ＶＣ２００Ｌガイド検証（その２ ブレの犯人探し）

前回の記事 では 機材の”タワみ”による ゆるやかな流れについて検証を行いました。思い起こせば３０数年ぶりに天体写真を再開し、ガイド撮影による長時間露光を行うようになってから、いつも付きまとっていた問題でした。それが機材の搭載方法を試行錯誤する中で、長焦点（ｆ＝１８００ｍｍ）のＶＣ２００Ｌ反射鏡筒のガイドもあと一歩というところまできました。これは現在の搭載方法で、タワみによる流れが少なかったガイド結果です上図のガイド結果ではＶＣ２００Ｌ＋６０Ｄカメラの撮影では１時間で約１０画素流れています。これは１５分露光なら１枚あたり２．５ 画素というガイド精度になります。実際の星像が８ 画素程度の事を考えると十分な精度です。
それなのに「中央部の星像」を見ると丸い円では無く、東西方向に流れたような細長い楕円になっています。
その原因は上図の右側にあるガイドソフトＰＨＧガイデイング２のガイドグラフでわかります。グラフを見ると基準になる位置（ガイド星の元の位置）を中心に短時間のブレが連続しています。そのブレ巾は平均で赤経ＲＡ（東西方向）±４．６ 画素、赤緯Ｄｅｃ（南北方向）±２．６ 画素もあります。両方向にブレている事を考慮するとにタワみによる流れの４倍ほどにもなり、これでは星が楕円になるのも無理はありません。
そこで、今回はⅡ．ブレによる短時間の流れについてこれまでの検証データからその原因を探ってみます。
最初にまず前回の検証結果を元にタワみによる流れとの関係を調べてみました。サンプル数が少ない上に、ＰＨＤガイディングの設定値も異なっていますが、タワみとブレは別物と考えた方が良さそうです。（むしろタワみとは逆の相関関係があるようにも見えます。）
ほかにもブレ巾の平均（ＲＭＳ）をみるといつも赤経ＲＡ（東西方向）の方が赤緯Ｄｅｃ（南北方向）の２倍から３倍と大きいのも気になります。
先入観なしにブレを起こしそうな容疑者を挙げてみました。（Ａ） 大気のゆらぎ（シンチレーション）（Ｂ） ガイド信号による過剰な制御（ハンチング）（Ｃ） 赤道儀のギヤ・潤滑油の劣化による回転ムラ（Ｄ） ＰＨＤソフトの設定値が不適正 ＊(Ｂ）にも関連（Ｅ） 風による鏡筒のゆれ（Ｆ） 姿勢変化の遅れ（タイムラグ）（Ｇ） その他、未知の原因 ＊ 風はブレの原因になると思うのですが、撮影時に風のあった記憶が無かったので今回は除外しました。
これより、検証結果による状況証拠でどの容疑者が怪しいか調べてみます。（状況証拠．１）　ガイド制御の有無によるブレの変化先日４日、満月の夜に５０ｍｍガイド鏡だけを搭載して検証。（ 軽量のためバランスウエイトが合わず省略しました。結果　ガイド鏡側が重くなっています。 ）
ＰＨＤガイドスタート時のグラフです。（タテ軸スケール　４”）ＰＨＤガイド中に赤道儀に制御信号を送るコードを抜いてみました。（タテ軸スケール　８”）コードを抜いている間、ＲＡの波にウォームギヤによるピリオディックモーション（周期８分の進み遅れ）のようなものが見れます。再びコードを差して制御を再開しました。（タテ軸スケール　８”）
わかったこと○ 制御信号がなくてもブレは発生している。○ 制御信号がない時もＲＡの方がＤｅｃの何倍もブレている。つまり● ブレの原因は（Ｂ）ガイド信号による過剰な制御（ハンチング） ではないようだ。
これは　まずい！ハンチングが原因ならＰＨＤガイディングの設定値の適正化で改善の余地があったのに・・＊　もともとハンチングが起きにくいよう、ＲＡ： Ａｇｒ（どの程度忠実に制御するか）を５０％程度と控えめにしています。

（状況証拠．２）　搭載荷重の違いによるブレの変化（ ウェイト１０㎏でバランスがとれています。）同じ夜にＯ軸ガイドシステムでサンニッパレンズを搭載したガイドグラフです。ＰＨＤの制御間隔でもある露光時間はガイド鏡だけのときの半分の１ｓｅｃとなっています。わかったこと○ 搭載荷重が大きくてもバランスがとれた方がブレは小さくなっている。○ ＰＨＤの露光時間が短い方がブレが小さくなる？
バランスについては数値化しにくいので、２つめのＰＨＤの露光時間とブレの関係を調べてみました。このグラフからは● ＰＨＤの露光時間が短い方が、ブレが少ない傾向がある。● 赤経ＲＡ（東西方向）のブレは、赤緯Ｄｅｃ（南北方向）のブレの２倍ほど大きい。
これは何を意味するのか推理してみました。推理１　赤緯Ｄｅｃのブレはシンチレーションによるもの （注）ふだんは静止している赤緯Ｄｅｃの変化はシンチレーション（大気のゆらぎ）と、その補正のための制御信号によるものしか考えられない。
（注）　シンチレーションの継続時間は１／1000秒から約１秒と言われており、グラフはＰＨＤ露光時間内（数秒）に何十回、何百回も変化するガイド星の平均位置を表している。
推理２　赤経ＲＡのブレはシンチレーションと回転ムラが合成されたもの 赤経ＲＡのシンチレーション（赤緯Ｄｅｃと同程度）（注） に、常に回転している赤経モータの伝達ギヤの回転ムラ（わずかな進み遅れ）が加わる。
（注）　シンチレーションは大気の密度のわずかな差で発生し、ＲＡ（東西方向）がＤｅｃ（南北方向）より常に大きいとは考えにくい。
推理３　赤経モータの伝達ギヤの回転ムラは、ピリオディックモーションほどではないが、比較的ゆるやかに変化する。 （注）シンチレーションと違い、その変化が制御可能な継続時間であれば、露光時間（＝制御間隔）を短くすれば回転ムラによる進み遅れは補正が可能。
（注）　数個のギヤで回転を伝達する際に、その形状から必ずわずかな回転ムラが発生する。
もしこの推理が正しければ特に星像へのダメージが大きい赤経ＲＡのブレを起こしている犯人は主 犯（Ｃ） 赤道儀のギヤ・潤滑油の劣化による回転ムラ（２０１５／０６／０５　追記　）タカハシのＨＰより第一世代のＴｅｍｍａ赤道儀まではステッピングモータの回転ムラがあることが判明　共犯者（Ａ） 大気のゆらぎ（シンチレーション）
になります。ただし、大気のゆらぎ（シンチレーション）の補正についてははじめからＰＨＤガイディングでは補正対象外としています。
結局 状況証拠しかないので、推理というより推測で終わらざるを得ないのですが、実際の運用にあたっては１．できるだけ強固な固定方法を撮る事により、タワみによる流れを”０”に近づける。２．ＰＨＤ露光時間を短くしてギヤの回転ムラによるブレも抑制する。大気のゆらぎ（シンチレーション）が大きい時はしかたないとあきらめる。といったところでしょうか。
================================================連載までした記事なのに、尻切れトンボのような終わり方ですみません。タワみ対策で購入した中古のプレートは届いています。結局追加注文してしまった片割れが届いたらブログにて報告させてもらいます。雪はほとんど消えていたのですが、真冬に逆戻りしました。また星空が遠くなりました。
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