放眼宇宙| yl23411永利官网 预告片系列 #3
2022 年 2 月 25 日当您想象观察者使用望远镜时,您可能会认为他们使用锥形目镜来获得感兴趣目标的缩放视图。然而,由于人眼仅对星等为 6.5 或更低的物体敏感,因此需要使用相机来获取此类视图。例如,夜空中最亮的恒星是天狼星,位于大犬座,星等为-1.46。在视觉星等尺度上,数字越低,物体越亮,而数字越大,物体越暗。同一星座中最暗的恒星是大犬座 SY,视星等为 9.5。因此,为了探测星系和小行星等较暗的物体,yl23411永利官网 天文台将改用一种称为“专用 CMOS 天文相机”的设备。这种类型的设备类似于我们手机中的相机,但面向天文学应用。本周,yl23411永利官网 天文台 ZWO 1600MM 制冷单色相机到货,我们将在两周内开始台架测试。在本期天文台预告片中,我们来讨论一下 yl23411永利官网 的“宇宙之眼”。
ZWO 1600MM 相机将成为 yl23411永利官网 的“宇宙之眼” - 该相机将使操作员能够像通过目镜一样观察物体。 CMOS 相机的优点之一是能够检测较暗的物体。为了协助检测物体,相机内置了冷却器,可以将 CMOS 芯片冷却至当前环境温度 -25 度。冷却相机的能力至关重要——设备的温度越低,图像中的热噪声就越少。由于物体微弱,我们需要捕捉多张图像并进行“堆叠”。此过程增加了信号/比率并有助于提取物体上的数据。下图展示了这一点。 NGC7635,或者以其著名的名字“气泡星云”,位于仙后座。第一个图像是 120 秒的图像,第二个图像是 10 分钟的图像,第三个图像是 2.5 小时的图像。正如我们所看到的,收集的数据越多,从对象中提取的细节就越多,图像中的噪声就越少。
校准数据:
虽然我们能够冷却相机以降低其热噪声,但我们无法消除设备中的所有热噪声。为了消除图像中不需要的噪声,我们创建了称为“暗和偏差”帧的校准数据。暗校准框架使我们能够创建包含给定曝光和温度下剩余热噪声的图像。然后从图像中减去该暗框。此外,还创建了一个称为“偏置”框架的校准框架。当相机从每个像素读取数据时,它们会引入“读取”噪声。这种读取噪声会产生出现在图像上的各种“阴影”图案。我们创建的最终校准数据是一个“平面”框架。当数据是从相机获取时,可以检测到缺陷,不是从相机设备而是从望远镜本身。灰尘、头发和其他干扰伪影可能会出现在望远镜的校正板上。在成像会话开始或结束时,我们创建一个平面框架来捕获主镜头的状态,并且我们可以从图像中消除任何伪影。下面是一个示例,来自 M81,有校准和没有校准。请注意未添加任何校准的图像。它包含两个小环 - 这是光学镜头上收集的灰尘,图像现在包含偏置噪声(图像中心和右上部分周围的较亮区域),而第二个图像显示已删除所有伪影的校准。
为什么是单色?:
yl23411永利官网 生成的所有图像都将为单色(黑白)。有多种相机配置允许用户生成彩色图像,但是它们都有一个缺点。 yl23411永利官网 的目标是探测微弱的小行星目标。为了让相机生成颜色,设备的每个像素都必须划分为一个去拜耳矩阵。这意味着某些像素将具有绿色滤光片,而其他像素将具有红色和蓝色滤光片。这反过来又降低了相机的灵敏度。为了实现最大灵敏度,yl23411永利官网 将使用单色相机,允许每个像素使用 100% 的面积来捕获光线并最大化图像捕获和 q质量。
小行星探测:
yl23411永利官网 的主要目标是探测小行星和彗星并进行后续研究。为此,yl23411永利官网 将以所谓的“F2 配置”进行配置。 F 比描述了光学系统的总放大倍率。在其原生 F10 配置中,yl23411永利官网 的望远镜将具有超过 2800 毫米的可用焦距。虽然这对望远镜来说似乎是有利的,但高焦距望远镜的一个主要缺点是为给定物体收集足够的光所需的时间。 yl23411永利官网 的许多物体都在快速移动,因此,如果曝光时间足够长,感兴趣的目标就会在图像上形成“条纹”或线条。这种配置的另一个缺点是视场(FOV)很小,因此望远镜需要能够与物体一起移动,否则它将移出望远镜的视野。为了解决这个问题,yl23411永利官网 将使用 Hyperstar 系统。 Hyperstar 系统取代了望远镜的辅助存储器,并将望远镜从原生 F10、2800 毫米系统转变为 F2、560 毫米系统。这为 yl23411永利官网 提供了约 3 度的 FOV,这意味着 F10 系统可以在 1 小时内完成的工作,F2 配置系统可以在约 25 分钟内完成。 yl23411永利官网 在满月期间的大部分时间将保持 F2 配置,并将切换到 F6.3 配置以进行学生项目和社区外展活动。
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