Friday, 26th May 2017

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dic 30 2007

La camera Magzero MZ-5m

(di Emmanuele Sordini e Fabio Padulosi)

Uno dei problemi principali per l’acquisizione di immagini a lunga posa con CCD o fotocamera è, notoriamente, quello dell’autoguida. Il mercato offre numerose alternative: tuttavia si tratta in generale di prodotti esplicitamente dedicati (es. chip integrato nelle camere Sbig, l’SXV Guider delle Starlight Xpress) o validi ma molto costose (Sbig STV), oppure ancora di recentissime uscite sul mercato delle quali non si hanno ancora notizie attendibili (es. Starlight Xpress Lodestar oppure le camere G1 della Moravian Instruments).

Fino ad alcuni anni fa, il protagonista era il famoso Sbig ST4, che ancora si trova sul mercato dell’usato; del suo sostituto STV si sente dire un gran bene, ma a costi davvero proibitivi. Insomma, il problema è la mancanza di un prodotto che coniughi insieme:

  1. leggerezza
  2. semplicità d’uso sia a livello fisico, minimizzando le richieste di energia e il numero di cavi/collegamenti richiesti, sia a livello di software utilizzato
  3. prezzo, che per una camera di autoguida si vuole il più contenuto possibile.

In teoria, si può ricorrere ad alcuni CCD raffreddati come la Atik 16IC oppure le Starlight Xpress di fascia bassa, che fanno bene il loro lavoro ma sono abbastanza impegnative poiché il raffreddamento a cella di Peltier le rende piuttosto “affamate” di energia. Il problema è che, pur garantendo prestazioni di tutto rispetto, esse mancano in generale di soddisfare uno o più dei requisiti di cui sopra.

Recentemente, sembra che la situazione stia cambiando. In particolare la convenienza dei prodotti cinesi ha influenzato anche questo segmento di mercato, permettendo la comparsa di prodotti che, in apparenza, sembrano fare esattamente al caso nostro. Uno di questi, la Magzero MZ-5m, è importata in Italia dall’Ottica San Marco, e fin dalla sua uscita ha riscosso un notevole successo. Pur potendo essere usata anche come camera di ripresa di oggetti luminosi come Luna e pianeti (caratteristiche oggetto di una recensione sulla rivista Coelum), per questo tipo di applicazioni sul mercato esistono alternative migliori. In quest’articolo ci si concentra sul suo utilizzo che più ci interessa, cioè come camera di autoguida.

La Magzero MZ-5m viene consegnata in una confezione spartana ma provvista di tutto il necessario: camera, CD con il software e i driver di installazione (con il supporto per Maxim DL, PHD Guiding, Guidemaster, Astroart), cavo USB (che oltre a trasmettere i dati tra PC e camera ne provvede anche all’alimentazione), e cavo a 6 poli M-M compatibile ST4.

Primo utilizzo della camera

Fabio ed io abbiamo provato (il 30/11/07) la MZ-5m unitamente ad un rifrattore guida SkyWatcher 70/500, in parallelo ad un ED80 come strumento principale e una Atik 16HR per la ripresa. Il tutto era su una Losmandy G11 mossa da un MicroGiga DA1. E’ importante notare che la G11 in questione aveva l’asse di AR con la frizione molto lasca e un generoso errore periodico (30 arcsec in totale): fattori che sono sicuramente da considerars come “handicap” per il sistema di autoguida. Tra i vari programmi supportati abbiamo scelto di utilizzare PHD Guiding, per vedere se effettivamente mantiene le sue promesse di facilità d’uso.

L’installazione della camera è assai semplice: basta seguire le istruzioni allegate e si è pronti per partire. Si presuppone che il sistema di ripresa sia stato già convenientemente sistemato (es. stazionamento polare, bilanciamento, messa a fuoco di CCD o DSLR, ecc.). Dopo aver effettuato i collegamenti necessari (camera con cavi a PC e a porta autoguida ST4 della motorizzazione, e successivo attacco al telescopio guida), si procede come segue:

  1. Lanciare PHD Guiding e impostare la modalità di “preview”
  2. Mettere a fuoco
  3. Non obbligatorio ma senz’altro consigliabile, allineare gli assi X e Y dello schermo rispettivamente con ascensione retta e declinazione
  4. Scegliere una stella di guida
  5. Lanciare la procedura di calibrazione della montatura
  6. Iniziare l’autoguida.

La calibrazione della montatura è una procedura eseguita in automatico da PHD guiding, e consiste nel muovere la montatura nelle quattro direzioni (N, S, E, W) alla velocità di autoguida per verificare il corretto spostamento della stella di riferimento in risposta alle correzioni impartite alla montatura. La calibrazione dura pochi minuti e dopo si è pronti per partire. La calibrazione non va eseguita all’inizio di ogni posa: in teoria, basterebbe solo all’inizio di una sessione osservativa, ma in pratica è meglio ripeterla ogniqualvolta si sposti la montatura in zone di cielo significativamente diverse.

La figura seguente mostra la schermata di PHD Guiding con il telescopio di guida centrato sul Trapezio di Orione, prima di iniziare la routine di calibrazione del’autoguida:

phd2

Appena terminata la procedura di calibrazione sulla stella scelta, PHD la marca con un “mirino” verde ed inizia a guidare:

phd1

Si notino, in ambedue le immagini di cui sopra, le sgradevoli righe orizzontali, le quali non sembrano pregiudicare significativamente le prestazioni del sistema.

Risultati pratici (1): esposizioni e prove di autoguida

Le riprese sono state fatte da una zona suburbana nella parte occidentale della provincia di Varese, certamente non contraddistinta da un cielo particolarmente scuro, ma comunque è sufficiente per questo genere di test. Per effettuare le prove di guida abbiamo scelto due oggetti assai noti: le Pleiadi (M45) e la nebulosa di Orione (M42). Il primo ovviamente non sta tutto nel campo della Atik, mentre il secondo per poco. Dei due oggetti sono state acquisite diverse pose, da poche decine di secondi fino a 10 minuti (durata abbastanza tipica di una singola esposizione con CCD, mentre con DSLR ci si può spingere anche a pose un po’ più lunghe). Di seguito riportiamo alcune le pose (riscalate a risoluzione 800 x 600), con un dettaglio ingrandito delle stelle. Si noti che le pose di M42 sono state un po’ viziate dalla sfortunata scelta della stella di guida, il Trapezio, sul quale riteniamo che PHD guiding abbia avuto qualche problema dal momento che al fuoco diretto di un 500 mm di focale viene risolto in alcune delle sue componenti e quindi non costituisce un oggetto unico e ben definito. Le impostazioni più degne di nota sono:

  • Tempo di posa: 200 msec (0.2 s)
  • Impostazioni di aggressività e recupero giochi: predefinito
  • Velocità di guida: +/-0.6 x (relativa al moto siderale) in AR, 0.5x in declinazione (impostate sulla motorizzazione)

Di seguito si riportano le varie pose (otto in totale) riprese con diversi tempi. Ognuna di esse contiene un riquadro conl’ingrandimento di un dettaglio (circa 3X) di una zona di stelle scelta come campione per verificare la qualità della guida. Nessuna elaborazione, se non un lieve stretching per alcune. Le riprese di M45 sono state viziate da un’infiltrazione di luce nella ruota portafiltri (probabilmente dovuta allo schermo del portatile, troppo vicino e troppo luminoso ).

M45, 30s di posa:

m45_1

M45, 200 s (3m 20s):

m45_2

M45, 300s (5 min):

m45_3

E ora passiamo ad M42. Le immagini sono in rigoroso ordine di lunghezza della posa: esse sono state sottoposte a diversi livelli di stretching (e niente altroi), per cui a volte la quantità di segnale visibile può non essere in linea con il tempo dichiarato. Si inizia con 30s di posa:

m42_1

M42, 1 min:

m42_2

M42, 2 min:

m42_3

M42, 4 min:

m42_4

M42, 10 min:

Risultati pratici (2): magnitudine limite della stella di guida

Successivamente (28/12/07) ai primi test, Fabio Padulosi ha effettuato delle ulteriori prove di guida con la MZ-5m, con un’attrezzatura diversa da quella usata nel primo esperimento. Nel suo caso si tratta di un rifrattore guida ED80, montatura SkyWatcher EQ6 Skyscan, effettuando pose di 600 secondi (10 min), nella zona delle Pleiadi. La sua prova è interessante perché nelle sue esposizioni ha catturato le schermate video che mostravano le stelle su cui ha effettuato l’autoguida, marcando per ciascuna di esse la magnitudine e il tempo di esposizione impostato sulla MZ-5m (che quindi determina anche al ciclo di correzione). L’ottica principale di ripresa era un Intes MK69 (150/900). Di seguito i risultati delle pose sul campo di autoguida.

Posa di guida di 0.2 secondi (attenzione: nella foto l’informazione è errata!)

579_002_1

Posa di guida di 1 secondo

579_1_1

Posa di guida di 2 secondi

579_2_1

Posa di guida di 3 secondi

579_3_2

Posa di guida di 5 secondi

579_5_1

Ecco una posa di 300s (5 min) scattata da Fabio al fuoco diretto di un Intes MK69 (150/900) con CCD Starlight Xpress MX716:

500s_expIl riquadro nella figura sopra mostra una zona ingrandita 3X riquadro sottostante per apprezzare meglio la forma delle stelle:

500s_exp_3Xzoom

Possiamo allora stilare la seguente tabella che riporta le magnitudini delle stelle di guida in funzione del tempo di posa:

T Posa (s) Mag stella guida
0.2 6.43
1.0 7.19, 8.17
2.0 8.59
3.0 9.91
5.0 9.91 (ma con ogni prob. anche > 10)

dalla quale risulta che con uno strumento del diametro di 80 mm e tempi di 1-2s di posa (che diventa anche il ciclo di correzione dell’errore) è possibile guidare agevolmente su stelle di ottava magnitudine. Come valutazione del tutto personale, nonostante Fabio abbia avuto successo con tutti tempi di posa di cui sopra, io personalmente riserverei quelli più lunghi (3 e 5 sec) a montature davvero precise.

Volendo ancora approfondire l’indagine, possiamo provare a trovare una linea interpolante tramite i minimi quadrati (. In ascissa mettiamo il logaritmo in base 10 del tempo di posa, dato che anche le magnitudini sono in scala logartmica. Ecco il risultato:

FitCurve

ove “Fit” indica la linea interpolante la cui formula è la seguente:

MLSG = 2.69 Log10(t) + 8.22

ove t è il tempo di posa impostato per la MZ-5m, “MLSG” la Magnitudine Limite della Stella di Guida. Nel calcolo della retta interpolante ho volutamente escluso la stella più luminosa tra le due di 1s di posa perché un po’ troppo “conservativa”: ciononostante una certa linearità si intuisce soprattutto nella parte iniziale del grafico.

Come considerazione finale di questa digressione sulle magnitudini, la tabella sottostante contiene le correzioni da apportare (magnitudine: algebrica; numero di stelle: moltiplicativa) aggiungere o togliere per conoscere la magnitudine massima utile su cui sia possibile autoguidare con successo: il riferimento rispetto ad un telescopio di 80 mm di diametro.

Diam. telescopio guida (mm) 60 70 80 90 100 110 120 130
Correzione in magnitudini -0.62 -0.30 0.00 +0.26 +0.48 +0.69 +0.88 +1.05
Numero di stelle approx. (fattore moltiplicativo) 0.52 0.73 1.00 1.32 1.67 2.08 2.55 3.06

Gli incrementi risultanti possono sembrare modesti. Consideriamo l’esempio di un telescopio guida di 100 mm: dalla tabella si vede che le stelle utilizzabili possono essere più deboli di circa mezza magnitudine (+0.48), il che corrisponde ad un numero di stelle maggiore del 67% (1.67x)!

Commenti e confronti

Considerando le condizioni di acquisizione delle pose, le prestazioni del sistema di autoguida possono essere ritenute piuttosto soddisfacenti. Probabilmente, con una montatura più precisa sarebbe stato possibile spingere la lunghezza dei tempi, ad esempio nell’ordine dei 15-20′, cosa che non escludiamo di fare in una prova futura. La camera ha comunque dimostrato la sua efficacia, anche grazie al fatto che la generosa dimensione del sensore permette di trovare agevolmente una stella di guida.

Ad ogni modo, non è tutto oro quel che riluce. Nel caso della MZ-5m, i due difetti principali sono: rumorosità del sensore e nella sensibiità non certo brillante. Tanto per fare un paragone, a parità di tutti gli altri fattori la ben conosciuta Mintron MTV-12V1C-EX sembra più sensibile di almeno 1 magnitudine (e forse oltre): il tempo di posa in questo caso è stato ottenuto sfruttando la modalità di integrazione video di 12 pose elementari di 1/50 di secondo l’una, pari a 0.24 secondi; ovviamente non sono validi paragoni con camere raffreddate, dal momento che la MZ-5m non lo è. Dal canto suo, la Mintron ha il sensore più piccolo, non ha la funzionalità di autoguida integrata e richiede l’utilizzo di alimentazione dedicata e di un frame grabber, avendo solo l’uscita video analogica.

Conclusioni

E’ venuto il momento di tirare le somme di questa recensione. Essa ovviamente non pretende di essere definitiva, poiché come ben si sa molti sono i fattori che influenzano la bontà dell’autoguida nel corso di una posa. Quindi ci si può limitare ad esprimere un giudizio su una prova più accuarta possibile, la quale pur sempre è solo un esempio di utilizzo. Possiamo provare a riassumere i principali pro e contro nella seguente tabella:

PRO CONTRO
  • Sensore ampio
  • Camera piccola e leggera
  • Non necessaria alimentazione dedicata (bastano i +5V della porta USB)
  • Facile da usare (almeno con PHD Guiding)
  • Prezzo basso
  • Sensore piuttosto rumoroso
  • Sensibilità modesta
  • Non tutti i SW sono supportati (es. K3CCD Tools)

 

Vediamo di condensare in due righe il risultato di questa prova. Se il prezzo o la scomodità dell’alimentazione extra non sono un problema, allora sul mercato esistono sicuramente alternative decisamente più valide; ma se si è alla ricerca di un prodotto dignitoso (dedicato anche a chi cominci) e che soprattutto non metta in crisi i già martoriati portafogli di noi astrofili :-(, allora la MZ-5m è sicuramente una scelta azzeccata.

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