le pagine del Gruppo Italiano Astrometrisi (GIA) sono state recuperate dagli archivi
di Gianni Bernabei dal dismesso sito del gruppo
vengono riportate notizie fino al 1995

La ricerca ovviamente impone un minimo di elementi per poter essere intrapresa: l'osservatorio con il telescopio e la camera a CCD, il calcolatore , i programmi per la riduzione dei dati e i cataloghi dei pianetini e delle stelle di riferimento.

Partiamo dal sito osservativo:

l'ideale sarebbe un luogo il più' alto possibile lontano da inquinamenti luminosi , con un cielo perennemente sereno e la possibilità di spaziare da orizzonte a orizzonte, magari non tanto freddo e privo di turbolenza atmosferica: utopia? no! I deserti del Cile settentrionale. Ma torniamo dalla nostre parti.

Esistono anche in Italia, specialmente nella parte peninsulare, molti luoghi adatti ad un osservatorio astronomico, una collina a qualche centinaio di metri di altezza lontano dai grossi centri abitati è già un ottimo sito e si devono ritenere fortunati coloro che ne possono disporre.

Forse il luogo meno adatto è la pianura Padana vuoi per il clima e per il grande inquinamento luminoso, ma molti osservatori per astrofili sorgono proprio in questa zona: le serate a disposizione saranno ridotte e cosi' pure le possibilità dello strumento, ma si può' lavorare comunque e con profitto. La camera a C.C.D , e questo è uno dei grandi vantaggi che offre rispetto alla fotografia chimica, consentire di lavorare anche con un cielo molto inquinato dalle luci , purché in assenza di grosse foschie e prova ne è il fatto di poter raggiungere ottimi risultati anche in presenza della Luna. Per esperienza diretta si può affermare, che lo stesso strumento, sotto un cielo padano anche in vicinanza di grossi centri, non perde oltre una unità di magnitudine rispetto ad un buon cielo.

Spesso pero' bisogna fare i conti con altri fattori: principalmente la lontananza dalle proprie abitazioni. L'osservatorio ubicato in un buon sito, ma lontano da casa difficilmente permetterà costanza e continuità nelle osservazioni.

Chi scrive è stato a lungo nel dubbio fra un buon cielo e il telescopio nel giardino dietro casa, alla fine ha vinto la seconda ipotesi e non ci sono ripensamenti. Non bisogna dimenticare che l'osservatorio ha sempre bisogno di manutenzione e di continue modifiche e lavorare lontano comporta difficoltà insormontabili , spesso si lavora in orari dedicati normalmente al sonno e perdere delle ore nei trasferimenti è sicuramente controproducente, non è trascurabile inoltre la sicurezza contro le avversità naturali o umane (leggi ladri o vandalismi).

Un osservatorio con la cupola emisferica costituisce la migliore soluzione, e molti astrofili se la sono autocostruita con una spesa accettabile, ma anche un tetto scorrevole o un terrazzo riparato vanno altrettanto bene, qualche difficoltà in più' la offre lo strumento mobile, per il tempo necessario al montaggio e alla messa in postazione, oltre al problema dell'energia elettrica, data la necessità di usare anche il PC, peraltro si possono usare i calcolatori portatili che funzionano autonomamente e al limite la batteria dell'auto consente una grande riserva di energia sia per il P.C. che per il telescopio. Le postazioni mobili presentano inoltre due grossi problemi : il vento e la condensa sulle superfici ottiche; sono inconvenienti che purtroppo capitano abbastanza di frequente e possono causare gravi danni alle riprese fotografiche tanto da renderle inutilizzabili, è opportuno quindi adottare tutte le tecniche possibile per eliminare o almeno ridurre questi fastidi.

Il telescopio: lo strumento ottico naturalmente deve essere adatto all'osservazione fotografica, in abbinamento con la camera a C.C.D.; le sue principali prerogative dovranno essere la possibilità di raggiungere la più' alta magnitudine possibile, unitamente alla affidabilità , cioè lo strumento dovrà essere sempre pronto nel più' breve tempo possibile e fornire costanza nei risultati; non si dovrebbero avere incertezze nel centraggio e nell'allineamento delle ottiche e cosi pure la messa a fuoco e il puntamento devono offrire una buona sicurezza in modo da non sprecare del tempo prezioso che ovviamente e meglio riservare alle riprese fotografiche . in linea di massima tutti gli strumenti sono adatti a questo tipo di ricerca , peraltro alcune combinazioni si prestano senz'altro meglio.

La combinazione ottica: L'ottica ideale dovrebbe avere una focale compresa tra 1000 e 2000 mm con la maggior apertura possibile. La lunghezza focale è imposta da due fattori : l'ampiezza del campo fotografico e la precisione nelle misure. La Sbig ST-6, che è la camera a cui fanno riferimento le nostre note, possiede un sensore di mm 6.5x 8.6 ; oltre i 2000 mm di focale il campo si riduce a pochi primi con difficoltà nel puntamento dello strumento e riduzione delle possibilità di individuare gli oggetti; al di sotto di 1000 mm la dimensione di un singolo pixel diventa inferiore a due secondi d'arco ed è già difficile rimanere nelle tolleranze relative alla precisione con cui dovrebbero essere fatte le misure che ricordiamo dovrebbero essere migliori di un secondo.

Relativamente al diametro , è evidente che dovrebbe essere il più grande possibile, poiché diametri più' grandi permettono di raggiungere magnitudini più' spinte. Un 200 mm può andare bene e permette di raggiungere oggetti intorno alla diciassettesima magnitudine anche in condizioni medie, ma un 300 o un 400 sicuramente offrono molte più ' possibilità . Quindi l'ideale dovrebbe essere un 400 (o più') con una lunghezza focale di 1500 mm, cioè con un'apertura di 1:3 .

Se si esclude la configurazione Baker - Schmidt, ottima allo scopo ,ma sprecata data l'ampiezza di campo corretto , non ci sono altre configurazioni ottiche che si possono spingere a questi valori. I rifrattori consentono un'apertura massima di 1:9 , ma oltre i 150 mm di diametro impongono dei costi insostenibili a livello amatoriale, i catadiottrici tipo Maksutov o Schmidt-Cassegrain , assai diffusi, normalmente sono costruiti per ottenere una buona correzione a f 1:10 , rimangono le combinazioni a specchio ; il Ritchey-Cretien offre una buona correzione con un tubo ottico dalla lunghezza contenuta , ma difficilmente si può costruire con un rapporto di apertura al di sotto di 1.7, Il Newton offre un ottimo compromesso tra la correzione ottica ,la facilità costruttiva e il costo, che è sempre un elemento di primaria importanza per gli astrofili. Ricordiamo che una parabola è esente da aberrazioni per i raggi paralleli all'asse ottico, il suo principale difetto : il coma, è di scarsissima rilevanza con l'uso della C.C.D date le piccole dimensioni di quest'ultimo. La sua apertura si può spingere fino a 1:4 dopodiché insorgono difficoltà pratiche di costruzione che penalizzano le tolleranze.

Il riduttore di focale.

Un utile accessorio da applicare con le focali troppo lunghe è il riduttore o compressore ; si tratta di un elemento ottico di potenza positiva che permette di ridurre la focale di un sistema telescopico con un rapporto intorno a 0.5-0.6.

Ad esempio considerato un fuoco iniziale di 2000mm con il riduttore diventerà 1300 e il campo, per una St-6 sul lato maggiore, passerà da 14.7 a 22.7 primi e l'area da 163 a 388 primi quadrati con evidenti vantaggi: maggiore campo, maggiore possibilità di rintracciare o scoprire pianetini. la focale più' corta permette inoltre un migliore inseguimento poiché gli errori sono legati in modo proporzionale alla lunghezza focale, infine sarà consentito un tempo di esposizione inferiore poiché il nuovo rapporto d'apertura concentra maggiormente l'energia luminosa. Ma ci sono anche gli svantaggi: l'elemento ottico, formato da due lenti, introduce delle riflessioni e assorbimenti che a conti fatti penalizzano la magnitudine limite raggiungibile, con una perdita intorno a mezza unità. Inoltre tenderà ad aumentare l'effetto della vignettatura.

Esistono in commercio dei riduttori che permettono ottimi risultati , ma normalmente sono calcolati per gli Schmidt-Cassegrain aperti a F 10 e presentano qualche problema per le parabole aperte a F5 . Per quest'ultimo sistema abbiamo calcolato e realizzato un doppietto specifico, corretto per l'aberrazione sferica, il cromatismo e con un coma ridotto rispetto alla parabola. La correzione cromatica risulta buona per le lunghezza d'onda comprese tra 0.35 e 0.90 micron cioè l'intera finestre in cui risulta sensibile la camera a C.C.D., con l'ottimizzazione intorno a 0.6 micron, poiché qui coincidono il picco di sensibilità del rivelatore e contemporaneamente il picco di luminosità degli asteroidi. Di seguito riportiamo gli elementi del progetto ricavati con un programma di ray-tracing. Si è presa in considerazione una parabola al fuoco diretto, da 400mm di diametro con una focale di 2024 mm cioè aperta a F5 , ma è perfettamente adattabile a parabole di altri diametri e di altre focali.

La figura N.16 mostra lo schema ottico del riduttore in prossimità del fuoco, si tratta di un doppietto con lenti incollate disposto con la parte convessa verso lo specchio.

Fig.17

la figura 17 fornisce gli elementi geometrici del calcolo. Tutte le misure sono espresse in mm. La prima riga alla prima colonna indica 400, cioè il diametro dello specchio principale, alla colonna zvx 2024.00 indica a quale distanza è posto il primario dal piano di riferimento e in pratica corrisponde alla lunghezza focale, Curv indica il reciproco del raggio di curvatura cioè 1/ 4048, shap indica la forma della superficie (1 per la parabola 0 per la sfera), mir/lens è indicativo e sta per specchio o lente, Rcurv indica il raggio di curvatura che per una sfera corrisponde al doppio della lunghezza focale, le altre quattro righe danno nell'ordine gli elementi del doppietto riduttore, 45 il diametro, 1.61503 l'indice di rifrazione del primo vetro di tipo F2 nel rosso, 1.51432 l'indice di rifrazione del secondo vetro di tipo BK7 sempre nel rosso, e cosi di seguito. Da tener presente che 160.00 indica a quale distanza è posto il vertice della prima lente dal fuoco primitivo e 60.0539 a quale distanza si formerà il nuovo fuoco. quindi riassumendo la lente sarà posta 160 mm all'interno e il fuoco equivalente sarà ubicato 60.05 mm sempre verso l'interno. la nuova lunghezza focale risulta di 1310 mm e quindi il sistema sarà aperto a 3.25.

Fig.18

La fig. 18 da un'idea della correzione teorica considerando i raggi paralleli all'asse ottico, che vengono concentrati nel punto di miglior fuoco, è come visualizzare l'immagine di una stella posta all'infinito sul piano focale, le dimensioni teoriche risultano inferiori ad un micron per cui la correzione è da ritenersi buona. In pratica poi sarà impossibile ottenere queste dimensioni poiché altri elementi contribuiranno ad aumentare lo spot, comunque le prove pratiche hanno dato risultati soddisfacenti.

fig. 19

La fig.19 mostra un'immagine ripresa con una focale di 2024.del pianetino J7601Eil 10 dicembre 1995 con posa di 3 minuti , il campo è centrato in 03 ore 43 primi e +24 gradi 13 primi

Fig.20

La Fig.20 mostra la stesso oggetto ripreso con il compressore ad una focale equivalente di 1350mm con lo stesso tempo di posa, come si può' notare il campo di ripresa diventa ben più' ampio, anche se con una piccola perdita nelle magnitudini al limite. le due immagini sono grezze, cioè non hanno subito alcuna elaborazione, nella fig.5 si può anche notare la vignettatura introdotta dal compressore che peraltro si può eliminare con uno spianamento del campo. ( l'alone visibile nell'angolo basso di sinistra è dovuto alla stella Elettra assai prossima al bordo del campo)

Rimane comunque la possibilità di usare le due combinazioni: il campo grande quando si fa una ricerca e il fuoco diretto, quando si conoscono le posizioni e l'oggetto si presenta particolarmente debole.

Il compressore qui descritto è adattabile ad altre configurazioni ed agisce con un rapporto pari a 0.65 se vengono rispettate le distanze indicate, le tolleranze relative al posizionamento sono di qualche mm oltre le quali non si ha più' l'ottimizzazione delle correzioni.

La montatura

Se le ottiche , sia quelle commerciali che quelle autocostruite, solitamente non presentano grossi problemi , altrettanto non si può dire per le montature; le osservazioni visuali ,infatti , normalmente offrono delle buone immagini stellari, ma le immagini fotografiche spesso lasciano a desiderare , le stelle più' deboli che dovrebbero essere puntiformi e comunque circolari si presentano allungate , deformate ed ingrossate. Molti di questi inconvenienti derivano proprio dalle montature che spesso risultano insufficienti per la fotografia a lunga posa. Una buona montatura deve essere in grado di permettere lo sfruttamento delle capacita dello strumento anche nelle pose lunghe, è chiaro che più' l'immagine stellare è dispersa, maggiore sarà la perdita nelle magnitudine limite e maggiori saranno gli errori nelle successive elaborazioni e misure. La montatura inoltre, non dovrebbe presentare giochi e oscillazioni di nessun genere , se non entro limiti molto ristretti, in modo da poter eseguire le operazioni di puntamento con facilità e ripetitività

Non stiamo a dilungarci sui tipi di montatura , ma il tubo dell'ottica in acciaio, la forcella e il basamento in monoblocco, se convenientemente robusti, offrono delle buone garanzie. Gli assi devono essere sovradimensionati e lavorati con molta cura e cosi pure i cuscinetti di supporto dovrebbero essere di ottima qualità. Il dimensionamento, oltre che per il diametro dell'ottica sarà funzione della lunghezza focale, anche per un tubo ottico compatto. Una grande cura deve essere riservata all'asse orario , il cui diametro dovrebbe essere il più' grande possibile e non esageriamo affermando che per uno strumento con una focale di 2000 mm dovrebbe avere un diametro di almeno 300 mm, . Non è sufficiente dimensionarlo sulla base della resistenza meccanica, occorre principalmente considerane le flessioni che possono facilmente diventare intollerabili se entrano in gioco le risonanze armoniche, cioè quelle particolari frequenze di oscillazione che vengono ingigantite come se si trattasse di un diapason.

La montatura infine dovrà prevedere le regolazioni per l'esatta messa in postazione, ma questo appare scontato; gli organi di regolazione però, dovranno essere particolarmente robusti, poiché sopportano tutto il peso dello strumento e possono facilmente indurre delle oscillazioni.