Guida all’Astrofotografia

Scopo di questa guida è fornire nozioni generali sulle varie tecniche di astrofotografia, sugli strumenti da utilizzare e sui soggetti da fotografare.
Cominciamo sottolineando le principali differenze rispetto alla fotografia tradizionale: la prima importante differenza è nella focale degli obbiettivi, contenuta nella fotografia classica (da 18 a 350/400 mm), generalmente più estesa nell’astrofotografia, che utilizza maggiori ingrandimenti.

8_inch_newtonian_reflector_telescope_with_motor_clock_driverUn’altra differenza è sul rapporto focale, parametro che determina la luminosità dello strumento: il rapporto focale delle macchine fotografiche tradizionali è di solito basso, indice di una luminosità elevata, che consente di raccogliere una maggior quantità di luce mantenendo bassi tempi di esposizione; nella fotografia astronomica invece il rapporto focale degli strumenti è notevole, questo perchè il diametro dei tubi dei telescopi è maggiore che negli obiettivi delle fotocamere; ne deriva una luminosità inferiore che deve essere compensata da tempi di esposizione più alti, anche in virtù della scarsa luminosità degli oggetti celesti da fotografare.

C’è da dire che i produttori di telescopi sono riusciti con la tecnologia moderna ad ottenere rapporti focali molto spinti (f/4 – f/5), creando strumenti dedicati all’astrofotografia, ma oltre una certa soglia la curvatura della lente nei rifrattori o dello specchio nei riflettori genera un difetto chiamato “coma”, per cui l’immagine ai bordi del campo risulta “allungata”, con conseguente degradazione della qualità della foto. Tale difetto è tuttavia in parte attenuabile con lenti chiamate correttori/riduttori di coma, da interporre tra il telescopio e il corpo macchina.

 


 

Tecniche fotografiche

Veniamo ora alle tecniche:

 

Fotografia astronomica su treppiede fisso

foto-su-treppiede-fisso1Questa tecnica prevede l’installazione della macchina fotografica su un treppiede fisso, ed è utilizzata principalmente per immortalare la rotazione apparente degli oggetti sulla volta celeste dovuta alla effettiva rotazione della Terra.
Puntando l’obiettivo verso il polo nord celeste e impostando un tempo di esposizione relativamente lungo si avrà come risultato una foto dove l’orizzonte è fisso e le stelle che creeranno le classiche scie concentriche, con un effetto scenografico notevole e d’impatto.
Questa tecnica, relativamente semplice da mettere in pratica, viene utilizzata anche per fotografare gli sciami di meteore che periodicamente attraversano il cielo in determinati periodi dell’anno, i quali appariranno con una traiettoria decisamente diversa rispetto ai cerchi generati dalle stelle.

Fotografia astronomica con inseguimento

Più evoluta della prima, questa tecnica presuppone l’installazione della fotocamera su una montatura equatoriale che abbia almeno l’asse di declinazione motorizzato in modo da compensare il moto rotatorio terrestre. Con un accurato allineamento dell’asse equatoriale della montatura al polo nord celeste si avrà la possibilità di effettuare foto con tempi di esposizione molto lunghi che non risentano dell’effetto mosso generato dalla rotazione della Terra. I tempi di esposizione saranno tanto più lunghi quanto più deboli saranno gli oggetti che si è deciso di fotografare, come nebulose, galassie e ammassi stellari/globulari. Per fotografie ad alta risoluzione di pianeti e della Luna i tempi di esposizione saranno di solito inferiori, ma gli ingrandimenti più elevati.

Fotografia astronomica in parallelo

foto-in-paralleloI migliori risultati in campo astronomico si avranno tuttavia con l’ausilio di un telescopio. La fotografia in parallelo consiste nel montare la macchina fotografica sulla schiena dello strumento, utilizzando quest’ultimo come “guida”: per mezzo di un oculare con reticolo illuminato e tramite i moti micrometrici motorizzati della montatura si cercherà di mantenere il campo immobile puntando al centro del crocicchio del reticolo una stella in prossimità del campo inquadrato, effettuando continue correzioni in modo da eliminare completamente quei difetti dell’allineamento e mantenere l’oggetto immobile nell’obiettivo della macchina fotografica consentendo pose anche di diverse ore. La guida può essere anche assistita via software, con l’ausilio di programmi dedicati collegati alla montatura e al telescopio che automatizzano il puntamento della stella mantenendola al centro del campo.

Fotografia astronomica a fuoco diretto

astrophotografia-fuoco-direttoSe si vuole sfruttare invece il telescopio come obiettivo per la fotocamera si applica la tecnica della foto a fuoco diretto, che consiste nel collegare il corpo macchina al fuoco del telescopio (tramite opportuni adattatori chiamati T-Adapter o T-Ring) e sfruttare tutta la grandezza del diametro di apertura del telescopio per fotografie astronomiche. Altro vantaggio, oltre a quello sopracitato, sarà un contrasto elevato (soprattutto utilizzando un telescopio rifrattore) nella fotografia planetaria, e una nitidezza e luminosità superiori per gli oggetti del profondo cielo (utilizzando in genere telescopi riflettori). Gli svantaggi possono derivare dalle focali molto lunghe degli strumenti, che quindi vanno compensate da lunghi tempi di esposizione, avendo cura di allineare in maniera perfetta la montatura per evitare l’effetto mosso.
meade_guida_fuori_asseLa guida assistita si potrà effettuare in due modi: 1) montando un telescopio sulla schiena del telescopio primario usato a fuoco diretta dalla fotocamera, e inseguendo la stella guida a mano o tramite l’ausilio di software dedicati; 2) effettuando una guida “fuori asse”, ossia interponendo tra il corpo macchina e il telescopio un prisma che devierà parte della luce perpendicolarmente all’asse del fuoco su un oculare secondario, con reticolo illuminato, che ci consentirà di effettuare la guida.

 


 

Quali strumenti fotografici utilizzare

Tralasciando per ora l’importanza di una montatura equatoriale ben stabile e bilanciata, che riduca al minimo l’effetto backslash dei motori (dovuto spesso ad un impreciso accoppiamento corona/vite senza fine degli assi di A.R. e DEC.) i principali strumenti utilizzati dagli astrofili per riprese in campo astronomico sono:

 

Reflex analogica

pentax-analogica1Soppiantata ormai quasi completamente dagli strumenti digitali, la reflex analogica in campo astronomico soffre del grande limite causato dalla saturazione della pellicola a lunghi tempi di esposizione, che vanifica gli sforzi dell’astrofilo e rende ormai obsoleto questo strumento.
I pochi “puristi” che ancora la utilizzano sono ben accorti nello scegliere pellicole dedicate, magari molto costose, che riducono al minimo questo difetto intrinseco.

Fotocamera digitale

compattaLe fotocamere digitale possono essere utilizzate proficuamente in ambito astronomico, e danno il meglio nelle riprese che richiedono brevi tempi di esposizione.

La tecnica più utilizzata è quella della proiezione dell’oculare, dove la fotocamera, tramite un opportuno adattatore, viene posizionata di fronte all’oculare del telescopio.

Reflex digitale

nikon-d70La reflex digitale è sicuramente lo strumento fotografico più utilizzato nel campo dell’astronomia amatoriale, grazie alla sua versatilità come ad esempio la possibilità, tramite appositi software, di controllare tutti i parametri dello scatto, gestire la messa a fuoco ecc.
L’utilizzo della reflex digitale in astrofotografia avviene effettuando più scatti del soggetto con tempi di esposizione lunghi, per poi effettuare lo “stacking” delle foto ottenute, ovvero la somma tramite appositi programmi, sottranedo a questi il dark frame, ossia lo scatto a obbiettivo chiuso che cattura il rumore di fondo del sensore CCD della fotocamera. Il risultato è una foto che risulta dalla somma delle migliori foto ottenute nell’arco della sessione fotografica.

Camera CCD

ccd_camSe si vuole ottenere il massimo dalla fotografia astronomica e non si hanno problemi di budget allora lo strumento che fa per voi è una camera CCD. Esso viene impiegato a fuoco diretto e le immagini risultanti vengono poi elaborate con appositi software di manipolazione delle immagini.
I sensori delle camere CCD sono di alta qualità e il rumore elettronico di fondo, insito in tutti i dispositivi di questo genere, viene quasi completamentge eliminato raffreddando il sensore con una cella di Peltier posta sul retro dello strumento. Abbassando drasticamente la temperatura del sensore infatti si limita il movimento aleatorio degli elettroni, mostrando immagini quasi completamente prive di rumore; i software di elaborazione delle immagini fanno il resto.
Ovviamente, oltre ad una necessaria esperienza nella regolazione dei settaggi del CCD, è richiesta anche una discreta esperienza informatica per l’utilizzo dei software di elaborazione delle immagini.

Webcam

philips_vesta_proUn’alternativa alle costose camere CCD è rappresentata dalle webcam: le più comuni webcam per uso domestico infatti possono rivelarsi utili strumenti astrofotografici, con opportune modifiche. Questo perchè incorporano al loro interno un piccolo sensore CCD che può fungere da strumento di ripresa, in genere su oggetti planetari e sulla Luna.

Il metodo è quello della proiezione dell’oculare (meno “distruttivo” per la webcam) o quello a fuoco diretto. In quest’ultimo caso occorre smontare il corpo lente della webcam e mostrare il sensore CCD, che tramite opportuni raccordi, viene innestato nel fuoco del telescopio per la ripresa. E’ consigliabile anche un filtro IR cut per migliorare contrasto e qualità dell’immagine.

Le migliori webcam testate in astrofotografia sono le Philips, in particolare i modelli Vesta, ToUcam PRO e SPC900, modificate in base alle specifiche dettate da Steve Chambers per rallentare i tempi di esposizione aumentando di conseguenza la sensibilità del sensore.

I soggetti da fotografare

Che sia un pianeta, una nebulosa, una stella doppia o il sole, in astrofotografia è bene applicare una tecnica precisa a seconda del soggetto da immortalare. Ecc una breve sintesi delle tecniche più utilizzate:

Grande campo

Forse la tecnica fotografica più semplice da praticare, la fotografia a grande campo interessa soggetti come la Via Lattea,  nebulose diffuse o le costellazioni. I tempi di esposizione possono essere bassi e per questo a volte può non essere necessaria una montatura equatoriale, basta infatti un semplice treppiede fotografico.

Per apprezzarne però al massimo gli effetti, è consigliabile montare lo strumento fotografico su una montatura che permetta l’inseguimento dell’oggetto da fotografare.

Nonostante la sua semplicità, spesso il limite più grande è la necessità di un cielo molto buio, per cui è consigliabile uscire fuori dai centri abitati, meglio in zone di montagna.

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