مراقب الرؤية SM-4 وSM-4EX

يستخدم مراقب الرؤية SBS SM-4 مستشعر CMOS عالي الكفاءة الكمومية ومنخفض الضوضاء من QHY وعدسة عالية الجودة بقطر 100 مم وبعد بؤري f/2.8، بالإضافة إلى برنامج مخصص لمراقبة الرؤية كتبه الدكتور آلان هولمز. يراقب مراقب الرؤية الرؤية باستمرار لأي فترة زمنية تبلغ 12 ساعة ويعرض القياس على شاشة الكمبيوتر، ويسجل البيانات في ملف نصي لتحليلها لاحقًا. الكاميرا مثبتة في صندوق ألمنيوم مقاوم للطقس مع نافذة بجودة بصرية للحماية من العوامل الجوية. عند إزالة الغطاء، يمكن تركيز الكاميرا وضبط التوجيه الدقيق بشكل مستقل. واجهة الكمبيوتر هي USB3. في طراز SM-4 EX، يتم تثبيت موسع USB مدعوم عبر إيثرنت في الهيكل الألمنيوم خلف الكاميرا.

اقرأ مقالًا عن مراقب الرؤية بقلم الدكتور آلان هولمز ->

تفاصيل SM-4

جهاز مراقبة الرؤية SM-4 هو في الأساس نفس الجهاز السابق SM-2 و SM-3 باستثناء الكاميرا الجديدة، وبخلاف ذلك، فهو مماثل في التشغيل لجهاز SM-3.  يستخدم جهاز SM-4 كاميرا CMOS جديدة من QHY5III462M، بدقة 2 ميجابكسل، مع كفاءة كمية عالية جدًا (90%) وضوضاء قراءة منخفضة جدًا (~1 إلى 3e-).  العدسة هي عدسة عالية الجودة من نوع Kowa 100mm f/2.8 من صنع ياباني بتركيب c-mount، وهي مثالية لهذا التطبيق. 

مراقب الرؤية SM-4 مفيد بشكل خاص لأولئك الذين لديهم تثبيت دائم، ولكنه مفيد أيضًا لأولئك الذين يجب عليهم الإعداد كل ليلة لالتقاط الصور الفلكية. من خلال الإبلاغ عن الرؤية ورسمها بيانيًا من ليلة إلى أخرى ومن ساعة إلى أخرى، يمكن للمستخدم تحديد الوقت الأمثل لمحاولة التقاط صور عالية الدقة والأوقات التي قد يكون فيها من الأفضل استخدام معدات مناسبة للمجال الواسع والتصوير منخفض الدقة. يدمج مراقب الرؤية الأجهزة الضرورية في صندوق مقاوم للعوامل الجوية ويتضمن برامج مخصصة. يتم عرض الرؤية بوحدات العرض الكامل عند نصف الحد الأقصى (FWHM) في السماء بالثواني القوسية المتوقعة لصورة نجمية طويلة التعرض.

نظرية التشغيل

تستخدم معظم المراصد المحترفة تقنية مراقب حركة الصورة التفاضلية (DIMM) لقياس جودة الرؤية. تُنفَّذ هذه التقنية في العتاد باستخدام قناع بفتحتين فوق فتحة تلسكوب شميت-كاسيغرين من 8 إلى 11 بوصة، وقياس التذبذب الجذري المتوسط (rms) للمسافة بين النقطتين المرئيتين عند تصوير نجم ساطع خارج نطاق التركيز قليلاً بكاميرا سريعة. سبب قياس نقطتين هو أنه يمكن بالتالي استبعاد الحركة الكلية للنقطتين الناتجة عن ضعف التتبع أو اهتزاز الرياح. ومع ذلك، فإن النظام الناتج معقد في أتمتته، ويتطلب حتماً حاوية آلية لإيواء التلسكوب أيضاً، مما يرفع التكلفة الإجمالية إلى آلاف الدولارات.  إحدى مشاكل هذا النهج أنه يتجاهل تماماً تيارات الأنبوب في تلسكوب SCT، وهي ليست صغيرة ولا مترابطة عبر الفتحة. النهج المستخدم مع رؤية SBS يتم استخدام الشاشة بنظام فتحة ثابتة مفردة لتوجيه النظر إلى نجم القطب، مثبتة على ركيزة صلبة ثقيلة. وبهذه الطريقة، تختفي حركة الرياح وخطأ التتبع. يتحرك نجم القطب عبر مساحة القياس، لذلك يتم تحديد الانجراف الخطي لمركز نجم القطب وتصحيحه. نطلق على هذه التقنية اسم تقنية SIMM.

يتطلب قياس الرؤية الدقيق تعريضات مدتها 0.01 ثانية أو أقل لتجميد الرؤية وتجنب الأخطاء الناتجة عن متوسط حركة النجم على مدى تعريض طويل. في حالة SM-4، يجمع البرنامج 256 إطارًا من البيانات، كل منها بتعريض مدته 0.01 ثانية.  ثم يتم تحديد جذر متوسط مربع حركة الصورة. 256 إطارًا يتطلب حوالي دقيقة من الوقت لجمعها ومعالجتها.  عدسة عالية الجودة (الشكل الأول، أعلاه) بطول بؤري 100 مم ستحقق دقة دون البكسل في حساب مركز الثقل، ويمكن احتواء حركة نجم الشمال على مدى ليلة على مستشعر CMOS بطول بؤري 100 مم.  على مدار ليلة، قد يتحرك نجم الشمال في قوس 180 درجة، لذا يجب مراعاة حركته لأي خطة مراقبة طويلة المدى.

الشكل الثاني: تعريضان مجمعان لحقل نجم الشمال تم التقاطهما باستخدام SM-2
(المخطط الأحمر يشير إلى مجال رؤية SM-4)

عند خط عرض سانتا باربرا، كاليفورنيا (35 درجة)، تكون أرضية الضوضاء لكاميرا SM-3 بعدسة 100 مم حوالي 0.6 ثانية قوسية FWHM.  يتم قياس ذلك في الداخل ليلاً من خلال مشاهدة LED بسطوع مماثل لنجم بولاريس، يتم تحريكه ببطء في اتجاه أفقي. افهم أن هذه القيمة المنخفضة ستُضاف بطريقة جذر متوسط المربعات إلى الرؤية الفعلية عند المستويات المنخفضة. لذا، إذا كانت عدسة 100 مم تقيس رؤية 1.0 ثانية قوسية، فيجب طرح الانحياز المقاس البالغ 0.6 ثانية من هذا (بطريقة جذر متوسط المربعات) للحصول على الرؤية الفعلية، 0.8 ثانية قوسية.  يتم تحويل الرؤية المقاسة عند ارتفاع بولاريس إلى قيمة سمتية باستخدام صيغة مقبولة على نطاق واسع، حيث تكون الرؤية عند السمت مساوية للرؤية المقاسة لبولاريس مقسومة على الكتلة الهوائية مرفوعة إلى الأس 0.6. الكتلة الهوائية تساوي 1 مقسومة على جيب تمام الزاوية 90 درجة ناقص خط العرض.

الشكل الثالث: قائمة الإعدادات

قائمة مراقبة الرؤية: هنا يمكنك اختيار بدء تسجيل الرؤية فورًا. إذا كنت ترغب في البدء في وقت محدد، فاختر "مبني على الوقت" وسيقوم البرنامج بالتنفيذ للمدة المطلوبة. عند بدء التسجيل، سيظهر رسم بياني يعرض FWHM الذروة (العرض الكامل عند نصف الحد الأقصى لصورة النجم)، مع وقت بدء هو رقم الساعة السابقة، ويعرض 12 ساعة من البيانات. طول هذا الرسم البياني ثابت عند 12 ساعة. سيتم كتابة الرسم البياني وملف نصي يسجل بيانات الرؤية إلى دليل C:\SeeingMonitor كل 5 دقيقة. اسم الرسم البياني للرؤية لا يتغير أبدًا، لذا يمكنك جعل برنامج خارجي يراقب هذا المجلد ويضع الملف على موقع ويب، إذا كنت ترغب في ذلك. اسم ملف البيانات المسجل هو نفسه في كل مرة إذا بدأت التسجيل الفوري، وسيتم استبدال ملف الليلة السابقة، لذا قم بتغيير اسم ملف النص الخاص بالليلة السابقة يدويًا إذا كنت ترغب في حفظه. عندما تعمل في وضع متعدد الليالي باستخدام بداية ونهاية موقوتين، ويتم تخصيص اسم الملف بالتاريخ، لذلك لن يتم استبدال بيانات الليلة السابقة. يتم دائمًا استبدال رسم بياني الرؤية.

الشكل الرابع: الشاشة الرئيسية

الشكل الخامس: رسم بياني الرؤية

 
في الرسم البياني الموضح في الشكل الخامس أعلاه، تسجل نقاط البيانات البيضاء رقم الرؤية بالثواني القوسية. وتمثل نقاط البيانات الزرقاء سطوع نجم بولاريس في وقت كل قياس. يمكنك أن ترى من الرسم البياني أنه في هذه الليلة بدأت الرؤية تتدهور حوالي الساعة 3:00 صباحًا وساءت بسرعة خلال الـ 45 دقيقة التالية حتى أصبح التصوير عديم الفائدة. كما بدأ سطوع بولاريس في التدهور في نفس الوقت، مما يشير معًا إلى اقتراب الغيوم أو الضباب. حتى عند أخذ عينات بمعدل 100 مرة في الثانية، عندما تكون الرؤية سيئة للغاية، فمن المحتمل أن جهاز مراقبة الرؤية يقلل من تقدير مدى سوءها لأن الصورة مجرد كتلة تغلي. على الرغم من أن جهاز مراقبة الرؤية يقلل من تقدير هذه الليالي السيئة، إلا أنه يوفر مؤشرًا واضحًا على أنه سيكون من الأفضل لك القيام بشيء آخر غير التصوير الفلكي في تلك الليلة. فائدة الرؤية يتم عرض الشاشة بسهولة في الشكل التالي أدناه.  هذه رسوم متحركة لرسوم 13 البيانية تم التقاطها على مدى أسبوعين.  كما ترى، تختلف الرؤية وأنماط الرؤية الجيدة مقابل السيئة لكل ليلة بشكل كبير مما يجعل من المستحيل تقريبًا الاعتماد على التاريخ أو الخبرة للتنبؤ بموعد استحقاق الليل لبذل جهود تعريض لمدة ساعة أم لا.

موديل SM-4 EX

 يضيف الموديل SM-4EX موسع USB 3 عبر كابل Cat 6 أو 7 أو 8 إلى SM-4 القياسي للتشغيل على بعد مئات الأقدام من كمبيوتر التحكم*.  يتم استخدام مصدر طاقة إضافي في الكمبيوتر لتوفير طاقة كافية عبر كابل إيثرنت لتشغيل جهاز الاستقبال البعيد والكاميرا.  وبالتالي، يتم تحقيق التشغيل عن بُعد باستخدام كابل إيثرنت يوفره المستخدم فقط.

تشتمل SM-4 EX على SM-4 قياسي بالإضافة إلى وحدة إرسال USB 3 إلى إيثرنت، ووحدة استقبال إيثرنت إلى USB 3 مثبتة في الهيكل مع الكاميرا، ومصدر طاقة تيار متردد وكابلات USB. يقوم المستخدم بتوفير طول كابل Cat 6 أو 7 أو 8 اللازم لتلبية احتياجاته*

   * ملاحظة:  لقد اختبرنا SM-4 EX باستخدام الأطوال التالية من كابلات CAT:

   50 قدم من كابل CAT 6 المسطح دون أي مشكلة ظاهرة
   100 قدم من كابل CAT 8 القابل للدفن دون أي مشكلة ظاهرة
   200 من CAT القابل للدفن 7 مع مشاكل اتصال متقطعة - قد يكون هذا على الحد الأقصى لـ CAT 7

دليل التعليمات SM-4

• تعليمات مراقبة الرؤية SM-4 »