Una perfetta messa in stazione, anche con la miglior meccanica, non permette tempi di ripresa superiori a qualche minuto senza un sistema di guida.

Con l'avvento della tecnologia software applicata al ccd ed ai sempre più potenti personal computer, la guida manuale col reticolo illuminato su oculare fuori asse o su cannocchiale supplementare è stata soppiantata dai sistemi di autoguida.

Un sistema di autoguida è composto da un ccd che riprende ad intervalli relativamente brevi una stella di guida, passando l'immagine ad un software che esamina rapidamente la posizione della stella nel fotogramma ed istruisce la meccanica sulle correzioni da eseguire, per riportare la stella al centro del campo di guida.

Chiaramente, affinchè il sistema sia efficace, tutte queste attività automatiche dovranno avvenire in un arco di tempo molto breve, tipicamente nell'ordine della decina di secondi.

I sistemi di ripresa con autoguida che io conosco sono di due tipi:

• Doppia camera ccd; una per la ripresa sullo strumento principale ed una di autoguida su un cannocchiale ausiliario;

• Camera ccd con doppio sensore (brevetto SBIG), che utilizza entrambi i sensori ccd su un unico strumento; il sensore principale per la ripresa ed il sensore secondario per l'autoguida.

I software di acquisizione immagini da camera ccd sono normalmente predisposti per funzionare con entrambi i sistemi, dipendendo solitamente dai driver delle rispettive camere ccd. Dal lato del software e quindi, dell'utente che si trova ad operarvi, il funzionamento dei due sistemi è praticamente uguale. Differisce, ovviamente, il sistema di montaggio, allineamento e doppia messa a fuoco.

Il sistema del doppio sensore (SBIG, che io utilizzo attualmente) è innegabilmente pratico, anche se in alcuni casi mostra dei limiti. Tra questi, la difficoltà, a volte, di rintracciare una stella di guida adeguata nei pressi del soggetto da riprendere e, inoltre, la quasi impossibilità di autoguidare quando si riprende con filtri a banda molto stretta, come gli h-alpha < 5nm. In quest' ultimo caso, infatti, il sensore guida ' vede' anch' esso attraverso il potente filtro o, meglio, non vede quasi niente!

Per contro, la guida con due camere ccd impone la presenza di un cannocchiale di guida, una doppia camera ccd, una doppia alimentazione, una doppia connessione al pc ed una doppia messa a fuoco. Probabilmente è più una soluzione da osservatorio che non da astrofotografi erranti .


LA TECNICA

Lasciando da parte la scelta sul tipo di setup, andiamo a vedere come si regola e si utilizza un sistema di autoguida. Quanto segue è unicamente frutto della mia esperienza con CCDSoft, anche se MaxIm/DL non differisce nella sostanza, se non in qualche particolare dell'interfaccia utente.

Prima di fare qualunque operazione con l'autoguida è necessario avere eseguito una buona messa in stazione ed una buona messa a fuoco, con gli strumenti già adeguati alle condizioni di temperatura ed umidità dell'ambiente circostante.
Il computer, ovviamente, dovrà essere collegato alla montatura per il controllo dei movimenti sui due assi, direttamente o tramite la camera ccd.

Verificato tutto questo, la prima operazione da eseguire è la calibrazione, che consiste nel far apprendere al software di quanti pixel si muove il fotogramma durante il movimento della montatura alla velocità di correzione impostata, nelle quattro direzioni est, ovest, nord, sud.

Prima di eseguire la calibrazione, bisogna puntare lo strumento sull'oggetto da riprendere. Non è possibile eseguire la calibrazione su un oggetto e poi avviare l'autoguida su un altro soggetto distante. I manuali dicono che si può fare soltanto se la declinazione è uguale in entrambi i soggetti, ma ho verificato che la qualità della guida decade comunque quando l'angolo in A.R. tra i due soggetti supera le 3-4 ore. Da qui, preferisco rifare la calibrazione tutte le volte che cambio zona.

Ecco le fasi da eseguire per una buona calibrazione:

1. Centrare il soggetto da riprendere con il sensore principale. Con le camere con doppio sensore, il sensore guida inquadrerà un' area adiacente; mai la stessa del soggetto inquadrato sul sensore principale;

2. Riprendere un frame di 5 secondi con il sensore guida ed esaminare la ripresa: dovremo individuare la stella più luminosa e portarla eventualmente verso il centro del campo orientando in AR/Dec con la pulsantiera. Piccoli spostamenti nell'ordine di qualche grado per trovare una buona stella di calibrazione non comprometteranno la qualità della calibrazione e della guida;

3. Valutare la luminosità della stella che si utilizzerà per la calibrazione. Non dovrà essere inferiore al 10% e non superiore al 30% del valore di saturazione del sensore (es. 6000 - 20000 con sensori a 16 bit di profondità). In entrambi i casi, sarà necessario adeguare il tempo di posa per adeguare la lettura ai valori indicati, non superando però i 10-15 secondi se la stella è troppo debole. In questo caso, si potrà intervenire sul binning del sensore di guida, portandolo a 2x2, se possibile, per quadruplicarne la sensibilità; per esperienza ho accertato che la minore risoluzione non diminuisce la qualità della calibrazione o della guida;

4. Predisporre sulla pulsantiera della montatura una velocità di correzione manuale <= 1x, preferibilmente 0.5x; scendere a velocità più basse soltanto con meccaniche molto precise, quasi esenti da backlash, ed alte lunghezze focali, al di sopra dei 2 metri; predisporre la sottrazione automatica del dark frame sul sensore di guida (modalità AutoDark);

5. Avviare la procedura di calibrazione con tempi di ripresa di 8-10 secondi sull'asse X (A.R.) e 10-12 secondi sull'asse Y (Dec.). Se il software lo permette, indicare un valore di pausa (delay) di un paio di secondi dopo la ripresa, prima di passare a quella successiva; questo permetterà alla meccanica di ' stabilizzarsi' prima della ripresa successiva, eliminando eventuali sbavature dovute al backlash.

6. Lasciare che il sistema esegua la calibrazione, che avviene in quattro passi, nelle quattro direzioni, durante le quali il software esegue le seguenti attività:
     - riprende un frame;
     - individua la stella più luminosa e ne memorizza la posizione;
     - muove il campo a destra per il numero di secondi indicati in A.R.;
     - riprende un frame ed individua la nuova posizione della stella, prendendo nota della nuova posizione;
     - muove il campo a sinistra per il numero di secondi indicati in A.R.;
     - riprende un frame ed individua la nuova posizione della stella, prendendo nota della nuova posizione;
     - muove il campo in alto per il numero di secondi indicati in Dec.;
     - riprende un frame ed individua la nuova posizione della stella, prendendo nota della nuova posizione;
     - muove il campo in basso per il numero di secondi indicati in Dec.;
     - riprende l'ultimo frame ed individua la nuova posizione della stella, prendendo nota della nuova posizione.
   

Se tutto è andato bene, adesso il software ha appreso e sa di quanto si muove una stella nelle quattro direzioni per il numero di secondi indicati; conseguentemente, sa anche quanti secondi di correzione (o loro frazione) occorreranno per riportare una stella al centro del campo, qualora si sia spostata.

A questo punto, possiamo ricentrare il soggetto da riprendere, nel caso ci fossimo allontanati di qualche grado alla ricerca di una stella per la calibrazione, e riprendere un frame sul sensore di guida, per individuare la stella che utilizzeremo per l'autoguida. Con una posa di 5-10 secondi, la luminosità della stella dovrà stare tra il 3% ed il 30% del valore di saturazione del sensore di guida.

Diversamente, ci adopereremo modificando il tempo di posa o la modalità di binning per raggiungere il livello richiesto. Non è il caso di scendere al di sotto dei 1000 adu perchè il rumore confonde il software, che potrebbe facilmente commettere grossi errori di valutazione della posizione della stella di guida. Se la stella è molto luminosa e si richiede un tempo molto breve, si potrà intervenire sul tempo di delay tra una ripresa e l'altra, in modo da avere un distacco complessivo, tra una posa e l'altra, di una decina di secondi.

Durante l'autoguida, come anche nella fase di calibrazione, la modalità AutoDark dovrà essere attiva, in modo da impedire che un pixel caldo possa essere scambiato per il centroide della stella di guida.

Se la stella di guida è troppo vicina ai bordi del fotogramma, spostare leggermente il campo di ripresa per tenerla almeno il 10% lontana dal bordo. A questo punto, avendo accertato che la velocità di correzione della montatura è uguale alla velocità impostata per la calibrazione, possiamo dare inizio all'autoguida.

Come funzionerà? Il sistema farà una sequenza continua di riprese, visualizzando una piccola porzione quadrata del frame con la stella di guida sempre al centro. Contemporaneamente, visualizzerà gli errori X e Y (lo scostamento della stella dal centro), ovvero le correzioni apportate per il mantenimento della stella al centro del quadratino.

Se la stella sparisce dal campo, è necessario bloccare subito il tutto perchè qualcosa è andato storto; se gli errori da correggere sono superiori a 1x vuol dire che la montatura non sta rispondendo correttamente o che la calibrazione non è andata bene.

Normalmente, l'errore in declinazione (asse Y) è maggiore che nell'asse di ascensione retta (asse X). E' un fatto, per così dire, fisiologico, dato che con velocità di correzione inferiori ad 1x, in A.R. non avviene mai un cambiamento di direzione, piuttosto un rallentamento, o al massimo uno stop. In declinazone, invece, i cambi di direzione sono normali e frequenti, con la conseguenza che gli errori sono più vistosi.

Se l'errore in uno o in entrambi gli assi passa continuamente da un valore negativo ad uno positivo, questo significa che il valore di aggressività è eccessivo. In questo caso è sufficiente fermare per un attimo l'autoguida e ridurre il valore dell'aggressività. In queste condizioni si può riprendere l'autoguida senza rifare la calibrazione.

Quando l'autoguida avrà dimostrato un buon livello di inseguimento del soggetto per qualche minuto, potremo dare inizio alla nostra ripresa con il sensore principale.

Non è raro che, durante la guida, un fattore esterno vada a compromettere il lavoro qualche secondo prima dei 5 o 10 minuti di ripresa. Sembrerà incredibile, ma qualche mese fa mi è capitato che un satellite è passato nel campo dell'autoguida facendo sbandare il software!

l'autoguida va appresa con pazienza e richiede una certa esperienza, oltre che la perfetta conoscenza dei propri strumenti, a cominciare dalla montatura che deve essere ben regolata. Una volta messa un funzione, sembra operare come per magia, regalando un sacco di soddisfazioni. Il successo di una bella ripresa nasce proprio da una eccellente autoguida; diversamente, il carniere astronomico resterà povero di selvaggina.