เลือกให้เหมาะ...กล้องโทรทรรศน์ถ่ายภาพดาราศาสตร์

สำหรับคอลัมน์นี้จะขอแนะนำการเลือกกล้องโทรทรรศน์สำหรับการถ่ายภาพทางดาราศาสตร์ ที่เหมาะสมกับประเภทวัตถุที่ต้องการถ่ายภาพครับ เพราะในการถ่ายภาพแต่ละประเภทนั้น ล้วนมีลักษณะและต้องการความต้องการที่แตกต่างกันไป

ตัวอย่างเช่น หากเราต้องการถ่ายภาพเนบิวลาที่มีความสว่างน้อยๆ และมีขนาดเชิงมุมบนท้องฟ้าหลายองศา เราก็จำเป็นต้องใช้กล้องโทรทรรศน์ที่มีความไวแสงมากๆ แต่ไม่ต้องการทางยาวโฟกัสที่สูงมากนัก เพื่อให้สามารถบันทึกภาพได้เร็วที่สุดเท่าที่จะทำได้ และเก็บภาพได้มุมรับภาพกว้าง หรือหากเราต้องการถ่ายภาพดาวเคราะห์ เช่น ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี หรือดาวเสาร์ เป็นต้น เราก็จำเป็นต้องใช้กล้องโทรทรรศน์ที่มีความยาวโฟกัสสูงๆ ให้ได้กำลังขยายมากๆ เพื่อขยายภาพดาวเคราะห์ให้มีขนาดใหญ่

จากที่ยกตัวอย่างมาข้างต้น คงทำให้เห็นภาพได้บ้างว่าการถ่ายภาพทางดาราศาสตร์นั้น มีลักษณะและความต้องการที่แตกต่างไปครับ ซึ่งความแตกต่างของวัตถุที่เราต้องการภาพนี้เอง ทำให้เราจำเป็นต้องเลือกใช้อุปกรณ์ที่มีความเหมาะสมกับวัตถุนั้นๆ ในการถ่ายภาพ

ในปัจจุบันเราสามารถแยกประเภทของกล้องโทรทรรศน์ออกเป็น 3 ประเภทหลักๆ คือ กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง, กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง, กล้องโทรทรรศน์ชนิดผสม ซึ่งกล้องโทรทรรศน์แต่ละประเภทก็มีจุดดีและจุดเด่นที่แตกต่างกันไป หากเราสามารถเลือกใช้ได้ตรงตามความต้องการที่แท้จริงแล้ว ก็เหมือนกับเราประสบความสำเร็จไปแล้วครึ่งทาง ที่เหลืออีกครึ่งก็คงจะเป็น เทคนิควิธีการประสบการณ์ และการประมวลผลภาพถ่ายครับ

เอาล่ะเรามาดูว่า กล้องโทรทรรศน์แต่ละประเภทมีคุณสมบัติและเหมาะกับการถ่ายภาพกันอย่างไรบ้าง?

กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง (Refractor)

กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง (Refractor) เป็นกล้องโทรทรรศน์ที่ใช้เลนส์ในการรวมแสง สามารถพบเห็นโดยทั่วไป มีใช้กันอย่างแพร่หลาย กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงส่วนมากมีขนาดเล็ก เหมาะสำหรับใช้สังเกตพื้นผิวดวงจันทร์และดาวเคราะห์ เนื่องจากให้ภาพคมชัด แต่มีข้อเสียคือ เมื่อส่องดูดาวที่สว่างมาก อาจมีความคลาดสี (Chromatic Aberration) ถ้าหากคุณภาพของเลนส์ไม่ดีพอ

กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงโดยทั่วไป มักไม่เหมาะกับการถ่ายภาพเนบิวลา และกาแล็กซี เนื่องจากเทห์วัตถุประเภทนี้ มีความสว่างค่อนข้างน้อย จำเป็นต้องใช้กำลังรวมแสงสูง เลนส์ขนาดใหญ่ที่มีความยาวโฟกัสสั้น สร้างยาก และมีราคาแพงมาก รวมทั้งเลนส์ที่มีขนาดใหญ่ ทำให้ลำกล้องยาวและมีน้ำหนักมาก ไม่สะดวกต่อการใช้งานอีกด้วย

ดังนั้น หากต้องการถ่ายภาพพื้นผิวดวงจันทร์และดาวเคราะห์ หรือแม้กระทั่งดวงอาทิตย์ ซึ่งมีขนาดค่อนข้างใหญ่ ส่วนตัวผมแนะนำให้ใช้กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง น่าจะเหมาะสมที่สุดเนื่องจากให้ภาพคมชัดที่สุด และวัตถุประเภทนี้มักขนาดเชิงมุมบนท้องฟ้าที่มีขนาดค่อนข้างใหญ่ โดยไม่จำเป็นต้องใช้ความยาวโฟกัสสูงมากนัก

ความคลาดสีของเลนส์ (Chromatic Aberration)

ความคลาดสีจะพบได้กับเลนส์ที่มีคุณภาพต่ำโดยเกิดจากการที่สีของแสงต่างมีดัชนีความหักเหของไม่เท่ากันทำให้สีแต่ละสีไม่สามารถมารวมกันที่จุดรวมภาพจัดเดียวกันได้และทำให้เกิดรุ้งที่ขอบภาพ และในที่สุดภาพที่ได้มีแสงสีไม่ครบในภาพ และแสงที่หายไปจะเกินออกตรงขอบภาพ

ปัจจุบัน เราแก้ปัญหาความคลาดสีของกล้องโทรทรรศน์หักเหแสงได้โดยการใช้เลนส์เว้า และเลนส์นูน ที่มีดัชนีหักเหแสงแตกต่างกันมาประกอบ เป็นเลนส์ 2 ชิ้นที่สามารถแก้ให้แสงสีเขียวและแดงมีจุดโฟกัสใกล้กันมากขึ้นได้ เรียกว่า เลนส์ Doublet Achromatic และมีการใช้เลนส์ถึง 3 ชิ้น (Triplet Apochromatic) หรือมากกว่าได้ และอาจมีการใช้ชิ้นเลนส์พิเศษ เช่น เลนส์ ED (Extra-Low Dispersion) หรือ เลนส์ Fluorite เพื่อให้ภาพที่มีความคลาดสีน้อยที่สุด แต่การใช้เลนส์จำนวนมาก หรือชิ้นเลนส์พิเศษเหล่านี้ ทำให้กล้องโทรทรรศน์มีราคาสูงขึ้นมากเช่นกัน

กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง (Reflector)

กล้องโทรทรรศน์ชนิดนี้ใช้กระจกเว้าแทนเลนส์นูน ทำให้มีราคาประหยัด กระจกขนาดใหญ่ให้กำลังรวมแสงสูง จึงเหมาะสำหรับใช้สังเกตการณ์ เทห์วัตถุที่อยู่ไกลมาก และมีความสว่างน้อยๆ เช่น เนบิวลา กาแล็กซี ถ้าเปรียบเทียบกับกล้องแบบหักเหแสง ซึ่งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากันแล้ว กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง จะมีราคาถูกกว่ามากน่าจะประมาณ 2 เท่า หรือมากกว่านั้นก็เป็นได้

กล้องชนิดนี้มีข้อดี คือ เป็นกล้องที่สามารถผลิตให้มีขนาดหน้ากล้องใหญ่มากๆ ได้ซึ่งจะทำให้สำรวจวัตถุที่จาง มีความสว่างน้อยๆ บนท้องฟ้าได้ดีขึ้น และเมื่อเทียบกับกล้องหักเหแสงหากหน้ากล้องเท่ากันแล้วกล้องแบบสะท้อนแสงจะมีราคาถูกกว่ามาก แต่ก็มีราคาเริ่มต้นที่ไม่ถูกนักเหมือนกับกล้องหักเหแสง

กล้องชนิดนี้ยังสามารถใช้สำรวจช่วงคลื่นได้หลากหลายกว่ากล้องหักเหแสง เพราะช่วงคลื่นเหล่านั้นจะไม่ถูกดูดซับโดยแก้วของเลนส์อีกทั้งยังไม่พบปัญหาเรื่องความคลาดสีของกล้องหักเหแสงออกไปจนหมดเพราะกล้องใช้หลักการการสะท้อนจะไม่มีปัญหาเรื่องความคลาดสีเข้ามาเกี่ยวข้อง

ข้อเสียของกล้องชนิดนี้ คือ ตรงหน้ากล้องจะมีกระจกทุติยภูมิ (Secondary) รองบังหน้ากล้องอยู่ เพื่อสะท้อนแสงจากกระจกเว้า หรือที่เรียกว่า กระจกปฐมภูมิ (Primary) เข้าสู่เลนส์ตา จึงทำให้แสงผ่านเข้าได้น้อยลงและทำให้ภาพมืดลงด้วยด้วยสาเหตุนี่กล้องชนิดสะท้อนแสง จะต้องมีขนาดหน้ากล้องใหญ่เพื่อชดเชยข้อเสียดังกล่าวและจะทำให้ราคาแพงขึ้นด้วย

แต่ในปัจจุบัน นักดาราศาสตร์สมัครเล่นมักจะนิยมใช้กล้องสะท้อนแสงมากกว่ากล้องหักเหแสงเพราะมีราคาที่ถูกกว่าเมื่อหน้ากล้องเท่ากันและสามารถเลือกซื้อกล้องที่มีหน้ากล้องใหญ่ๆ ได้อีกด้วย

ดังนั้น หากต้องการถ่ายภาพเทห์วัตถุที่อยู่ไกลมาก และมีความสว่างน้อยๆ เช่น เนบิวลา หรือกาแล็กซี ผมแนะนำให้ใช้กล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสง น่าจะเหมาะสมที่สุดเนื่องจากให้ให้กำลังรวมแสงสูง

กล้องโทรทรรศน์ชนิดผสม (Catadioptic)

กล้องโทรทรรศน์แบบผสมแบ่งเป็นชนิดย่อยๆ ได้หลายชนิด อาทิเช่น ชมิดท์-แคสสิเกรนส์ (Schmidt-Cassegrains), มักซูตอฟ-แคสสิเกรนส์ (Maksutov-Cassegrains) ซึ่งแต่ละชนิดจะมีความแตกต่างกันไป ตามองค์ประกอบทางทัศนูปกรณ์ ซึ่งอาจใช้เลนส์หรือกระจกผสมกัน แต่โดยหลักการแล้ว กล้องประเภทนี้เป็นกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง ซึ่งใช้กระจก 2 ชุด สะท้อนแสงกลับไปกลับมา เพื่อช่วยลดความยาวและน้ำหนักของลำกล้อง กล้องโทรทรรศน์แบบผสมบางชนิด อาจมีการนำเอาเลนส์มาใช้ในการแก้ไขภาพให้คมชัด แต่มิใช่เพื่อจุดประสงค์ในการรวมแสง ดังเช่น เลนส์ของกล้องแบบหักเหแสง เราจะพบว่า กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่อยู่ในหอดูดาวส่วนใหญ่ มักจะเป็นกล้องโทรทรรศน์แบบผสม

ซึ่งถ้าเปรียบเทียบกับกล้องแบบหักเหแสง และแบบสะท้อนแสง ซึ่งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากันแล้ว กล้องโทรทรรศน์แบบผสม จะมีความยาวโฟกัสสูงกว่ามากเป็น 2 เท่าเลยทีเดียว เนื่องการสะท้อนกลับไปกลับมา ซึ่งเหมาะกับการถ่ายภาพวัตถุที่มีขนาดเล็กๆ เช่น ดาวเคราะห์เล็กๆ ดาวเสาร์ ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี หรือแม้แต่ กาแล็กซีหรือเนบิวลา ที่มีขนาดเล็กได้เช่นกัน แต่ก็มีราคาที่ค่อนข้างสูง

ดังนั้น ในการเลือกใช้กล้องโทรทรรศน์ในการถ่ายภาพทางดาราศาสตร์นั้น หากเราต้องการจะถ่ายเทห์วัตถุประเภทใดแล้ว ก็ควรศึกษาถึงคุณสมบัติและข้อดีข้อเด่นของกล้องโทรทรรศน์ชนิดนั้นๆ ด้วย

กล้องโทรทรรศน์แบบผสมแบ่งเป็นชนิดย่อยๆ ได้หลายชนิด อาทิเช่น ชมิดท์-แคสสิเกรนส์ (Schmidt-Cassegrains), มักซูตอฟ-แคสสิเกรนส์ (Maksutov-Cassegrains) ซึ่งแต่ละชนิดจะมีความแตกต่างกันไป ตามองค์ประกอบทางทัศนูปกรณ์ ซึ่งอาจใช้เลนส์หรือกระจกผสมกัน แต่โดยหลักการแล้ว กล้องประเภทนี้เป็นกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง ซึ่งใช้กระจก 2 ชุด สะท้อนแสงกลับไปกลับมา เพื่อช่วยลดความยาวและน้ำหนักของลำกล้อง กล้องโทรทรรศน์แบบผสมบางชนิด อาจมีการนำเอาเลนส์มาใช้ในการแก้ไขภาพให้คมชัด แต่มิใช่เพื่อจุดประสงค์ในการรวมแสง ดังเช่น เลนส์ของกล้องแบบหักเหแสง เราจะพบว่า กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่อยู่ในหอดูดาวส่วนใหญ่ มักจะเป็นกล้องโทรทรรศน์แบบผสม

ซึ่งถ้าเปรียบเทียบกับกล้องแบบหักเหแสง และแบบสะท้อนแสง ซึ่งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากันแล้ว กล้องโทรทรรศน์แบบผสม จะมีความยาวโฟกัสสูงกว่ามากเป็น 2 เท่าเลยทีเดียว เนื่องการสะท้อนกลับไปกลับมา ซึ่งเหมาะกับการถ่ายภาพวัตถุที่มีขนาดเล็กๆ เช่น ดาวเคราะห์เล็กๆ ดาวเสาร์ ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี หรือแม้แต่ กาแล็กซีหรือเนบิวลา ที่มีขนาดเล็กได้เช่นกัน แต่ก็มีราคาที่ค่อนข้างสูง

ดังนั้น ในการเลือกใช้กล้องโทรทรรศน์ในการถ่ายภาพทางดาราศาสตร์นั้น หากเราต้องการจะถ่ายเทห์วัตถุประเภทใดแล้ว ก็ควรศึกษาถึงคุณสมบัติและข้อดีข้อเด่นของกล้องโทรทรรศน์ชนิดนั้นๆ ด้วย

*********




เกี่ยวกับผู้เขียน

ศุภฤกษ์ คฤหานนท์

สำเร็จการศึกษาครุศาสตรบัณฑิต สาขาฟิสิกส์ จากมหาวิทยาลัยราชภัฏเชียงใหม่ และครุศาสตรมหาบัณฑิต สาขาเทคโนโลยีและการสื่อสาร จากมหาวิทยาลัยราชภัฏเชียงใหม่

ปัจจุบันเป็นเจ้าหน้าที่สารสนเทศทางดาราศาสตร์ สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) หรือ สดร., เคยทำวิจัยเรื่อง การทดสอบค่าทัศนวิสัยท้องฟ้าบริเวณสถานที่ก่อสร้างหอดูดาวแห่งชาติ มีประสบการณ์ในฐานะวิทยากรอบรมการดูดาวเบื้องต้น และเป็นวิทยากรสอนการถ่ายภาพดาราศาสตร์ในโครงการประกวดภาพถ่ายดาราศาสตร์ ประจำปี 2554 ของ สดร.ในหัวข้อ “มหัศจรรย์ภาพถ่ายดาราศาสตร์ในเมืองไทย”

“คุณค่าของภาพถ่ายนั้นไม่เพียงแต่ให้ความงามด้านศิลปะ แต่ทุกภาพยังสามารถอธิบายด้วยหลักการทางวิทยาศาสตร์ได้อีกด้วย”

อ่านบทความ ศุภฤกษ์ คฤหานนท์ ทุกวันจันทร์ที่ 1 และ 3 ของเดือน