Päivitetty 24.11.2023
Idea
Olen pitkään ajatellut taivaskameran hankkimista. Ongelmana on ollut meidän ja naapuriemme komeat koivut, jotka mukavasti kesäisin pitävät tontit viileämpinä. Ja estivät muun muassa aurinkopanelien hankkimisen muutama vuosi sitten. Siksi myös oletin taivaskameran olevan hukkasijoituksen.
Kesällä seurasin netistä kahtakin esitelmää taivaskameran rakentamisesta. Linda esitteli omaansa The Astro Imaging Channel– kanavalla muutama vuosi sitten ja Riku kesän Cygnus-tapahtumassa. Molemmissa tuotiin esille Raspberry Pin käyttäminen ja vakuuttavalta tuntuva ohjelmisto sen käyttämiseen.
Niiden perusteella ajattelin, että oikeastaan meillä on itään ja länteen melko esteettömät näkymät sekä etelään ja pohjoiseen puista huolimatta ainakin noin 30 – 40 asteen korkeudelta eteenpäin. Ehkä siinä olisikin mahdollisuus ja myös syy opetella Raspberryn käyttöä lisäsi houkuttelevuutta. Ehkä sillä myös saisi seurattua kirkkaampia muuttujatähtiäkin.
Raspberry Pi
Joskus heinäkuussa lähdin suunnittelemaan tarkemmin ja ensimmäinen tilaus, Raspberry Pi malli 4 aloituspaketti, lähti 8. elokuuta. Lisäsin tilaukseen myös kameran, laajakulmalinssin, virtalähteen ja ethernetkaapelin. Mutta sitten kävi ilmi, että lähetys viivästyy linssin odottamisen vuoksi. Meni muutama viikkoa, ja nyt kaapeli (jonka olisin hyvin voinut ostaa täältä) viivästytti lähetystä. Annoin hieman palutetta, kuinka hyvin hoitavat myyjät kiltisti lähettävät saatavilla olevat eteenpäin ja toimittavat oman varastohoidon pettämisen vuoksi jälkilähetyksenä puuttuvat osat. Niinpä sain lähetyksen 21. syyskuuta.
Siinä sitten alotin Raspberryn opettelun ja taivaskameran asentamisen suunnittelun. Muutamassa päivässä pääsinkin aika pitkälle ja asensin kanadalaisen Thomas Jacquinin AllSky-ohjelmiston. Ja kohta ruudulla näkyikin laajaa kuvaa työhuoneesta ;).
Lokakuun alkupuoli menikin sitten asentamisen miettimisessä. Vaikka meillä on keskuspölynimurin kautta hyvä yhteys välipohjan läpi ja sieltä katolle, ei se kuitenkaan tuntunut hyvältä ratkaisulta. Kamera ei kuitenkaan olisi heti täysin toimintakunnossa ja tässä iässä lukuisat liikkumiset katolle tuntuivat enemmän kuin riskialtteilta.
Linssin polttoväli on 2.7 mm, jolla se ei kata koko taivasta. Toiseen suuntaan valmistaja ilmoittaa näkökentäksi 140° ja toiseen 102,6°. Eli sen pitäisi näyttää taivas 20 asteen korkeudelta toisesta suunnasta ja 39.2° asteen korkeudelta toisesta suunnasta. Ja anturin halkaisijalla pitäisi löytyä liki 180°.
Niinpä hankin vielä piirilevyn päälle tuulettimen sisältävän virranjakajan (HAT+Poe), jolla sain ethernetkytkennällä virrat kameraan.
Kotelointi
Lopulta päädyin hankkimaan hieman Raspberryä isomman, suorakulmaisen sähkökotelon, jonka kanteen porasin kameraa varten reiän. Kaikissa näkemissäni taivaskameroissa on akryylikuvut itse linssin ja elektroniikan suojaamiseksi. Hetkisen harkitsin jättää kuvun pois, mutta hankin kuitenkin 25 mm halkaisijaltaan olevan kuvun ja asensin sen huolella kumiseen eristysmattoon, jonka kiinnitin ilmastointiteipeillä kotelon päälle. Kamera on kiinnitetty kotelon kanteen ja lattakaapeli taittuu kuin taittuukin Pi:n ja Hat:n välistä. Varovainen saa olla, mutta kytkentä tuntuu kyllä kestävän käsittelyä.
Kotelo on nostettu metrin verran räystään yläpuolelle talon seinään kiinnitetyllä antennitangolla. Tällä asennuksella on helppo käsitellä taivaskameraa, sen suuntausta ja huoltamista.
Ilmansuunnan tarkistus
Olin melkein neljäkymmentä vuotta ollut siinä uskossa, että talomme pituusakseli on melko tarkalleen itä-länsisuunnassa. Ja olin asettanut useamman teleskoopin puhelimen kompassiäpin avulla ja huomannut näin suunnilleen olevan.
Käyttämäni taivaskameraohjelmisto osaa myös laittaa planeetat, tähdistöt yhdysviivoineen ja merkittävimmät syvän taivaan kohteet kameran kuvan päälle. Tätä peittokuvaa sovittaessani huomasin Pohjantähden ja Pienen karhun poikkeavan selvästi tästä pääsuunnasta. Sitten selvisi, että olikin huomioitava Lappeenrannassa vaikuttava suuri eranto kompassia käytettäessä. Eli karttapohjoinen onkin 10,6° lännen suuntaan. Kun Googlesta katselin talomme sijoitusta, oli ero vieläkin suurempi eli liki 20°. Ja kuinka ollakkaan, peittokuvaa kääntämällä 18 astetta vastapäivään, ongelmaa ei enää ollut.
Tämän kuin olin saanut kuntoon, huomioni kiinnittyi siihen, että suurimman kuva-alan kohdissa, kuvan nurkissa oli suurimmat puut, kun taas kuva-alueen keskiosissa oli vapaata taivasta. Niinpä tajusinkin kääntää itse kameraa 45 astetta ja sain kasvatettua kuva-alaa huomattavasti. Samalla olin ottanut käyttöön ohjelmalliset kuvapeitteet mekaanisten peitteiden sijaan. Niitä olin jo reilusti vähentänyt edellisen kuvan mukaisesti. Allaolevassa kuvassa on tämänhetkinen näkymä ja sama tähdistön peittokuvan avulla. Peittokuva ei vielä osu täydellisesti, koska siinä ei ole koko puolipalloa, mutta harjoitukset jatkuvat ;).
Säänkesto
Toivoin onnistuvani pitämään kosteuden poissa, kun kaikki on niin pientä, mutta muutaman viikon jälkeen kuvun sisällä näkyi kunnolla jälkiä vedestä. Eikä auttanut kuin aloittaa huoltotyöt.
Tarkastelun perusteella vettä ei näkynyt itse kotelossa, mutta kuvun sisällä oli useampi vesipisara, jotka olivat ilmeisesti kondensoituneet asennuksen aikana vallinneesta ilman vesihöyrystä. Kotelon sisällä on kyllä lämmintä, sillä prosessorin lämpö on tasaisesti yli 40 astetta ulkoilmaa lämpimämpi.
Pienikokoisen kuvun alle ei pysty helposti asentamaan lämpövastusta ja sen ohjaukseen tarvitsisi lämpö- ja kosteusmittarin. Tällaiseen aktiiviseen kosteuden poistamiseen en vielä ole valmis, joten muokkasin kameran kiinnitystä aluslaatoilla niin, että kameran ja kannen väliin tulee millin rako, josta ilma pääsee kiertämään kuvun ja laatikon välillä jäähdytystuulettimen avulla. Saapa nähdä, riittääkö tämä muokkaus. Pelkkä ilman kierto ei välttämättä riitä, ja siksi laitoin absorptiokiteitä reikiä täynnä olleeseen pieneen apteekkipurkkiin.
Raspberry Pi:n laajakulmalinssin tarkentaminen
Samalla testasin lisää kameran linssin tarkentamista. Linssi tarkentuu käsin kiertämällä ja linssi on asennettu ’pulttiin’, jossa on hyvin hieno kierre. Ehkä johtuen laajasta kuvakentästä, tarkkuusalue on myös hyvin kapea. Linssistä saa myös tarkennusarvon, joka on tarkimmillaan yli 200.
Tarkennusarvo on myös suhteessa valaistukseen, joten suhteellisten arvojen seuraaminen on olennaista. Ohessa tarkennusarvon vaihtelua, kun kiersin linssiä kierros kierrokselta kiinni.
Kuvaajan pikkukuvasta nähdään, että linssin tarkkuusalue on käytännössä muutaman millin alueella. Linssin mukana tuli kolme kiristysrengasta, mutta kierteeseen mahtui vain yksi rengas tällä kapealla tarkkuusalueella. Pienellä harjoittelulla sainkin linssin riittävän jämäkästi paikoilleen. Onneksi linssi on kooltaan pieni ja toivottavasti lämpötilalla ei tule olemaan vaikutusta tarkkuuden pysymisessä.
Taivaskameran kuvakenttä
Olin aiemmin melko skeptinen asuinalueemme kuvakenttän laajuuteen ja tähdistön peittokuvan avulla pystyin tekemään luonnoksen taivaskameramme korkeuskulmista.
Lounaassa yksi iso koivu rajoittaa näkymän alkamaan noin 55 asteen korkeudelle ja koillisessa metsän puut nousevat 40 asteen korkeudelle. Mutta toisaalta luoteessa ja kaakossa taivas alkaa jo 15 asteen korkeudelta. Kaiken kaikkiaan puusto peittää noin neljänneksen kuvakentästä.
Taivaskameran näkymät
Taivaskamera päivittää näkymän ilta- ja yöaikaan kahden minuutin välein ja päiväsaikaan neljän minuutin välein. Kamerasta ei kuitenkaan aina tiedä, milloin kannattaa katsoa ja sitä varten ohjelmassa on useampia apukomentoja. Ne käynnistetään vasemmalla olevasta apuvalikosta, josta voi valita tähdistön peiton, timelapse-videon yön ajalta, tähtiviirukuvan yön ajalta (tietysti kunnon kuva edellyttää kirkasta yötä), keogrammin, esillä olevan kuvan tallentamisen omalle koneelle ja infopalkin, joka tulee oikeaan reunaan.
Taivaskamera on mukana Thomasin Allskykameroiden maailmankartalla, josta voi käydä tutustumassa muihinkin kameroihin. Niitä on sivustolla sen verran, että pitäisi päästä näkemään tähtiä ajasta riippumatta.
Rakentamisen risut ja ruusut
Aina olisi voinut suunnitella pitempään ja kysellä myös muilta harrastajilta neuvoa. Youtube auttoi todella paljon ja Raspberry Pi:n käyttöönotto oli pääasiassa ongelmatonta. Suurin ongelmani oli se, että Pi:n ohjeilla sai vain kapea-alaisen tuntuman tietokoneen käyttöön. Ja niinpä kameran ohjaus toimi vain taivaskameraohjelman kautta. Koska halusin oppia linssin tarkentamisen, muutoksesta kuvan saaminen ohjelmistolla aina 15 sekunnin kuluttua oli hidasta ja kaikki tekeminen piti laittaa ylös. Toisaalta, silloin myös tiedot olivat mustaa valkoisella. Vaivalloisen selvittämisen kautta sain myös kameraa ohjattua videokäytöllä, mutta kaistanleveyden vuoksi kuvan laatu oli niin paljon huonompi, että luovuin sen käytöstä.
Nyt talven tullen hieman mietityttää, että luovuinko liian aikaisin putkimaisen kameran tekemisestä. Kotelomainen rakenne kerää selvästi enemmän lunta päälleen. Ehkä tässä on katsottava metsää puilta, koska piirilevyn sisältävä putki olisi kuitenkin ollut poikkipinta-alaltaan ehkä puolet kotelon pinta-alasta. Tällä hetkellä valittu antenniputkiasennus todella tuntuu hyvältä. Lumesta puhdistaminen tai kameran hakeminen isompaa remonttia varten sujuu todella helposti. Avataan hieman kahta pulttia, lasketaan putki maata vasten ja joko puhdistetaan lumet tai nostetaan laatikko pois. Ensimmäisen kunnon lumimyräkän jälkeen suurin osa lumesta oli joko lentänyt pois tai sulanut kotelon pinnan lämmittämänä. Myöhempi kokemus tulee osoittamaan, kuinka paljon huoltoa kamera vaatii.
Riku oli onnistunut omansa rakentamaan noin 200 eurolla, mutta huomasin omani tulevan hinnaltaan ainakin kaksinkertaiseksi. Pelkästään Raspberry, kamera ja linssi olivat melkein 250 €. Lisäksi akryylikupu, jäähdytyspuhallin ja asennustarvikkeet olivat melkein saman verran
Novan marraskuun kokouksessa kerroin taivaskamerasta ja se sai aikaan yllättävän aktiivista keskustelua ja julkaisin saman tien alkuosan artikkelista.
Joten olen kyllä todella tyytyväinen, että lähdin tähän askarteluun.