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《ASTRONOMIA》第215期 | 2017年5月

不久前,Lunático推出了一款电子极轴镜。该配件能够有效提升赤道仪建站校准的精度,下面我们来详细了解它的工作原理。

图 1:对于需要精准极轴校准的用户而言,Polemaster电子极轴镜凭借自身出色性能,成为了不可或缺的实用配件。(所有图片均由作者提供)
图2:该配件由带镜头的极轴相机主体、USB数据线以及用于连接赤道仪的多款转接环组成。
众所周知,赤道仪想要正常工作,必须将其赤经轴精准对准北天极。好在北半球有一个极佳的参考天体,可以帮我们精确定位这个天区 ,那就是北极星。因此,市面上所有赤道仪极轴镜都会带有刻度标识,用于指示北极星与北天极的相对位置,这是经典的极轴校准方法。想要实现精准校准,赤道仪首先需要保持水平,更重要的是,极轴镜必须与赤道仪赤经轴保持严格同轴。这项操作较为简单,通常只需在初次安装时完成一次即可。这套传统方法虽然实用,但难免存在误差,因为整个校准过程终究是目视手动操作。我们需要一边通过极轴镜观察北极星,一边调节赤道仪的方位角与纬度旋钮,将星星对准刻度位置。目前极轴镜种类繁多,但核心问题相同:目视校准容易产生微小偏差。为此,Lunático推出了一款名为Polemaster的电子极轴校准设备。它的工作原理十分简单:在赤道仪赤经轴上安装一台带镜头的相机,由相机识别北极星及周围恒星,由此精准判断赤道仪当前指向,并计算出与北天极的偏差值。更重要的是,Polemaster配套软件还能自动计算并修正相机光轴与赤道仪机械轴之间的偏心误差,并在极轴校准中直接补偿。大家最关心的问题显而易见:Polemaster的精度真的比优质目视极轴更高吗?使用起来真的像看上去那样简单吗?本文将通过实际测试给出答案。要知道,精准的极轴校准不仅能提升GOTO寻星精度,还能优化自动导星效果,显著减少赤纬方向的漂移。下面进入实测环节。
安装Polemaster电子极轴镜
Polemaster机身小巧、操作便捷,可直接安装在赤道仪赤经轴上原本用于目视极轴镜的位置。不同品牌赤道仪的轴口孔径并不相同,因此Lunático为市面主流业余级赤道仪均配备了专用转接环,包括信达、猎户、星特朗、高桥、Losmandy、Vixen,甚至适配高端的Astro-Physics 900赤道仪。我在自己的EQ6赤道仪上安装Polemaster全程顺利,配套软件的下载与安装也没有出现任何问题

POLEMASTER 操作使用

进入正题。重中之重(再次强调):三脚架必须尽可能调至水平。五金店买的优质水平仪,比多数赤道仪自带的圆形水准泡要精准得多。先把三脚架脚架踩实固定,避免架设设备后(我极轴校准是不装主镜的)脚架再度下陷。装好赤道仪、装上Polemaster,相机朝向需按说明书指示正确安装。将设备连接电脑,取下Polemaster镜头盖,启动软件。

点击连接按钮启动相机,即可在电脑上实时看到星点。我的第一反应是:对焦已经完美了。确实如此,我完全无需调节Polemaster的对焦,恒星就已经呈现得非常清晰锐利。该如何分辨北极星?软件内置的星点模板非常实用,完全不会找错。只需几分钟,你就能熟练识别北极星周围的参考星。锁定北极星后,进入第一个校准界面,除北极星外,还有五个圆圈标记。你需要拖动匹配模板滑块旋转蒙版,让每个圆圈都对准一颗真实恒星。当全部精准匹配时,就说明你已经100%正确锁定北极星。接下来需要计算赤道仪赤经轴的精确旋转中心,以及它与Polemaster中心之间的偏差。我们在一颗距离北极星不近不远的恒星上双击,然后按照画面上的箭头指示,以较快速度转动赤经轴。整个过程需要连续完成两次40度转动,并告诉软件:参考星在转动前位于何处、转动后又到了哪里。第二次转动结束后,之前的校准蒙版会再次出现,中间会多出一个旋转的虚线圆环。你需要重新对齐蒙版,然后将北极星移入这个虚线圆环内。到这一步,已经完成了精度相当高的初步极轴校准。最后只需要进入软件的监控模式,即可启用高精度校准。这是一个放大的小窗口,里面会显示一个绿色方块代表北天极,一个红色圆圈代表你赤道仪的当前极轴。需要做的就是让两者精准重合。到这一步,调节必须非常细微。成功重合之后,就完成了……至少在Polemaster看来,你的赤道仪已经完美极轴校准。那么,我们要不要实际验证一下?

图 3:Polemaster安装到赤道仪的方式简单又快捷。先装上对应赤道仪的专用转接环,再通过两颗小螺丝微调相机的同轴度。Polemaster可以牢固、精准地卡入到位,转接环上还配有一个精致的保护盖,可长期留在赤道仪上使用。
图 4:需要特别注意:在进行两次40度旋转操作时,你会高度专注于软件画面,很容易忽略赤道仪本身的物理位置。如果已经安装了主镜设备,稍有不慎就可能让镜筒撞到三脚架,造成设备碰撞。
GOTO寻星精度测试

精准极轴校准的一大优势,就是能显著提升赤道仪的GOTO寻星精度。本次测试全程采用三颗恒星校准,所选恒星分布均匀、横跨东西天区且靠近天赤道,属于理想的校准恒星。
测试设备为ED80主镜,搭配35mm EU目镜,视场约2.66 度。GOTO目标依次为:轩辕十二、北河二、五车二、天枢、开阳、帝星、北河三、角宿一、轩辕十四。实测寻星精度表现优秀。所谓 “接近中心”,指恒星与视场中心仅有微小但清晰的偏移,最大偏差约为11角分13角秒,这也是本次Polemaster极轴校准下GOTO测试中出现的最差数据。
传统光学极轴镜的精度能与之媲美吗?我们来对比看看。在同一晚、三脚架保持与Polemaster测试完全相同的水平状态,并提前确认极轴镜光轴与赤道仪赤经轴完全同轴(早上用远处电视信号发射器校验过)。我这台EQ6配备的是经典款极轴镜,以大熊座(北斗七星)和仙后座作为参考,来确定正确的赤经角度。我耐心细致地转动轴体,把天空中真实的北斗七星与极轴镜里的图案对齐,再将北极星置入中心圆圈,完成校准。随后开始GOTO寻星测试。结果很明显Polemaster的优势非常大。传统极轴镜在多个目标上的寻星精度明显更差,虽然也有部分恒星能一次对准中心,但出现偏差时幅度更大、频率也更高。实测最大误差达到了20角分13角秒,在最差情况下,误差几乎是Polemaster的两倍。

图 5:按照Polemaster的提示一步步完成高精度极轴校准,整个过程非常轻松有趣。
赤纬漂移测试

这一点对天文摄影师来说至关重要。精准的极轴校准能让恒星在赤纬轴上的漂移降至最低,这样自动导星压力更小,拍摄效果也更出色。我们分别对比使用与不使用Polemaster时的漂移情况。测试设备为ED80主镜,搭配9mm十字目镜与3倍巴洛镜,总放大倍率200倍。将十字线与赤道仪轴系对齐,把角宿一置于视场中心,等待30分钟后观察结果。30分钟后,角宿一依然稳稳停留在十字中心,完全没有发生赤纬方向的偏移。当然,我这台EQ6的周期误差会让恒星在赤经轴上跑出中心,但正如我所说,赤纬方向完全没有漂移。而使用传统光学极轴镜校准后,30分钟内的赤纬漂移非常明显,实测漂移量大约为1角分12角秒。毫无疑问,在天文摄影领域,Polemaster能完全发挥出它的全部优势。

结论

Polemaster是实现高精度极轴校准的出色工具,操作简单易用,能显著提升GOTO寻星精度,更能大幅优化赤纬漂移表现。如果你以目视观测为主,并非必备设备,但常携带电脑外出观测的话依然十分推荐。对于天文摄影爱好者而言,它带来的提升堪称至关重要。

图 6:该相机工作状态极佳,测试机为出厂预设对焦,我全程无需任何调节。画面成像清晰,只需略微提高曝光时间与增益即可获得更佳效果。