Source: http://astrosurf.com/cometas/conferen/instrumental.html
Timestamp: 2018-01-16 21:33:39+00:00

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Elección del instrumental adecuado.
Antes de la compra de cualquier material astronómico deberíamos tener claro que utilidad pensamos sacarle a éste ,y que tipo de trabajo queremos realizar con él. Hay que estar seguro de que elegimos correctamente para que nuestro instrumental cumpla y se adecue a nuestras expectativas.
Debemos tener claro si queremos un equipo que sea portable , o si podemos disfrutar de un equipamiento fijo , y valorar también la calidad del cielo con el que deberemos enfrentarnos.
Solemos pensar que es siempre aconsejable incluso imprescindible, un telescopio del mayor diámetro posible. Esta no es siempre la mejor elección y dependerá de varios factores .
Si necesitamos que sea transportable mi consejo seria no pasar de los 200 mm de abertura , por supuesto podemos elegir un tamaño mayor , pero la mayoría de gente que conozco que ha elegido telescopios de mayor diámetro ha terminado por no sacarlos de casa , por tanto la máxima es :
El mejor telescopio es aquel que realmente llegaras a utilizar.
En la práctica, cuanto mayor es el diámetro del telescopio mayores son los problemas con los que nos enfrentamos , no solo el presupuesto se nos disparará , sino que cuando nos acercamos a los 300 mm de abertura empezamos a percibir mayores problemas de los que podíamos pensar en un principio
Entre ellos la larga focal de los telescopios mayores hace que las fotografías que realicemos sean mas difíciles de obtener: mayor dificultad de guiado, mayor inercia, mayor volumen expuesto al viento, mayor sensibilidad a la contaminación lumínica,... serán problemas con los que deberemos enfrentarnos.
Incluso la montura puede llegar a ser un problema, ya que algunos modelos comparten la misma montura que sus hermanos de menor diámetro.
Esta claro que cuanta mayor abertura la magnitud conseguida será más alta para el mismo tiempo de exposición, pero a la hora de la verdad debemos tener en cuenta que muchas veces la calidad de nuestro cielo limitara fuertemente el uso de los telescopios mayores , tanto es así que a veces el aumentar de diámetro aporta mas problemas que virtudes . Bajo mi punto de vista los problemas que causan los telescopio suben exponencialmente con la abertura de los mismos.
Incremento de mag para distintas aberturas (usando las mismas condiciones de observación y tiempo de exposición):
Telescopio 12" frente a un 6" incremento de +1,54 mag
Telescopio 12" frente a un 8" incremento de +0,83 mag
Telescopio 12" frente a un 10" incremento de +0,40 mag
Telescopio 12" frente a un 14" perdida -0,29 mag
Telescopio 12" frente a un 16" perdida de -0,65 mag
Este tipo de montura por su sencillez y portabilidad esta altamente indicada para su uso en visual ,permite soportar tubos de diámetro considerable 250 -300 sin incrementar demasiado el peso del sistema.
Ecuatoriales alemanas
Este tipo de monturas son unas de las mas apreciadas por los aficionados , sobre todo pensando en astrofotografía
- Facilidad de puesta en estación , pues suele incluir buscador de la polar
- Posibilidad de colocarle distintos tubos ópticos
Por su forma de construcción suele disponer de coronas mas pequeñas que sus homologas de horquilla, el problema es que suele haber algunos diseños donde la calidad escasea mientras que en otros sucede lo contrario.
Ecuatoriales de horquilla
Montura muy compacta que por su diseño carece de contrapesos siendo bastante ligera aunque robusta , suele disponer de engranajes de mayor diámetro lo que redundan en un mejor funcionamiento y precisión de guiado ,por contra solo se adaptan a un tubo óptico en concreto . Otra limitación es que según sea la configuración óptica puede resultar imposible tomar imágenes cercanas al polo celeste.
Este tipo de montura se ha empezado a popularizar recientemente , si esta motorizada es realmente muy cómoda para la observación visual , además no requiere puesta en estación con lo que es muy útil para telescopios transportables. Puede llegar a usarse para astrofotografía aplicándole un tercer motor de seguimiento , aunque suele aparecer un pequeño zigzagueado en las imágenes estelares fruto de las continuas correcciones de los tres motores implicados en el seguimiento.
Es realmente útil y muy recomendable el uso de un telescopio computerizado , para poder trabajar de forma cómoda.
Algunos aficionados consideran esta opción como un lujo superfluo, aunque según sean nuestras pretensiones yo lo considero poco más que imprescindible si queremos trabajar a gusto con una cámara CCD La posibilidad de trabajar desde dentro de casa manejando el telescopio a distancia, desde el ordenador, permite una comodidad y capacidad de trabajo impensable
Hoy en día los modelos LX200, o en su defecto protocolos basados en este modelo, son los que gozan de mayor popularidad y difusión, y hay disponible muchísimo software de control.
Disponer de una conexión a internet en nuestro observatorio, o en su defecto en casa, es prácticamente indispensable si vamos a realizar tareas como la Astrometría y fotometría de cuerpos menores, o cualquier otra tarea científica que nos propongamos . Podremos recibir alertas y estar a la ultima de multitud de acontecimientos interesantes.
Cuando un iniciado me pregunta que telescopio podría comprase suelo preguntarle si dispone de internet , para mi la información lo es prácticamente todo. Primero debemos saber que debemos observar , y luego ya veremos con que lo observamos.
Lo fundamental a tener en cuenta es la calidad del tubo óptico y sus accesorios, por encima del diseño óptico que se trate, bien es verdad que algunos diseños suelen estar presentes en el mercado con calidades muy dispares
Refractores: Este tipo de telescopios goza de mucho prestigio sobre todo para uso planetario. El inconveniente mayor suele ser que si queremos un objetivo de calidad, y de un diámetro considerable, el precio suele ser muy elevado. En la práctica es raro poder adquirir telescopios de este tipo mayores que 150 mm de abertura . La aberración cromática de muchos de ellos los hacen poco aconsejables para uso con ccd.
Desde mi punto de vista, su mayor utilidad es en fotografía de gran campo con película química o actualmente con cámara digital
Newton: Telescopios muy versátiles aunque algo voluminosos, muy aptos para tomas de cielo profundo , aunque a partir de relaciones focales por debajo de f5 requieren un corrector de campo si usamos con ellos cámaras de mayor formato
Catadriopticos: Este tipo de telescopios suele ser muy apreciado por los aficionados por se muy versátil y sobre todo compactos, aunque su relación focal es muy alta existen reductores de focal que nos permitirán obtener una focal menor, más acorde con las cámaras ccd del mercado.
Existen varios tipos de reductores de focal para telescopios S/C:
Los reductores f3,3 que existen en le mercado solo cubren correctamente chips con una diagonal inferior a 11 mm, por lo que no sirve para ccd de gran formato ni para cámaras digitales. Suelen producir cierta distorsión de campo y algo de coma , así como también cierta aberración cromática.
Los reductores de f6,3 sirven para todo tipo de cameras ccd y digitales, aunque pueden mostrar cierto viñeteo este puede corregirse fácilmente con tomas de campo plano.
Disponer de un observatorio en casa tiene la ventaja de poder observar mucho mas asiduamente (estadísticamente en los últimos años he podido observar unas 120 noches al año) a parte de la comodidad de no tener que desplazarse, por contra los cielos de los observatorios caseros suelen ser mas contaminados luminicamente .Otra situación muy habitual es disponer del observatorio en una segunda residencia o incluso en algún lugar mas o menos privilegiado desde el punto de vista astronómico , esta opción suele ofrecer cielos de mucha mayor calidad pero por contra nos obliga a desplazarnos para observar y normalmente solo podremos hacerlo los fines de semana y vacaciones ,(estadiisticamente esto suele limitar el número de noches disponibles a unas 50 al año) .
Existen varias soluciones , las mas frecuentes son la cúpula y techos corredizos. La ventaja principal de la cúpula es que protege muy bien del viento, por contra su precio es elevado y si se requiere operar remotamente es necesario motorizarla y computerizarla para que esta gire con el telescopio de forma autónoma. El techo corredizo es mas económico aunque no suele proteger del viento con la misma eficacia que la cúpula .Su virtud es la sencillez.
Existen multitud de soluciones para cada caso particular, se trata sobre todo de tener un poco de imaginación.
Imagen de mi observatorio que consta de un pistón hidráulico que levanta el telescopio por encima de una ventana corredera.
Esta disciplina requiere, como ninguna ,de cielos muy oscuros, pero no necesariamente de telescopios sofisticados. Normalmente deberemos desplazarnos muchos Km para gozar de cielos suficientemente oscuros par poder realizar observaciones con la cual deberemos escoger un telescopio que pueda ser transportado con relativa facilidad..
Astrofotografía con película química
Esta disciplina , después de un reinado de muchos años, se esta quedando obsoleta. Los resultados que pueden obtenerse con cámaras fotográficas digitales, ya sea con sensores CMOS o CCD, son equiparables, sino superiores, a los que se obtenían con la fotografía química, con la ventaja de un tiempo de exposición menor y de unos resultados tan inmediatos que permiten mejorar y corregir posibles errores durante la captura de imágenes. Es por todo ello , que no suelo animar a nadie a iniciarse en astrofotografía química.
Ademas, me consta que varios fabricantes de película química han empezado ha retirar algunas de ellas del mercado.
Imagen obtenida por Carles Tudela con una Canon 300D y teleobjetivo de 200 mm.
CCD , Cámaras digitales , web-cam
Para la elección entre una cámara CCD (propia para astronomía) o una cámara fotográfica digital , hay que tener claro que uso pretendemos darle a la misma .
Desde mi punto de vista las cámaras fotográficas digitales vienen a sustituir con muchas ventajas las antiguas cámaras de película química, así pues ,su uso para realizar autenticas fotografías astronómicas a todo color es mas que adecuado. Ahora bien, si lo que buscamos es poder realizar un trabajo un poco mas serio, aunque quizás menos vistoso, o con fines mas científicos , como la fotometría y astrometría de cuerpos menores , búsqueda de supernovas, planetas extra solares ...... etc. nuestro aliado es sin duda una CCD astronómica .
Como opción económica vale la pena señalar el uso de las web-cam modificadas para uso astronómico , estas cámaras son posiblemente la mejor opción para uso planetario y aunque en cielo profundo sus resultados son mas bien precarios , sirven para iniciarse a la técnica CCD de forma económica.
CCD - Características técnicas
Características técnicas a tener en cuenta de una cámara CCD
Este es uno de los valores más importantes de la cámara a tener en cuenta. Este valor, expresado en %, nos indica que cantidad de luz es realmente captada por la cámara en una longitud de onda determinada. Es interesante ver como varia la eficiencia cuántica en función de la longitud de onda. Desde luego una cámara con mayor eficiencia y que cubra un rango de longitudes de onda mayor será sin duda la mas interesante.
Si vamos a realizar tricomía será necesario que el chip CCD tenga una buena respuesta tanto en el azul , como en el verde, como en el rojo. Para otros menesteres también será muy interesante que la cámara tenga buena sensibilidad en el infrarrojo cercano, pues muchos objetos de cielo profundo emiten en esta longitud de onda .
En esta gráfica podemos ver la comparación de eficiencia cuántica de dos modelos CCD diferentes. Como puede verse, la opción azul es la mas interesante de las dos.
Este dispositivo solo tiene por misión hacer que los pixeles con mas iluminación no lleguen a desbordar, lo cual provoca feas rayas. Este dispositivo, aunque bastante valorado por los usuarios más "postaleros" y que a priori parece una ventaja, tiene sin embargo graves efectos secundarios. El principal es que debido al diseño del mismo (hace falta un electrodo más por cada pixel ) la eficiencia cuántica del chip con antiblooming es mucho menor ,casi la mitad. También provoca que la respuesta de la ccd deje de ser lineal algo antes del nivel de saturación , esto último aunque puede afectar a las medias fotométricas , es fácilmente reproducible con lo que podemos hacer una prueba de linealidad de nuestra cámara para averiguar en que nivel de grises deja de comportarse linealmente.
Tengamos presente que las cámaras profesionales no disponen nunca de antiblooming, es solo un dispositivo para aficionados
Capacidad electrónica
Es la cantidad máxima de electrones que un pixel puede captar antes de saturarse. Pixeles de mayor tamaño tienen mayor capacidad para almacenar electrones.
Para pixeles muy pequeños este valor será mas bien bajo lo que podría provocar que partes más brillantes de la imagen queden saturadas antes que otros detalles débiles fueran captados.
Este parámetro corresponde al ruido generado por el simple hecho de leer información acumulada en el chip . Es verdaderamente un factor limitante , pues en este caso no podemos hacer nada para minimizar dicho ruido. De todos modos la mayoría de cámaras actuales disponen de un error de lectura suficientemente bajo.
Es la cantidad de electrones que se generan en el chip aunque este no este expuesto a la luz .Varia mucho con la temperatura, cayendo a la mitad cada vez que la temperatura desciende unos 5 grados
Este valor al que suele darse mucha importancia no es en realidad tan fundamental como parece, siempre y cuando no represente mas del 50 % del ruido causado por el ruido del cielo .Es necesario para minimizar este problema realizar una serie de tomas oscuras con el mismo tiempo de exposición y a la misma temperatura que las tomas que vallamos a realizar ,para posteriormente restar dichas tomas oscuras
Algunas cámaras ccd poseen obturador mecánico que actúa impidiendo el paso de luz sobre el chip una vez ha finalizado el tiempo de exposición. Este dispositivo es muy útil pues nos permitirá obtener imágenes darks sin tener que tapar la boca del telescopio , a la vez que nos proporcionara imágenes de mayor calidad. De hecho, en las cámaras que carecen de obturador aparece un ligero gradiente en la imagen debida a que durante el proceso de lectura, que no es instantáneo , las filas que se han leído al final han sido expuestas un poco más que las que se leyeron al principio.
El control de temperatura permite regular la temperatura de la cámara de manera que es posible utilizar durante toda la noche los mismos darks, ya hayan sido obtenidos al principio de la noche o incluso utilizar una colección de darks realizados en noches anteriores y guardados en el disco duro.
Particularmente utilizo una colección de darks realizados a distintas temperaturas y con los tiempos de exposición que suelo utilizar , a fin de evitarme realizar nuevos darks cada noche.
Es fundamental elegir un tamaño de pixel que se adapte bien a la distancia focal del telescopio que vayamos a utilizar, al seeing de nuestro cielo, y al trabajo que queramos realizar con nuestra cámara. El error más frecuente que he podido observar hace relación a la incorrecta elección del tamaño del pixel. Suele haber un mito sobre la idoneidad de poseer pixeles de pequeño tamaño , veremos que esto puede ser un problema en muchos casos.
Debemos tener en cuenta que un pixel, de por ejemplo 20 micras, será 4 veces más sensible que uno de 10 micras, trabajando a la misma focal. Sin embargo, la resolución de la cámara con pixeles de 20 micras será la mitad que su homologa de 10 micras.
También debemos saber que dos chips con pixeles de distinto tamaño nos proporcionaran imágenes idénticamente expuestas si los hacemos trabajar a la misma resolución (entendemos que ambos chips tiene la misma eficiencia cuántica). Veamos un ejemplo:
Disponemos de dos equipos:
A: Cámara CCD con pixeles de 20 micras montada en un telescopio de 20 cm de diámetro y de 2000 mm de distancia focal.
B: Cámara CCD con pixeles de 10 micras sobre un telescopio de 20 cm de diámetro y de 1000 mm de distancia focal.
En ambos casos las imágenes obtenidas serán equiparables, tanto en resolución, como idénticamente expuestas. Veamos el porque: En el equipo A tenemos un chip 4 veces mas sensible, pero al trabajar a doble focal que con el equipo B, solo recibiremos una cuarta parte de la luz que recibiría este.
El equipo B, pese a tener 4 veces menos sensibilidad por el tamaño de sus pixeles, recibe 4 veces más luz debido a su corta focal. Una cosa compensa la otra, siempre y cuando ambas cámaras tengan la misma eficiencia cuántica y ambos telescopios tengan la misma transmisión de luz
La resolución adecuada viene determinada por dos factores calidad del cielo y tipo de trabajo a realizar.
Para calcular la resolución debemos utilizar estas sencillas formulas:
S/C 12" a f 6,6 = 2035 mm de focal + cámara CCD ST9-E 20 micras = 2.03 segundos de arco por pixel
S/C 10" a f3,6= 900 mm de focal + cámara CCD ST7-ME 9 micras =2.06 segundos de arco por pixel
Ambas combinaciones proporcionaran imágenes semejantes pese a la discrepancia de focal utilizada, y si ambas cámaras fueran de la misma eficiencia cuántica obtendríamos exactamente la misma respuesta o sensibilidad.
Para planetaria suele ser óptimo trabajar a resoluciones tan altas como 0,25 o 0,50 segundos de arco por pixel .Esta alta resolución solo suele ser posible debido al corto tiempo de exposición necesario ,pues la atmósfera como veremos más adelante rara vez permite estos valores de resolución para tiempos de exposición prolongados.
La resolución óptima en este caso suele entrar en una banco entre los 2 y 8 segundos de arco por pixel
Astrometría de cuerpos menores
Para realizar esta disciplina es óptimo trabajar a una resolución entre 2 y 3 segundos de arco
La calidad del cielo es uno de los factores principales que deberíamos tener en cuenta a la hora de elegir el instrumental adecuado . Por desgracia los cielos más oscuros no suelen estar cerca de las grandes urbes donde vivimos la mayoría .
Hay dos parámetros distintos que infieren sobre la calidad del cielo
1º Oscuridad :
Este valor suele ser el más conocido y es realmente determinante si nuestra pretensión es la observación visual. Aunque gracias a las nuevas tecnologías CCD permiten poder obtener unos buenos resultados incluso en cielos más que mediocres. En la peores noches nos veremos obligados a multiplicar el número de exposiciones para obtener una suma o integración con la suficiente relación señal ruido.
Quiero hacer hincapié en la gran posibilidad que nos ofrece poder sumar multitud de imágenes para obtener una imagen resultante con mayor relación señal ruido, que nos hará aparecer objetos o detalles que no éramos capaces de apreciar en una sola imagen. Con esta técnica se puede llegar realmente muy lejos incluso con cielos bastante contaminados luminicamente..
Esta imagen es un ejemplo de lo lejos que se puede llegar con una CCD y un cielo de muy poco calidad
La oscuridad del cielo se mide en magnitud por segundo de arco al cuadrado.
Cielo urbano = 15 - 16
Suburbano 17 - 18
Montaña = 19 - 20
2º Turbulencia
Este valor nos da una idea de la turbulencia del cielo, la cual influye directamente sobre la calidad de las imágenes.
Se calcula midiendo la anchura en segundos de arco de la imagen de una estrella. De hecho es el ancho a media altura del máximo nivel de cuentas. Este valor se denomina FWHM (ancho de una estrella a media altura)
Este valor es realmente determinante a la hora de elegir que resolución será la óptima para realizar tomas de máxima calidad posible, por desgracia y salvo que estemos en sitios realmente privilegiados y normalmente a cierta altura (más de 2000 m ) nuestro seeing FWHM seguramente se moverá en un abanico de entre 4 y 6 segundos de arco. En la práctica para obtener la máxima calidad que nuestro cielo nos permite debemos trabajar a el doble de resolución de este valor. Así pues entre 2 y 3 segundos de arco por pixel , suele ser el valor máximo de resolución útil para el cielo típico de un aficionado,
siendo generalmente inútil trabajar a resoluciones superiores a esta.
El valor FWHM obtenido de nuestras imágenes no solo hace referencia a la calidad del cielo, también influye en este valor la calidad de guiado de nuestro telescopio , así como la calidad óptica del mismo.
Un mal guiado e incluso el uso de algunos reductores de focal puede hacer incrementar este valor de forma muy negativa.
Guiado del telescopio
Existen varios modos de guiar el telescopio:
Sin guiado:
Lo más sencillo es confiar en la calidad de las coronas y bisinfines y realizar varias tomas de tiempo de exposición cada vez más prolongados hasta ver cual es el máximo tiempo que nuestra montura permite obtener imágenes puntuales. Algunos dispositivos como el PEC (control de error periódico) ayudan a incrementar dicho tiempo. Existe una respuesta muy variable del tiempo máximo que permite un telescopio. Lo ideal seria poder obtener, como mínimo, 1 minuto de exposición , pues siempre podemos hacer múltiples sumas del tiempo máximo que nos permita nuestra montura a fin de incrementar muy notablemente la calidad y magnitud limite de nuestras imágenes. Con esta técnica es posible llegar a resultados verdaderamente impresionantes.
Ejemplo de una sola toma de 20 s
Ejemplo de 30 tomas de 20 segundos
Guiado web-cam :
Colocamos un tubo paralelo con una web-cam o ccd y realizamos el seguimiento a través de una estrella guía.
Este modo de trabajar es muy útil sobre todo en aquellos telescopios que no permiten conseguir tiempos de exposición cercanos a 1 minuto, en la práctica suele ser difícil lograr tomas correctas por encima de los 5 minutos debido a flexiones en el tubo o movimiento del espejo, en el caso de los S.C. , sin embargo nos permitirá incrementar de forma notable el tiempo de exposición de nuestra montura.
Star 2000 (Starlight)
Este sistema aprovecha el interlineado de algunos chips ccd para proceder de la manera siguiente, durante el 50 % del tiempo de exposición las lineas pares del chip se encargan de capturar la imagen , mientras las impares se dedican al seguimiento de una estrella guía (una estrella cualquiera dentro del campo de la imagen). Pasado el 50% del tiempo se invierten los papeles, capturando las lineas impares y siguiendo las pares. Con esta técnica se obtienen imágenes bien puntuales, con la salvedad que deberemos utilizar el doble del tiempo de exposición que en una imagen sin guiado. El problema más grave es que si estamos capturando un objeto con movimiento, como puede ser un cometa o asteroide, este saldrá desgarrado en la imagen , pues en realidad las lineas pares habrán visto el objeto en un sitio y las impares en otro.
Doble chip (SBIG)
Dispositivo patentado por SBIG que consta de dos chips ccd colocados uno al lado del otro. Mientras con un chip capturamos la imagen , en el otro colocamos la estrellas guía. De este modo conseguiremos un guiado perfecto pues aunque tengamos flexiones o movimientos en los espejos , estos serán iguales para ambos chips.
Ejemplo de una sola toma de 10 minutos (con guiado de doble chip)

References: resolución 
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