การถ่ายภาพวัตถุอวกาศด้วยiTelescope
การเก็บข้อมูลทางดาราศาสตร์ โดยเฉพาะการถ่ายภาพด้วยระบบกล้อง CCD นั้น จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ที่มีราคาแพง อีกทั้งยังต้องมีความรู้ความเข้าใจทางด้านเทคนิค ในการติดตั้งกล้องโทรทรรศน์และอุปกรณ์ถ่ายภาพอีกด้วย การจะเป็นเจ้าของระบบกล้องโทรทรรศน์ที่สามารถถ่ายภาพในเชิงวิทยาศาสตร์ได้นั้น อาจไม่ใช่สิ่งที่ทุกคนสามารถทำได้ แต่ในปัจจุบันการเข้าถึงระบบกล้องกล้องโทรทรรศน์ที่มีความสามารถดังกล่าว เปิดกว้างสู่นักดาราศาสตร์สมัครเล่นและผู้สนใจทั่วไปแล้ว ผ่านทางเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ที่สามารถควบคุมการทำงานได้ทางอินเทอร์เน็ต
เครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ iTelescope
iTelescope เป็นเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์อัตโนมัติ ที่สามารถส่งคำสั่งควบคุมการทำงานได้ผ่านทางระบบอินเทอร์เน็ต โดยสามารถเข้าไปใช้งานได้ที่เว็บไซต์ www.itelescope.net ซึ่งมีกล้องโทรทรรศน์พร้อมอุปกรณ์การถ่ายภาพด้วยระบบกล้อง CCD ติดตั้งอยู่ใน 3 ประเทศ คือ อเมริกา สเปน และออสเตรเลีย เพื่อรองรับการใช้งานของทั้งนักดาราศาสตร์อาชีพ และนักดาราศาสตร์สมัครเล่นทั่วโลก
เครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ที่อเมริกา ตั้งอยู่ที่ Mayhill, New Mexico พิกัดละติจูดที่ 32° 54′ 11.91″ เหนือ และพิกัดลองกิจูดที่ 105° 31′ 43.32″ ตะวันตก มีระดับความสูง 2,225 เมตร จากระดับน้ำทะเล
เครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ที่สเปน ตั้งอยู่ที่ AstroCamp Observatory, Nerpio พิกัดละติจูดที่ 38° 09′ เหนือ และพิกัดลองกิจูดที่ 2° 19′ ตะวันตก มีระดับความสูง 1,650 เมตร จากระดับน้ำทะเล
เครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ที่ออสเตรเลีย ตั้งอยู่ที่ Siding Spring Observatory, NSW พิกัดละติจูดที่ 31° 16′ 24” ใต้ และพิกัดลองกิจูดที่ 149° 03′ 52″ ตะวันออก มีระดับความสูง 1,165 เมตร จากระดับน้ำทะเล
ข้อมูลของกล้องโทรทรรศน์และกล้อง CCD
สามารถเข้าดูข้อมูลของกล้องโทรทรรศน์แต่ละตัว พร้อมข้อมูลของกล้อง CCD และพิกัดของสถานที่ตั้ง ได้จากลิงค์ THE TELESCOPES
ปัจจุบัน iTelescope มีกล้องโทรทรรศน์ให้เลือกใช้ทั้งหมด 19 ตัว โดยมีขนาดและชนิดของกล้องแตกต่างกันออกไป เพื่อให้ผู้ใช้งานสามารถเลือกใช้ได้ตามความเหมาะสม โดยกล้องทั้งหมดจะถูกติดตั้งอยู่ที่อเมริกา 8 ตัว ที่สเปน 3 ตัว และที่ออสเตรเลีย 8 ตัว
การลงทะเบียนเข้าใช้งานและอัตราค่าใช้จ่าย
ก่อนที่จะสามารถใช้งานกล้องโทรทรรศน์ของ iTelescope ได้นั้น ต้องลงทะเบียนเพื่อสร้างบัญชีผู้ใช้ก่อน โดยเลือกที่ลิงค์ PRICES
อัตราค่าใช้จ่ายของ iTelescope จะแบ่งออกเป็น 7 แผน ให้เลือก โดยแต่ละแผนจะคิดค่าใช้จ่ายเป็นราย 28 วัน เพื่อแลกเป็นคูปองการใช้งานกล้อง หรือเรียกว่า points โดยกล้องแต่ละตัวจะแสดงอัตราค่าใช้จ่ายเป็น point ต่อชั่วโมง หากเราใช้จำนวน points ไม่หมดภายใน 28 วัน จำนวน points ที่เหลือจะถูกนำไปรวมกับจำนวน points ที่ได้มาใหม่ จึงไม่ต้องกังวลว่าจะต้องใช้ points ให้หมดภายใน 28 วัน
เริ่มต้นถ่ายภาพผ่าน iTelescope
เมื่อเราลงทะเบียนและชำระค่าบริการเรียบร้อยแล้วก็สามารถ Login เข้าไปใช้งานกล้องโทรทรรศน์ได้ที่ลิงค์ TELESCOPE LOGIN โดยกรอก Username และ Password ที่เราลงทะเบียนไว้ลงไป
เมื่อ Login เรียบร้อย เราจะเข้ามาสู่หน้าต่างหลักของการใช้งาน ดังแสดงในภาพที่ 9 ในหน้าต่างนี้จะแสดงข้อมูลปัจจุบันของเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ ซึ่งประกอบด้วย แผนที่โลกที่แสดงช่วงกลางวันและกลางคืน ตำแหน่งของหอดูดาว ตำแหน่งดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ ซึ่งทำให้เราทราบว่าเราสามารถใช้งานกล้องที่ตั้งอยู่ในประเทศใดได้บ้างในขณะนี้ อีกทั้งยังแสดงภาพรวมของท้องฟ้าผ่านกล้อง All Sky Camera ให้สภาพท้องฟ้าจริงในขณะนั้นอีกด้วย สถานะของการใช้งานของกล้องแต่ละตัวจะแสดงอยู่ในรายการทางด้านขวาของแผนที่ กล้องที่ยังไม่มีผู้ใช้งานจะแสดงสถานะด้วยคำว่า “Available”
สำหรับตัวอย่างนี้ เราจะลองถ่ายภาพด้วยกล้อง T3 ที่ New Mexico ประเทศอเมริกา ซึ่งเป็นกล้องหักเหแสง Takahashi TOA ขนาดหน้ากล้อง 150 มิลลิเมตร ติดตั้งกล้อง CCD ถ่ายภาพสี One Shot Color CCD ของ SBIG โดยมีมุมมองหรือ Field of View (FOV) เท่ากับ 27×37 อาร์คนาที ให้เราคลิกที่คำว่า Available ของกล้อง T3 ดังแสดงในภาพที่ 9 ระบบจะให้เรา login อีกครั้งหนึ่งเพื่อเข้าใช้งานกล้อง T3 โดยหน้าต่างสำหรับการใช้งานกล้อง T3
การส่งคำสั่งถ่ายภาพจะมีให้เลือกทั้งในแบบเบื้องต้น (Basic Imaging) ซึ่งง่ายและรวดเร็วต่อการใช้ถ่ายภาพแบบถ่ายครั้งเดียว (Single Shot) และแบบปกติ (Imaging) ซึ่งสามารถกำหนดการใช้งานที่ซับซ้อนได้มากกว่า โดยในที่นี้จะเลือกใช้แบบเบื้องต้น
อย่างไรก็ตามการส่งคำสั่งถ่ายภาพแบบเบื้องต้นนี้ยังแบ่งออกเป็น 3 รูปแบบ คือ One Click Image, One Click Comet และSingle Image โดยทั้ง One Click Image และ One Click Comet นั้นเป็นการถ่ายภาพวัตถุท้องฟ้าและดาวหางจากรายการที่ระบบเลือกไว้ให้เท่านั้น ส่วน Single Image เราสามารถเลือกวัตถุท้องฟ้าต่างๆ และกำหนดระยะเวลาการถ่ายภาพได้ตามต้องการ ถึงตรงนี้ให้เราเลือกคลิกที่ Single Image
การเลือกวัตถุสำหรับการถ่ายภาพ ควรเลือกวัตถุที่มีขนาดเชิงมุมใกล้เคียงกับมุมมองหรือ FOV ของกล้อง และต้องเป็นวัตถุที่ปรากฏอยู่เหนือขอบฟ้ามากกว่า 20 องศาขึ้นไปเป็นอย่างน้อย (ค่ามุมสูงของวัตถุจากขอบฟ้าที่กล้องสามารถเริ่มถ่ายภาพได้จะระบุอยู่ในข้อมูลของกล้องแต่ละตัว) การวางแผนถ่ายภาพและเลือกวัตถุที่เหมาะสมนั้น อาจวางแผนผ่านซอฟแวร์ Stellarium โดยการกำหนดสถานที่ตั้ง (Location) ใน Stellarium ให้ตรงกับตำแหน่งของกล้องโทรทรรศน์ที่เราใช้เลือกใช้งาน เลือกวัตถุที่เราสนใจ โดยซอฟแวร์ Stellarium จะแสดงข้อมูลความสว่าง มุมสูง และขนาดเชิงมุมของวัตถุในช่วงเวลานั้นทางด้านมุมบนซ้าย ดังแสดงในภาพที่ 12
สำหรับวัตถุที่เลือกถ่ายภาพสำหรับตัวอย่างนี้คือ Trifid Nebula (M20) ในกลุ่มดาวคนยิงธนู โดยจะทดลองถ่ายภาพแบบครั้งเดียว นาน 300 วินาที กลับมาที่เว็บไซต์ของ iTelescope เมื่อเราเลือกการถ่ายภาพแบบ Single Image หน้าต่างการส่งคำสั่งถ่ายภาพจะปรากฏ
ให้ระบุชื่อวัตถุที่เราต้องการถ่ายภาพ ในที่นี้คือ M20 สำหรับพิกัดของ M20 สามารถเลือกให้ระบบทำการค้นหาเองโดยคลิกที่ Get Coordinate or Ephemeris จากนั้นเลือกระยะเวลาการถ่ายภาพเท่ากับ 300 วินาที ฟิมล์กรองแสงจะระบุเป็น Color (ไม่สามารถเลือกอย่างอื่นได้สำหรับกล้อง T3) จากนั้นคลิกที่ Acquire Images เพื่อส่งคำสั่งถ่ายภาพ จากนั้นกล้องจะเริ่มทำงานตามคำสั่งที่เราส่งไป โดยสามารถดูสถานะการทำงานของกล้องได้จาก System Status
เมื่อการถ่ายภาพเสร็จสิ้น ระบบจะส่งข้อมูลการถ่ายภาพ และตัวอย่างภาพที่ถ่ายได้ในรูปแบบไฟล์นามสกุล JPG มาให้ทันทีทางอีเมล์ และสำหรับภาพต้นฉบับที่มีนามสกุล FIT เราสามารถ FTP เข้าไปดาวน์โหลดได้จาก Server ของระบบ
กล้องโทรทรรศน์อวกาศทำงานอย่างไร
กล้องโทรทรรศน์มีหลักการทำงานง่าย ๆ คือการรวมแสง ยิ่งมีพื้นที่รับแสงมาก ยิ่งทำให้ได้ภาพที่ชัดมากยิ่งขึ้น แต่กล้องโทรทรรศน์ที่ตั้งอยู่บนโลก มีผลของชั้นบรรยากาศเข้ามาเป็นตัวแปรด้วย ดังนั้นกล้องโทรทรรศน์อวกาศจึงทำงานได้ดีกว่า เนื่องจากไม่มีชั้นบรรยากาศโลกมาคอยรบกวน
ส่วนอุปกรณ์ที่ใช้ในการเก็บภาพทางดาราศาสตร์ทั่วไปก็คือ CCD (Charged-coupled Device) ซึ่งเป็นเซนเซอร์ใกล้เคียงกับที่ใช้ในกล้องโทรศัพท์มือถือ และกล้องถ่ายภาพทั่ว ๆ ไป หลักการทำงานของ CCD โดยคร่าว ๆ คือ เมื่อมีอนุภาคของแสงหรือโฟตอนตกลงบนพิกเซล ใน CCD ตัวชิพ CCD จะเปลี่ยนสัญญาณแสงในรูปของประจุเก็บเอาไว้ และเมื่อทำการปิดชัตเตอร์ประจุที่เก็บเอาไว้ทุกพิกเซล บน CCD ก็จะถูกถ่ายโอนออกมาเพื่อทำการอ่านค่าที่ได้
CCD ทำงานโดยอาศัยหลักการของปรากฏการณ์ที่เรียกว่าโฟโตอิเล็กทริก ซึ่งอธิบายได้ครั้งแรกโดย อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ส่งผลให้เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี ค.ศ. 1921 ส่วนผู้ประดิษฐ์ CCD คือ George E. Smith และ Willard S. Boyle ซึ่งทั้งคู่ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี ค.ศ.2009 เพราะถือว่าเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่เปลี่ยนแปลงวงการสำรวจอวกาศไปได้อย่างโดยแท้ เพราะในอดีตการถ่ายภาพทางดาราศาสตร์ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศใช้ฟิล์มในการถ่าย ซึ่งกว่าจะได้ภาพก็ต้องล้างฟิล์มออกมาก่อน ต่างกับ CCD ที่จะทำให้ได้ภาพทันที
ภาพที่ได้จาก CCD จริง ๆ แล้วเป็นเพียงภาพขาวดำ เนื่องจาก CCD อ่านได้เพียงจำนวนโฟตอนที่ตกลงบนพิกเซล โดยไม่สนใจว่าโฟตอนนั้นจะมีความถี่เท่าไหร่ เราสามารถทำให้ภาพมีสีได้ โดยการติดฟิลเตอร์กรองแสงเข้าไป หรือที่เรียกกันว่า RGB
