天文摄影所用设备器材的介绍
个人简介
摄影师CC-Chen
Astronomy Photographer
天文摄影师
常住地：澳洲
一名默默无名、啥都想学习的自由90后
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看了这么多美美的天文照片，是不是有很多小伙伴很好奇这些照片是怎么拍的？鉴于有很多想入坑天文深空摄影的小伙伴经常问，天文深空摄影是怎么拍的，需要买什么设备，后期又是怎么处理的，彩色照片又是怎么来的？于是我就顺便在我的个人网站这里整理一下所有跟天文摄影相关的知识，以便想学习或想入坑的小伙伴们能不再迷茫，顺利入坑。在这个短视频泛滥，生活节奏仓促的今天，希望你们也能静下心来，慢慢体会知识所带来的乐趣。
本篇文章会详细说明一下天文深空摄影中所用到的设备以及它们的用途。对天文器材知识的整理也是为了扩展自己的知识，在此声明，由于本人知识有限，如有发现讲的不对的地方，请联系本人邮箱指出，在此先表感谢。
如右图所示，以William Optics Redcat 小红猫51为例，该套天文设备有:
①主镜：天文望远镜： William Optics Redcat 51, 焦距250mm
②主相机：用来接收成像的天文黑白冷冻相机，这里用的是ZWO 2600mm。也可以用天文改装的单反，不过效率会低很多，效果也比天文专用的冷冻相机差。
③天文盒子：用来连接和控制所有设备并存储图像的天文盒子，ZWO ASIAIR Plus. 相当于一个小型电脑
④滤镜轮：用来加装滤镜的设备
⑤导星镜和导星相机用来提高精确度的导星系统, 在这里是我用的OAGL加290mm mini导星相机
⑥ZWO Eaf电动调焦，用来电动调节天文望远镜的合焦用的
⑦赤道仪：用来抵消地球自转，确保能长时间跟踪某一目标。这里用的ZWO AM5谐波赤道仪。
在上面的这套设备中，和其它主流的打野设备相比，除了天文望远镜不同外，其它设备都是一样的，而且几乎每一个都起实在关键性的作用，其中坏了任何一个部位，都会对最终成片造成很大的影响。以下我再分别对每一个部位进行详细的解说。
1、天文望远镜
业余的天文望远镜主要分为：牛顿反射式天文望镜，折射式天文望和折反射式天文望远镜。其中因为其极高性价比而最广为人知的信达小黑就是牛顿反射式天文望远镜，简称牛反。优点是结构简单、价格便宜、口径大、拍摄效率高，缺点是需要不定时调光轴，而且口径大也意味着体积大，不好携带，对赤道仪要求也更高。上图为改装后的8寸的信达大黑。牛反式结构的天文望远镜只有一块主镜片和一块小的副镜片，光路极其简单，成本也极其低，很适合想入门天文深深摄影却又预算不足的小伙伴入手。
如右图所示，相比较于单反动不动十几片镜片的结构，牛反式天文望远镜可谓是把所有成本控制到极致。光路从左边进入，进入到尾部一块大大的主镜片上，然后从主镜片上再反射到位于前面的副镜片上，最后从副镜片上反射到上面的出口，可接相机拍摄也可接目镜目视。
通过名字就可以知道这种结构的天文望远镜就是牛顿发明，据说，当年牛顿是想制造一个折射式天文望远镜的，但是由于折射式天文望远镜的结构比较复杂，导致镜片总是磨不成功，于是牛顿更决定用反射的原理制造了一个全新的结构，并被称为牛顿反射式结构。
另外一种大型的牛反式天文望远镜为道布森装置，简称DOB，它是天文学家约翰 道布森设计的。虽然这种结构的天文望远镜结构简单且观测效果极佳，但是因为其体型比较巨大，重量极重，拆装麻烦，因此并不为普通打野的天文爱好者所选择。由于我本人也没有用过，在此不多做详述。
另外，著名的哈勃太空望远镜，就是采用的牛顿反射式结构。
最近几年又开始流行起了一种新的结：施密特-卡塞格林式（Schimidt-Cassegrain，简称施卡）和马克苏托夫-卡塞格林式（简称马卡），它们是将折射式和反射式两种结构结合一起，简称：折反式天文望远镜。我用的星特朗C8HD就是施卡式天文望远镜。施卡式天文望的最大特点就是在体积比较小的镜身里，很容易做到特别长的焦距，比如8寸的星特朗C8HD就有2023mm的焦距，且体积远比同为8寸的信达大黑小，因为施卡式天文望远镜很适合深空观测，而比较适用于对暗天体如星云、星系的位置确认。
施卡式天文望远镜的光路结构如右图所示。
光路从右边进入望远镜内部，经过主反射镜后反射到前面的小型第二反射镜，再经由第二反射镜反射到位于后方的出口，一般接相机或接目镜。由于光路在内部经过二次反射，相当把普通天文望镜的体积压缩了一半。
其中位于前方的施密特校正版为修正透镜，最主要的功能是为了矫正光学像差，其次是为了密封镜筒，以防止尘埃进入天文望远镜内部，同时也起到支撑副镜的作用。
关于牛顿反身式天文永远镜的知识参考知乎：https://www.zhihu.com/question/521416800
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折射式天文望远镜
上图左边为William Optics 小红猫51，右边为裕众102 APO
折射式天文望远镜是最为古老的天文望远镜结构，也应该是目前爱好者使用人群最多的天文望远镜。它可以分为三种，非消色差式，普通消色差式和复消色差式。
非消色差式望远镜：是一种历史最为久远的望远镜，优点是光路极其简单，没有调光轴的烦恼。但是该种天文望远镜的成像有严重的色差，由于透镜对不同颜色的光的焦距不同而造成的。当观察星云时可能不是特别明显，但是，观测明亮的物体，如月亮时，就会在月亮的边缘产生蓝紫光晕。当然，如果用于天文摄影，会对成片效果有很严重的影响。所以现在几乎没有天文摄影爱好者使用。
普通消色差望远镜：相比较于非消色差天文望远镜，多加了一片透镜，一定程度上校正红蓝光的色差，但是用于天文摄影的话，还是有很严重的色差效果。
复消色差天文望远镜：
简称APO，需要用到两到三块结构精密的透镜和镀膜来组成主镜，优点是成像质量极佳，光路简单，体积相对来说比较小，缺点是价格比较贵，动不动上万块，且口径无法做到特别大，比如裕众的102 apo，口径才102mm，价格却比口径为203mm 8寸的牛反式天文望远镜还贵。虽然价格昂贵，但是如果用于天文摄影的话是必须买APO复消色差折射式天文望远镜的。
关于折射式天文望镜的知识参考知乎：https://zhuanlan.zhihu.com/p/150634366
主相机：天文冷冻相机
天文深空摄影中，一般用专业的天文冷冻相机。如上图所示，为ZWO的2600MC/MM, 其中，MC表示彩色，MM表示黑白。相比于传统单反和微单，天文专用的冷冻相机外表上没有任何一个按钮，只有几个接口，但是天文冷冻相机的强大之处在于，它不仅能记录原生16bit的信息，更为重要的是，它能给感光元件制冷，最低可降至零下40度左右。制冷对于天文摄影是极其关键的功能！因为天文摄影所拍摄的目标一般都很暗淡，经常需要几十小时甚至几百小时的曝光。如果用普通单反拍摄的话，感光元件产生的热噪点会非常多，对最终成片的影响会非常大。关于天文冷冻相机的介绍会放在另一篇文章在详细介绍。
天文盒子
上图为ZWO 的ASIAir Plus 天文盒子，功能相当于一台迷你小电脑，用于连接并控制所有设备。有了天文盒子后，就可以不用随身携带电脑了，用手机或iPad就可以连接并操控所有设备的运行。天文盒子的诞生真的可以说是一个革命性的产品，极大的减小了刚入坑天文的小白对天文摄影学习的难度。
滤镜轮
主要是针对天文黑白相机用的，买的MC彩色天文冷冻相机的话可以不用配。滤镜轮有不同的大小，不同的孔数，这个为2寸七孔，可以加装LRGB 和HSO七片最常用的滤镜。当然也有那种只能放一片滤镜的滤镜抽屉，可以降低设备的重量，但是需要每次都换，容易在内部和滤镜上进入灰尘。
导星镜和导星相机
常用的导星方式有两种，额外配置一个导星镜（上图左边），或者用OAG-L偏轴导星（上图右边）。其中OAG-L 是通过一个45度的小棱镜对进入天文望远镜内部的光线进行分光，然后由上方的导星相机接收形成图像，并对图像中的星点进行导星。优点是光路与主相机接收的光线一致，缺点是如果用长焦，比如星特朗C8HD或都更长焦段的天文望远镜的话，比较难找到可导星点。
Eaf电动调焦
天文望远镜不像普通的单反镜头，都没有自动对焦功能，因些为了拍摄方便，基本都会加装一个Eaf电动调焦器，通过连接天文盒子，就可以在手机或iPad上面通过天文盒子的App控制对焦。
赤道仪
在整个天文拍摄中都扮演着极其重要地位的赤道仪，是长时间曝光必备，且是值得最多预算投入的天文摄影设备之一。原理是通过对准天空中的南极点或北极点后，会以一定的速率驱动赤道仪转动以用来抵消地球自转的设备。拍过星空的爱好者都明白，用三脚架拍星空时，基本上曝光不能超25秒，超过了就会造成星点拖线。这是由于地球自转所产生的。有了赤道仪之后，就可以在增加曝光时间的前提保持星点圆润，好的赤道仪能甚至能在没有导星系统、曝光300秒的情况下保持星点不拖线。当然，加装了导星系统之后，一般曝光时间延长到1800秒也没问题。
目前主流的赤道仪有两种：传统式的赤道以及最近几年刚火起来的谐波赤道仪。传统式赤道仪价格比较低，但重量极其笨重，需要加装重锤，一套设备下来，动不动几十上百公斤，而且还需要在使用前调节经纬度的平衡（如上图右边的Heq5 Pro）。而最近几年刚火的谐波赤道仪（上图左边的AM5），有着重量较为轻巧，无需重锤，且无需调节平衡的特点，广为天文打野爱好所喜欢。唯一缺点是价格昂贵，除些之外，本人使用了一年以内，找不到别的缺点。
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Astronomy Photographer
摄影师CC-Chen
常住地：澳洲
一名默默无名、啥都想学习的90后
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