Nuestro equipo de astrofotografía planetaria

Telescopio Celestron C11 XLT

Como ya sabéis los tubos ópticos más utilizados en  equipo de astrofotografía planetaria son los Smith Cassegrain (S/C), esta configuración óptica ofrece longitudes focales adecuadas para conseguir grandes aumentos en astrofotografía planetaria y su tamaño es muy transportable.

El tubo óptico que utilizo es el Celestron C11 XLT, dispone de una apertura de 11 pulgadas o 280mm y una relación focal f10 (2800mm). Se trata de un equipo ampliamente utilizado por gran cantidad de astrónomos aficionados que resulta un todoterreno por su buen desempeño tanto en visual como en astrofotografía. Me ha servido durante grandes sesiones de observación donde he llegado a resolver nebulosas planetarias de magnitud 14.

¿Cual es el mejor telescopio para astrofotografía planetaria?¿Cual es el mejor telescopio para astrofotografía planetaria?

El tubo óptico esta construido en armazón de aluminio, es decir, la celda del primario es de fundición de aluminio al igual que los soportes del secundario y la placa Smith, esto mejora la aclimatación del equipo que es imprescindible para durante su uso.

En resumen, decidí utilizar este S/C por su apertura de 280mm con una relación focal f10 y que aun con sus 13Kg de masa se puede considerar transportable. Además se me ha brindado magnificas noches de observación tanto para cielo profundo como para planetaria, cabe destacar el gran desempeño en nebulosas planetarias donde se observan contrastes difíciles de distinguir con ópticas más rápidas.

Celestron C11 XLT

Placa Smith y secundario compatible Fastar

Enfocador Baader Diamond Steeltrack SC

Uno de los problemas más comunes de los S/C es el Mirror Shift, este efecto provoca que al desplazar el foco o cambiar la posición del tubo óptico, el primario sufre un desplazamiento que provoca perdida de foco y descolimación en pequeño grado. Ningún S/C está libre de este problema, si bien se hace evidente después de unos meses de uso cuando las piezas pierden su lubricación homogénea o ajuste mecánico.

Se hace imprescindible contar con un enfocador crayford para así conseguir enfocar con el primario bloqueado o inmovilizado, en mi caso después de mucho deliberar me decante por el modelo Diamond Steeltrack de la firma Baader Planetarium. Se trata de un conjunto mecánico muy robusto y de una calidad excelente, dispone de velocidad precisa (1:10) y una capacidad de carga de 6Kg. Sin duda la mejor característica es el sistema de microengranajes y bandas de fricción con polvo de diamante que reduce las flexiones y suaviza su movimiento.

Como parte de la Sistema de captura automatizado DIY, Se diseñó un soporte para un motor paso a paso Nema 17 que realiza el enfoque en cada cambio de filtro de forma automática. Su diseños de ha realizado mediante modelado 3D en AutoCAD e impreso con tecnología FDM en impresora 3D, la lógica programada esta contenida en un Arduino Nano cuyo algoritmo controla varios componentes del sistema de astrofotografía planetaria. El motivo por el cual se ha automatizado el enfoque es eliminar el contacto del astrofotógrafo con el equipo y así evitar introducir molestas vibraciones, además de permitir el enfoque individual en cada filtro utilizado.

¿Quieres conocer la automatización de nuestro equipo?

Enfocador Baader Diamond Steeltrack SC

Soporte 3D motor enfoque

Bloqueo enfocador original

Como hemos dicho anteriormente, es necesario corregir el Mirror Shift para conseguir mantener el foco durante periodos más largos. Mi Celestron C11 XLT no cuenta con bloqueo de espejo por lo que o bien se realiza una delicada modificación (desmontar el tubo óptico e introducir elementos mecánicos a través de la celda del primario) o endurecemos el único apoyo disponible (conjunto tornillo-tuerca solidaria al primario y dedicada al enfoque original)

Por medio de modelado e impresión 3D se ha diseñados una pieza que sustituye a la perilla de enfoque y que brinda la posibilidad de ejercer cierta presión sobre el conjunto rosca-primario-tornillo de enfoque. Aunque está lejos de ser una solución definitiva contra el Mirror Shift, para mi es suficiente ya que otras soluciones más complejas no son aptas para mi perfil de astrofotógrafo que se desplaza al lugar de captura.

No dudéis en DESCARGAR MODELOS 3Dsi quieres implementarlo en tu equipo. Si buscas algo en especial, contacta conmigo y veremos cómo adaptarlo a tu equipo.

Inmovilizador de enfoque original C11

Cinta calentadora y protector antidew

Imprescindible en un equipo de astrofotografía S/C, no hay nada más molesto que sufrir condensación en la placa Smith. Es muy recomendable disponer de algún medio para eliminar la humedad que se deposita sobre la placa y que impide la astrofotografía planetaria además de la observación astronómica. Si nos dispones de cinta calentadora, puedes utilizar un secador de pelo para elevar la temperatura de la placa Smith y así que esté por encima del punto de roció, pero no prestara una solución definitiva como la cinta calentadora.

De igual modo debes proteger la óptica de la humedad que se deposita por gravedad mediante el uso de un protector antidew. Aunque existen multitud de soluciones comerciales, por mi parte creo que es muy práctico utilizar esterilla acolchada disponible en cualquier tienda de artículos deportivos, resulta más económica, menos peso y fácil transporte.

Cinta calentadora 12v

Aclimatación de ópticas

Al tratarse de un tubo óptico cerrado, se crea una cámara de aire dentro del Smith Cassegrain. Cuando la temperatura del primario es diferente a la temperatura ambiente, se provoca un flujo recirculante de aire dentro del tubo e imposibilita la astrofotografía planetaria. El efecto desde el punto de vista de la cámara es como un velo oscilante presente en toda la escena.

Se diseñó un modelo 3D para incorporar al equipo un medio para introducir aire a temperatura ambiente filtrado y acelerar el aclimatado de las ópticas. El tiempo necesario para conseguir la temperatura se incrementa exponencialmente con el tamaño de la óptica, en este caso con 280mm de apertura es necesario al menos una hora para asegurar el aclimatado.

Descarga el sistema de aclimatado desde nuestro ThingiverseDescarga el sistema de aclimatado desde nuestro Thingiverse

Sistema de aclimatación óptica S/C

Contrapeso en declinación

Cuando se utilizan multitud de accesorios en el equipo de astrofotografía, el peso de todos ellos pueden llegar hacer insuficiente la longitud de la cola de milano para contrapesar el eje de declinación. En estos casos se hace necesario un elemento que añade peso al extremo opuesto del tubo óptico y así contrapesar el equipo de astrofotografía.

Para nuestro equipo se diseñó mediante modelado e impresión 3D un soporte compatible con la cola de milano del Celestron C11 XLT que permite añadir contrapesas. El diseño está disponible en nuestro perfil de Thingiverse y puedes descargarlo sin problemas.

Descarga el modelo 3D en nuestro Thingiverse

Soporte contrapesado declinación

Montura ecuatorial

Pieza clave del equipo de astrofotografía y en la que recae el seguimiento y apuntado de los objetos que deseamos capturar. Al contrario que en astrofotografía de cielo profundo, no es necesario disponer de una montura con capacidad de carga sobredimensionada a la masa de nuestro equipo, esto es debido a que en astrofotografía planetaria se realizan grabaciones donde el único requisito necesario es mantener el planeta dentro del sensor sin importar que este se desplace ligeramente en la escena. Por este motivo la montura debe ser perfectamente capaz de desempeñar su función aunque el peso del equipo este muy próximo a la capacidad de carga máxima de la montura.

¿Cul es la mejor montura astronómica para astrofotografía?

La montura que actualmente utilizo es la Skywatcher AZEQ6 y que tan buen desempeño me ha demostrado durante el tiempo que la llevo usando. Como ya sabéis se trata de una montura ecuatorial con una capacidad de carga de 25Kg que actualmente está arrastrando alrededor de 17Kg combinado todo el conjunto. Cuenta con la base de datos y control Synscan que ofrece un manejo intuitivo y fiable, además del robusto trípode que resulta extremadamente estable en todas las condiciones.

Montura ecuatorial Skywatcher AZEQ6

Disipadores electrónica

Al cargar la AZEQ6 cerca de su capacidad máxima, es normal que circule más corriente en la electrónica de potencia de la misma y por lo tanto una mayor temperatura en los componentes que manejan los motores paso a paso de la montura. Aunque no es obligatorio, si es recomendable añadir disipadores térmicos a los integrados de mayor consumo dentro de la placa electrónica (manejo de motores y regular de voltaje). Como se observa en la imagen, se han dispuesto en los cuatro integrados relativos a los drivers y otro para el regulador.

Se trata de una mejora muy económica y que solo aporta protección a la electrónica de la montura en el supuesto se produzca un exceso de corriente que sobrecaliente los integrados. Recordar respetar los límites de voltaje de alimentación y tener en cuenta que cuanto más cerca este del límite inferior (11v en este caso), mayor corriente necesita la montura para funcionar y por lo tanto la electrónica trabajara a mayor temperatura. Si utilizas baterías no dejar que tu montura este alimentada con voltajes inferiores a 12,5V.

Controladora AZEQ6

Cámara de astrofotografía planetaria

Actualmente existen varios fabricantes que tienen en sus catálogos cámaras dedicadas a equipo de astrofotografía planetaria pero en realidad gran parte de ellas son modificaciones de sus modelos de autoguía. Si bien fabricantes como ZWO o QHY tienen modelos especialmente adaptados que consiguen gran cantidad de FPS con sensores muy bien seleccionados para astrofotografía planetaria.

¿Que cámara para astrofotografía planetaria elijo?

Actualmente estamos utilizando la ZWO ASI290MM en su versión USB3.0, se considera una de las mejores opciones disponibles en el mercado para astrofotografía planetaria. Cuenta con un sensor monocromático CMOS Sony IMX290 que alcanza una eficiencia cuántica (QE) del 89% en el canal rojo, pixel de tamaño 2,9um, resolución 1936×1096 y velocidades de captura de 170FPS

Refrigeración por célula peltier

Cuando el sensor y la electrónica vinculada al mismo están realizando una captura, se produce un calentamiento causa del flujo de cargas eléctricas dentro de cada celda fotosensible debido a la propia recolección de fotones y los procesos de amplificación al final de la exposición.

Aunque la refrigeración de sensores está mucho más extendida en el ámbito de la astrofotografía de cielo profundo, no es una mala práctica en el ámbito de cámaras rápidas dedicadas a planetas, Sol y Luna. Obtendremos una reducción de ruido térmico al llevar la temperatura del CMOS por debajo de la temperatura normal de funcionamiento, en el caso de mi ZWO ASI 290MM, puede elevarse alrededor de 10º respecto la temperatura inicial.

El diseño utilizado es válido para cualquier cámara ZWO ASI USB3.0 a la mostrada anteriormente, consta de varias piezas impresas en 3D y elementos eléctricos necesarios. Con esta configuración de célula peltier se consigue reducir unos 15º por debajo de la temperatura ambiente. No es una solución comercial con mayor reducción de temperatura pero sirve perfectamente para astrofotografía planetaria.

Filtros

Como estamos utilizando una cámara con sensor monocromático, es necesario utilizar elementos ópticos para aislar las longitudes de onda que deseemos, no solo para describir los colores que formaran una imagen en luz visible sino también para resaltar detalles que se encuentran fuera de las longitudes de onda visibles por el ojo humano.

¿Qué filtros utilizo para astrofotografía planetaria?

Actualmente estoy utilizando un total de ocho filtros dentro de una rueda de 9 posiciones. Su objetivo es disponer de los colores primarios para permitir la composición RGB y además otros tres filtros con diferente profundidad en el infrarrojo. Las otras tres posiciones se utilizan para filtros dedicados a otros cometidos relacionados con tomas de calibración o ajuste de accesorios ópticos.

Los filtros que utilizo los siguientes:

• Set RGB Baader dedicado para CCD/CMOS
• Astronomik ProPlanet 742 IR
• Astronomik ProPlanet 807 IR
• Filtro IR1000nm
• Wratten 25A (R+IR)
• Wratten 47 (Ajuste ZWO ADC)

Set de filtros para astrofotografía planetaria

Carrusel rueda portafiltros

Rueda Portafiltros

Contiene todos los filtros utilizados para astrofotografía planetaria y permite el cambio entre ellos durante las sesiones de astrofotografía. Existen multitud de ruedas disponibles en el mercado las cuales se diferencian por la capacidad de filtros, el formato de que aceptan y si la rotación del carrusel se efectúa de forma manual o eléctrica.

Al utilizar un total de ocho filtros (mas el tapón de los darks), dispongo de una rueda portafiltros de 9 posiciones que originalmente era de actuación manual pero que se ha modificado para trabajar con un pequeño motor paso a paso y efectuar los cambio de filtros desde el PC mediante protocolo ASCOM y el sistema de automatización que se ha diseñado exproceso para facilitar las capturas.

Es muy recomendable utilizar una rueda portafiltros eléctrica ya que anula la intervención física del astrofotógrafo que introducirá vibraciones en los cambios de filtro. Es una modificación sencilla y económica que lleva cualquier rueda manual a las mismas funcionalidades que una actuada eléctricamente.

Rueda portafiltros modificada

Televue Powermate 2.5x

Se encarga multiplicar la longitud focal nativa del telescopio y por tanto la escala de los planetas en las capturas, aunque el Celestron C11 XLT tiene 2800mm de longitud focal, no es suficiente para conseguir un muestreo adecuado (arcseg/pixel) y así resolver detalles de pequeño tamaño en planetas. Las longitudes focales adecuadas están relacionadas con la propia apertura del tubo óptico y no servirá de nada multiplicar sin control la focal nativa sin tener en cuenta el poder resolutivo de tu equipo.

Una configuración Powermate no es estrictamente la clásica Barlow, mientras la configuración clásica utilizada en lentes Barlow cuenta con una lente negativa que consigue aumentar la focal a consta de perjudicar la calidad. Visto de otro modo se podría considerar una Barlow como un reductor de focal para oculares y es obvio que algunos de fantástica calidad cuenten con lentes negativas para conseguir la focal deseada, sin embargo estas lentes negativas se han diseñado específicamente para cada ocular y por tanto su desempeño esta optimizado.

Televue Powermate consiste en un doblete negativo más un doblete positivo «corrector de pupila». Este sistema de 4 elementos proporciona la función de aumento de un Barlow sin sus limitaciones al restaurar los rayos de campo a su dirección original y por tanto es como si no estuviera incorporada al tren óptico.

Hay que tener en cuenta que esta Powermate, tiene un factor de aumento teórico de 2.5x pero desciende hasta 2x en función de la distancia que separa que existe entre la óptica y el sensor. En este caso la Powermate está colocada como primer elemento justo después del enfocador, el motivo es que es más prioritario tener el ADC lo más cerca del sensor y en menor prioridad los filtros.

Televue Powermate x2.5

Corrector de dispersión atmosférica (ADC)

Cuando los planetas no alcanzan mucha altura sobre el horizonte sufren una dispersión de las diferentes longitudes de onda producida por la atmósfera. El efecto sufrido es similar a la dispersión de la luz en un prisma donde la luz blanca se separa en diferentes franjas del espectro visible, la magnitud de la dispersión está relacionada con la longitud de onda y es mayor cuanto menor es la misma.

Para corregir este problema disponemos de un accesorio llamado ADC (Atmospheric Dispersion Corrector de la firma ZWO) que se encarga de redirigir la luz recibida por el planeta y así restaurar la dispersión atmosférica sufrida, dicho de otro modo, el ADC pretende eliminar esta dispersión mediante dos prismas ajustables que introducen una dispersión negativa con el fin de restaurar la dirección de los haces de luz antes ingresar en la atmosfera.

Este accesorio está muy extendido para cámaras con sensor a color ya sufren en mayor medida la dispersión atmosférica y que se manifiesta al aparecer los colores primarios desalineados y el canal azul parcialmente desenfocado. Las cámaras son sensor monocromático también sufren la dispersión atmosférica pero en menor cantidad ya que los filtros utilizados en los canales de color restringen las longitudes de onda de dicho espectro, pero sigue siendo recomendable para corregir la propia distorsión en el ancho de banda de cada filtro. ZWO recomienda el filtro Wratten 47 para ajustar la corrección atmosférica.

Corrector ADC ZWO 1,25″

Automatización DIY

Para unificar el sistema de automatización de las capturas, se ha ido mejorando un diseño que comenzó a planearse hace un tiempo y que ha ido evolucionando en complejidad y control. El objetivo es controlar el cambio de filtro y enfoque desde una App y FireCapture, esto posibilita la utilización del protocolo ASCOM que envía al microcontrolador  la orden de cambio de filtro y que antes de confirmar su cambio realiza el enfoque en las posiciones ajustadas.

Este sistema consta de control automático en la rotación de la rueda portafiltros, enfoque motorizado mediante motor paso a paso, conectividad Bluethoot y aplicación Android de control. Permite evitar por completo el contacto del astrofotógrafo con el equipo, eliminado las vibraciones por contracto y así ayudando al enfoque de precisión.