科普驿站 第七十八期
主题：为你摘一朵宇宙的花——深空摄影
科目：天文
难度：B1
时间：2020.8.22
讲师：马门溪龙
醉后不知天在水，满船清梦压星河——唐温如《题龙阳县青草湖》
宇宙的美丽在于它的神秘，遥远而并非不可及，在过去的几年里，随着相机高感水平的提高和大光圈镜头的廉价化，拍摄星轨、银河已经成了非常简单的事情。那一弯迷人的银拱，也早已从我们“毕生的追求”，变成了旅行照片的日常。那个曾经仰望星空的小孩子也长大了，虽然也常深夜外拍，却再难找回当年的那种兴奋。有的只是“似此星辰非昨夜，为谁风露立中宵”的慨叹。
头顶的浩瀚宇宙，真的就这样被拍烂了吗？
一个偶然的机会，我遇到了一位别样的摄影爱好者，他发给了我一张照片，是一片星云。这样的照片在探索节目里倒是常见，然而他却说这不是哈勃的图，而是自己在阳台上拍摄的。不仅如此，这个星云的位置也是颇为熟悉，那就是猎户腰带下方的M42。
万万没想到，伴随我童年的那一片星空，还能再一次点燃我的激情。
从此，我打开了一扇新奇的大门，这便是我们今天的主题——深空摄影。
深空摄影一般以太阳系外的深空天体，尤其是非点状天体如星系、星云、星团等为目标，通过长时间的曝光来展现这些天体的风貌。深空摄影的拍摄范围非常广，从35mm镜头配合全画幅相机拍摄的超广域深空摄影，到哈勃望远镜的超小视场深空摄影，涵盖了极其丰富的目标。
新手总是会关心器材的优劣，并且容易误以为拍出好照片一定需要很昂贵的器材，其实不然。虽然说深空摄影的经济门槛不低，但是拍得好并没有想象中的那么烧钱——实际上一套典型的深空摄影系统，最少一万元就能搞定。但是深空摄影的器材选择范围也很大：光学系统可以是相机镜头以及各种类型的望远镜，拍摄终端可以是几十块钱的摄像头、傻瓜相机、单反、微单，以及专业的天文相机（冷冻CCD/CMOS）等等。拍摄范围之广，使得深空摄影拥有其他类型的天文摄影无法匹敌的灵活度。照片质量的影响因素很多，器材只是其中的一部分而已，甚至经常不是最重要的那一部分。
深空摄影中，流程很重要，心中有一个流程，做事才能有条不紊，不会像我刚开始那样手忙脚乱，下面是我深空摄影多年制定的流程，大家可以参考一下：
1.出发前：检查所有器材，确保性能合格、配件没有遗漏。如果是反射式望远镜，需要调整光轴。检查CCD/CMOS表面、滤镜表面、修正镜上是否有灰尘，如果有则需要清洁。俗话说：“抛开环境谈摄影就是耍流氓。”还需要关注光污染和天气和选址，一般拍摄深空不必要像星野一样跑到深山老林，只要光污染够低就行，如果你家在郊区的话，楼顶也许是个好选择，像我一般都是在楼顶拍摄，选择的地址必须要地面硬实。如果是质地较软的泥土，沉重的器材可能会让脚架慢慢下陷，造成极轴、水平发生偏移。还有就是不能选风大的地方，风大会导致视宁度条件非常恶劣；风吹在器材上也会使器材产生微小抖动，影响跟踪与导星。还有就是要提前在天文天气预报网站上了解天气、视宁度、透明度，云图、风向图、气压图等。
2.在日落前2小时左右到达目的地。排除周围可能对拍摄造成影响的因素，然后架设器材；对于南方低纬度地区来说，北极星地平高度低，可能会被建筑物、树木等挡住，导致极轴无法校对，这也是需要加以规避的问题。白天在选择拍摄地时，北方绝对不能有太高的遮挡。大家可以使用手机上的星图APP实时模拟一下北极星位置，看看它会不会被建筑物、树木遮挡，如果等到晚上拍摄前发现没法对极轴，临时调整位置是很麻烦的。要赶在天黑之前把器材装好，因为天黑摸黑安装的话就会有很多麻烦，一些小零件就很容易丢失，所以我的建议是在太阳落山前一两个小时就把设备从车上拿下来，开始安装。
3.趁天还比较亮，用远处景物大致对焦（主镜、OAG或导星镜都需要对焦），之后盖上镜盖。此时可以开始拍摄偏置帧和暗场；太阳落山后可以拍摄平场；平场帧要对着均匀光源拍摄，所谓的均匀光源可以是专用于拍平场的发光板（平场板），也可以是曙暮光时段（太阳刚落下或将要升起时短暂的几十分钟）的天空。平场最主要的应用就是消除光学系统的渐晕与灰尘，同时改善影像的色彩与反差，是否因平场引入了低频渐变，则不是太重要。使用平场板拍摄时，要尽量减少直射入望远镜的光线，可以采用柔光罩等处理平场板的光源。高强度的直射光可能会在镜片组、滤镜之间多次反射，使平场帧中出现奇怪的东西。用天空作为光源拍摄平场帧时，则要对着天顶附近的区域拍摄，关掉赤道仪的自动跟踪使得图像中的星点能通过像素排异去除（这就要求足够数量的平场帧做叠加）。拍摄平场帧时，整个光学系统的状态，即相机旋转角度、焦距与光圈（如果是使用镜头）、相机大致处于合焦位置、遮光罩的位置、使用的滤镜（因此单色相机每个颜色通道都需要拍摄各自的平场）等都要与拍摄亮场时完全一样，这样才能准确消除光学系统的渐晕与灰尘带来的影响。相机设置也要保持一致，防止引入干扰。
4.能看到北极星以后，对极轴；这个对极轴，有钱人会选择电子极轴镜，但是如果你的是光学极轴镜就有点伤脑筋了。不同厂商为赤道仪配备的极轴镜表盘可能不同，但基本原理是一致的。一般来说，合格的高精度极轴镜会有一个分划板，像一个时钟表盘，我们要做的就是让北极星位于表盘上的某个特定位置。这里我介绍一个漂移法：
（1）驱动赤道仪指向天球子午线与天赤道交点处附近的一颗亮星，并将其调整到相机视场中央；
（2）关闭赤道仪的自动跟踪，画面中星点会向西方移动，而北方则是西方顺时针转90度（因为我们是直焦摄影所以没有任何的画面颠倒），由此依次确定各个方向。然后再驱动赤道仪把星点放回中央并开启自动跟踪（可以开启赤经轴单轴导星以防止东西方向的位移干扰判断）；
（3）几分钟后，应该可以观察到星点有南北方向的位移。如果星点向北移动说明极轴偏西，要往东调；向南移动则相反，表示极轴偏东，要往西调。调整幅度不用很大，观察到视场中星点有略微移动即可；
（4）调整一次之后把星点拉回视场中心，重复上一步，直到南北向的漂移小到无法辨别，即完成了极轴方位角的调整；
（5）驱动赤道仪指向东方地平线附近的一颗亮星并调整到相机视场中央，判断视场中东西南北四个方向；
（6）开启自动跟踪，数分钟后观察星点南北向的位移。若向北移动说明极轴仰角过高，要向下调；向南移动则相反，表示极轴仰角过低，要向上调；
（7）调整一次之后把星点拉回视场中心，重复上一步，直到南北向的漂移小到无法辨别，即完成了极轴俯仰角（高度角）的调整。
5.打开镜盖，用星点精细对焦，然后检查取景角度。我们通过使用Star-Walk等app，快速地找到天空中星体的大致位置，你也可以使用带有GOTO功能的赤道仪直接跳转到目标。对于猎户座大星云来讲，其位置大约是猎户腰带下方45度角左右，可以先目视找到这片区域，然后转接相机。转接相机之后，请使用实时显示模式进行对焦，调整望远镜旋钮直到星点最清晰（最小），如果不好判断，我推荐使用鱼骨对焦板（某宝有售），就是下面这玩意：
鱼骨对焦板因酷似鱼骨架而得名，英文名叫Bahtinov Mask，由俄罗斯人Павел Бахтинов于2005年发明。这是一项融合几何光学与波动光学的伟大创造，在天文摄影史上具有划时代的意义。鱼骨对焦板的使用非常简单，将其罩在望远镜前然后指向亮星，星光经过对焦板的光栅之后会形成多条细长的亮线，当合焦时，4条亮线会交于一点：
失焦时，中间那条亮线会向两侧移动：
6.对赤道仪的指向进行校准；只要确保能把极轴对好，就不需要太多操作，看看说明书基本就会了。
7.让赤道仪指向拍摄目标，设定曝光，开始拍摄；在机身上设置为M档、用户自定义白平衡、B门。连接快门线，间隔设置为至少10秒（平复抖动），每幅的拍摄时长根据你的环境而定，笔者这里用150s比较合适，至于感光度，推荐使用ISO800和ISO1600进行拍摄，根据环境可以适当调整。在拍摄开始前和拍摄中、后期盖上镜头盖，顺便拍几幅暗场。接下来去刷剧、看电影、撩妹、打游戏吧，要做的唯有等待。
8.第二天天文晨光（天文爱好者的天象预告就有）开始后，拍摄平场；
9.天亮后收拾器材，期间可以让相机拍摄暗场。
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