Observing workflow

An image is worth a thousand words and, when that image is in fact an astrophotography, the final result is the product of a workflow that is applied in an orderly and methodical manner during the observing session.

In Cluster One Observatory, we got three well defined observing configurations:

Home setup at La Serena, Chile: Dated back from the pandemic lockdown times, with plenty of time at home to enjoy, learn, document and making the dream come true.
Traveling setup: Where we travel with our telescopes to dark sites away from the city lights.
APEX control base in San Pedro de Atacama: A bortle-2 site perfect for long-term observing projects with an wide field system for large fields. For a full description, check the APEX Ringberg poster.

In this section we will focus on the mobile setup workflow, from the moment we arrive at the observation site and all the steps we take until we start collecting the data.

Finally we will make a brief description of the calibration frames which are of vital importance to obtain quality data.

It's important to state that a good practice is to arrive to the observing site well ahead sunset, in order to make use of the daylight for safe setup of the equipments. Also by setting up our equipment early, the optics will have enough time to cool down gradually. Once the optics has reached a thermal balance, will perform better.

In this workflow, we will consider the use of the ZWO AsiAir Plus unit (AA+ from now onward), but the concepts presented here are absolutely applicable to any data acquisition system.

Last but not least, this workflow is what works fine with us and is based just on our experience under the stars. This workflow does not pretend in any way to expose a right way to do things. You are very welcome to contact us for suggestions, corrections or simply to talk about this amazing activity.

Choosing and setting up the area

Once we have arrived at the observation site, it is time to choose the exact place where we will install our equipment. As an initial basis for a correct installation, we must immediately outline our local horizon in such a way as to know in which direction the celestial pole is. It is of fundamental importance to have a clear and unobstructed view of the celestial pole to be able to later make our polar alignment. We also suggest installing our equipment on a flat surface and above all, absolutely stable. This rules out the use of any type of terraces or any surface that is unstable. So in brief:

Outline the local horizon using a compass, in order to find out the horizontal cardinal points (north, east, south and west).
Choose a spot with a clear and unobstructed view to the celestial pole. Remember that the elevation of the celestial pole above the horizon is equivalent to the absolute value of the observer's latitude.
Clean the area of any element such as stones or anything that could cause an accident.
Tip: The usage of some heavy duty carpet or equivalent surface is highly recommended.
Make sure that the chosen place is flat and stable, avoiding terraces and unstable surfaces.
Tip: We use bricks to ensure a flat and stable points to support the tripod legs.

Setting up the mount

Once the place to setup the mount has been selected and well prepared, setup the tripod making sure the index is roughly facing towards the celestial pole cardinal point, by using a compass. Then proceed to level the tripod as accurately as possible using a water level. Once ready and the tripod is leveled and facing the celestial pole, set the mount head and secure it firmly to the tripods head. Once ready, connect the counterweight bar to the mount head and install the counterweights and, if necessary, the third axis counterweight. This operation may vary depending on the type of mount you are using, so we'd suggest to refer to your mount's handbook for precise instructions and safety when setting up the mount.

Setup the tripod and set the index roughly facing the celestial pole cardinal point using a compass.
Level the tripod as accurately as possible using a water level.
Tip: Make sure that tripod is well secured and stable by pushing downwards the mounting plate with your hands to ensure is does not move at all.
Setup the mount head on the tripod and secure it.
Despite the fact your mount is roughly facing the celestial pole cardinal point, during the polar alignment you'll have to rotate in azimuth to fine tune its position.
Tip: Make sure that the azimuth control has enough freedom of movement for the azimuth pull-push mechanism.

Setting up the telescope

We've always prefered to adhere to simplicity and safety when it comes to the handling and transportation of our equipment. And in the particular case of telescopes, they travel from our house in specially adapted plastic containers to transport them safely. Our philosophy is to minimize the unnecessary manipulation of its critical parts in the field. In this way, everything is previously connected, wired and optimized to be able to mount the telescope in the simplest and safest way possible.

So having said that:

Set up the telescope on the mount, tightening the clamps.
Take out the telescope and guiding scope covers.
Connect and check all of the accessories that you will be using for your imaging session.
Make sure that every single cable is connected and secured.
Tip: Secure cables with cable ties or similar.
Get a good idea of where your focus is and move your scope to that spot before balancing.
Move the telescope in every direction and watch out for unsecured cables or just anything that might prevent the telescope to move freely and safely.
Once ready, slew the telescope back to the park position.

Balancing the telescope

Balancing a telescope is an important and key part of astrophotography. Proper balance causes less wear on drive motors and allows the telescope to track more accurately. In our experience, most tracking errors are caused by an improperly balanced telescope.

Start by balancing the declination axis by sliding the optical tube assembly (OTA) until it reaches the balance point.
Then balance in right ascension by moving the counterweights up or down until your mount is sturdy and balanced in any position.
Finally optimize the balance by using the third-axis counterweight.
Leave the telescope in the park/home position (i.e. pointing to the celestial pole).

Check your telescope's collimation

In case you're using reflector telescopes, check the collimation (alignment of optics). It's normal that after a long trip from home to your remote observing site, the collimation gets affected and will produce elongated stars. So take your time to check your optical collimation. This is not usually needed for refractors.

System startup

Once we have everything fully assembled, connected and balanced, it is time to fire up our system. Usually we do it about 45 minutes prior the start of the astronomical night, in order to cool down the detector and run the initial tests. As we know, we must make good use of the observing time and it can be very frustrating to waste it by troubleshooting, by example, a bad cable or something similar. The sooner we identify the problem the better.

If our power system is portable and battery based, only turn it on when it is really necessary, in order to make good use of it. Also take into account that batteries dry out quicker when exposed to low temperatures. Make sure they are well protected from cold to maximize their operational period.

The next list summarizes our system startup sequence:

Turn on the portable power supply.
Turn on the mount power switch.
Turn on the AA+ and wait few seconds until it boots up.
Connect your tablet/phone to the AA+ WIFI.
Start up the AsiAir app.
After the welcome screen, click the "Enter Device".
The app gets the date, time, latitude and longitude from the tablet/phone.
Tip: It's of key importance to ensure this data is ok. Do not proceed any further if the geographical or time data is incorrect or your telescope (with you) will go crazy.
Check that the app loads the correct:
Mount
Main/Guide scope FL (Focal length in mm)
Main camera
Guide camera
Other devices like the Electronic Filter Wheel (EFW) and Electronic Auto Focuser (EAF).
Start the detector Peltier cooling system.
Usually we set the detector temperature down to -10 C degrees, but different values are reccomended depending on the enviroment.
Check the detector gain. Refer to your detector documentation to decide the best gain. A good starting point would be the unity gain.
Power up the dew heaters if needed.
Take a quick light frame in preview mode, just to check the communications.

Focus the main and guide camera

It's well known by everyone that focusing an optical system is a crucial step in the observing session. Out of focus frames are basically useless frames and a pure waste of time and resources. So let's start by taking an initial focus sequence at the home position.

The focus sequence will de-focus the telescope in several steps, taking a quick frame at every focus position, in order to measure at each focus position the star size expressed in Half Flux Ratio (HFR). At the end of the focus sequence, AA+ will set the focuser to the optimal focus point yielding the smallest HFR value.

After the focus sequence, take a quick preview frame and check the star's sizes. It's quite important to make sure the optical train is properly focused before attempting a polar alignment.

Check the auto-guider focus:
It's always a good idea to quickly verify that the auto-guider system is well focused. As a first iteration, simply go into the "Guide" tab and start looping to check the live images. The stars should be sharp and well defined. Otherwise consider some time by focusing the auto-guider.

Polar align (PA) the mount

Go into the PA menu, to start with the polar alignment procedure.

The polar align procedure will take a quick frame at the home position to then attempt a plate solve. Then the telescope will rotate 60 degrees in RA to take another frame with the subsequent plate solving. At the end of the process, AA+ is ready to assist you by calculating the polar alignment errors in azimuth and declination.

Click "Let's Go".
Start the loop by checking the "Auto" check box to automatically refresh the measurements.
Now the game is quite straightforward and simple: Adjust the mount azimuth and elevation knobs to minimize the alignment errors, aiming for the smallest possible numbers. Matter of fact, AA+ is so friendly that will give you a "smile" as soon as you're getting close to the celestial pole.
Tip: The closest you'll get to the celestial pole the better. Take your time and fine tune the polar alignment.
Slew the telescope back to the Home position.

Auto-guider calibration

After a successful polar alignment, slew the telescope to your target and start by calibrating the auto-guider.

The workflow involves taking loop exposures of 1-2 seconds to then tap calibrate to start the actual calibration, that will take few minutes depending on the auto-guider settings.
At the end of the calibration, a graph will be shown displaying the RA and Dec corrections.

We should aim for an overall guiding or 1 arc-second or less. The guiding corrections are highly dependent on several factors, some of them coming directly from our mount affected by motor gears, telescope balance, polar alignment among others. In the other hand, the guiding corrections are also related to external factors like atmosphere stability (i.e. seeing) and wind.

Depending on your control system, you might have access to fine tune several parameters like aggression and backlash.
For a definitive guide to auto-guiding and how to control the optimal parameters values, we suggest a visit to the "How to adjust ASIAir guide aggression" page by "East Wind Astrophotography".

Starting the imaging session

From this point ahead, we're getting basically ready to start with our imaging session. In AA+ there are plenty of options to program observing blocks, either by simply using the preview mode to save each frame individually or creating a sequence using the "Autorun" or "Plan" mode with a list of sources.

A good observing strategy is a must in every sense and definition. This can be worked out well in advance by using the tools mentioned stated in the planning section. Think in the observing strategy as a flight plan, where you've got limited time to capture light from the object in your wish list. Some people loves to image many objects per observing session (i.e. Messier Marathon), while others simply wants to go deeper by collecting hours of hours of data in a single object.

What follows is a set of considerations which are quite important to think about when observing:

How many light frames should I gather?
As an advise, collect as many light frames as possible. As we know, a master light frame is the result of a combination of many individual light frames and, the more data you'll get the higher signal to noise (SnR) ratio which translates in less noisy image. Also by acquiring a high amount of light frames, during the pre-processing you can discard the ones showing elongated stars caused by poor guiding. Also some light frames could became useless due to airplanes crossing the field of view or, most commonly, contaminated by artificial satellites.
What about the exposure time duration for the light frames?
There's no a definitive answer on this, since it depends on the object's brightness and what do you exactly want to get our of it. We usually go for 300 seconds light frames under dark conditions and with objects that won't saturate the sensor. We usually start with a test frame and then we carefully examine the histogram to check the distribution of the light over the sensor. Ensure the signal is well separated from the background noise.
In the other hand, for bright objects like the famous star forming region known as M42, long integration times will saturate the nucleus of the nebula and for the weaker outer structures, going deep in integration time is mandatory. For this type of objects, High Dynamic Ratio (HDR) is used to combine light frames with different integration times.
How often should we focus?
The focus is related to the ambient temperature and affects the size of the stars in your detector. We'd suggest to experiment with your setup. In our case, we set the auto-focus to trigger every once per centigrade degree temperature change. But at the end of the day, the final answer depends on the HFR so, our advise is to keep a constant monitoring of the data and if the HFR seems to be increasing, is time to focus.
Also remember that in case of using different filters in your optical train (i.e. Electronic Filter Wheel), you've got to focus at filter change since they are not parfocal.
Telescope meridian flips
A meridian flip operation swaps the telescope to the west side of the mount when tracking before the meridian. Meridian flips prevent that your telescope and camera bump into the mount and do major damage to your equipment and is an important safety phase in your observing session. Most of the acquisition software and controllers like AA+, automatically takes care of the meridian flips. Despite the last, we strongly suggest to monitor this operation since involves a long slew of the telescope that can produce loose cables to get stuck and destroyed.
The higher elevation the better
In order to plan your observations and get the best out of it, prefer to collect data at high elevation, where the signal of the object is less affected by the atmosphere expressed in air masses. So during your observations try to catch your objects as high as possible when possible.

Calibration frames

During the observing session we focus our efforts on acquiring as many light frames as possible and that's absolutely perfect but far from ideal, if you don't acquire calibration frames, which are frames you take in particular ways and under particular conditions, for the precise purpose to improve the quality of your light frames.

Calibration frames includes:

Dark frames
Darks frames are used to record the electronic noise your camera produces during the capture of a particular exposure length. Those frames are basically observed at the same temperature and exposure time of the light frames but with absolute absence of incoming light (i.e. Telescope cover on).
Bias frames
Bias frames are used to take care of the readout noise of your sensor, i.e., the electronic noise the sensor produces when reading the value of the pixels. In high-end cameras, this type of noise can be extremely low but is never zero, and collecting bias frames is an easy way to remove the readout noise. The bias frames are acquired like the dark frames with the shortest possible exposure time.
Flat frames
Flat frames are used characterize the uneven illumination of your detector, either caused by the vignetting from using a filter or a photographic lens wide open, or dirt and dust specks in your optical train. This pixel-to-pixel sensitivity variation will introduce gradients that needs to be recorded and, that is exactly what a flat frame is about.
Another way to understand a flat frame is like a special light frame but with the light source coming from an evenly lit flat surface (i.e. Flat panel) set on top of the telescope. The same can be achieved using the twilight sky right after Sunset or before Sunrise and they are named "Sky flats".
The target Analog-to-Digital-Units (ADU) average value for a well exposed flat frame should be around 50% of the detector. So if your using a detector with 65535 levels, aim for an average of around 32000 ADU.
Finally your flat frames needs to be observed with the same detector rotation and filters as the light frames. So if you've collected light frames with three different filters, then you'll have obtain individual flat frames for each filter.
Last but not the least, flat frames are dependent on the detector angle position with respect to the optical train. So if you need to rotate your detector, we'd advise to obtain the flat frames before (unless you've got an automatic field rotator).
Flat dark frames
Basically a flat dark frame is a dark frame with the same integration time of the flat frame, so we can use the dark frame to subtract the dark noise from the flat frame, to get a calibrated flat frame. The dark frame for the flat must be observed at the same temperature of the flat.
Now the question is how many calibration frames are needed? As many as possible in short but don't go above practical limits. A reasonable recommended amount is between 30 and 50 flat frames per filter, 50 dark 50 bias frames. The idea is to collect enough data to build up good master calibration frames.
Anyhow, you've got to reserve part of your observing session to obtain the calibration frames. If you're using a dedicated astronomical detector with a Peltier controller to regulate the sensor's temperature, then you can use a library of calibration frames (darks and bias) obtained prior to the observing session at home and as this way you'll save a lot of observing time. But the last is not valid for the flat frames that needs to be acquired at the same rotation angle of the detector with the same optical obstruction caused by dust in the optical path.

Shutting down the observing session

Up to this point we've finished our observing session and is time to shut down everything and prepare our equipment for our trip back home. We would like to raise your attention about safety due to the fact we might feel very tired at this point. Make sure you're awake and in good shape not only because you'll need special concentration and attention to avoid accidents. This is of crucial importance when comes the moment to drive back home. If you do not feel 100% DO NOT DRIVE until you get some sleep. So having said that, we are ready to start powering down our equipment in the reverse way we did it during at the startup of the session.

Slew the telescope to the home position.
Cover the main and guide scope.
Stop the detector's cooling.
Power off the dew heaters.
Shutdown the acquisition system computer (in our case the AA+).
Power off the mount.
Power off the portable power supply.
Disconnect the USB cable and power cable that goes from the AA+ to the mount.
Wrap the cables securely to the OTA.
Disconnect the power cable that goes from the AA+ to the mount.
Carefully wrap around the disconnected cables around the OTA.
Detach the telescope from the mount and place it into the transportation box.
Detach the counterweights and bar from the mount.
Detach the mount and store it in the case.
Retract the tripod legs and get it ready for transport.
Store the portable power unit.
And try to fit everything back into the car … not easy sometimes. "Space engineering" or Tetris skills" are highly recommended at this stage.

Final considerations

There some considerations based on our own experience, either coming from success or fails, that might be of interest for you and can help you to obtain good data while preserving the safety of your equipment:

During the planning phase, make sure you've tested everything. As a matter of fact, connectivity and the acquisition of some calibration frames can be perfectly tried out at home. Do not wait until you are under the stars to test you system. Make sure that you've installed and tested every firmware and software updates.
Take your time to properly balance your telescope and check the collimation if you are using reflecting telescopes.
Ensure a good cable management in your setup. Hanging or loose cables will deteriorate your guiding and, in the worst case, might lead to equipment damages.
Check your individual frames on regular basis while observing. There's nothing worse than realizing that your light frames stars are donuts rather than points.
Check and fine tune the guiding as necessary. Sometimes a bit of tweaking of few parameters makes a world of differences.
Make sure you've got plenty of free storage space in your acquisition device (SD card, computer, usb stick, etc). Do not run out of storage space!!!!

Observación

Una imagen vale más que mil palabras y, cuando esa imagen se trata nada más ni nada menos que de una astrofotografía, el resultado final pasa a ser producto de un flujo de trabajo que se aplica de manera ordenada y metódica durante la sesión de observación.

Como observatorio, tenemos tres configuraciones de observación bien definidas:

Configuración en casa en La Serena, Chile: Se remonta a los tiempos de cuarentena por la pandemia, con mucho tiempo en casa para disfrutar, aprender, documentar y cumplir nuestro sueño en realidad.
Setup de viaje: Donde viajamos con nuestros telescopios a sitios oscuros lejos de las luces de la ciudad.
Base de control de APEX en San Pedro de Atacama: Un sitio Bortle-2 perfecto para proyectos de observación a largo plazo con un sistema de campo amplio para grandes áreas. Para una descripción completa, revisa el póster de APEX Ringberg.

En esta sección nos enfocaremos en el flujo de trabajo de la configuración móvil, desde el momento en que llegamos al sitio de observación y todos los pasos que tomamos hasta que comenzamos a recopilar los datos.

Finalmente, haremos una breve descripción de los frames de calibración, los cuales son de vital importancia para obtener datos de calidad.

Es importante señalar que una buena práctica es llegar al sitio de observación mucho antes del atardecer, para aprovechar la luz del día en el armado seguro y consciente de los equipos. Además, al realizar la puesta en estación temprano, la óptica tendrá tiempo suficiente para enfriarse gradualmente. Una vez que la óptica alcanza un equilibrio térmico, tendrá por definición un mejor rendimiento.

En este flujo de trabajo consideraremos el uso de la unidad ZWO AsiAir Plus (AA+ de ahora en adelante), pero los conceptos presentados aquí son absolutamente aplicables a cualquier sistema de adquisición de datos tales como NINA, Sequence Generator Pro (SGP), Astrophotography Tool (APT), entre otros.

Por último, pero no menos importante, este flujo de trabajo es lo que nos funciona bien a nosotros y se basa únicamente en nuestra experiencia bajo las estrellas. Este flujo de trabajo no pretende de ninguna manera imponer una forma correcta de hacer las cosas. Eres absolutamente bienvenido a contactarnos para sugerencias, correcciones o simplemente para conversar sobre esta alucinante actividad.

Elección y preparación del sitio

Una vez que hemos llegado al sitio de observación, es hora de elegir el lugar exacto donde instalaremos nuestro equipo. Como base inicial para una instalación correcta, debemos trazar inmediatamente nuestro horizonte local, de tal manera que sepamos en qué dirección está el polo celeste (eje en cual nuestro planeta realiza su rotación). Es fundamental tener una vista clara y sin obstrucciones del polo celeste para poder hacer más tarde nuestra alineación polar. También sugerimos instalar nuestro equipo sobre una superficie plana y sobre todo, absolutamente estable. Esto descarta el uso de cualquier tipo de terrazas o cualquier superficie que sea inestable. En resumen:

Traza el horizonte local utilizando una brújula, para encontrar los puntos cardinales horizontales (norte, este, sur y oeste).
Elige un lugar con una vista clara y sin obstrucciones al polo celeste. Recuerda que la elevación del polo celeste sobre el horizonte es equivalente al valor absoluto de la latitud del observador.
Limpia el área de cualquier elemento como piedras o cualquier obstáculo que pueda causar un accidente.
Consejo: Se recomienda encarecidamente el uso de alguna alfombra resistente o una superficie equivalente.
Asegúrate de que el lugar elegido sea plano y estable, evitando terrazas y superficies inestables.
Consejo: Usamos ladrillos para asegurar puntos planos y estables para apoyar las patas del trípode.

Armado de la montura

Una vez elegido y bien preparado el lugar para instalar la montura, instala el trípode asegurándote de que el índice apunte aproximadamente hacia el punto cardinal del polo celeste, utilizando una brújula. Luego procede a nivelar el trípode con la mayor precisión posible usando un nivel de burbuja. Una vez listo y con el trípode nivelado y orientado hacia el polo celeste, coloca el cabezal de la montura y asegúralo firmemente al cabezal del trípode. Posteriormente, conecta la barra de contrapeso al cabezal de la montura e instala los contrapesos y, si es necesario, el contrapeso del tercer eje. Esta operación puede variar dependiendo del tipo de montura que estés usando, por lo que te sugerimos consultar el manual de tu montura para obtener instrucciones precisas y de seguridad al armar la montura.

Instala el trípode y coloca el índice apuntando aproximadamente hacia el punto cardinal del polo celeste usando una brújula.
Nivela el trípode con la mayor precisión posible usando un nivel de agua.
Consejo: Asegúrate de que el trípode esté bien asegurado y estable empujando hacia abajo la placa de montaje con las manos para garantizar que no se mueva en absoluto.
Instala el cabezal de la montura en el trípode y asegúralo.
A pesar de que tu montura está apuntando aproximadamente al polo celeste, durante la alineación polar tendrás que rotar en azimut para afinar su posición.
Consejo: Asegúrate de que el control de azimut tenga suficiente libertad de movimiento para el mecanismo de ajuste de azimut (pull-push).

Armado del telescopio

Siempre hemos acostumbrado a adherirnos a la simplicidad y la seguridad cuando se trata del manejo y transporte de nuestros equipos. Y en el caso particular de los telescopios, estos viajan desde nuestra casa en contenedores de plástico especialmente adaptados para transportarlos de forma segura. Nuestra filosofía es minimizar la manipulación innecesaria de sus partes críticas en el terreno. De esta manera, todo está previamente conectado, cableado y optimizado para poder montar el telescopio de la manera más simple y segura posible.

Habiendo dicho esto:

Monta el telescopio en la montura, apretando las abrazaderas.
Retira las tapas del telescopio y del telescopio guía.
Conecta y verifica todos los accesorios que usarás para tu sesión de imágenes.
Asegúrate de que cada cable esté conectado y asegurado.
Consejo: Asegura los cables con amarras o similar.
Ten una buena idea de dónde está tu punto de enfoque y mueve tu telescopio a ese lugar antes de balancear.
Mueve el telescopio en todas las direcciones y presta atención a cables sueltos o cualquier cosa que pueda impedir que el telescopio se mueva de forma libre y segura.
Una vez listo, mueve el telescopio a la posición de estacionamiento (posición cero o park position).

Balanceo del telescopio

Balancear un telescopio es una parte importante y clave de la astrofotografía. Un balance adecuado causa menos desgaste en los motores de la montura y permite que el telescopio realice el seguimiento con mayor precisión. Según nuestra experiencia, la mayoría de los errores de seguimiento son causados por un telescopio mal balanceado.

Comienza balanceando el eje de declinación (DEC) deslizando el tubo óptico (OTA) hasta alcanzar el punto de equilibrio.
Luego balancea en ascensión recta (RA) moviendo los contrapesos hacia arriba o hacia abajo hasta que tu montura sea estable y esté balanceada en cualquier posición.
Finalmente optimiza el balance usando el contrapeso del tercer eje.
Deja el telescopio en la posición de inicio/estacionamiento (es decir, apuntando al polo celeste).

Revisión de la colimación del telescopio

En caso de que estés usando telescopios reflectores, revisa la colimación. Es normal que después de un largo viaje desde casa al sitio de observación, la colimación se vea afectada y produzca estrellas alargadas o deformes. Tómate tu tiempo para verificar tu colimación óptica. Esto no suele ser necesario para los refractores.

Encendido del sistema

Una vez que tenemos todo completamente ensamblado, conectado y balanceado, es momento de encender nuestro sistema. Usualmente lo hacemos unos 45 minutos antes del comienzo de la noche astronómica, con el fin de enfriar el detector y ejecutar las pruebas iniciales. Como sabemos, debemos aprovechar bien el tiempo de observación y puede ser muy frustrante desperdiciarlo solucionando problemas, por ejemplo, un cable en mal estado o algo similar. Cuanto antes identifiquemos el problema, mejor.

Si nuestro sistema de energía es portátil y basado en baterías, enciéndelo solo cuando sea realmente necesario para hacer un buen uso del mismo. También ten en cuenta que las baterías se agotan más rápido cuando se exponen a bajas temperaturas. Asegúrate de que estén bien protegidas del frío para maximizar su período de funcionamiento.

La siguiente lista resume nuestra secuencia de encendido del sistema:

Enciende la fuente de alimentación portátil.
Enciende el interruptor de poder de la montura.
Enciende el AA+ y espera unos segundos hasta que arranque.
Conecta tu tablet/teléfono al WIFI del AA+.
Inicia la aplicación del AsiAir.
Después de la pantalla de bienvenida, haz clic en "Enter Device".
La aplicación obtiene la fecha, hora, latitud y longitud desde el tablet/teléfono.
Consejo: Es de vital importancia asegurar que estos datos estén bien. No procedas si los datos geográficos o de tiempo son incorrectos o tu telescopio (y tú) se volverán locos.
Comprueba que la aplicación carga los valores correctos de:
Montura
Distancia focal del telescopio principal/guía (en mm)
Cámara principal
Cámara de guiado
Otros dispositivos como la rueda de filtros (EFW) y el enfocador automático (EAF).
Inicia el sistema de refrigeración Peltier del detector.
Normalmente ajustamos la temperatura del detector a -10°C grados, aunque este valor puede variar dependiendo de las condiciones del sitio de observación.
Revisa la ganancia/ISO (gain) del detector. Asegúrate con el manual de tu cámara/detector para decidir la mejor ganancia/ISO. Un buen punto de partida sería la ganancia unitaria (unity gain).
Enciende las cintas calentadoras si es necesario.
Toma un light frame rápido en modo de vista previa (preview), solo para verificar las comunicaciones.

Enfoque de la cámara principal y de guiado

Es bien sabido por todos que enfocar un sistema óptico es un paso crucial en la sesión de observación. Los frames fuera de foco son prácticamente inútiles. Así que comencemos tomando una secuencia de enfoque inicial en la posición de inicio (home).

La secuencia de enfoque desenfocará el telescopio en varios pasos, tomando un frame rápido en cada posición de enfoque, para medir en cada una de ellas el tamaño de la estrella expresado en Half Flux Ratio (HFR). Al final de la secuencia de enfoque, el AA+ ajustará el enfocador al punto óptimo arrojando el valor HFR más pequeño.

Después de la secuencia de enfoque, toma un frame de vista previa y revisa los tamaños de las estrellas. Es muy importante asegurarse de que el tren óptico esté correctamente enfocado antes de intentar una alineación polar.

Revisa el enfoque del autoguiado:
Siempre es buena idea verificar rápidamente que el sistema de autoguiado esté bien enfocado. Como primera iteración, simplemente ve a la pestaña “Guide” y comienza a capturar (loop) para revisar las imágenes en vivo. Las estrellas deben ser nítidas y bien definidas. De lo contrario, dedica algo de tiempo a enfocar el autoguiado.

Alineación polar (PA) de la montura

Ve al menú PA para comenzar con el procedimiento de alineación polar.

El procedimiento de alineación polar tomará un frame rápido en la posición de inicio para luego intentar una resolución astrométrica (plate solve). Luego, el telescopio rotará 60 grados en AR para tomar otro frame con su subsecuente resolución. Al final del proceso, el AA+ estará listo para asistirte calculando los errores de alineación polar en azimut y declinación.

Haz clic en “Let’s Go”.
Inicia el loop marcando la casilla “Auto” para refrescar automáticamente las mediciones.
Ahora el juego es bastante sencillo y simple: Ajusta las perillas de azimut y elevación de la montura para minimizar los errores de alineación, apuntando a los números más pequeños posibles. De hecho, el AA+ es tan amigable que te dará una "sonrisa" tan pronto como te acerques al polo celeste.
Consejo: Mientras más te acerques al polo celeste, mejor. Tómate tu tiempo y afina la alineación polar.
Mueve el telescopio de vuelta a la posición de inicio (Park).

Calibración del autoguiado

Después de una alineación polar exitosa, mueve el telescopio hacia tu objetivo y comienza por calibrar el autoguiado.

El flujo de trabajo involucra tomar exposiciones en loop de 1-2 segundos para luego presionar "calibrate" para iniciar la calibración real, lo cual tomará unos minutos dependiendo de la configuración del autoguiado.
Al final de la calibración, se mostrará un gráfico que despliega las correcciones de AR y DEC.

Deberíamos apuntar a un guiado general de 1 segundo de arco o menos. Las correcciones de guiado dependen en gran medida de varios factores, algunos de los cuales provienen directamente de nuestra montura afectada por los engranajes del motor, el balanceo del telescopio y la alineación polar, entre otros. Por otro lado, las correcciones de guiado también están relacionadas con factores externos como la estabilidad atmosférica (seeing) y el viento.

Dependiendo de tu sistema de control, podrías tener acceso para ajustar varios parámetros como la agresividad y el backlash.
Para una guía definitiva sobre autoguiado y cómo controlar los valores óptimos de los parámetros, sugerimos visitar la página de “Cómo ajustar la agresión del guiado en ASIAIR” elaborada por “East Wind Astrophotography”.

Inicio de la sesión de captura

Desde este punto en adelante, estamos básicamente listos para comenzar con nuestra sesión de imágenes. En el AA+ hay muchas opciones para programar bloques de observación, ya sea utilizando simplemente el modo de vista previa para guardar cada frame individualmente o creando una secuencia usando el modo “Autorun” o “Plan” con una lista de fuentes.

Una buena estrategia de observación es una obligación en todo sentido y definición. Esto puede trabajarse con mucha antelación utilizando las herramientas mencionadas en la sección de planificación. Piensa en la estrategia de observación como un plan de vuelo, donde tienes un tiempo limitado para capturar luz del objeto en tu lista de deseos. Algunas personas adoran fotografiar muchos objetos por sesión de observación (ej. Maratón Messier), mientras que otros simplemente quieren profundizar más recopilando horas y horas de datos en un solo objeto.

Lo que sigue es una serie de consideraciones que son bastante importantes al pensar en la observación:

¿Cuántos light frames debería recolectar?
Como consejo, recolecta tantos light frames como sea posible. Como sabemos, un master light frame es el resultado de la combinación de muchos light frames individuales y, mientras más datos obtengas, mayor será la relación señal/ruido, lo que se traduce en una imagen con menos ruido. Además, al adquirir una gran cantidad de light frames, durante el pre-procesado puedes descartar aquellos que muestran estrellas alargadas por un mal guiado. Además, algunos light frames podrían volverse inútiles debido a aviones cruzando el campo de visión o, lo que es más común, contaminados por satélites artificiales.
¿Qué hay de la duración del tiempo de exposición para los light frames?
No hay una respuesta definitiva a esto, ya que depende del brillo del objeto y de lo que exactamente quieras obtener de él. Normalmente optamos por light frames de 300 segundos en condiciones de cielo oscuro y con objetos que no saturarán el sensor. Usualmente comenzamos con un frame de prueba y luego examinamos cuidadosamente el histograma para revisar la distribución de la luz sobre el sensor. Revisa el histograma para evitar recortar las altas luces y asegurar que la señal esté bien separada del ruido de fondo.
Por otro lado, para objetos brillantes como la famosa región de formación estelar conocida como M42, tiempos de integración largos saturarán el núcleo de la nebulosa, y para las estructuras exteriores más débiles, profundizar en el tiempo de integración es obligatorio. Para este tipo de objetos, se usa High Dynamic Ratio (HDR) para combinar light frames con diferentes tiempos de integración.
¿Con qué frecuencia debemos enfocar?
El enfoque está relacionado con la temperatura ambiente y afecta el tamaño de las estrellas en tu detector. Te sugerimos experimentar con tu configuración. En nuestro caso, configuramos el auto-enfoque para activarse cada vez que haya un cambio de temperatura de un grado centígrado. Pero al final del día, la respuesta final depende del HFR, por lo que nuestro consejo es mantener un monitoreo constante de los datos y si el HFR parece estar aumentando, es momento de enfocar.
También recuerda que en caso de usar diferentes filtros en tu tren óptico (ej. Rueda de Filtros Electrónica), debes enfocar al cambiar de filtro, ya que no son parafocales.
Cambios de meridiano del telescopio (Meridian flips)
Una operación de cambio de meridiano (meridian flip) mueve el telescopio hacia el lado oeste de la montura cuando se hace el seguimiento antes de cruzar el meridiano. Los meridian flips previenen que tu telescopio y cámara choquen con la montura y causen daños mayores a tu equipo, y es una fase de seguridad importante en tu sesión de observación. La mayoría de los softwares de adquisición y controladores como el AA+, se encargan automáticamente de los meridian flips. A pesar de esto último, sugerimos fuertemente monitorear esta operación, ya que involucra un movimiento largo del telescopio que puede producir que cables sueltos se atasquen y se destruyan.
Mientras mayor elevación, mejor
Para planificar tus observaciones y sacarles el mejor provecho, prefiere recopilar datos a gran elevación, donde la señal del objeto se ve menos afectada por la atmósfera expresada en masas de aire. Así que durante tus observaciones, intenta capturar tus objetos lo más alto posible cuando se pueda.

Frames de calibración

Durante la sesión de observación, enfocamos nuestros esfuerzos en adquirir tantos light frames como sea posible y eso es absolutamente perfecto, pero lejos de ser lo ideal si no adquieres frames de calibración, que son frames que tomas de maneras particulares y bajo condiciones específicas, con el propósito preciso de mejorar la calidad de tus light frames.

Los frames de calibración incluyen:

Dark frames
Los dark frames se usan para registrar el ruido electrónico que produce tu cámara durante la captura de una longitud de exposición en particular. Estos frames se observan básicamente a la misma temperatura y tiempo de exposición que los light frames, pero con absoluta ausencia de luz entrante (ej. con la tapa del telescopio puesta).
Bias frames
Los bias frames se utilizan para tratar el ruido de lectura de tu sensor, es decir, el ruido electrónico que el sensor produce al leer el valor de los píxeles. En cámaras de alta gama, este tipo de ruido puede ser extremadamente bajo pero nunca es cero, y recopilar bias frames es una forma fácil de eliminar el ruido de lectura. Los bias frames se adquieren al igual que los dark frames pero con el tiempo de exposición más corto posible.
Flat frames
Los flat frames se usan para caracterizar la iluminación desigual de tu detector, ya sea causada por el viñeteo al usar un filtro o un lente fotográfico a máxima apertura, o por motas de suciedad y polvo en tu tren óptico. Esta variación de sensibilidad de píxel a píxel introducirá gradientes que necesitan ser registrados, y de eso se trata exactamente un flat frame.
Otra forma de entender un flat frame es como un light frame especial, pero con la fuente de luz proveniente de una superficie plana e uniformemente iluminada (ej. un Panel de flats) colocada encima del telescopio. Lo mismo puede lograrse usando el cielo del crepúsculo justo después del atardecer o antes del amanecer, y se les llama "Sky flats".
El valor promedio objetivo en Analog-to-Digital-Units (ADU) para un flat frame bien expuesto debería ser de alrededor del 50% del detector. Así que si estás usando un detector de 65535 niveles, apunta a un promedio de alrededor de 32000 ADU.
Finalmente, tus flat frames deben ser observados con la misma rotación del detector y los mismos filtros que los light frames. Así que si has recolectado light frames con tres filtros diferentes, entonces tendrás que obtener flat frames individuales para cada filtro.
Por último, pero no menos importante, los flat frames dependen de la posición del ángulo del detector con respecto al tren óptico. Así que si necesitas rotar tu detector, te aconsejamos obtener los flat frames antes (a menos que tengas un rotador de campo automático).
Flat dark frames
Básicamente un flat dark frame es un dark frame con el mismo tiempo de integración del flat frame, para poder usar el dark frame para restar el ruido oscuro del flat frame, obteniendo un flat frame calibrado. El dark frame para el flat debe observarse a la misma temperatura del flat.
Ahora la pregunta es, ¿cuántos frames de calibración se necesitan? En resumen, tantos como sea posible, pero no vayas más allá de los límites prácticos. Una cantidad razonable y recomendada es de entre 30 y 50 flat frames por filtro, 50 darks y 50 bias frames. La idea es recopilar suficientes datos para construir buenos master calibration frames.
De todos modos, tienes que reservar parte de tu sesión de observación para obtener los frames de calibración. Si estás usando un detector astronómico dedicado con un controlador Peltier para regular la temperatura del sensor, entonces puedes usar una biblioteca de frames de calibración (darks y bias) obtenidos antes de la sesión de observación en casa y de esta manera ahorrarás mucho tiempo de observación. Sin embargo, esto último no es válido para los flat frames, que necesitan ser adquiridos en el mismo ángulo de rotación del detector con la misma obstrucción óptica causada por el polvo en el camino óptico.

Finalizando la noche de observación

A este punto hemos finalizado nuestra sesión de observación y es momento de apagar todo y preparar nuestro equipo para nuestro viaje de vuelta a casa. Nos gustaría llamar tu atención sobre la seguridad debido al hecho de que podríamos sentirnos muy cansados en este momento. Asegúrate de estar despierto y en buena forma, no solo porque necesitarás especial concentración y atención para evitar accidentes. Esto es de crucial importancia cuando llega el momento de conducir de regreso a casa. Si no te sientes al 100%, NO CONDUZCAS hasta que hayas dormido algo. Dicho esto, estamos listos para comenzar a apagar nuestro equipo en la forma inversa en la que lo hicimos durante el inicio de la sesión.

Mueve el telescopio a la posición de inicio (home).
Tapa el telescopio principal y el tubo de guiado.
Detén el enfriamiento del detector.
Apaga las cintas calentadoras.
Apaga la computadora del sistema de adquisición (en nuestro caso, el AA+).
Apaga la montura.
Apaga la fuente de poder portátil.
Desconecta el cable USB y el cable de poder que van desde el AA+ a la montura.
Envuelve los cables de manera segura en el OTA.
Desconecta el cable de poder que va del AA+ a la montura.
Envuelve cuidadosamente los cables desconectados alrededor del OTA.
Desmonta el telescopio de la montura y colócalo en su caja de transporte.
Desmonta los contrapesos y la barra de la montura.
Desmonta la montura y guárdala en su estuche.
Retrae las patas del trípode y prepáralo para su transporte.
Guarda la unidad de poder portátil.
E intenta meter todo de vuelta en el auto… a veces no es fácil. "Ingeniería espacial" o habilidades de Tetris son altamente recomendadas en esta etapa.

Consideraciones finales

Hay algunas consideraciones basadas en nuestra propia experiencia, ya sea provenientes de éxitos o fracasos, que podrían ser de tu interés y ayudarte a obtener buenos datos mientras preservas la seguridad de tu equipo:

Durante la fase de planificación, asegúrate de haber probado todo. De hecho, la conectividad y la adquisición de algunos frames de calibración pueden probarse perfectamente en casa. No esperes a estar bajo las estrellas para probar tu sistema. Asegúrate de haber instalado y probado todas las actualizaciones de firmware y software.
Tómate tu tiempo para balancear correctamente tu telescopio y revisa la colimación si usas telescopios reflectores.
Asegura una buena gestión de los cables en tu configuración. Los cables colgando o sueltos deteriorarán tu guiado y, en el peor de los casos, podrían llevar a daños en el equipo.
Revisa tus frames individuales de forma regular mientras observas. No hay nada peor que darse cuenta de que las estrellas de tus light frames son "donuts" en lugar de puntos.
Revisa y ajusta el guiado según sea necesario. A veces un pequeño ajuste en un par de parámetros marca un mundo de diferencias.
Asegúrate de tener un montón de espacio de almacenamiento libre en tu dispositivo de adquisición (tarjeta SD, computador, memoria usb, etc). No te quedes sin espacio de almacenamiento!!!