En els últims anys s'ha produït una nova revolució entre els observadors planetaris no professionals. La majoria d'ells depenen de recursos molt limitats, pel que han canviat molt els resultats quan han sigut assequibles diversos mitjans electrònics de captació d'imatges. Igual que la tecnologia ha suposat una millora extraordinària per al coneixement de l'univers a nivell de grans observatoris professionals, també els aficionats especialitzats en planetària hem aconseguit millorar de forma molt notable els resultats.

Fa pocs anys l'ús de les CCD en astronomia va suposar una millora notable respecte a la fotografia en suport químic. No obstant això en èpoques recents la tecnologia desenvolupada per a Internet ha posat en mans dels observadors una ferramenta prodigiosa: les WEBCAMS o càmeres de videoconferència. A pesar de la seua modesta aparença i senzillesa tecnològica una vegada acoblades al telescopi es converteixen en un poderós sistema de captació d'imatges.

FONAMENTS DEL MÈTODE

Podem parlar del "mètode webcam" per a observació planetària ja que té una sèrie d'avantatges respecte a l'ús dels mètodes previs: fotografia o CCD convencional. És molt més eficaç perquè incrementa la producció de l'observador, les imatges són més detallades i objectives. També resulta econòmicament interessant perquè a més que la càmera és de baix cost, és convenient disposar d'una instal·lació senzilla per a evitar la turbulència local.

Tècnicament les càmers de videoconferència són un dispositiu de baix rendiment estàtic però alta eficàcia dinàmica perquè els fotogrames aïllats tenen una baixa qualitat (alt soroll) a fi de mantenir una alta velocitat de transferència a l'ordinador. D'altra banda la seua sensibilitat lluminosa i la precisió del color són relativament acceptables. Però amb tots aquests aparents desavantatges, una bona configuració de la càmera pot evitar prou el soroll.

Per a elaborar una imatge planetària d'alta resolució ens basem en el mètode d'integració: després d'obtindre una seqüència de vídeo del planeta s'usa un programa que selecciona i suma tots els fotogrames útils fins a integrar-los en una sola imatge. És una tasca que depén prou de la capacitat de l'ordinador i de les funcions del programari. Suposa un mètode científic de ponderació de dades ja que el seu mecanisme és recopilar la informació vàlida de cada fotograma i fer un mitjana amb tots ells.

Hi ha una evolució tècnica evident en el nostre mètode. Es parlava de "Quickcam astronomy" en Sky&Telescope de juny 1998 referint-se a les primeres webcams en blanc i negre. Posteriorment es va usar prou el model VC en color però encara amb menor resolució i velocitat de transferència que el model Toucam Pro, que ha tingut un enorme èxit i difusió. El programari de processament hi ha marcat el ritme d'esta evolució i després d'una fase d'ús d'Astrostack, actualment el més avançat és Registax. Hi ha molts altres programes menys específics però de gran eficàcia com per exemple la versió 4 d'Iris.

L'observació planetària amb webcam no s'ha de confondre d'obtindre imatges de planetes amb fins artístics. La finalitat ha de ser demanar informació de la superfície dels planetes i per això és important una sòlida formació de l'observador en les bases de l'observació planetària clàssica per a analitzar els detalls visibles i valorar la seua importància. Les imatges ben sovint no són d'alta qualitat però poden contindre informació valuosa de fenòmens esporàdics. Cal anotar amb precisió les dades tècniques i també mantindre contacte amb els coordinadors, als quals cal enviar prompte les observacions. Per a açò últim, Internet ha suposat un important avanç.

TELESCOPIS EN OBSERVACIÓ PLANETÀRIA

Al tractar sobre el telescopi més apropiat per a planetes, amb les webcams sempre ha hagut discrepàncies amb la idea clàssica al respecte d'això. Es deia que els millors telescopis planetaris eren els refractors o els Newton d'alta qualitat. Al meu parer la caraterística més important per a obtindre èxit és qualitat òptica i distància focal llarga. Per la seua facilitat per al maneig i l'ús, els models catadiòptrics crec que són també molt apropiats.

De totes maneres i en resum: per a obtindre bons resultats cal aconseguir que el telescopi complisca amb el criteri clàssic de Rayleight (1/4 d'onda com màxima aberració esfèrica). També és fonamental una cuidadosa col·limació del telescopi que ha de comprovar-se amb un ocular d'augment mirant una estrela desenfocada. No cal l'ús de col·limadors làser perquè inclús són menys fiables.

Respecte a l'obertura necessària hi ha també que ser cauts. És erroni pensar que "millor com més gran". La mínima obertura per a aconseguir alta resolució està entre 18 i 20 cm. Amb els refractors es pot baixar fins als 15cm. La mesura més pràctica i eficaç se situa entre 23 i 30 cm. Només en cas de disposar d'atmosfera molt estable és pràctic usar telescopis de 35 a 40 cm. Els instruments de major obertura opine que no són últils en observació planetària perquè el seu equilibri tèrmic és quasi impossible i per tant la turbulència dins del tub òptic és elevada.

Esta tendència a reduir l'obertura necessària és deguda també que gràcies a la webcam superem sense problema els límits clàssics que s'imposaven quant a resolució. Igual que la CCD permet registrar magnituds d'estreles molt dèbils, el mètode webcam permet mostrar detalls no assequibles a l'observació visual. Un exemple ho trobem en la resolució de la divisió d'Encke en l'anell a de Saturn que ara és assequible a telescopis de 25 cm.

ADAPTACIÓ DEL TELESCOPI

Encara que l'observació planetària no requerix un seguiment d'alta precisió resulta molt convenient disposar d'una muntura molt estable i amb un seguiment regular pel fet que s'usen altes ampliacions de la imatge i la grandària del sensor d'imatge és molt reduït.

És molt important aconseguir una amplificació adequada, doncs més important que la resolució és el mostreig. Hem d'aconseguir combinar la focal del telescopi, el tamany del xip ccd amb el diàmetre angular del planeta de tal forma que "exprimim" la resolució del nostre instrument per a no perdre detalls per augmentar massa la imatge (oversampling). Si fem això la brillantor per superficie disminueix i necesitem temps d'exposició més llargs, per tant la turbulència i la càmera mateixa ens farà perdre detalls. Si augmentem poc la imatge, tindrem undersampling: la resolució òptica la malbaratem i no tenimprou pixels per a representar els detalls més fins. És important saber el límit de Dawes del nostre instrument (D/11, on D és el diàmetre del objectiu expressat en mm) i aplicar la seguent regla: pujar la focal fins que un píxel cobrisca la meitat del límit de Dawes. El millor és usar una lent de barlow ben corregida o un ocular d'alta qualitat. S'han de fer diverses proves modificant la distància fins a la càmera i com a norma mínima recomanem que amb els planetes majors (Júpiter i Saturn) s'aconseguisca una imatge que ocupe tants píxels com a mil·límetres d'obertura del telescopi. No obstant això per a aconseguir imatges de la màxima resolució cal quasi duplicar esta xifra. En telescopis de 25 a 30 cm. el disc de Júpìter ha d'ocupar de 400 a 500 píxels. Per tant la cámera ha d'estar en format de 640 x 480.

Per a poder centrar la imatge en el reduït camp de la webcam cal usar algun sistema d'ajuda. El dispositiu més apropiat és el flip-mirror o espill basculant, que permet alternar ràpidament entre l'ús visual i la càmera.

En telescopis Newton és més còmode disposar d'un altre dispositiu més simple i que es pot cosntruir amb un envàs de pel·lícula fotogràfica. El fons s'ha substituït per un acetat translúcid que serveix com una mini-pantalla d'enfocament. Una vegada se centra i enfoca el planeta se substitueix este "planet-finder" per la webcam. La carcassa de la cambra ha d'anar proveïda d'un tub de 31,7 mm. per a facilitar el seu maneig. També s'ha provat amb bon resultat el reciclatge d'una càmera rèflex en la qual s'instal·la la placa del sensor CCD en el lloc on hauria d'anar la pel·lícula fotogràfica. El visor pentaprisma té un camp molt ampli i còmode per a l'ús amb telescopis Newton.

ADEQUACIÓ DEL LLOC D'OBSERVACIÓ

L'observador planetari té un inconvenient principal que limita sense cap dubte les seues possibilitats: la turbulència atmosfèrica. Per a aconseguir la major qualitat possible en les seues imatges ha d'establir una sistemàtica basada en la comoditat i fàcil accés a l'equip d'observació. Per a això és molt important disposar d'un lloc en el propi domicili encara que no siga una instal·lació permanent. Són poc adequades les cúpules metàl·liques perquè són una font important de desequilibri tèrmic. També són poc adequats els telescopis de gran obertura (més de 30 cm.). En qualsevol cas cal facilitar l'equilibri tèrmic del telescopi procurant que "s'en vaja a refredar" des del fosquejar i almenys 2 hores abans de les observacions. En resum es pot concloure que és suficient una instal·lació modesta i no importa que siga en ple nucli urbà.

Un apariat molt tòpic pot resumir la filosofia de l'observador: "Paciència amb la turbulència". Una simple inspecció visual a l'ocular ens dirà la qualitat de l'atmosfera: molts dies serà inútil prendre imatges; molt pocs dies l'atmosfera serà quasi estàtica i eixes sessions seran molt llargues; i finalment hi haurà moltes altres en què el cel estiga només quelcom remenat i amb un bon treball de processat es podran elaborar treballs de qualitat. Per a aprofitar totes les ocasions cal intentar-ho una vegada i una altra.

AJUSTOS I MANEIG DE LA CAMBRA

Tan sols amb brevetat em referiré a l'ordinador necessari per a la presa d'imatges. Per descomptat ha de tindre connexió USB i és convenient que siga portàtil per a facilitar la labor. La pantalla ha de tindre bona qualitat per a poder enfocar amb més facilitat i no cal un processador molt avançat. És suficient amb 300 Mhzs. per a fer vídeos de 640x480 a 10 f.P.s. El disc dur ha de tindre prou capacitat: recomanable un mínim de 4 gigabytes lliures.

Abans hem indicat el format i amplificació necessàries. Els paràmetres d'ajust de la Toucam Pro que venen amb el programa propi de captura "VRecord" són quelcom excessius però es poden dominar en unes sessions.:

• Velocitat de quadro: és el nombre de fotogrames per segon. Els valors més apropiats són 5,10 i 15. Amb més fps la càmera comença a comprimir i, tot i que el procés no és visible en mode video, produeix artefactes al processar la imatge posteriorment.
  
• Gamma: per a ajustar el contrast de la imatge al màxim, cal situar-ho quasi al mínim (a l'esquerra).
  
• Saturació: és la intensitat del color. Per a aconseguir imatges realistes cal posar-ho abans de la mitat del recorregut.
  
• El balanç de blanc permet ajustar la precisió o fidelitat del color. Si es deixa en automàtic se solen aconseguir resultats acceptables. És difícil ajustar-ho manualment perquè es requerix entrenar el "sentit cromàtic". Per a donar una orientació: cal situar el cursor del roig cap a la mitat o quelcom menys del seu recorregut mentres que el blau ha de quedar-se al voltant del 25%.
  
• La velocitat d'obturador sempre ha d'estar al mínim: 1/25".
  
• El guany és un valor a ajustar "a ull" fins a aconseguir un brillantor i contrast apropiats de la imatge. Però si no volem soroll hem d'aconseguir baixar el guany el més possible.

El programa per a obtindre les seqüències de vídeo no té una importància fonamental, però tal vegada el més específic és K3CCDtools que a més és de lliure distribució. També estan el AMcap, Astrovideo, Astrosnap...El mètode d'obtindre fotogrames solts en compte de seqüències resulta vàlid si hi ha poca capacitat en el disc dur però els seus resultats són molt inferiors.

Per descomptat abans de començar a gravar cal assegurar-se que les condicions són les més favorables:

• L'altura del planeta sobre l'horitzó màxima que podem aconseguir.
• Grau de turbulència almenys acceptable.
• Enfocar cuidadosament i corregir posteriorment sovint.
• Estabilitat del seguiment i orientació exacta de la muntura.

Les seqüències poden ser des de 30 a 300 segons de duració però és recomanable fer-les entre 60 i 120" per als millors resultats. No cal repetir a curts intervals perquè generalment s'aconseguiran semblants resultats. No obstant això és convenient fer-les cada 15 o 30 min. per a registrar el moviment de rotació del planeta.

PROCESSAMENT DE LES IMATGES

La base del processament és la integració, o siga la suma de tots els fotogrames útils d'una seqüència extraient la informació de cada un fins a obtindre una sola imatge amb la informació més veraç i neta. Tècnicament s'aconseguix augmentar molt la relació senyal/soroll i matemàticament obtenim una "mitja ponderada" per tant el resultat és molt eficaç i fidel a la realitat. Tant és així que inclús s'aconseguixen resultats molt espectaculars que superen àmpliament el poder resolutiu del telescopi i almenys moltes vegades podem eliminar de forma apreciable l'efecte negatiu de la turbulència.

Actualment el programa que considere més potent per a completar el mètode webcam és Registax, del que farem un tutorial més detallat posteriorment. El que apuntem a continuació són unes orientacions generals. Registax té una sèrie de qualitats importants però dos inconvenients no menyspreables:

• És prou complex entendre tots els paràmetres a ajustar encara que el seu ús és relativament intuïtiu i transparent.
  
• És molt sensible als desplaçaments de la imatge del planeta pel fotograma. Per tant només actua bé si la muntura té un seguiment estable i està ben orientada.

No Domino del tot el programa però puc donar una sèrie d'orientacions per a facilitar el seu maneig (Versió 3.0):

• És convenient usar un ordinador d'una certa potència ja que la tasca de processament és quelcom llarga per a cada seqüència. Recomanable un processador d'almenys 1 gigahertz i 256 MB. de RAM.
  
• Al carregar el fitxer AVI cal fer una revisió manual dels fotogrames i triar un de la major nitidesa possible. Se selecciona amb el cursor del ratolí un detall contrastat en la superfície del planeta però és suficient d'assenyalar el centre del disc usant una "alignment ‘box'" gran de 256 píxels.Tanmateix el resultat és millor si seleccionem un detall constrastat del centre del disc i disminuim el quadre d'alineament.
  
• En la pantalla ALIGNING es poden ajustar:
   
  • Track object: activar només si hi ha oscil·lacions en la posició del planeta.
    
  • Convé activar Auto-optimisation i Fast optimize.
    
  • En Optimizing options actuar només sobre Lower quality per a indicar el mínim de qualitat dels fotogrames a usar. Com a orientació ajustar entre 85 i 90 %.
    
  • Alignment filter: ha d'estar al voltant de 10 píxels.
    
  • Quality filter band:" START" entre 2 i 4 per a mantindre "quality" entre 0,1 i 0,2. "Width" s'ajusta mirant el gràfic "Properties" fins que l'esbossa verd de la dreta toc el final de la corba roja.

Després d'estos ajustos es polsa "Align & Stack" per a començar el procés d'integració. Podem seguir-ho de forma clara però NO es pot interrompre (no hi ha opció a això).

A continuació arribem a la pantalla "Wavelelet Processing" on apareixerà la imatge integrada (si ha tingut èxit l'operació). A la dreta apareixen uns cursors lliscants que es manegen millor en mode "Dyadic". De forma directa veiem el que ocorre quan els llisquem: S'incrementa el contrast dels detalls a diversos nivells. Els més usats seran el "2:2" i el 3:4". Depén del gust de l'usuari el grau de realç a aplicar.

També és convenient ajustar el "Contrast" i el "Brightness" fins a aconseguir l'aspecte desitjat.

Després de gravar la imatge cal elaborar el comunicat o informe amb les dades que l'acompanyen. Resulta interessant realitzar una seqüència amb les diverses imatges arreplegues en cada sessió o bé comparant l'evolució al llarg de diversos dies. Per descomptat cal anotar amb precisió, hora i longitud del meridià central.

CONCLUSIÓ I REFLEXIONS

Podem resumir breument els aspectes clau per a aconseguir l'èxit i imatges detallades:

• Telescopi de mitja obertura entre 23 i 30 cm. ben colimat.
  
• Reduir en la mesura que es puga la turbulència local i aprofitar els dies en què millore la turbulència atmosfèrica.
  
• Webcam en format de 640x480 i ampliació òptica suficient.
  
• Prendre seqüències de suficient duració i d'al voltant de 10 imatges per segon.
  
• L'observador planetari és capaç de perseverar gràcies a l'interés que li inspira descobrir i seguir els fenòmens atmosfèrics en altres planetes.

La tecnologia s'ha imposat definitivament en l'observació de l'aficionat i això suposa una millora substancial dels resultats. L'ús de webcams en planetària ha desplaçat de forma important l'ús de la CCD convencional i els seus resultats són plenament acceptats pels analistes i experts com de semblant fidelitat.

Tot açò suposa una certa pèrdua de l'esperit romàntic que ha de moure tot amant del Cosmos però no hem d'oblidar que la webcam és compatible amb el plaer de l'observació visual. No hem de renunciar a descobrir amb els nostres propis ulls l'extraordinària bellesa i misteri dels planetes més pròxims al nostre.