행성관측 및 사진촬영을 위해서는 초점거리가 길고 구경이 큰 망원경을 사용해야 행성의 표면구조들을 관측하거나 촬영이 가능하고 고배율을 사용하는 경우가 많기 때문에 추적의 정밀도도 높은 적도의를 사용하는 것이 좋다. 행성 사진 촬영을 위해서는 초점거리가 길고 구경이 큰 망원경의 사용이 이와 다른 특성을 갖는 망원경에 비해서 유리한 점이 많다.
반사굴절식망원경 중에서는 초점 길이가 긴 망원경으로 슈미트-카세그레인식(SCT) 망원경이 대표적이며 뉴턴식 반사망원경도 구경이 크게 제작되는 경우가 많기 때문에 행성관측시 많이 사용된다. 가격은 비싸지만 대구경 막스토프-카세그레인 방식의 망원경이 최고의 선택일 수도 있다. 막스토프식 망원경과 슈미트-카세그레인식 망원경은 경통이 보정판으로 막혀있어 경통의 냉각이 완료되고 나면 경통내의 공기의 흐름이 차단되어 공기 흐름에
의한 상의 흔들림이 적은
점도 유리하게 작용한다.
굴절망원경에서는 경제적인 이유로 구경이 큰 망원경을 사용하는 데에는 부담이 크다. 그러나 볼록렌즈의 특성상 구경은 작아도 상의 선명도는 반사망원경에 비해 더 우수하다. 색수차를 없앤 색지움렌즈(아크로매틱 또는 아포크로매틱)를 사용한 굴절망원경을 사용하거나 푸른색영역의 색수차를 제거하고 자외선영역의 파장을 차단해주는 필터를 사용할 수도 있고 좀더 좋은 이미지를
위해서는 각종 수차를
제거할 수 있는 아포크로메틱 렌즈를 사용한 고급형의 굴절망원경을 사용하면 안정된 행성상을 얻을 수 있다..
그림 2-3과 같이 초점거리가 긴 반사 굴절식 망원경을 사용할 경우 긴 초점거리로 인하여 상이 어두워지는 결과를 초래하지만 행성은 밝은 천체에 해당하기 때문에 가능한 한 긴 초점거리로 망원경의 배율을 크게 하여 관측하거나 사진을 촬영하는 편이다. 그러나 2000mm가 넘는 초점거리에도 불구하고 행성을 직초점으로 촬영하면 크기도 작고 행성 표면의 세부적인 묘사가 떨어지기 때문에 초점거리를 늘려주는 바로우 렌즈나 파워메이트 같은 보조 렌즈를 추가로 사용한다.
그림 2-4는 행성촬영에 많이 이용되는 8인치 SCT 망원경과 파워메이트를 보여주며 오른 쪽에는12인치 SCT 망원경으로 대구경으로 인한 광량은 풍부하지만 부피가 크고 무거워서 야외 관측이나 사진촬영에는 거의 사용되지 않고 고정된 관측소에서 사용하는 경우가 대부분이다.
이동용으로는 8인치에서 10인치 정도가 광량도 적절하고 무게에 대한 부담도 적은 편이다. 경통이 무거워지면 적도의도 규모가 커지기 때문에 전체적으로 중량의 부담으로 이동식 관측으로는 부적절함을 느끼게 된다.
그림 2-4 행성 촬영에 사용된 8인치 슈미트 카세그레인식(우) 천체망원경과 이동용으로 사용하기 어려운 12인치 고정식 슈미트 카세그레인식 망원경(좌)
그림 2-5 행성촬영을 위한 8인치 슈미트 카세그레인식 천체망원경과 확대용 파워메이트 그리고 행성촬영용 동영상 카메라 QHY5의 조합
행성사진 촬영용 카메라와 사용법
그림 2-5는 행성촬영에서 배율을 확대하기 위한 2.5배 파워메이트를 결합하는 조합을 보여준다. 일반적으로 망원경의 접안부에 파워메이트를 연결하고 촬영용 동영상 CCD를 결합하고 CCD의 USB포트를 노트북 컴퓨터에 연결하여 행성의 동영상을 얻게 되는 방식으로 촬영한다. 동영상 CCD카메라의 경우 CCD의 크기에 따라 다르지만 일반적으로 6 ~ 10mm의 접안렌즈에 해당하는 배율을 갖는다.
아래의 그림 2-6은 행성촬영용으로 많이 사용되는 동영상 CCD 카메라의 종류를 제시한 것이다.
그림 2-6 행성촬영에 주로 사용되는 동영상 CCD 카메라 윈쪽부터 Flea3, QHY5 신형과 구형 그리고 ZWO사의 ASI 카메라
또한 동영상 카메라로부터 행성의 이미지를 받는 데에는 카메라 제조사에서 제공하는 소프트웨어가 있는데 이를 활용하여 적절한 동영상을 저장한 후 후에 레지스탁스와 같은 동영상 처리 프로그램으로 행성의 사진 이미지를 얻게 된다.
그림 2-7은 Flycapture 프로그램을 이용하여 목성의 동영상을 촬영하고 있는 모습을 보여준다.
그림 2-7 동영상 CCD 카메라를 사용한 행성촬영과 촬영용 프로그램이 실행중인 노트북 화면
그림 2-8 광축조정 프로그램을 이용한 SCT의 광축조정
반사 망원경을 사용하는 경우에는 관측 전에 광축 점검은 필수적이기 때문에 광축점검에 사용되는 콜리메이터 또는 체이서가 필요할 수도 있고 컴퓨터 프로그램을 이용한 광축 조정도 가능하다. 또는 직접 간단한 광축 점검 장비를 만들어서라도 광축을 정확히 조정해야 한다.
다른 대상을 촬영하는 것과는 달리 행성 사진촬영은 광축의 정확도에 따라서 사진 결과물의 차이가 크게 나타난다. 성운이나 은하사진에 비하여 노츨시간이 짧고 고배율로 촬영해야하기 때문에 광축이 조금만 어긋나있어도 큰 차이를 보인다.
그림 2-8을 슈미트-카세그레인 경통의 광축을 조정하는 모습을 보여주는데 낮에 광측을 조정하는 팁으로는 쇠구슬을 50m 이상인 곳에 매달아 놓고 여기에 반사된 태양 빛을 이용하여 광축을 조정하는 방법이 있다. 물론 태양을 직접 보면 안되는 것은 당연한 것이다.
그림 2-9 광축의 정교함에 따른 행성사진의 이미지 비교
그림 2-9는 광축을 조정하기 전후의 이미지를 대비하여 보여주는 것이다. 광축조정의 필요성을 직접 느낄 수가 있을 것이다.
행성 사진촬영에서 광축만큼이나 중요한 것은 관측 당시의 대기안정도이다. 일반적으로 씨잉(seeing)라고도 하는데 대기의 요동정도를 의미한다. 직접 관측을 시작하면 행성의 이미지가 물결을 타듯이 넘실대는 경우를 볼 수 있는데 이런 경우에는 좋은 행성 사진을 얻을 수가 없기 때문에 시간을 두고 기다리거나 다른 날에 촬영을 해야만 한다.
또한 200배 이상의 고배율을 사용해야하는 경우가 많기 때문에 안정적인 적도의와 진동과 바람이 없는 곳에서 촬영해야하는 것은 당연하다.
자전속도가 큰 목성이나 토성 사진 촬영의 경우 노출시간을 길게 하면 행성의 빠른 자전 때문에 행성 표면의 자세한 특징을 사진에 담기가 어렵게 되며 대기가 불안정할 경우 긴 노출시간은 행성사진 촬영 자체를 불가능하게 한다. 즉 행성촬영은 고배율, 짧은 노출시간을 필요로 하기 때문에 이러한 조건을 충족시키는 망원경을 사용해야 좋은 이미지의 사진을 얻을 수가
있다.
처음 천체사진을 촬영하는 경우 행성 사진 촬영을 쉽게 생각하는 경우가 많은데 행성 사진 촬영을 시작하면 원하는 행성의 이미지를 얻기 까지 얼마나 많은 시간이 필요하게 되는지를 느끼게 된다. 좋은 행성사진은 한 달에 한 장 얻기도 어려울 때가 많다.
