Tähtivalokuvaus

Tähtivalokuvausta voi harrastaa jossakin muodossa melkein millä tahansa kameralla. Kameran automaattisista toiminnoista ei tähtikuvauksissa ole hyötyä, vaan ne ovat usein pikemminkin riesana.

Tähtikuvauksen kannalta kameran merkittäviä teknisiä ominaisuuksia on lähinnä kaksi. Ensinnäkin objektiivin tulisi olla mahdollisimman valovoimainen, etteivät valotusajat veny kovin pitkiksi. Toinen vaatimus on, että sulkimen saa pysymään auki mielivaltaisen kauan. Valotusaikojen valitsimessa pitää olla tavallisesti B-kirjaimella merkitty asento. Kun valotusajaksi on valittu B, suljin pysyy auki niin kauan kuin laukaisinta painetaan. Apuvälineeksi on syytä hankkia sellainen lankalaukaisin, jonka voi lukita auki-asentoon. Näin kameran voi jättää ottamaan kuvaa vaikkapa tuntikausiksi. Mikäli kamerassa on sellainen pieni hassu salama, joka aina hämärässä itsestään pomppaa esiin, sen toiminta on pystyttävä jotenkin estämään. Ilman epäpuhtauksista siroava valo ei ainakaan paranna kuvaa. Ellei salamaa saa muuten pois päiviltä, sen eteen voi teipata mustan paperin.

Tavallista kameraa voi käyttää tähtikuvaukseen ainakin kolmella tavalla. Kuu, planeetat ja kirkkaimmat tähdet tarttuvat herkälle filmille jo lyhyillä valotusajoilla. Mitään seurantaa ei tarvita, jos valotusaika on korkeintaan muutaman sekunnin luokkaa. Pitemmillä ajoilla tähdet alkavat näkyä viiruina. Mutta ei anneta tämän häiritä, vaan käytetään ilmiötä hyväksi. Pitkillä valotuksilla saadaan aikaan komeita viirukuvia. Kolmas tapa on käyttää hyväksi kaukoputken seurantaa. Kiinnitetään kamera kaukoputken päälle, jolloin se kaukoputken seurannan ansiosta pysyy suunnattuna samaan kohtaan taivasta. Tällaisessa kuvauksessa seurannan tarkkuus ei ole ongelma, sillä kameran kuvakenttä on laaja, joten pienet virheet seurannassa eivät kuvassa näy.

Jos kuvia haluaa ottaa kaukoputken lävitse, täytyy hankkia peiliheijastuskamera. Itse asiassa pelkkä runko riittää, sillä linssinä toimii kaukoputki. Pelkän rungon voi käytettynä saada melko halvalla.

Kuvattaessa kaukoputken lävitse planeettoja valotusajat ovat hyvin lyhyitä, joten seuranta ei tuota ongelmia. Syvän taivaan kohteet sen sijaan vaativat minuuttien tai jopa tuntien valotuksia. Silloin kaukoputken oma seuranta ei riitä kohteen paikoillaan pitämiseen. Kaukoputkessa on oltava laitteisto, jolla sitä voidaan säätää molempien akselien suhteen. Tämä hienosäätö on nykyisin aina sähköinen, jolloin itse kaukoputkeen ei tarvitse koskea valotuksen aikana. Seurantaan voidaan käyttää toista samaan jalustaan kiinnitettyä kaukoputkea; etsimen suurennus on liian pieni, jotta siitä olisi hyötyä putken ohjaamisessa. Halvempi vaihtoehto on ns. off-axis-ohjain, jossa varsinaisen kuvakentän ulkopuolella oleva pieni prisma taittaa valoa okulaariin. Kiertämällä ohjainta optisen akselin ympäri löydetään toivottavasti tähti, jonka avulla putkea voidaan ohjata.

Kaupallisten kaukoputkien jalustat ovat usein liian hentoja valokuvaukseen. Kyllä niihin saa kunnollisiakin jalustoja, mutta sellainen maksaa yhtä paljon kuin itse kaukoputki. Tärinää voi vähentää kuvaamalla vain tyynellä säällä tai suojaisessa paikassa.

Kameran peili ja suljin aiheuttavat usein myös putken värähtelyä. Tämän ongelman voi kiertää suorittamalla valotuksen objektiivin suojuksen avulla. Kun putki on suunnattu ja tarkennettu, peitetään objektiivi ja avataan kameran suljin. Sitten kohotetaan objektiivin kansi irti kaukoputkesta, mutta ei päästetä vielä valoa putkeen. Odotetaan muutamia sekunteja koskematta kaukoputkeen ja annetaan mahdollisten värähtelyjen vaimentua. Vasta tämän jälkeen aloitetaan valotus poistamalla kansi putken edestä.

Filminä voi käyttää joko mustavalkoista tai diafilmiä. Värinegatiivit on parasta unohtaa, sillä laboratorioiden automaattiset suurennuskoneet tekevät tähtikuvista todennäköisesti kummallista vihertävää tai likaisenruskeaa suttua. Värinegatiivia voi kokeilla vain, jos pystyy itse valmistamaan paperikopiot.

Mustavalkoisista filmeistä kannattaa aluksi kokeilla tavallisella Kodakin Tmax-400:lla, jota saa melkein kaikista valokuvausliikkeistä. Se on herkkä ja erinomainen filmi muihinkin tarkoituksiin, ja sen voi helposti kehittää itsekin millä tahansa filmikehitteellä. Toinen hyvä filmi on Kodak Technical Pan, joka on erittäin hienorakeista. Se ei kuitenkaan ole kovin herkkää, ja vaatii siten pitkiä valotusaikoja.

Diafilmejä on markkinoilla lukemattomia eri laatuja. Aluksi on helpointa yrittää jollakin suhteellisen herkällä, 200-1000 ASA:n filmillä. Eri filmilaatujen näkyvin ero on taustataivaan värissä. Jotkut filmit toistavat sen violettina, jotkut vihreänä. Tämä on kiusallinen tosiasia, jolle ei kuitenkaan voi juuri mitään.

Valotusajoista on julkaistu taulukoita, mutta usein sopiva valotus riippuu siitä, mitä osia kohteesta kuvaan haluaa. Valotusajat onkin parasta selvittää kokeilemalla: ensimmäisiä filmirullia kuvattaessa otetaan kustakin kohteesta sarja kuvia ja aina kaksinkertaistetaan valotusaika kuvien välillä. Tiedot kohteista ja valotusajoista on syytä kirjoittaa muistiin. Näitä muistiinpanoja voi myöhemmin käyttää apuna valotusaikoja arvioidessaan.

CCD-kamera (charge coupled device) on nopeasti yleistyvä laite, jota käytetään mm. monissa videokameroissa. CCD-kamera on mikropiiri, jonka pinnalla on joukko valoherkkiä kuvaelementtejä eli pikseleitä. Kameraan osuva fotoni kasvattaa jonkin pikselin varausta, ja valotuksen päätyttyä nämä varaukset luetaan tietokoneen muistiin.

Vaikka CCD-kamera olisi suljettu täysin pimeään tilaan, sitä luettaessa havaitaan ns. pimeää virtaa, joka johtuu kameran atomien lämpöliikkeestä. Mitä korkeampi lämpötila on, sitä suurempi on tämä häiritsevä kohina. Siksi tähtitieteellisiin havaintoihin käytettävä CCD-kamera on jäähdytettävä. Ammattikäytössä olevat kamerat jäähdytetään nestemäisellä typellä. Harrastajakäyttöön kehitetyissä CCD-kameroissa käytetään sähköistä jäähdytystä, joka tyypillisesti alentaa kameran lämpötilaa noin 50 astetta. Tällaisten kameroiden lämpötila ja siten kohina riippuu ulkoilman lämpötilasta.

CCD-kameran suurin etu on sen herkkyys. Jo muutamien sekuntien valotuksilla voidaan havaita visuaalisesti näkymättömiin jääviä kohteita. Kuva saadaan suoraan tietokoneen muistiin, jossa sitä voidaan käsitellä. Pahimpana ongelmana on nykyisin laitteiston hinta. CCD-kameraan kuuluu varsinaisen kameran muodostava mikropiiri, koko joukko muuta elektroniikkaa ja jäähdytyslaitteisto. Lisäksi vielä tarvitaan tietokone, mutta sellainenhan monilla jo on ennestään. Toivottavasti laitteiden hinta kysynnän kasvaessa pian laskee.

CCD-kameran laatuun ja hintaan vaikuttavista tekijöistä tärkeimpiä ovat pikselien ja harmaasävyjen määrä.

Tätä kirjoitettaessa tavallisten harrastajakäyttöön tarkoitettujen CCD-kameroiden koko on vain 165×192 pikseliä. Kalliiden, ammattilaisten käyttämien kameroiden erotuskyky vastaa ainakin tavallista televisiokuvaa. Pikselien pieni määrä ei kuitenkaan tarkoita huonoa erotuskykyä, sillä kamerat ovat kooltaan hyvin pieniä, ja näkökenttä on tavallista harrastajakaukoputkea käytettäessä vain muutamien kaariminuuttien luokkaa.

Harmaasävyjen määrä riippuu kameran analogia/digitaali-muuntimesta, joka muuttaa kameraan kertyneen varauksen tietokoneen haluamaan digitaaliseen muotoon. Halvimmat CCD-kamerat ovat 8-bittisiä, joten ne pystyvät erottamaan 28=256 erilaista harmaasävyä. Paremmat kamerat ovat 12-bittisiä, jolloin harmaasävyjä on jo 4096. Harmaasävyjen määrä vaikuttaa siihen, kuinka pieniä kirkkauseroja voidaan havaita. Mitä vähemmän sävyjä on käytettävissä, sitä helpommin himmeät syvän taivaan kohteet hukkuvat taustataivaaseen.