التصوير الفلكي

التصوير الفلكي ، المعروف أيضًا بالتصوير الفضائي ، هو تصوير الأجرام السماوية والظواهر الفلكية ومناطق السماء ليلًا . التُقطت أول صورة لجرم سماوي (القمر ) عام ١٨٣٩، ^{[ ١ ]} ولكن لم يتسنَّ تصوير النجوم بتفاصيل دقيقة إلا في أواخر القرن التاسع عشر بفضل التطورات التكنولوجية. فضلًا عن القدرة على تسجيل تفاصيل الأجرام الممتدة كالقمر والشمس والكواكب ، يتميز التصوير الفلكي الحديث بقدرته على تصوير أجرام خارج الطيف المرئي للعين البشرية، كالنجوم الخافتة والسدم والمجرات . ويتحقق ذلك من خلال التعريض الطويل ، إذ تستطيع الكاميرات الفيلمية والرقمية على حد سواء تجميع الفوتونات على مدى فترات زمنية طويلة ، أو باستخدام مرشحات بصرية متخصصة تحدّ من الفوتونات إلى طول موجي محدد .

أحدث التصوير الفوتوغرافي باستخدام فترات تعريض طويلة ثورة في مجال البحث الفلكي الاحترافي، حيث سجل مئات الآلاف من النجوم والسدم الجديدة التي لا تُرى بالعين المجردة. وقد بُنيت تلسكوبات بصرية متخصصة وكبيرة الحجم باستمرار ، تُعتبر بمثابة كاميرات ضخمة لتسجيل الصور على ألواح فوتوغرافية . لعب التصوير الفلكي دورًا مبكرًا في المسوحات السماوية وتصنيف النجوم، ولكنه مع مرور الوقت استخدم أجهزة استشعار صور أكثر تطورًا ومعدات وتقنيات أخرى مصممة خصيصًا لمجالات محددة.

بما أن معظم علم الفلك الرصدي اليوم يعتمد على التصوير الفوتوغرافي، فإن مصطلح "التصوير الفلكي" يشير عادةً إلى استخدامه في علم الفلك للهواة ، حيث يسعى الهواة إلى الحصول على صور جذابة من الناحية الجمالية بدلاً من البيانات العلمية. ويستخدم الهواة مجموعة واسعة من المعدات والتقنيات الخاصة.

باستثناءات قليلة، تعتمد التصوير الفلكي على التعريض الطويل ، إذ يمكن لأجهزة التصوير الفيلمية والرقمية على حد سواء تجميع فوتونات الضوء على مدى فترات زمنية طويلة. كما تزداد كمية الضوء الساقط على الفيلم أو الكاشف بزيادة قطر العدسة الرئيسية (العدسة الشيئية ) المستخدمة. ونظرًا لتلوث المناطق الحضرية بالضوء، غالبًا ما تُوضع المعدات والمراصد التي تُجري التصوير الفلكي في مواقع نائية للسماح بالتعريض الطويل دون أن يغمر الضوء المتناثر الفيلم أو الكواشف.

بما أن الأرض تدور باستمرار، تُدار التلسكوبات والمعدات في الاتجاه المعاكس لتتبع الحركة الظاهرية للنجوم في السماء (وتُسمى الحركة اليومية ). ويتم ذلك باستخدام حوامل تلسكوب استوائية أو حوامل تلسكوب سمتية ارتفاعية يتم التحكم فيها بواسطة الحاسوب، وذلك للحفاظ على مركزية الأجرام السماوية أثناء دوران الأرض. تعاني جميع أنظمة حوامل التلسكوب من أخطاء تتبع ناتجة عن عدم كفاءة محركات الدفع، والانحناء الميكانيكي للتلسكوب، وانكسار الضوء في الغلاف الجوي. تُصحح أخطاء التتبع عن طريق تثبيت نقطة توجيه محددة، عادةً ما تكون نجمًا مرجعيًا ، في المركز طوال فترة التعريض. في بعض الأحيان (كما هو الحال مع المذنبات )، يكون الجسم المراد تصويره متحركًا، لذا يجب إبقاء التلسكوب مركزيًا عليه باستمرار. يتم هذا التوجيه من خلال تلسكوب ثانٍ مُركب معه يُسمى تلسكوب التوجيه، أو عبر موجه خارج المحور، وهو جهاز مزود بمنشور أو فاصل شعاع ضوئي يسمح للمراقب برؤية الصورة نفسها في التلسكوب الذي يلتقط الصورة. كانت عملية التوجيه تتم يدويًا طوال فترة التعريض، حيث يقف مراقب عند التلسكوب (أو يجلس داخله) ويُجري التعديلات اللازمة للحفاظ على تقاطع الشعيرات مع النجم المرجعي. أما الآن، ومع ظهور الأنظمة التي يتم التحكم فيها بواسطة الحاسوب، أصبح هذا يتم بواسطة نظام آلي في المعدات الاحترافية وحتى معدات الهواة.

كان التصوير الفلكي من أوائل أنواع التصوير العلمي ^{[ 2 ]،} ومنذ بداياته تقريبًا، تفرّع إلى تخصصات فرعية، لكل منها هدف محدد، تشمل رسم خرائط النجوم ، وعلم الفلك القياسي ، وتصنيف النجوم ، والقياس الضوئي ، والتحليل الطيفي ، والاستقطاب ، واكتشاف الأجرام الفلكية مثل الكويكبات ، والشهب ، والمذنبات ، والنجوم المتغيرة ، والمستعرات ، وحتى الكواكب غير المعروفة . غالبًا ما تتطلب هذه الأنشطة معدات متخصصة، مثل التلسكوبات المصممة للتصوير الدقيق، أو مجال الرؤية الواسع (مثل كاميرات شميدت )، أو للعمل بأطوال موجية محددة من الضوء. قد تُبرّد كاميرات CCD الفلكية المستشعر لتقليل التشويش الحراري ، وللسماح للكاشف بتسجيل الصور في أطياف أخرى، كما هو الحال في علم الفلك بالأشعة تحت الحمراء . تُستخدم أيضًا مرشحات متخصصة لتسجيل الصور بأطوال موجية محددة.

بدأ تطوير التصوير الفلكي كأداة علمية في منتصف القرن التاسع عشر، وكان معظمه بفضل تجارب علماء الفلك الهواة ، أو ما يُعرف بـ" العلماء النبلاء " (مع أن هؤلاء، كما هو الحال في مجالات علمية أخرى، لم يكونوا جميعهم من الرجال). ونظرًا لطول فترات التعريض اللازمة لالتقاط الأجرام الفلكية الخافتة نسبيًا، كان لا بد من التغلب على العديد من المشكلات التقنية. وشملت هذه المشكلات جعل التلسكوبات صلبة بما يكفي لمنعها من فقدان التركيز أثناء التعريض، وبناء محركات ساعة قادرة على تدوير حامل التلسكوب بمعدل ثابت، وتطوير طرق للحفاظ على توجيه التلسكوب بدقة نحو نقطة ثابتة لفترة طويلة. كما كانت لعمليات التصوير الفوتوغرافي المبكرة قيودها. فقد كانت عملية الداجيروتايب بطيئة للغاية بحيث لا تسمح بتسجيل أي شيء سوى الأجرام الأكثر سطوعًا، كما أن عملية الكولوديون الرطبة حدّت من فترات التعريض بالمدة التي يمكن أن تبقى فيها اللوحة رطبة. ^{[ 4 ]}

كانت أول محاولة معروفة للتصوير الفلكي على يد لويس جاك ماندي داغير ، مخترع عملية الداغيروتايب التي تحمل اسمه، والذي حاول في عام 1839 تصوير القمر . إلا أن أخطاء التتبع في توجيه التلسكوب أثناء التعريض الطويل أدت إلى ظهور الصورة كبقعة ضبابية غير واضحة. وبعد عام، في 23 مارس 1840، تمكن جون ويليام دريبر ، أستاذ الكيمياء بجامعة نيويورك، والطبيب، والباحث العلمي، من التقاط أول صورة ناجحة للقمر، وذلك باستخدام تلسكوب عاكس قطره 13 سم (5 بوصات) لمدة 20 دقيقة . ^{[ 5 ]} 

ربما تكون الشمس قد صُوّرت لأول مرة في صورة فوتوغرافية بتقنية الداجيروتايب عام 1845 على يد الفيزيائيين الفرنسيين ليون فوكو وهيبوليت فيزو . وقد قام الفيزيائي الإيطالي جيان أليساندرو ماجوتشي بمحاولة فاشلة لالتقاط صورة لكسوف كلي للشمس خلال كسوف حدث في مسقط رأسه ميلانو في 8 يوليو 1842. وقد دوّن لاحقًا تفاصيل محاولته والصور الفوتوغرافية بتقنية الداجيروتايب التي التقطها، وكتب فيها:

قبل وبعد اكتمال القمر ببضع دقائق، عُرِّضت صفيحة مُيَوَّدة في كاميرا لضوء الهلال الرقيق، فتم الحصول على صورة واضحة، بينما لم تُظهر صفيحة أخرى عُرِّضت لضوء الهالة لمدة دقيقتين أثناء اكتمال القمر أي أثر للتصوير. ولم يحدث أي تغيير في الصورة نتيجة تركيز ضوء الهالة بواسطة عدسة لمدة دقيقتين أثناء اكتمال القمر على ورقة مُحضَّرة ببروميد الفضة. ^{[ 6 ]}

تم تصوير هالة الشمس بنجاح لأول مرة خلال كسوف الشمس في 28 يوليو 1851. أعطى الدكتور أوغست لودفيغ بوش، مدير مرصد كونيغسبرغ، تعليماتٍ لمصور داغيروتايب محلي يُدعى يوهان يوليوس فريدريش بيركوفسكي لتصوير الكسوف. لم يكن بوش نفسه حاضرًا في كونيغسبرغ ( كالينينغراد حاليًا ، روسيا)، بل فضّل مراقبة الكسوف من ريكسهوفت القريبة. كان التلسكوب الذي استخدمه بيركوفسكي مُثبّتًا على مقياس شمس كونيغسبرغ بقطر 17 سم (6.5 بوصة ) ، وفتحة عدسة 6.1 سم (2.4 بوصة) فقط ، وبُعد بؤري 81 سم (32 بوصة) . فور بدء الكسوف الكلي، عرّض بيركوفسكي لوحة داغيروتايب لمدة 84 ثانية في بؤرة التلسكوب، وعند تحميضها، تم الحصول على صورة للهالة. كما قام بتعريض لوحة ثانية لمدة تتراوح بين 40 و45 ثانية، لكن الصورة فسدت عندما انبثقت الشمس من خلف القمر. ^{[ 7 ]} وقد أجرى الفلكي البريطاني وارن دي لا رو دراسات فوتوغرافية أكثر تفصيلاً للشمس ابتداءً من عام 1861. ^{[ 8 ]}     

كانت أول صورة فوتوغرافية لنجم غير الشمس هي صورة داجيرية لنجم النسر الواقع ( فيغا) التقطها الفلكي ويليام كرانش بوند ومصور الداجيرية والمُجرب جون آدامز ويبل ، في 16 و17 يوليو 1850 باستخدام التلسكوب الانكساري الكبير ذي الـ 15 بوصة في مرصد كلية هارفارد . ^{[ 9 ]} وفي عام 1863، استخدم الكيميائي الإنجليزي ويليام ألين ميلر والفلكي الهاوي الإنجليزي السير ويليام هيغنز عملية لوحة الكولوديون الرطبة للحصول على أول طيف فوتوغرافي لنجم، وهما سيريوس وكابيلا . [ 10 ^{] وفي عام} 1872، سجل الطبيب الأمريكي هنري دريبر ، نجل جون ويليام دريبر، أول طيف لنجم (فيغا) يُظهر خطوط الامتصاص . ^{[ 10 ]} 

لم يصبح التصوير الفلكي أداة بحثية جادة إلا في أواخر القرن التاسع عشر، مع ظهور تقنية التصوير بالألواح الجافة . ^{[ 11 ]} استخدمها لأول مرة السير ويليام هيغنز وزوجته مارغريت ليندسي هيغنز عام 1876، في عملهما لتسجيل أطياف الأجرام السماوية. وفي عام 1880، استخدم هنري دريبر تقنية الألواح الجافة الجديدة مع تلسكوب انكساري مصحح فوتوغرافياً بقطر 28 سم (11 بوصة) صنعه ألفان كلارك ^{[ 12 ]} لالتقاط صورة لسديم الجبار لمدة 51 دقيقة ، وهي أول صورة فوتوغرافية لسديم على الإطلاق. وشهد التصوير الفلكي طفرة نوعية عام 1883، عندما استخدم الفلكي الهاوي أندرو أينسلي كومون تقنية الألواح الجافة لتسجيل عدة صور للسديم نفسه بتعريضات تصل إلى 60 دقيقة باستخدام تلسكوب عاكس بقطر 91 سم (36 بوصة) صنعه بنفسه في فناء منزله الخلفي في إيلينغ، خارج لندن. أظهرت هذه الصور لأول مرة نجوماً خافتة للغاية بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة. ^{[ 13 ] [ 14 ]}    

بدأ أول مشروع تصوير فلكي شامل للسماء، وهو مشروع "الفهرس الفلكي وخريطته السماوية "، عام 1887. أُجري المشروع بواسطة 20 مرصدًا، استخدمت جميعها تلسكوبات تصويرية خاصة ذات تصميم موحد تُعرف باسم " التلسكوبات الفلكية العادية "، بفتحة عدسة تبلغ حوالي 330 ملم (13 بوصة) وبُعد بؤري يبلغ 3.4 متر (11 قدمًا) ، مصممة لإنتاج صور بمقياس موحد على اللوحة الفوتوغرافية يبلغ حوالي 60 ثانية قوسية /ملم، مع تغطية مجال رؤية 2° × 2°. كانت المحاولة هي رسم خريطة دقيقة للسماء وصولًا إلى القدر الظاهري 14، لكن المشروع لم يُكتمل.    

شهد مطلع القرن العشرين انتشاراً واسعاً في بناء التلسكوبات الكاسرة والتلسكوبات العاكسة الكبيرة المتطورة المصممة خصيصاً للتصوير الفوتوغرافي. وبحلول منتصف القرن، كانت التلسكوبات العملاقة، مثل تلسكوب هيل الذي يبلغ قطره 5.1 متر (200 بوصة)   وتلسكوب صموئيل أوشين الذي يبلغ قطره 120 سم (48 بوصة) في مرصد بالومار، تدفع حدود التصوير الفوتوغرافي التقليدي إلى آفاق جديدة.  

أُحرز بعض التقدم في مجال المستحلبات الفوتوغرافية وتقنيات فرط حساسية الغاز المُشكِّل ، والتبريد المبرد، ^{[ 15 ]} وتضخيم الضوء، ولكن بدءًا من سبعينيات القرن الماضي بعد اختراع مُستشعر CCD، استُبدلت الألواح الفوتوغرافية تدريجيًا بالتصوير الإلكتروني في المراصد الاحترافية والهواة. تتميز مُستشعرات CCD بحساسية ضوئية أعلى بكثير، ولا تنخفض حساسيتها مع التعريضات الطويلة كما هو الحال مع الأفلام (" فشل التبادلية ")، ولديها القدرة على التسجيل في نطاق طيفي أوسع بكثير، وتُبسط تخزين المعلومات. تستخدم التلسكوبات الآن العديد من تكوينات مُستشعرات CCD، بما في ذلك المصفوفات الخطية والفسيفساء الكبيرة لعناصر CCD التي تُعادل 100 مليون بكسل، والمُصممة لتغطية المستوى البؤري للتلسكوبات التي كانت تستخدم سابقًا ألواحًا فوتوغرافية بقياس 10-14 بوصة (25-36 سم) . 

شهد أواخر القرن العشرين تطوراتٍ هائلة في مجال التصوير الفلكي، تمثلت في ظهور أجهزة جديدة، وبناء تلسكوبات عملاقة متعددة المرايا وتلسكوبات ذات مرايا مجزأة . كما شهد هذا القرن إطلاق تلسكوبات فضائية، مثل تلسكوب هابل الفضائي . وبفضل عمله خارج نطاق اضطراب الغلاف الجوي، والضوء المحيط المتناثر، وتقلبات الطقس، يتمكن تلسكوب هابل الفضائي، بقطر مرآته البالغ 2.4 متر (94 بوصة ) ، من رصد النجوم حتى القدر الظاهري 30، أي أقل سطوعًا بنحو 100 مرة مما كان يرصده تلسكوب هيل في جبل بالومار، ذو الخمسة أمتار، عام 1949. 

يُعدّ التصوير الفلكي هواية شائعة بين المصورين وهواة الفلك. وتتراوح التقنيات المستخدمة من كاميرات الأفلام والكاميرات الرقمية الأساسية المثبتة على حوامل ثلاثية، وصولاً إلى الأساليب والمعدات المُخصصة للتصوير المتقدم. كما يستخدم هواة الفلك وصانعو التلسكوبات معدات منزلية الصنع وأجهزة مُعدّلة.

وسائط

يتم تسجيل الصور على العديد من أنواع الوسائط وأجهزة التصوير بما في ذلك كاميرات العدسة الأحادية العاكسة ، وأفلام 35 مم ، وأفلام 120، وكاميرات العدسة الأحادية العاكسة الرقمية ، وكاميرات CCD وCMOS الفلكية البسيطة المصنعة تجاريًا على مستوى الهواة والمحترفين، وكاميرات الفيديو ، وحتى كاميرات الويب الجاهزة المستخدمة في تصوير Lucky .

لطالما استُخدم الفيلم التقليدي المتوفر تجاريًا في تصوير الأجرام السماوية. وتتراوح مدة تعريض الفيلم من ثوانٍ إلى أكثر من ساعة. إلا أن أفلام الألوان المتوفرة تجاريًا تعاني من مشكلة "التبادلية" عند التعريض الطويل، حيث يبدو أن حساسية الفيلم للضوء ذي الأطوال الموجية المختلفة تتناقص بمعدلات متفاوتة مع ازدياد مدة التعريض، مما يؤدي إلى تغير لوني في الصورة وانخفاض عام في الحساسية مع مرور الوقت. ويمكن تعويض هذه المشكلة، أو على الأقل تقليلها، بتبريد الفيلم (انظر: التصوير بالكاميرا الباردة ). كما يمكن تعويضها باستخدام نفس التقنية المستخدمة في علم الفلك الاحترافي، وهي التقاط صور بأطوال موجية مختلفة ثم دمجها للحصول على صورة ملونة صحيحة. ونظرًا لأن الفيلم أبطأ بكثير من المستشعرات الرقمية، يمكن تصحيح الأخطاء الطفيفة في التتبع دون تأثير ملحوظ على الصورة النهائية. وقد تراجعت شعبية تصوير الأجرام السماوية باستخدام الأفلام نظرًا لانخفاض التكاليف التشغيلية، وزيادة الحساسية، وسهولة استخدام التصوير الرقمي .

منذ أواخر التسعينيات، يتبع الهواة المراصد المحترفة في التحول من استخدام الأفلام إلى كاميرات CCD الرقمية للتصوير الفلكي. تتميز كاميرات CCD بحساسية أعلى من الأفلام، مما يسمح بتقليل أوقات التعريض بشكل كبير، كما أنها تستجيب للضوء بشكل خطي. يمكن التقاط الصور عبر عدة تعريضات قصيرة لإنشاء صورة تعريض طويلة اصطناعية. تتميز الكاميرات الرقمية أيضًا بقلة أجزائها المتحركة أو انعدامها، وإمكانية تشغيلها عن بُعد عبر جهاز تحكم بالأشعة تحت الحمراء أو ربطها بالكمبيوتر، مما يحد من الاهتزاز. يمكن تعديل الأجهزة الرقمية البسيطة، مثل كاميرات الويب، للسماح بالوصول إلى مستوى البؤرة، وحتى (بعد قطع بعض الأسلاك)، للتصوير الفوتوغرافي بتعريض طويل . تُستخدم أيضًا كاميرات الفيديو الرقمية. هناك العديد من التقنيات والمعدات المصنعة تجاريًا لتوصيل كاميرات DSLR الرقمية ، وحتى كاميرات التصوير الفوري الأساسية ، بالتلسكوبات. تعاني الكاميرات الرقمية الاستهلاكية من تشويش الصورة عند التعريض الطويل، لذا توجد العديد من تقنيات تبريد الكاميرا، بما في ذلك التبريد المبرد . تقدم شركات المعدات الفلكية الآن مجموعة واسعة من كاميرات CCD الفلكية المصممة خصيصًا لهذا الغرض، والمجهزة بالكامل بالأجهزة والبرامج اللازمة للمعالجة. تتميز العديد من كاميرات DSLR المتوفرة تجاريًا بقدرتها على التقاط صور بتعريضات طويلة مع صور متتابعة ( تصوير زمني متقطع )، مما يتيح للمصور إنشاء فيلم سينمائي للسماء الليلية. وتحل كاميرات CMOS تدريجيًا محل كاميرات CCD في قطاع الهواة. ^{[ 16 ]} توفر مستشعرات CMOS الحديثة كفاءة كمية أعلى، وضوضاء حرارية وضوضاء قراءة أقل، وسرعات قراءة أسرع من مستشعرات CCD المتوفرة تجاريًا. ^{[ 17 ]}

المعالجة اللاحقة

تُعالج صور الكاميرات الرقمية وصور الأفلام الممسوحة ضوئيًا عادةً باستخدام برامج معالجة الصور لتحسين جودتها. يمكن تفتيح الصور ومعالجتها حاسوبيًا لضبط الألوان وزيادة التباين. أما التقنيات الأكثر تطورًا فتتضمن التقاط صور متعددة (أحيانًا الآلاف) لدمجها معًا في عملية تراكمية لتحسين وضوح الصور والتغلب على تشوهات الرؤية الجوية ، ومعالجة مشاكل التتبع، وإبراز الأجسام الخافتة ذات نسبة الإشارة إلى الضوضاء المنخفضة ، وتصفية التلوث الضوئي.

Digital camera images may also need further processing to reduce the image noise from long exposures, including subtracting a “dark frame” and a processing called image stacking or "Shift-and-add". Commercial, freeware and free software packages are available specifically for astronomical photographic image manipulation.^[18]

"Lucky imaging" is a secondary technique that involves taking a video of an object rather than standard long exposure photos. Software can then select the highest quality images which can then be stacked.^[19] This is typically used when observing planetary objects and helps to overcome atmospheric conditions.

Color and brightness

Astronomical pictures, like observational astronomy and photography from space exploration, show astronomical objects and phenomena in different colors and brightness, and often as composite images. This is done to highlight different features or reflect different conditions, and makes the note of these conditions necessary.

Images attempting to reproduce the true color and appearance of an astronomical object or phenomenon need to consider many factors, including how the human eye works. Particularly under different atmospheric conditions images need to evaluate several factors to produce analyzable or representative images, like images of space missions from the surface of Mars,^[20]Venus^[21][22][23] or Titan.

Hardware

Astrophotographic hardware among non-professional astronomers varies widely since the photographers themselves range from general photographers shooting some form of aesthetically pleasing images to very serious amateur astronomers collecting data for scientific research. As a hobby, astrophotography has many challenges that have to be overcome that differ from conventional photography and from what is normally encountered in professional astronomy.

بما أن معظم الناس يعيشون في المناطق الحضرية ، فغالباً ما تكون المعدات المحمولة ضرورية لنقلها بعيداً عن أضواء المدن الكبرى لتجنب التلوث الضوئي الحضري . قد يستخدم مصورو الفلك الحضريون مرشحات خاصة للتلوث الضوئي أو مرشحات ضيقة النطاق، بالإضافة إلى تقنيات معالجة حاسوبية متقدمة لتقليل تأثير الضوء الحضري المحيط في خلفية صورهم. وقد يقتصرون أيضاً على تصوير الأجرام الساطعة كالشمس والقمر والكواكب. ومن الطرق الأخرى التي يستخدمها الهواة لتجنب التلوث الضوئي، نصب تلسكوب يتم تشغيله عن بُعد في موقع ذي سماء مظلمة، أو استئجار وقت لاستخدامه. تشمل التحديات الأخرى إعداد ومحاذاة التلسكوبات المحمولة لتتبع دقيق، والعمل ضمن حدود المعدات الجاهزة، وعمر أجهزة الرصد، وأحياناً تتبع الأجرام الفلكية يدوياً لفترات تعريض طويلة في ظروف جوية متنوعة.

يقوم بعض مصنعي الكاميرات بتعديل منتجاتهم لاستخدامها ككاميرات تصوير فلكي، مثل كاميرا Canon EOS 60Da ، المستندة إلى كاميرا EOS 60D ولكن مع مرشح للأشعة تحت الحمراء معدل ومستشعر منخفض الضوضاء مع حساسية عالية لخط هيدروجين ألفا لتحسين التقاط السدم الحمراء المنبعثة من الهيدروجين. ^{[ 24 ]}

توجد أيضًا كاميرات مصممة خصيصًا للتصوير الفلكي للهواة، تعتمد على مستشعرات تصوير متوفرة تجاريًا. وتتيح هذه الكاميرات تبريد المستشعر لتقليل التشويش الحراري في حالات التعريض الطويل، وتوفر قراءة خام للصور، وإمكانية التحكم بها عبر الحاسوب للتصوير الآلي. تتيح قراءة الصور الخام معالجة أفضل للصور لاحقًا، من خلال الاحتفاظ بجميع بيانات الصورة الأصلية، مما يُسهم، إلى جانب تقنية تجميع الصور، في تصوير الأجرام السماوية الخافتة البعيدة.

بفضل قدرتها على التصوير في ظروف الإضاءة المنخفضة جدًا، تحظى بعض طرازات كاميرات الويب بشعبية واسعة في تصوير الشمس والقمر والكواكب. في الغالب، تكون هذه الكاميرات يدوية التركيز، وتحتوي على مستشعر CCD بدلًا من مستشعر CMOS الأكثر شيوعًا. تُزال عدسات هذه الكاميرات، ثم تُركّب على التلسكوبات لتسجيل الصور أو مقاطع الفيديو أو كليهما. في التقنيات الحديثة، تُصوّر مقاطع فيديو للأجرام الخافتة جدًا، ثم تُدمج أوضح لقطات الفيديو معًا للحصول على صورة ثابتة ذات تباين جيد. تُعدّ كاميرا Philips PCVC 740K وكاميرا SPC 900 من بين كاميرات الويب القليلة المفضلة لدى مصوري الفلك. يمكن استخدام أي هاتف ذكي يسمح بالتعريض الطويل لهذا الغرض، ولكن بعض الهواتف تحتوي على وضع خاص لتصوير الفلك يقوم بدمج عدة لقطات.

تجهيزات المعدات

حامل ثابت أو حامل ثلاثي القوائم

تُلتقط أبسط أنواع الصور الفلكية باستخدام كاميرات وعدسات تصوير قياسية مثبتة في وضع ثابت أو على حامل ثلاثي القوائم. أحيانًا تُضمّن عناصر أو مناظر طبيعية في مقدمة الصورة. تشمل الأجسام المصورة الأبراج ، والتكوينات الكوكبية المثيرة للاهتمام، والشهب، والمذنبات الساطعة. يجب أن تكون مدة التعريض قصيرة (أقل من دقيقة) لتجنب تحول صورة النجوم إلى خط ممتد بسبب دوران الأرض. عادةً ما تكون الأبعاد البؤرية لعدسات الكاميرا قصيرة، لأن العدسات ذات البعد البؤري الأطول ستُظهر الصورة مشوهة في غضون ثوانٍ. تنص قاعدة عامة تُسمى قاعدة 500 على أنه للحفاظ على شكل النجوم كنقاط،

أقصى مدة للتعريض بالثواني = 500 / البعد البؤري بالمليمتر × عامل الاقتصاص

بغض النظر عن فتحة العدسة أو إعداد حساسية ISO . ^{[ 25 ]} على سبيل المثال، مع عدسة 35 مم على مستشعر APS-C ، يكون الحد الأقصى للوقت 500 / 35 × 1.5 ≈ 9.5 ثانية. يأخذ حساب أكثر دقة في الاعتبار تباعد البكسل وميله . ^{[ 26 ]}

إن السماح للنجوم بأن تصبح خطوطاً ممتدة عمداً في الصور التي تدوم لعدة دقائق أو حتى ساعات، والتي تسمى " مسارات النجوم "، هي تقنية فنية تستخدم أحياناً.

حوامل التتبع

تُستخدم حوامل التلسكوب التي تُعوض دوران الأرض للحصول على تعريضات طويلة دون تشويش الأجسام. وتشمل هذه الحوامل حوامل استوائية تجارية وأجهزة استوائية محلية الصنع مثل أجهزة التتبع ذات الأبواب المنزلقة والمنصات الاستوائية . قد تعاني الحوامل من عدم دقة بسبب رد فعل التروس، والرياح، وعدم التوازن التام، ولذلك تُستخدم تقنية تُسمى التوجيه التلقائي كنظام تغذية راجعة مغلق لتصحيح هذه الأخطاء. ^{[ 27 ]}

تتوفر حوامل التتبع بنوعين: أحادية المحور وثنائية المحور. تُعرف الحوامل أحادية المحور عادةً باسم حوامل تتبع النجوم. تحتوي هذه الحوامل على محرك واحد يُحرك محور الصعود المستقيم ، مما يسمح لها بتعويض دوران الأرض. تعتمد حوامل تتبع النجوم على دقة محاذاة القطبين، حيث لا يمكنها تصحيح الانحراف في محور الميل الثانوي، مما يحد من مدة التعريض.

تستخدم الحوامل ثنائية المحور محركين لتحريك محوري الصعود المستقيم والميل معًا. يعوض هذا الحامل دوران الأرض بتحريك محور الصعود المستقيم، على غرار جهاز تتبع النجوم. ومع ذلك، باستخدام نظام توجيه آلي، يمكن أيضًا تحريك محور الميل الثانوي، مما يعوض أخطاء المحاذاة القطبية، ويسمح بأوقات تعريض أطول بكثير. ^{[ 28 ]}

التصوير الفوتوغرافي "الراكب"

التصوير الفلكي المصاحب هو أسلوب يتم فيه تركيب كاميرا/عدسة على تلسكوب فلكي مثبت على خط الاستواء. يُستخدم التلسكوب كمنظار توجيه للحفاظ على مجال الرؤية مركزيًا أثناء التعريض. يتيح ذلك للكاميرا استخدام تعريض أطول و/أو عدسة ذات بُعد بؤري أطول، أو حتى توصيلها بنوع من التلسكوبات الفوتوغرافية المحورية مع التلسكوب الرئيسي.

التصوير الفوتوغرافي باستخدام المستوى البؤري للتلسكوب

في هذا النوع من التصوير، يُستخدم التلسكوب نفسه كعدسة لتجميع الضوء للفيلم أو مستشعر CCD الخاص بالكاميرا. ورغم أن هذا يسمح باستخدام قوة التكبير وتجميع الضوء للتلسكوب، إلا أنه يُعدّ من أصعب طرق التصوير الفلكي. ^{[ 29 ]} ويعود ذلك إلى صعوبة توسيط وتركيز الأجسام الخافتة أحيانًا في مجال الرؤية الضيق، بالإضافة إلى مواجهة الاهتزازات المُكبّرة وأخطاء التتبع، والتكلفة الإضافية للمعدات (مثل حوامل التلسكوب والكاميرا المتينة، وموصلات الكاميرا، وأجهزة التوجيه خارج المحور، ومناظير التوجيه، والشعيرات المتقاطعة المضيئة، أو أجهزة التوجيه التلقائي المُثبّتة على التلسكوب الرئيسي أو منظار التوجيه). وهناك عدة طرق مختلفة لتركيب الكاميرات (ذات العدسات القابلة للإزالة) على التلسكوبات الفلكية للهواة، منها: ^{[ 30 ] [ 31 ]}

• البؤرة الرئيسية - في هذه الطريقة تسقط الصورة التي ينتجها التلسكوب مباشرة على الفيلم أو جهاز CCD بدون أي بصريات وسيطة أو عدسة التلسكوب.
• الإسقاط الموجب – طريقة تُستخدم فيها عدسة التلسكوب العينية ( إسقاط العدسة العينية ) أو عدسة موجبة (تُوضع بعد مستوى بؤرة عدسة التلسكوب) لإسقاط صورة مكبرة بشكل كبير مباشرةً على الفيلم أو جهاز CCD. ونظرًا لتكبير الصورة مع مجال رؤية ضيق، تُستخدم هذه الطريقة عادةً في تصوير القمر والكواكب.
• الإسقاط السلبي – تُنتج هذه الطريقة، مثل الإسقاط الإيجابي، صورة مكبرة. توضع عدسة سلبية، عادةً عدسة بارلو أو محول تليفوتوغرافي ، في مخروط الضوء قبل المستوى البؤري لعدسة التلسكوب.
• الضغط – يستخدم الضغط عدسة محدبة (تُسمى أيضًا مُخفِّض البُعد البؤري ) توضع في مخروط الضوء المُتقارب قبل المستوى البؤري لعدسة التلسكوب، لتقليل التكبير الكلي للصورة. يُستخدم هذا الأسلوب في التلسكوبات ذات البُعد البؤري الطويل جدًا، مثل تلسكوبات ماكسوتوف وشميدت -كاسجرين ، للحصول على مجال رؤية أوسع، أو لتقليل النسبة البؤرية للنظام، مما يزيد من سرعته . ^{[ 32 ]}

عندما لا يمكن إزالة عدسة الكاميرا، تُستخدم عادةً تقنية التصوير اللا بؤري ، أو ما يُعرف أيضًا بالإسقاط اللا بؤري . في هذه التقنية، تُركّب عدسة الكاميرا وعدسة التلسكوب معًا. وعندما تُركّز كلتاهما على اللانهاية، يكون مسار الضوء بينهما متوازيًا ( لا بؤريًا )، مما يسمح للكاميرا بتصوير أي شيء يراه الراصد. تُعدّ هذه التقنية مثاليةً لالتقاط صور القمر والكواكب الأكثر سطوعًا، بالإضافة إلى صور النجوم والسدم ذات المجال الضيق. كان التصوير اللا بؤري شائعًا في كاميرات المستهلكين في أوائل القرن العشرين، نظرًا لأن العديد من طرازاتها كانت مزودة بعدسات غير قابلة للإزالة. وقد ازدادت شعبيته مع ظهور الكاميرات الرقمية سهلة الاستخدام، حيث أن معظم طرازاتها مزودة أيضًا بعدسات غير قابلة للإزالة.

الفلاتر

يمكن تصنيف المرشحات إلى فئتين: مرشحات النطاق العريض ومرشحات النطاق الضيق. تسمح مرشحات النطاق العريض بمرور نطاق واسع من الأطوال الموجية، مما يزيل كميات ضئيلة من التلوث الضوئي. أما مرشحات النطاق الضيق، فتسمح بمرور الضوء من أطوال موجية محددة للغاية، مما يحجب الغالبية العظمى من الطيف الضوئي.

تأتي المرشحات الفلكية عادةً في مجموعات، وتُصنع وفقًا لمعايير محددة، لتمكين المراصد المختلفة من إجراء عمليات الرصد وفقًا للمعايير نفسها. ومن المعايير الشائعة في الأوساط الفلكية مرشح جونسون مورغان للأشعة فوق البنفسجية (UVB)، المصمم لمطابقة استجابة ألوان مستشعر CCD مع استجابة ألوان الفيلم الفوتوغرافي. مع ذلك، يوجد أكثر من 200 معيار متاح. ^{[ 33 ]}

تلسكوب عن بعد

أتاح توفر الإنترنت فائق السرعة في أواخر القرن العشرين، والتقدم في حوامل التلسكوبات التي يتم التحكم فيها بواسطة الحاسوب وكاميرات CCD، استخدام "التلسكوبات عن بُعد" لهواة الفلك غير المنتسبين إلى مرافق التلسكوبات الكبرى للمشاركة في الأبحاث وتصوير الأجرام السماوية البعيدة. يمكّن هذا المصور من التحكم في تلسكوب بعيد في موقع مظلم، حيث يستطيع الراصدون التصوير من خلال هذه التلسكوبات باستخدام كاميرات CCD.

يمكن إجراء التصوير بغض النظر عن موقع المستخدم أو التلسكوبات التي يرغب في استخدامها. تُنقل البيانات الرقمية التي يجمعها التلسكوب وتُعرض للمستخدم عبر الإنترنت. ومن الأمثلة على تشغيل تلسكوب رقمي عن بُعد للاستخدام العام عبر الإنترنت مرصد باريكيت .

• 
  صورة فوتوغرافية بتعريض ضوئي لمدة 20 ثانية، تم التقاطها بكاميرا DSLR مثبتة على حامل ثلاثي الأرجل وعدسة 18-55 مم
• 
  كاميرا مثبتة على حامل ثلاثي القوائم ثابتة تلتقط مسارات النجوم
• 
  مسارات النجوم المصورة في مدار الأرض من محطة الفضاء الدولية
• 
  صورة ثابتة لكسوف الشمس باستخدام كاميرا رقمية ذات  عدسة 500 مم، تم التقاطها بواسطة حامل ثلاثي القوائم.
• 
  مجرة درب التبانة ، تعريض لمدة دقيقة واحدة باستخدام فيلم ISO 800، عدسة واسعة الزاوية، مثبتة على تلسكوب استوائي
• 
  كاميرا مزودة بعدسة 300 مم مثبتة على مذنب هيل-بوب
• 
  صورة فيلمية لمجرة أندروميدا تم التقاطها عند البؤرة الرئيسية لتلسكوب شميدت-نيوتن بقطر 8 بوصات وبنسبة بؤرية f/4
• 
  سديم البحيرة وسديم تريفيد في صورة مركبة من صورتين فوتوغرافيتين تم التقاطهما بتلسكوب شميدت-نيوتن بقطر 8 بوصات، موجه يدويًا
• 
  صورة فسيفسائية من أربعة أجزاء بألوان زائفة لسديم أوريون، مع بيانات الأشعة تحت الحمراء القريبة في القناة الحمراء وبيانات H-alpha في القناتين الخضراء والزرقاء، تم التقاطها باستخدام تلسكوب ريتشي-كريتيان 8 بوصة f/8 وكاميرا أحادية اللون مع مرشحات.
• 
  صورة للقمر التقطت بكاميرا رقمية من نوع Nikon Coolpix P5000 عبر تقنية الإسقاط البؤري من خلال تلسكوب شميدت-كاسجرين مقاس 8 بوصات
• 
  تم تصوير القمر باستخدام تقنية التصوير البؤري ، وذلك باستخدام 10 ثوانٍ من الفيديو تم تجميعها لإنشاء صورة نهائية.
• 
  صورة مركبة من عدة صور التقطتها كاميرا DSLR رقمية، تم تجميعها في برنامج فوتوشوب، والتقطت عبر إسقاط العدسة العينية من تلسكوب شميدت-كاسجرين مقاس 8 بوصات.
• 
  صورة لكوكب زحل باستخدام الإسقاط السلبي ( عدسة بارلو ) بواسطة كاميرا ويب مثبتة على تلسكوب نيوتوني بقطر 250 مم . وهي صورة مركبة من 10% من أفضل الصور الملتقطة من أصل 1200 صورة.
• 
  تم تصوير كوكب المشتري باستخدام تقنية التصوير البؤري ، وذلك باستخدام 10 ثوانٍ من الفيديو تم تجميعها لإنشاء صورة نهائية.

مصورو الفلك

• باكيتش، مايكل إي. (2003). موسوعة كامبريدج لعلم الفلك للهواة . كامبريدج: مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 0-521-81298-4. OCLC 50511043 . 
• مايكل ر. بيريز (2007). موسوعة فوكاِل للتصوير الفوتوغرافي: التصوير الرقمي، النظرية والتطبيقات، التاريخ، والعلوم . تايلور وفرانسيس. ص  508. ISBN 978-0-240-80740-9.
• ويكي هاو - كيفية تصوير السماء ليلاً (التصوير الفلكي)

• "التصوير الفوتوغرافي السماوي"  . الموسوعة البريطانية . المجلد 21 ( الطبعة الحادية عشرة). 1911. الصفحات 523-525 . 
• مجموعة كبيرة من الصور الفلكية الملتقطة من مرصد ليك، من الأرشيف الرقمي لسجلات مرصد ليك، التابع للمجموعات الرقمية لمكتبة جامعة كاليفورنيا في سانتا كروز.
• التسلسل الزمني لتاريخ التصوير الفلكي – 1800-1860 ، 1861-1900
• إحدى الصور الأولى للشمس (تم التقاطها عام 1845)
• بيتر أبراهامز: التاريخ المبكر للتصوير الفلكي
• ريكي ليون مورفي: كاميرات CCD مقابل أفلام الألواح الاحترافية (astronomyonline.org)
• تاريخ التصوير الفلكي (astrosurf.com)
• تقنيات التصوير الفلكي – Astropix.com
• وصف لأنواع الصور المستخدمة في التصوير الفلكي.
• فيلم وثائقي بعنوان "جمال التصوير الفضائي" من إنتاج "أوف بوك" (سلسلة ويب)
• دليل المبتدئين في التصوير الفلكي (السماء والتلسكوبات)
• ما هو التصوير الفلكي ؟