Non è un progetto prettamente radioamatoriale, ma la fotografia astronomica è concettualmente relazionabile all'inseguimento di un satellite per telecomunicazioni. Ma vediamo subito i dettagli. A cosa serve ? Chi si diletta di fotografia sà perfettamente di cosa stiamo parlando, ma voglio rivolgermi ad un semplice lettore curioso. Se vogliamo fotografare un bel cielo stellato, dovremo tenere conto di tantissimi fattori. Anzitutto di operare in un'area la più buia possibile. Già la "macchina fotografica biologica" rappresentata dai nostri occhi sarà in grado di notare la grande differenza nel guardare la volta celeste dal balcone di casa in città anzichè dalla cima di una montagna nel buio più totale. Una volta adattati, i nostri occhi saranno in grado di notare un maggior numero di stelle rispetto ad una visione in ambiente soggetto ad inquinamento luminoso ( luci artificiali, luna compresa ). Insomma....più buio per avere maggiori dettagli! Il sensore della macchina fotografica si comporta come i nostri occhi. Il minimo inquinamento luminoso dove opereremo, ci darà una migliore definizione dell'immagine, mentre la qualità delle ottiche che utilizzeremo, ci permetteranno di rilevare anche le più piccole fonti luminose della volta celeste. Inoltre, come noi riusciremo ad avere maggiori dettagli restando ad osservare per un lungo tempo la stessa porzione di cielo, altrettando i tempi di apertura della nostra fotocamera, ci permetteranno di catturare più luce dai miliardi di fiammelle che ardono in cielo .

Perché abbiamo bisogno di un tracker per fotografare oggetti celesti?
Gli oggetti celesti che scoprono il Sole, la Luna e alcune stelle luminose sono estremamente scuri e richiedono esposizioni molto lunghe per catturarli. La luce di questi oggetti è così debole che ci vogliono molti secondi o minuti, anche ore in alcuni casi per catturarli usando una fotocamera.

Cos'è la lunga esposizione?
Una fotocamera digitale funziona raccogliendo e registrando i fotoni emessi o riflessi dall'oggetto che desideriamo catturare. Nella normale fotografia diurna, il sensore della fotocamera richiede solo pochi millisecondi per registrare questi fotoni. Per gli oggetti celesti che sono molto deboli, in alcuni casi il sensore richiede molti minuti o addirittura ore per raccogliere i fotoni. Questo si chiama lunga esposizione.

Qual è il problema delle lunghe esposizioni?
E qui nasce il problema ! .... La terra sta ruotando! Le stelle e altri oggetti celesti nel cielo sono fissi. Non è il sole o le stelle che sorgono a est e tramontano a ovest. Piuttosto siamo noi che ruotiamo da ovest a est e ciò fa sembrare che stiano sorgendo da est e tramontino ad ovest. Poiché la fotocamera è posizionata sulla terra, di fatto sta ruotando insieme ad essa. Se abbiamo puntato la fotocamera verso una stella, dopo alcuni minuti punterà altrove e non verso la stella che inizialmente avevamo indicato. Come conseguenza la rotazione genererà una spirale di strisce luminose sulla nostra immagine, forse spettacolare, ma non proprio quello che speravamo.

Qual'è la soluzione?
Il sistema di tracciamento fondamentalmente fa puntare la fotocamera sullo stesso bersaglio compensando la rotazione terrestre. La terra gira a circa 15 ° all'ora. Il tracker compenserà ciò ruotando di 15 ° all'ora nella direzione opposta. La terra ruota da ovest a est e il nostro tracker ruota la fotocanera da est a ovest alla stessa velocità per compensare il movimento di rotazione terrestre. Ecco lo scopo di questo "Star Tracker", fare ruotare la nostra macchina fotografica in sincrono con la rotazione della volta celeste prendendo come asse di rotazione la Stella Polare. Nel nostro emisfero infatti potremo notare che proprio questa stella, nella costellazione dell'Orsa Maggiore, risulterà sempre nello stesso posto mentre tutte le altre stelle assumeranno un movimento circolare attorno ad essa.

Storia del Tracciatore
Il sistema di tracciatura è stato creato da George Haig. È anche chiamato come scotch mount o Haig mount. I piani per il suo tracker furono pubblicati per la prima volta dalla rivista Sky & Telescope nel numero di aprile 1975. Il design originale è stato migliorato da Dave Trott che ha introdotto un secondo braccio nel design. Ciò ha migliorato la precisione di tracciamento nel tempo. Il suo nuovo design è stato pubblicato dalla rivista Sky & Telescope nel numero di febbraio 1988. I disegni originali prevedono tutti l'attivazione manuale. I moderni tracciatori sono normalmente motorizzati e pochi sono manuali.

SCHEMA FUNZIONAMENTO

La rotazione dell'asta della vite (gialla) farà spostare verso l'alto la superficie superiore del tracciatore. Controllando con precisione la velocità, possiamo far ruotare la superficie superiore attorno alla cerniera alla stessa velocità della terra e ottenere così il tracciamento. La videocamera è montata sulla superficie superiore (blu).

È così semplice, ma c'è un problema
Il design semplice del tracker isoscele presenta un difetto di progettazione noto come "errore tangente". Applicando la trigonometria, possiamo vedere che applicando un tasso lineare costante di aumento nella base del triangolo isoscele non si produce un aumento lineare costante nell'angolo incluso. L'angolo è ciò che ci interessa in quanto è quello che compensa la rotazione terrestre. Dopo circa 10 minuti di tracciamento, ci sarà una deriva nel tracciamento e il bersaglio inizierà a spostarsi.

Risolvere l’ "errore tangente"
Il sistema utilizzato a "Triangolo Isoscere" ha una discreta precisione per spostamenti di pochi ma significativi gradi di rotazione/inseguimento. Per tempi di inseguimento superiori ai 5 minuti, l'errore diventa significativo. E' possibile correggerlo via software, fornendo al programma una tabella per la modifica della velocità di rotazione, oppure modificando l'hardware sostituendo la barra filettata dritta con una curva o con altri sistemi meccanici ancora piu' complessi. Tralasceremo nel nostro caso i sistemi meccanici utilizzando il “software” scritto per il microcontrollore Arduino per regolare la velocità del motore che guida l'asta della vite continuamente e automaticamente per compensare l'errore tangente indotto dalla geometria a triangolo isoscele.

Non vi voglio angosciare con formule e grafici, sul web la documentazione presente sull'argomento è abbondante e adatta a qualsiasi livello di conoscenza in materia ! Costruiamo il nostro inseguitore, cerchiamoci una postazione con il minimo inquinamento luminoso ed una notte di cielo perfettamente sereno e senza luna e dopo aver inquadrato nel cannocchiale/puntatore del nostro StarTracker la Stella Polare, iniziamo a scattare le nostre prime spettacolari fotografie del cielo stellato !

Non scoraggiatevi se i primi risultati non saranno superprofessionali, dopo un po' di prove vedrete che le soddisfazioni arriveranno !


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