Configuración de la geometría de una cúpula
por Álvaro Fornas
Tras pelear muchísimo con el problema del alineado de la cúpula con el telescopio y tras dedicarle muchas horas a pensarlo, he querido compartir mis conclusiones para obtener unos buenos parámetros de configuración que aseguren que nuestra cúpula sigue correctamente al telescopio. En el momento en que me decidí a escribir este artículo apenas existía ayuda en la web y un compañero me hizo ver que es un problema bastante común entre aficionados con cúpula, por lo que decidí escribir esta guía para ayudar en lo posible a otros aficionados .
Este manual es fruto de pruebas, errores e interpretaciones. Puede contener errores y no es una guía exhaustiva de todas las combinaciones de monturas, cúpulas y telescopios. Más bien ofrece una metodología para afrontar el problema, para la cual será necesaria la reflexión. Esto no es una receta cerrada.
Actualmente tenemos nuestras dos cúpulas haciendo un seguimiento perfecto tanto a un telescopio con montura ecuatorial alemana como a uno de horquilla con cuña. Muchas de las comprobaciones que sugiero nacen de problemas reales que hemos sufrido y que podrías sufrir tú. Por supuesto puedes tener otro tipo de problemas pero espero que puedas identificarlos al seguir estos pasos.
Comprobaciones preliminares
En primer lugar hay que asegurarse de que la cúpula funciona correctamente, lo cual suele dar sorpresas. Nosotros hemos tenido problemas de todo tipo con interferencias ocasionales y con el encoder de la cúpula, por lo que es imperativo verificarlo antes de nada. Comprueba lo siguiente:
- El telescopio ha de estar aparcado, puesto en estación y, la noche anterior, haberlo alineado correctamente mediante platesolve. Cuando se hagan las pruebas, el telescopio ha de apuntar correctamente sin necesidad de platesolves. No se necesita una gran precisión, pero el error no debería superar unas décimas de grado.
- La cúpula ha de tener un home definido con exactitud.
- Los encoders de la cúpula han de funcionar perfectamente. Lleva la cúpula a Home,haz un giro de una vuelta completa y verifica que el encoder lee 360 grados exactos. Compruébalo en ambos sentidos.
- Lleva la cúpula a home y gírala con pequeños movimientos (unos 5º) hasta dar una vuelta completa y verifica que, al completar la vuelta, la posición coincide perfectamente con el home. Hemos tenido problemas con los variadores del motor ya que inducían interferencias en arrancadas y paradas en un sentido concreto, pero no en movimientos continuos. Se trata de dar un giro con movimientos intermitentes y comprobar que el contador de azimuth es correcto.
- Repite la prueba anterior en sentido contrario y verifica que es correcta.
- En el software de control de cúpula, ajusta la precisión de apuntado a un valor bajo, de entre 0.5º y 1º
Notas
El software ofrece un conjunto de parámetros con los que se calcula el azimuth de la cúpula a partir de la posición del telescopio, pero todos ellos se interactúan entre sí por lo que resulta frustrante saber cuál hay que cambiar y cuál no. El procedimiento se basa en que, en ciertas posiciones, algunos parámetros no afectan al centrado de la cúpula y otros sí, de forma que podemos ir determinando con precisión algunos de ellos y darlos por correctos.
Un detalle a tener en cuenta, es que al modelo matemático que determina el azimuth de la cúpula SOLO LE IMPORTAN LOS EJES DE GIRO Y ÓPTICOS. Cuando hablemos de distancias siempre se trata de distancias entre EJES. No importa la carcasa de tu montura, esos ejes existen mecánicamente aunque probablemente la carcasa te los oculte.
El proceso para ajustar los parámetros de la cúpula varía ligeramente entre una montura ecuatorial alemana y una de horquilla con cuña así que los trataremos por separado.
Descripción de parámetros en montura de horquilla con cuña
Vamos a describir cada uno de los parámetros del modelo. La unidad de distancia no importa siempre que sea la misma para todos los valores.
Telescope position N/S: En adelante lo llamaremos Offset N/S. Es el desplazamiento relativo entre el centro de la montura y el centro de la cúpula a lo largo del eje norte/sur. ¿Y qué es el centro de la montura? ¿Recuerdas que hablábamos de EJES? Pues en efecto, ese punto es la intersección entre los ejes de AR y de DEC.
Telescope position E/W: En adelante lo llamaremos Offset E/W. Similar al anterior, es la distancia este-oeste entre el eje de giro de la cúpula y la intersección de los ejes de AR y DEC
Telescope Position Up/Down: En adelante lo llamaremos Offset Up/Down. Es la distancia vertical entre dicha intersección AR/DEC y la base de la semiesfera que forma la cúpula. Cuidado: el modelo asume que la cúpula es una semiesfera perfecta. Si tu cúpula está recortada o achatada tendrás que hacer una aproximación a ese valor. Afortunadamente no es un valor crítico pero conviene que sea una buena aproximación.
Dome Radius: El radio de la cúpula. Se mide manualmente y se deja fijo.
Dec Horizontal Offset: Este parámetro solo se aplica a monturas de un solo brazo en las que el diámetro del tubo puede variar, por lo que su eje óptico puede alejarse o acercarse al motor de declinación en función de su apertura. En un Meade clásico, con dos brazos, el eje de AR siempre intersectará con el eje óptico del tubo. Ahora imagina que le quitas un brazo a la horquilla y le instalas un tubo más grande. En este caso, el eje óptico se alejará del brazo y ya no intersectará con el eje de AR. Si tienes una horquilla de dos brazos, este valor ha de ser 0. Si es de un brazo, debes medirlo y usarlo como primera aproximación.
Lateral Axis Length: Para configuraciones de dos tubos. En esta guía se deja en 0 ya que no se contempla ese caso.
Vamos a medir todas estas distancias de forma aproximada e introducirlas en el modelo como punto de partida.
Cómo encontrar el Home de la cúpula con una montura de horquilla
Aunque parece algo sencillo, hacerlo con precisión no es obvio porque no tenemos la certeza de que el tubo esté centrado respecto a la cúpula. Para ilustrar el procedimiento, vamos a elegir un telescopio de horquilla con el tubo centrado entre sus brazos (Dec Horizontal Offset = 0) y nos centraremos únicamente en dos posiciones, a altura 0º y con azimuths de 0º y 180º y activaremos el seguimiento de la cúpula al telescopio.
En ambas posiciones el ajuste de la cúpula depende únicamente de dos factores: el Offset E/W y la definición del 0 de la cúpula. Afortunadamente, se comportan de forma diferente en ambas posiciones, pues un desajuste en el Offset E/W hará que el error de apuntado de la cúpula sea hacia la misma zona, mientras que un error de 0 en la cúpula provocará que el error de apuntado aparezca en sentidos diferentes. Sigue leyendo; después volverás a este párrafo.
Recuerda que, en estas posiciones concretas, el resto de parámetros, aun estando mal definidos, no afectan al posicionamiento de la cúpula por lo que temporalmente podemos olvidarnos de ellos.
Vamos a poner un ejemplo con un telescopio con un claro error de Offset E/W que todavía no hemos introducido en el modelo matemático. El apuntado será erróneo, pero con matices.
En este primer caso tenemos un ajuste correcto del 0 de la cúpula. El desplazamiento producido por el Offset E/W es de la misma amplitud en azimuth 0 y 180. En este ejemplo la perspectiva de la propia cámara hace que el tubo no parezca estar a la misma distancia de la compuerta, pero la base de la montura es una mejor referencia. En tu cúpula tendrás que evaluarlo a partir del eje óptico del tubo.
En este segundo caso seguimos teniendo un Offset E/W pero hemos añadido un error en el 0 de la cúpula, y aquí viene lo interesante, ahora el error de centrado no es simétrico. Para este caso se aplicó un error de 10º al cero de la cúpula por lo que, cuando apunta al norte queda más centrada (lo errores de 0 de cúpula y Offfset E/W se están cancelando), pero cuando apunta al sur, la cúpula se descentra bastante más.
Si te ocurre esto último es que tienes el 0 (Home) de la cúpula mal definido, algo absolutamente esencial. Ajusta el Home de la cúpula de forma que el error de apuntado sea simétrico, como en el primer caso.
Obtención de parámetros cuando el DEC Horizontal Offset es 0
Este es el caso de las horquillas con dos brazos. Tenemos que obtener tan solo 3 valores: los Offsets E/W, N/S y Up/Down. El Dome Radius lo introducimos manualmente.
En primer lugar nos aseguramos de que la cúpula haya hecho un home y llevamos el telescopio al horizonte sur, azimuth 180º y altura 0º y activamos el seguimiento de la cúpula.
En esta posición concreta, el Offset N/S y el Offset Up/Down NO intervienen en el azimuth de la cúpula. El único valor que determina que la cúpula esté centrada es el Offset E/W. Así que ajustamos dicho valor hasta que la cúpula quede perfectamente centrada.
Como comprobación, llevamos el telescopio al horizonte norte, azimuth 0º y altura 0º. La cúpula debería ajustarse perfectamente con el valor calculado previamente. Si no lo hace, casi seguro que no tenemos bien definido el 0 de la cúpula.
Ya tenemos el Offset E/W calculado, así que ese valor no se toca: ¡una variable menos!
Repetimos el proceso, pero en esta ocasión apuntamos al horizonte del este, azimuth 90º altura 0º. En esta posición, ni el Offset E/W ni el Offset Up/Down intervienen, por lo que procedemos a encontrar el valor de Offset N/S que ajuste la cúpula perfectamente al tubo.
De nuevo, el comportamiento ha de ser simétrico, así que cuando llevemos el telescopio a azimuth 270º y altura 0º, la cúpula debería quedar bien centrada.
Nos queda calcular el valor de Offset Up/Down. No es un valor muy crítico ni conozco una posición específica para calcularlo, pero como tenemos el resto de parámetros bien calculados, basta con apuntar hacia NE, NW, SE o SW, a una altura de unos 60º, y ver cómo se posiciona la cúpula. Algún ajuste al Offset Up/Down puede mejorar el apuntado, pero conviene no alejarse mucho del valor medido porque eso indicaría otro problema no relacionado con el Offset Up/Down.
Obtención de parámetros cuando el DEC Horizontal Offset es diferente de 0
Cuando el eje óptico del tubo no está centrado en la montura, es decir, no intersecta con el eje de AR, tenemos un parámetro adicional que obtener. En el caso anterior, apuntábamos a azimuth 180º altura 0º y tan solo había que buscar el Offset E/W, pero ahora también influye el Dec Horizontal Offset. ¿Cómo lo hacemos?
Vamos a partir con Dec Horizontal Offset = 0. En este caso oscilaremos entre dos posiciones: azimuth 359.9º y 0.1º ambas en altura 0º. La posición es casi la misma, pero el Dec Horizontal Offset provocará cambios en el apuntado de la cúpula en sentidos contrarios.
Vamos a ajustar el Offset E/W. Este parámetro provocará cambios en el apuntado de la cúpula en la misma dirección. Para visualizarlo ponle un valor elevado al modelo y observa el error que provoca en el apuntado de la cúpula. Busca un valor para el Offset E/W tal que el error de la cúpula sea simétrico entre ambas posiciones.
Cuando eso ocurra, ajusta el Dec Horizontal Offset para eliminar el error de apuntado residual. El proceso es similar a cuando obtenemos el GEM Axis length de una montura ecuatorial alemana, que se ve más adelante.
El resto de parámetros se obtienen del mismo modo que en el caso anterior.
Ajuste de parámetros con montura ecuatorial alemana
Los parámetros de ajuste son similares, ya que sólo tenemos un parámetro diferente, el GEM Axis Length.
Cómo encontrar el Home de la cúpula con una montura ecuatorial alemana
El proceso es similar a el de horquilla en cuanto a que hay que buscar una simetría en el error de apuntado entre dos posiciones. En las siguientes posiciones, el Offset E/W y el GEM Axis Length se suman en una sola dirección, mientras que los Offset N/S y Up/Down no afectan.
En el siguiente ejemplo la montura está centrada y el GEM Axis Length es 0. Ajusta el Home de la cúpula para que el error de apuntado sea simétrico.
Importante: Entra las dos posiciones, lo único que se ha movido es la declinación, no hay cambio de meridiano. Fíjate en la rosa de los vientos.
Ahora que ya tenemos un Home fiable vamos a encontrar el Offset E/W y el GEM Axis Length. La idea vuelve a ser la misma, uno de los parámetros generará un error simétrico y el otro no. Apuntaremos a altura 0º y oscilaremos entre azimuth 359.9º y 0.1º. La idea es que la montura apunte básicamente al mismo sitio pero alterar su geometría con un cambio de meridiano.
Primero nos centraremos en el Offset E/W: pondremosel GEM Axis Length en 0; de esa forma el apuntado será erróneo, pero ajustaremos el Offset E/W hasta que el error de apuntado sea simétrico en ambas posiciones.
Importante: Estamos apuntando al norte con un cambio de meridiano. Fíjate en la rosa de los vientos.
Una vez ajustado el Offset E/W (tendremos un error simétrico) ajustaremos el valor de GEM Axis Length de forma que la cúpula quede perfectamente centrada en ambas posiciones.
El resto de pasos son similares a los de la montura de horquilla, ir a azimuth 90º, altura 0º y ajustar el Offset N/S. Ajustar el Offset Up/Down tal y como en el caso de la montura de horquilla.
Pruebas adicionales
Si la cúpula está bien configurada debería ocurrir lo siguiente:
- Cuando apuntamos al sur, azimuth 180º, altura 0º y vamos moviendo el telescopio en altura progresivamente, la cúpula no debería moverse.
- Cuando apuntamos al este: azimuth 90º, altura 0º y vamos aumentando la altura, la cúpula no debería moverse.
- En ambos casos, cuando nos acercamos al cenit, la cúpula será extremadamente sensible a los Offsets E/W y N/S. Este comportamiento puede usarse para un ajuste fino. Por ejemplo, en azimuth 180º y altura 85º, la cúpula debe apuntar a azimuth 180º. Cualquier pequeño cambio en el valor de Offset E/W provocará grandes desplazamientos en la cúpula.
