Hur Linux utvecklar astronomi
NyheterGå till någon samling av amatör astronomer och nästan alla datorer på showen kommer att springa Windows, med en handfull visning av applikationer som Nebulosity och Starry Night på ett Mac OS X-system.
Medan Mac-datorer fortfarande är det föredragna alternativet för media skapande, har Windows ett bättre urval av astronomi-appar, till exempel Maxim DL, och bredare drivrutinssupport för kameror och laddningskopplade enheter (CCD).
PRO-GRADE: Teleskop i den chilenska öknen
Huvud in i den professionella världen av astronomi, och Linux-maskiner är allestädes närvarande. Tala med vetenskapskollegor, medarbetare och läsa den här tidningen, det blir tydligt att det finns en mängd alternativ där ute för ivriga stjärngallerier och samma namn och distros växer upp igen och igen.
Bortsett från astronomiprogram är den andra viktiga frågan drivrutinsstöd för teleskopfästen och kameror.
När det gäller kommersiella kameramöjligheter finns tre metoder. Den första, och förmodligen billigaste, använder standardkameror med DSLR-typ, modifierad genom att ta bort det infraröda blockeringsfiltret för att öka känsligheten för natthimmelobjekt som svagt utsläpps nebula.
Dessa tenderar att ge bra bredbildsutsikt med teleskop, men lider av hög ljudnivå när det gäller bildbehandling. Eftersom du normalt exponerar på ett objekt i minuter i taget, bygger upp över flera timmar eller till och med dagar med exponeringstid, är ljudnivån kritisk.
Buller tenderar att se ut som fläckar på bilden, eller en irriterande glöd i en eller flera hörn (orsakad av termiskt ljud från kamerans elektronik). Spetsen är särskilt dålig, eftersom stjärnfälten ser stort sett ut på samma sätt.
Windows-programvara som Deep Sky Stacker eller Maxim DL lyckas lyckligtvis med detta med hjälp av kalibreringsbildramar. På Linux stöder Astrotack mörk rammanipulation, och applikationer som Siril kan stödja stapling av enskilda bilder.
Styrning av DSLR i Linux börjar med enkla slutare / släpp och känslighetsstyrningsprogram, som kommunicerar med kameran via USB-kablar. Canon EOS-serien är den mest populära eftersom kamerorna enkelt kan ändras. Du kan då antingen överföra bilderna till datorn med en USB-pinne eller ta ut CompactFlash-kortet (CF) och sätt in det i en läsare.
Övervaka den här ytan
ROSETTA NEBULA: Denna bild av Rosette-nebeln, som tas av författaren, är typisk för de typer av djuphimmelbilder som är möjliga med användning av blygsam hemutrustning
Med det andra tillvägagångssättet - med hjälp av dedikerade astronomiska kameror i stället för kommersiella DSLR - är brusproblemet mindre av ett problem.
Dessa kameror ansluter direkt via USB, GigE eller FireWire till din dator och brukar ha ett eller flera steg i integrerad kylning, vilket minskar problemen som orsakas av termiskt brus. Nackdelen är att de i allmänhet har mindre synfält, eller när de inte kostar de cirka 10 gånger mer.
När man plockar en kamera är monokromsmaken vanligtvis mer flexibel med astroimaging, eftersom det tillåter användningen av CCD med specialfiltret med smalband, som plockar upp specifika frekvenser av ljus som emitteras av saker som nebulor. Det har också en sidovinst för att eliminera nästan all ljusförorening som orsakas av gatubelysning. Det är vanligtvis hur djupa himmelbildare som bor i förortsområden får sina bilder.
På Linux stöds seriösa astrokameror för djup bildbehandling av företag som SBIG, QSI och Finger Lakes, med applikationer som GoQat för QSI-serien hanterar också en del av den förbehandlade mörka ramsintertraktionen och har även integrerat autoguider support.
COOL OPERATOR: Den Atik 383L + kylda CCD-kameran, en av de mest populära på marknaden
En autoguider är en liten kamera som arbetar tillsammans med den djupa bildkameraen för himmel och skickar teleskopet små korrigeringar till sina spårningssystem för att säkerställa att du får snygga stjärnor. Teleskop spårar vanligtvis himmelen i vad som är känt som sidoregel spårning, som följer stjärnornas rörelser över himlen när jorden roterar, men även de dyrare teleskopfästena har små fel.
För visuell användning eller kort exponeringsanvändning är detta inte ett stort problem, men vid mycket långa exponeringar leder det till oskarpa och släpade stjärn- och objektbilder. Autoguider låser effektivt på en stjärna nära där huvudkameraet pekar, och håller det löst mellan korshåren.
Om monteringen ska röra sig felaktigt tar kameran upp det och skickar ett kommando till teleskopfästet för att rätta till det. Så här görs 99% av alla långa exponeringar av djupblå bildbehandling, från hemobservatoriet till Hubble rymdteleskopet.
Den tredje typen av kameratillgång, typiskt för mån-, sol- och planetbildningsanvändning, använder en enhet med hög framerat webbkamera för att ta en video av objektet. Målet här är att minska bruset, men främst effekten av den atmosfäriska turbulensen ovanför oss.
Med 100km himmel att slå igenom, använder stora professionella teleskop adaptiva optiklasrar för att mäta denna turbulens och skicka korrigeringar till teleskopets speglar. Adaptiv optik finns i amatördomänen men det är dyrt och fungerar bara med mikrospeglar och ingen laser.
För planeten och månbildningen är det sättet som flesta människor slår "seende" (atmosfärisk mush) att ta hundratals bilder i snabb följd, som en video. Programvaran kombinerar dessa bilder, tar bort de där seriet inte är så bra, och kompositerar sedan de goda ramarna för att göra en slutlig skarp bild. Detta är professionellt känt som "lycklig" bildbehandling, och samtidigt som den utvecklats av proffs, har amatörsgemenskapen tagit det mycket mer.
Det finns brist på utbredd drivrutinssupport för CCD-kameror i områden som planet- och månbildning. Företag som Imaging Source och Lumenera och företag som gör de djuphimla kameror som vi redan nämnde, SBIG, QSI och Finger Lakes, kan dock erbjuda Linux stöd för sina produkter och kommer i många fall att hjälpa till med installation.
Om Linux är din valfria plattform, kontrollera först att din kamera stöds, dock, eftersom den djupa himmel som nämns är alla ganska dyra. När det gäller bild efterbehandlingen, verkar några applikationer vara mer populära än andra på Linux. Medan deras kommersiella Windows-motsvarigheter ibland erbjuder fler alternativ, är dessa exempel inga slouches.
STAR TREKKING: DS9 är en populär bildbehandling applikation både inom professionell astronomi och utbildning
För bildbehandling och datareduktion finns DS9 med flera plattformar. Den används allmänt i utbildningsprojekt, såväl som vid forskningsanläggningar av personer som Faulkes teleskopteam.
Hantering av flexibelt bildtransportsystem (FITS) tillsammans med andra filformat möjliggör fotometrisk analys, grundläggande bildbehandling, histogramjustering och bildmosaikuppbyggnad. DS9 är enkelt, men effektivt vad det gör. Det krävde en nedladdning av källan och sedan en kommandoradssammanställning, men som med många av applikationerna gjorde de klara onlineinstruktionerna det här ganska enkelt på vårt Ubuntu-system.
Dansa med stjärnorna
IMAGE MANIPULATION: SalsaJ används i utbildning för att visa eleverna inlägg och bilder i bildbehandling
Återigen med flera plattformar är den Java-baserade bildmanipulationen och bearbetningsverktyget SalsaJ mer omfattande och kräver kompilering och körning från början av kommandoradsgränssnitt. (Det finns programvaru GUI-baserade verktyg som verkligen hjälper till med detta, men kommandoraden är enkel.)
SalsaJ används i stor utsträckning i utbildning och finns på flera språk och levereras också med online-övningar för att utveckla dina astronomiska färdigheter, från att mäta Doppler-skift i exoplaneter och titta på spektra genom att bestämma vikten av en galax.
Gammal trogen Gimp är en av de mest populära Linux-applikationerna, och erbjuder många av Photoshops faciliteter
Gimp är enormt populär och sportar ett Photoshopstyle-gränssnitt. Den stöder FITS-filformatet, som vanligtvis används i astrofotografering, tillsammans med dussintals andra och utbudet av alternativ gör att du kan bearbeta bilder till en nivå lika bra som de som erbjuds av den kommersiella motsvarigheten. (Om än med en brant inlärningskurva och acceptans att användargränssnittet eventuellt inte är lika intuitivt som Photoshops.)
När det gäller verkligt bildupptagning har vi nämnt GoQat för QSI-sortimentet. En annan populär applikation som stöder både djup bildhanteringskameror och den höga frameratkamerametoden är wxAstroCapture, som körs under Kubuntu, OpenSUSE och Ubuntu.
Återigen, med tydliga instruktioner kunde jag få det här att gå med min Artemis-kylda djuphimmelkameror. Medan deras implementering för Windows av ASCOM-kompatibelt autoguider-stöd inte fanns i Linux-versionen, vilket förhindrade mycket lång exponeringsfotografering, matchade användargränssnittet och kontrollnivån många av funktionerna i mitt typiska arbetsflödesprogram på Windows.
Med bara några extra tweaks för att stödja autoguiders och filterhjulet (ett Atik USB-styrt fempositionshjul för att ändra typerna av filter som mina svartvita kameror använder) kunde jag ha kört en hel bildhanteringsession bara på Linux.
Som en astroimager fokuserar jag på djuphimmelobjekt och avbildar kometer, och detta är något som många människor med intresse för astronomi och datorer faller för. Du ser de frodiga bilderna i Hubble-format i tidningar, och Linux kommer i stort sett att göra det möjligt för dig att uppnå samma effekter.
Professionella observatörer som VLT, Keck och så vidare har alla verktygssatser, som ibland är fritt tillgängliga, så du kan dyka in i den djupa änden och titta på applikationernas professionella användning dagligen. Att kunna utnyttja de omfattande programvaruutvecklingarna hos professionella observatorier bör ställa dig i goda ställen.
Det tar lite arbete, forskning och ansträngningar för att få många aspekter av astronomi på Linux som fungerar och tickar över - gratis och med den stabilitet som professionella astronomer längtar efter - men framtiden för Linux ser bättre ut än någonsin.