактик и туманностей.

Световые фильтры


В условиях сильного светового загрязнения крайне необходимы специализированные фильтры. Они позволяют улучшить контрастность изображения, отсекая свет от уличных ламп и пропуская только свет определённой длины волны, соответствующей излучению астрономических объектов. Основные виды таких фильтров:
  1. Узкополосные фильтры — пропускают свет только определённых спектральных линий, например, водорода (H-alpha), кислорода (OIII) и серы (SII). Эти фильтры особенно полезны для съемки туманностей.
  2. Светозагрязняющие фильтры (LPS) — уменьшают воздействие света натриевых и ртутных ламп, которые используются в уличном освещении, сохраняя естественные цвета звезд и объектов.
  3. Базовые фильтры CLS — оптимизированы для общего уменьшения светового загрязнения, подойдут для начального уровня.
  4. Фильтры с несколькими полосами пропускания (2,3 и 4) — например фильтр Optolong L-eXtreme — один из эффективных инструментов для съемки эмиссионных туманностей в условиях светового загрязнения. Однако Optolong L-eXtreme отличается наличием двух узких полос пропускания шириной всего 7 нм, что позволяет ему выделять линии водорода H-Alpha (656 нм) и кислорода OIII (496 нм и 500 нм). Эти полосы обеспечивают пропускание света более чем на 90% в заданных областях спектра, одновременно подавляя нежелательное световое загрязнение (>99%). Благодаря этим характеристикам фильтр демонстрирует наилучшие результаты со светосильными системами. Его использование позволяет добиться чёткости и детализации даже в условиях городской засветки.
Использование подходящих фильтров помогает получать более четкие и детализированные изображения даже в условиях городской засветки.

Если необходимо использовать несколько фильтров, то в особых случах используют особое автоматизированное колесо фильтров.

Астрофотографы часто используют шкалу Бортля для измерения яркости ночного неба. Эта шкала варьируется от класса 1 (идеально темное небо) до класса 9 (городское небо с наибольшей засветкой). Я 99,9% своего времени снимаю из дома за городом в ближайшем подмосковье и в данный момент т.н. уровень по Бортлю 7. Ниже, шкала Бортля:
Сверху изображение ©Vito Technology, Inc. как бы выглядело небо в городе если бы не было светового загрязнения, а снизу фото как выглядит фильтр.
Узнать о степени светового загрязнения и найти зону где еще можно увидеть чистое небо можно на этих ресурсах:

  1. Lightpollutionmap
  2. Darksitefinder

"Командный центр"


Для объединения всего оборудования в единый "командный центр" используются компьютеры: ноутбуки или специализированные миникомпьютеры. Каждый из этих вариантов имеет свои плюсы и минусы.

Ноутбуки

Плюсы:
  • Мобильность: легко переносить и использовать в полевых условиях.
  • Мощность: многие современные ноутбуки обладают высокой производительностью, подходящей для обработки астроснимков.
  • Универсальность: на ноутбуке можно одновременно работать с различными программами, включая управление телескопом и обработку изображений.
Минусы:
  • Ограниченное время работы от аккумулятора, особенно в холодных условиях.
  • Требуют бережного обращения и защиты от пыли и влаги на улице.

Миникомпьютеры

Плюсы:
  • Компактность: занимают минимум места на монтировке или рядом с телескопом.
  • Низкое энергопотребление: могут работать длительное время от внешнего аккумулятора.
  • Надежность: часто имеют корпуса, защищённые от пыли и влаги.
Минусы:
  • Ограниченная производительность: подходит только для управления оборудованием, но не для обработки изображений.
  • Зависимость от внешних устройств (монитора, клавиатуры).

Примером специализированного миникомпьютера является ASIAIR, который я использую в своих наблюдениях. ASIAIR позволяет управлять телескопом, камерой, автогидом, колесом фильтров и электрофокусером через приложение на смартфоне или планшете.

Подготовка к съемке: место и условия


Место ближайшее Подмосковье, Истринский район. Конечно, предпочтительнее выезжать в места с минимальным световым загрязнением, но в моем ритме жизни это пока не реализуемо. Условия для съемки сильно зависят от ясного неба, которое в наших краях — большая редкость. По статистике, в Истринском районе в среднем бывает всего около 60 солнечных дней в году. Поэтому ясные ночи становятся настоящим подарком для астрофотографа.
Для меня каждое фото буквально на вес золота, ведь каждый раз я стараюсь максимально эффективно использовать предоставленное природой окно возможностей. Это требует тщательной подготовки и быстрой настройки оборудования, чтобы не упустить ни минуты драгоценного времени под чистым небом.

Съемка и сбор данных: что нужно знать

Ну вот появилось "небо" — и что же дальше? О предполагаемой ясной ночи я стараюсь узнать заранее, поэтому готовлюсь заблаговременно. В первую очередь я выбираю объект съемки, чтобы он оставался максимально долго на небосводе и располагался под нужным углом к горизонту. Если я буду использовать Ньютон, то обязательно провожу юстировку, чтобы избежать оптических искажений. Затем приступаю к сборке так называемого астросетапа: соединяю электрофокусер, камеру, держатель фильтров и полеспрямители с телескопом. Все элементы подключаю к компьютеру, проверяю совместимость и готовность системы.
Когда наступает ночь, телескоп уже настроен на полярную звезду, что позволяет избежать поля вращения, и полностью отбалансирован. Автогид откалиброван, но я уточняю настройку по полярной звезде для ещё большей точности.
Затем я фокусируюсь на выбранном объекте и настраиваю программу, чтобы она снимала серийные кадры всю ночь. Однако каждые два часа я проверяю состояние системы, чтобы убедиться, что всё работает исправно и настройки не сбились.
Под серийными кадрами стоит понимать то что камера делает много снимков с длительной выдержкой (обычно я снимаю с выдержками по 180 секунд).
Утром, после завершения основной съёмки, когда собраны лайт-кадры, я выполняю съёмку калибровочных флет-кадров. Эти кадры необходимы для устранения оптических искажений на этапе постобработки. Затем я разбираю и убираю оборудование. Теперь сырые файлы готовы к следующему этапу — обработке, которая превращает их в полноценные астрофотографии.

Обработка изображений: как "вытянуть" красоту из снимков

Прежде чем начать обрабатывать фото - "очищать руду", необходимо провести ряд манипуляций. В сыром виде фотографии выглядят как ниже. Это одно и тоже фото (выдержка 180 секунд с фильтром Optolong Pro), но справа показано фото с т.н. растянутой гистограммой, чтобы показать, что сигнал есть. Вы можете увидеть, что сигнал очень слабый и крайне шумный - именно поэтому делается много снимков (для накопления и последующего усиления сигнала) и делаются калибровочные файлы (для уменьшения шума).
За ночь (или несколько) набирается достаточно много практически однотипных снимков и теперь их надо "соединить"\"наложить" друг на друга, чтобы сигнал увеличился, т.е. чтобы проявилась туманность или галактика. В итоге получается одно фото. НО! Даже фильтр от засветки не позволяет полностью избавиться от паразитического сигнала и он тоже суммируется. На фото ниже прекрасно видно, как нарушен цветовой баланс RGB (зеленое фото). Для нивелирования этого эффекта необходимо разделить фото на каналы RGB и провести калибровку по одному каналу, и затем соединить обратно в одно фото. В итоге получается фото справа. Как видим оно тоже далеко до идеала, так как содержит множество артефактов сигналов и шумов, а также градиент (посмотрите за городом как светится горизонт который и создает тот самый градиент) который хорошо виден если сравнить на фото справа верхний левый угол и правый нижний.
В своей практике я использую платное специализированное программное обеспечение для работы с астрофотографией- Pixinsight, но есть достаточно много бесплатных альтернатив. Я использовал эти альтернативы ранее, они тоже хороши, но на мой взгляд на начальном этапе.
Далее происходит "магия", ну не магия конечно, а кропотливая и достаточно интересная работа по очищению сигнала от шумов и усиления полезного сигнала. Не буду тут описывать все что происходит, т.к. по данным процессам существуют часовые видео-гайды и книги, скажу что этот процесс очень важен и имеет ОДНО ГЛАВНОЕ правило нарушив которое вы не будете астрофотографом и если выложите такое фото в сеть - профессиональное сообщество вас захейтит:
Никакого "фотошопа" - только чистый первозданный сигнал. Ничего не дорисовывается, ни единого пиксела туманности/галактики. Только тот сигнал, который Вам удалось собрать и "вытянуть".
Фото выше: IC 1848 — это эмиссионная туманность в созвездии Кассиопеи, также известная как туманность «Душа», еще иногда IC 1848 называют «Эмбрионом» из-за характерной формы, похожей на человеческий силуэт. Красный цвет здесь возникает из-за ионизированного водорода, который при взаимодействии с мощными звёздными ветрами светится в видимом спектре. Голубые области связаны с отражённым светом горячих звёзд и излучением ионизированного кислорода. Туманность находится на расстоянии около 6 500–7 500 световых лет от Земли.

Телескоп, объектив: TS-Optics Photoline 60mm f/6 FPL53 (дублет)
Камера: ZWO ASI 533MC
Монтировка: Celestron Advanced VX
Телескоп-гид: SVBONY 30 f/4
Камера-гид: ZWO ASI462MC
Софт: Pixlnsight
Аксессуары: Optolong L-pro 2"

Slavkovo (Istrinsky district), Россия
Засветка неба: Красная зона

Экспозиция - 10,5 часов (две ночи).
40 x 300" ISO/Gain: 101 - Optolong L-pro 2"
144 x 180" ISO/Gain: 101 - Optolong L-pro 2"
Терпение и практика: что делает астрофотографию особенной

"Каждый атом в вашем теле берёт своё начало во взорвавшейся звезде. И, возможно, атомы в вашей левой руке взяли своё начало в иной звезде, нежели атомы в правой руке. Это, действительно, самая поэтичная вещь, из тех что я знаю о физике: вы все звёздная пыль. Вас не было бы здесь, если бы звёзды не взорвались, потому что химические элементы — углерод, азот, кислород, железо, всё, что необходимо для эволюции и жизни, — не были созданы в начале времён. Они были синтезированы в ядерных печах звёзд, и единственная причина, почему они попали в ваше тело, это потому, что звёзды соизволили взорваться. Так что забудьте Иисуса. Звёзды погибли, чтобы вы могли находиться здесь и сейчас."


Лоуренс Максвелл Краусс

Терпение и практика — вот что делает астрофотографию по-настоящему особенной.

Каждая съемка — это часы подготовки, ожидания подходящих условий и десятки кадров, из которых лишь часть окажется стоящими. Но именно в этом и есть кайф: найти тот самый момент, когда техника, знания и немного удачи сходятся воедино.

Мне еще далеко до настоящих профессионалов, но с каждой новой съемкой, с каждой обработанной фотографией я делаю шаг вперед.

P.S. Спасибо что дочитали эту статью до конца, надеюсь Вам было интересно.
Made on
Tilda