През лятото на 2003 година група любители, с подкрепата на НАОП "Н.Коперник" - гр.Варна организирахме двумесечен фотопатрул на Марс по време на Великото му противостояние. Тогава за първи път беше отработена техниката на фотографиране с цифров фотоапарат и web-камера.

Основен оптически инструмент е телескоп система Нютон, с диаметър на обектива 200mm и фокусно разстояние 1028mm (светлосила f/5). Тръбата на телескопа е монтирана на екваториална монтировка с електрическо задвижване, но с ръчно коригиране на хода (гидиране). Тъй като телескопът е самоделен (и недовършен, както се вижда на снимката) фокусировъчното устройство е изработено от корпуса на фотообектив с резба М42х1, т.е. диаметър на резбата е 42mm, а стъпката 1mm. Това позволява фотоапаратът и web-камерата да се присъединяват към него чрез изработени от стругар преходници, както и към фокусировъчното устройство да се навиват фотографски удължителни пръстени (макро пръстени).
 

Използвания  за заснимане на Марс фотоапарат е Nikon Coolpix 995 (и на български) с дисплей и "чупещо" се тяло. CCD-сензорът е с линейни размери 5.319 х 7,176mm, или 1536 х 2048 пиксела. Всеки пиксел е с размери 0.0035mm. Много важна функция на този апарат е възможността да прави видеофилмчета с дължина до 40 секунди, със скорост 15 кадъра/сек и размер 320 х 240 пиксела. Тъй като обективът на този апарат не е сменяем, както например на SLR-апаратите, фотографирането в главният фокус е невъзможно, но в случая и безсмислено. Невъзможността да се махне обективът не позволява да се приложи и фотографиране с окулярна проекция и промяна на мащаба на снимката. Единствената възможност е да се снима през окуляра на телескопа.

Фотографирането през окуляра на телескопа е аналогично на фотографирането с окулярна проекция. Тук ролята на проекционния окуляр се играе от системата "окуляр - фотообектив". Предното фокално разстояние е равно на фокусното разстояние на окуляра, а задното - на фокусното разстояние на фотообектива. Както е известно увеличението на проекционната система е равно на отношението на двете разстояния, затова за по-голямо увеличение е необходимо фотообективът да се настрои на най-голямо фокусно разстояние. За този апарат то е 32mm. Това е физическото фокусно разстояние на обектива.

От друга страна трябва да се избере възможно по-късофокусен окуляр. Ние използвахме симетричен окуляр с фокусно разстояние 10mm. Така увеличението на проекционната система стана 3.2х. Допълнително пред окуляра е монтиран фотографски телеконвертор 2х, който играе ролята на леща на Барлоу. В резултат на това еквивалентното фокусно разстояние на системата става 6400mm.

За да не се получават вибрации при работата с апарата е необходимо да има електронно жило, което представлява малък пулт за управление, който се включва към апарата. Тъй като това жило е сравнително скъпо може да се използва режимът на самоснимачка - докато таймерът изброи секундите телескопът се успокоява.

За самото снимане има два варианта - единични кадри и видеофилм. Въпреки, че резолюцията е по.малка по-добрият вариант е правенето на филм. За това ще стане въпрос по-долу.
 

За нашия фотопатрул използвахме и една от най-евтините web-камери - Philips ToUcam. Тя е цветна, с размер на CMOS- матрицата 288 х 352 пиксела и прави филми с разделителна способност 240x320 пиксела със скорост до 30 кадъра/сек. В спецификациите пише, че матрицата е с размер 1/4", от което следва, че всеки пиксел е с размер около 0.008mm. Важно при изборът й беше, че обективът може да се отстранява от корпуса на камерата.. Това позволява снимането в главния фокус на телескопа и използването на окулярна проекция с произволно (но все пак в определени граници) увеличение. На показаните по-долу снимки еквивалентното фокусно разстояние е ~8000mm. Присъединяването към фокусировъчното устройство може да стане по подобен на описания начин, с тази забележка, че камерата има яйцевидна форма и е неудобно към нея да се навие преходник. Съществува възможност платката с матрицата да се изкара от фабричния корпус и да се монтира в някакъв изработен от нас, но това не сме го правили. За щастие мястото, където се завива обективът е кръгло и към него прикрепихме импровизиран пластмасов преходник. Прикрепването става с... тиксо, много тиксо:)
 

Поради атмосферната турболенция, неточното насочване на полярната ос на телескопа, вибрации от затвора на апарата, ниският контраст на образа и др. при снимане на единични кадри вероятността обект като Марс да бъде заснет качествено е много малка. Затова по-добрият вариант е да се правят филми от по няколкостотин кадъра, които после да се обработят със специален софтуер и от тях да се получи един, но качествен кадър. В софтуера на цифровият фотоапарат има опция за заснимане на филм с дължина до 40 секунди със скорост 15 кадъра/секунда. При това, може да се подбере честотата на кадрите за секунда. Web-камерата също си има собствен софтуер с богат избор на настройки. Филмите и от фотоапарата и от web-камерата са записани в avi-формат.

За обработката на филмите ние използвахме програмата Registax. След заснимането на филма с цифровия апарат или web-камерата той се пуска в програмата за обработка. Работата с нея и лесна, и също има възможност за много настройки. Най-просто, действието й може да се опише така: програмата "разглежда" всички кадри и по предварително зададена степен отделя лошите кадри от добрите. Този избор може да стане и ръчно. Лошите кадри са размазаните, неконтрастните и т.н. При по-нататъшната обработка се използват само добрите. Тъй като при филмирането образът на обекта може да е подвижен в кадъра, например в следствие неточното насочване на полярната ос на телескопа, следващата стъпка е образите от отделните кадри да се насложат точно един върху друг. Така, чрез многократното наслагване детайлите, които иначе не се виждат на отделните кадри се открояват в значителна степен. Крайния резултат се контролира и чрез настройките за цветовата гама, контрастът и т.н. Допълнително резултатната снимка може да се дообработи с някоя графична програма.

Всъщност, по този принцип са правени много от най-добрите снимки на астрономически обекти в интернет, както и изумителните снимки от телескопа "Хъбъл".
 

Фотопатрулът на Марс беше съпроводен и с някои трудности.

Центриране

Най-трудното и отнемащо много време е "хващането" на Марс в полето на приемника. Особено при снимките с web-камерата. Тук не помагат никакви търсачи. В зависимост от увеличението полето на камерата е между 1' и 2' (дъгови минути)! За сравнение при визуални наблюдения с увеличение 200х зрителното поле, видимо в окуляра е около 15'. Ако се избере по-малко увеличение на окулярната проекция полето нараства и това "хващане" е по-лесно, но образът става по-малък и макар, че е по-контрастен се губят част от фините детайли. Не по-лесно е и задържането на обекта, особено при недобре насочена полярна ос - планетата прекосява полето на камерата за няколко минути и се налага постоянна корекция на хода на телескопа. При снимките с цифровия апарат намирането и задържането на Марс е значително по-лесно, предвид по-голямото поле - над 3'.

Попадането на обекта "в кадър" става най-лесно по следния начин. На телескопа се слага най-слабият окуляр и се намира Марс. След това окулярът се замества с по-силен и планетата пак се центрира. Следва внимателно присъединяване на фотоапарата или web-камерата и последващо търсене (сканиране), ако обекта не е вече в полето.

Фокусиране

Както вече стана въпрос поради големите увеличения, успоредно водещи до нисък контраст на образа фокусирането е много трудно. Изход от ситуацията е префокусирането след всеки филм. Така има вероятност поне един от десетките филми на нощ да е на фокус. Това е достатъчно добър резултат.
 

Главна пречка, обаче за фокусирането е атмосферната турболенция. През лятото тя е особено добре изразена, още повече, когато обектът е сравнително ниско над хоризонта. В случая със снимките на Марс имахме няколко фактора, влияещи на турболенцията - ниското положение на планетата над хоризонта, времето на противостоянието - през най горещият месец, сравнително ранния час на снимки, когато земята наоколо активно отдава топлина, вечерния бриз по брега

Адаптиране на телескопа

Голямо влияние на наблюденията и снимките оказва и недостатъчната температурна адаптираност на телескопа (за система Нютон). Тя се изразява в това, че при промяна на околната температура огледалото, тъй като е дебело около 30mm, не може да се охлади или затопли равномерно изведнъж. Получава се така, че в един момент част от огледалото се е охладила/затоплила в различна степен от останалата. А както знаем при различни температури всички материали се свиват или разширяват - променят обема си. Когато това не е едновременно за цялото огледало се променя формата на огледалната повърхност и от там качеството на образа. Затова е необходимо телескопът да се изважда предварително половин-един час за да се адаптира.
 

Снимка на Марс по време на Великото противостояние, получена от нас е публикувана на корицата на Астрономическия календар на БАН за 2004 година.