Dlaczego teleskop zaparowuje, skoro powietrze nie ma 100% wilgotności?

Rosa powstaje wtedy, gdy powierzchnia optyczna ochłodzi się poniżej punktu rosy otaczającego powietrza.
 
Nie musi więc być:
 
• mgły,
• deszczu,
• 100% wilgotności względnej.
 
Wystarczy, że:
 
temperatura powierzchni optyki spadnie poniżej punktu rosy.

Punkt rosy - co to jest?

Punkt rosy to temperatura, do której trzeba schłodzić powietrze przy danej zawartości pary wodnej, aby osiągnęło nasycenie.
 
Jeżeli:
 
temperatura powietrza = 10°C,
punkt rosy = 8°C,
 
optyka schłodzona do 7°C zaczyna być zagrożona kondensacją.

Wilgotność względna sama nie wystarcza

90% RH przy 20°C i 90% RH przy 2°C to nie to samo środowisko.
 
Do oceny ryzyka zaparowania ważniejsze są razem:
 
• temperatura powietrza,
• wilgotność względna,
• punkt rosy,
• temperatura samej optyki.

Dlaczego optyka może być chłodniejsza od powietrza?

Powierzchnia skierowana w bezchmurne niebo traci energię przez promieniowanie cieplne.
 
To radiacyjne wychładzanie.
 
Soczewka albo płyta korekcyjna może więc mieć temperaturę niższą od temperatury powietrza mierzonej obok teleskopu.
 
To dlatego rosa często pojawia się:
 
• po północy,
• przy bezchmurnym spokojnym niebie,
• mimo że termometr nie pokazuje gwałtownego spadku temperatury.

Chmury mogą zmniejszać radiacyjne wychładzanie

Bezchmurne niebo jest bardzo skutecznym "radiatorem" dla powierzchni skierowanej ku górze.
 
Przy zachmurzeniu wymiana radiacyjna z niebem jest mniejsza, dlatego paradoksalnie optyka czasem zaparowuje szybciej w piękną bezchmurną noc niż przy lekkim zachmurzeniu.

Odrośnik - pierwsza linia obrony

Odrośnik ogranicza:
 
• bezpośredni widok optyki na dużą część zimnego nieba,
• boczny napływ wilgotnego powietrza,
• przypadkowe światło.
 
Działa pasywnie:
 
nie ogrzewa optyki, tylko spowalnia jej wychładzanie.

Odrośnik do SCT i Maka

SCT i Maksutow mają dużą przednią płytę korekcyjną skierowaną niemal bezpośrednio ku niebu.
 
To jeden z najbardziej podatnych na rosę typów teleskopów.
 
Długi odrośnik:
 
• jest bardzo wskazany,
• często wystarcza na mniej wilgotną noc,
• mocno zmniejsza wymaganą moc grzałki.

Odrośnik do refraktora

Większość refraktorów ma fabryczny wysuwany albo stały odrośnik.
 
Jeżeli jest bardzo krótki:
 
• dodatkowe przedłużenie może poprawić odporność na rosę.
 
Nie może jednak:
 
• winietować wiązki,
• zasłaniać obiektywu przy szerokim polu.

Newton - lustro główne zwykle nie jest pierwszym problemem

Lustro główne znajduje się głęboko w tubie albo za osłonami konstrukcji kratownicowej.
 
Jest więc mniej narażone na bezpośrednie radiacyjne wychładzanie niż przednia płyta SCT.
 
Znacznie częściej zaparowuje:
 
lustro wtórne.

Wtórne Newtona

Lustro wtórne znajduje się wysoko w tubie i "widzi" dużą część nieba.
 
W wilgotną noc może pokryć się rosą mimo że główne pozostaje suche.
 
Rozwiązania:
 
• przedłużenie osłony tuby,
• niewielka grzałka wtórnego,
• odpowiednio sterowana moc.

Grzałka nie ma rozgrzać teleskopu

Najważniejsza zasada:
 
utrzymujemy optykę minimalnie powyżej punktu rosy.
 
Nie chcemy podnosić jej temperatury o:
 
• 10°C,
• 20°C,
 
bo może to tworzyć lokalne prądy konwekcyjne i pogarszać obraz.

Ile powyżej punktu rosy?

W praktyce wystarczy niewielki margines.
 
Typowy cel automatycznego sterownika to:
 
kilka stopni powyżej punktu rosy.
 
Nie jest potrzebne duże przegrzewanie optyki.

Grzałka SCT - gdzie ją założyć?

Pasek umieszczamy zwykle:
 
• wokół przedniej części tuby,
• możliwie blisko celi płyty korekcyjnej.
 
Celem jest dostarczenie niewielkiej ilości ciepła do oprawy i przedniej optyki.

Grzałka przed odrośnikiem czy pod nim?

Najczęściej grzałka znajduje się przy celi, a odrośnik zakrywa zewnętrznie cały układ.
 
Odrośnik ogranicza straty radiacyjne, więc ta sama grzałka może pracować z mniejszą mocą.

Grzałka refraktora

Pasek zakładamy:
 
• wokół celi obiektywu,
• nie na środku tuby kilkanaście centymetrów za soczewką.
 
Ciepło musi dotrzeć do przedniego zespołu optycznego.

Nie zaciskaj grzałki bardzo mocno

Pasek powinien:
 
• dobrze przylegać,
• nie przesuwać się,
 
ale nie powinien mechanicznie ściskać delikatnej celi obiektywu.

Grzałka wtórnego Newtona

Mała grzałka może być:
 
• przyklejona do tylnej części wtórnego,
• zintegrowana z uchwytem.
 
Moc powinna być bardzo mała.
 
Zbyt duże grzanie małego lustra może:
 
• tworzyć lokalne warstwy ciepłego powietrza,
• powodować nierówną temperaturę lustra.

Sterowanie PWM

Najprostszy kontroler reguluje średnią moc grzałki przez PWM.
 
Przykład:
 
grzałka 10 W przy ustawieniu 30%
 
ma średni pobór około:
 
3 W.

Sterowanie automatyczne

Bardziej zaawansowany kontroler może mierzyć:
 
• temperaturę powietrza,
• wilgotność,
• temperaturę tuby / optyki.
 
Na tej podstawie oblicza punkt rosy i dobiera moc grzałki automatycznie.

Dlaczego automatyka oszczędza energię?

Przy ręcznym sterowaniu często ustawiamy:
 
"na wszelki wypadek 70%".
 
Sterownik temperatury może przez większą część nocy używać:
 
• 10%,
• 20%,
• 30%,
 
i zwiększyć moc dopiero przed przekroczeniem punktu rosy.
 
To ważne w mobilnym zestawie z akumulatorem.
 
Zobacz Zasilanie astrofotografii.

Punkt rosy a temperatura grzałki

Najlepszy kontroler nie próbuje utrzymywać stałej mocy.
 
Próbuje utrzymywać:
 
temperaturę optyki nieco powyżej aktualnego punktu rosy.
 
Punkt rosy zmienia się podczas nocy wraz z temperaturą i wilgotnością.

Zacznij grzać zanim pojawi się rosa

Znacznie łatwiej:
 
• zapobiegać kondensacji,
 
niż:
 
• osuszyć już mokrą płytę korekcyjną.
 
Dlatego grzałkę włączamy na niewielką moc od początku wilgotnej sesji.

Co zrobić, gdy SCT już zaparował?

Możemy:
 
• zwiększyć moc grzałki,
• ograniczyć dalsze wychładzanie odrośnikiem,
• poczekać.
 
Nie przykładamy bardzo gorącego źródła punktowo do zimnej płyty.

Suszarka do włosów - ostrożnie

Łagodny strumień ciepłego powietrza może awaryjnie usunąć rosę.
 
Nie używamy:
 
• ekstremalnie gorącego nawiewu,
• bardzo małej odległości,
• gwałtownego lokalnego ogrzewania.
 
Chodzi o delikatne podniesienie temperatury powierzchni, nie szok termiczny.

Nie wycieraj mokrej optyki w polu

Krople wody mogą zawierać:
 
• kurz,
• pył,
• drobiny mineralne.
 
Wycieranie soczewki albo korektora na mokro przypadkową ściereczką może porysować powłoki.
 
Lepiej:
 
• odparować rosę,
• później oczyścić optykę prawidłową metodą, jeśli zostanie osad.

Okulary również zaparowują

Okular jest narażony na:
 
• wilgotne powietrze,
• chłodzenie radiacyjne,
• ciepły wilgotny oddech obserwatora.
 
Często zaparowuje szybciej niż obiektyw.

Nie chuchaj na okular

Ciepły oddech zawiera dużo pary wodnej.
 
Na zimnej soczewce para natychmiast się skrapla.
 
Podczas obserwacji warto:
 
• odsunąć twarz przy wydechu,
• zakrywać okulary, które chwilowo nie są używane.

Pudełko na okulary

Nie zostawiamy całego zestawu okularów otwartego na stole skierowanego w niebo.
 
Lepsze rozwiązanie:
 
• zamykane pudełko,
• torba,
• kaptur ochronny.
 
Ogranicza to radiacyjne wychładzanie i rosę.

Mała grzałka okularu

Przy długich obserwacjach wizualnych można stosować mały pasek grzewczy na okular.
 
Szczególnie użyteczny przy:
 
• bardzo wilgotnych nocach,
• obserwacjach publicznych,
• częstym kontakcie oka i oddechu z okularem.

Nasadka kątowa może zaparować

Przy zdjętym okularze wnętrze nasadki "widzi" niebo.
 
Zimne lustro albo pryzmat może pokryć się rosą.
 
Gdy nie używamy danego toru:
 
• zakładamy zaślepkę,
• nie zostawiamy otwartego gniazda skierowanego ku górze.
 
Zobacz Jak wybrać nasadkę kątową?.

Filtry

Filtr 2" zamontowany z przodu szuflady albo korektora może być blisko zimnego otoczenia.
 
Rosa na filtrze powoduje:
 
• halo,
• utratę kontrastu,
• rozmycie gwiazd.

Filtr w zamkniętym EFW jest mniej narażony

Koło filtrowe ogranicza bezpośredni kontakt filtrów z otwartym niebem.
 
Nie oznacza to jednak całkowitej odporności na kondensację, szczególnie przy dużych zmianach temperatury i wilgotności.

Kamera chłodzona i rosa - dwa różne miejsca

W chłodzonej kamerze rozróżniamy:
 
• zamkniętą komorę sensora,
• zewnętrzną szybę ochronną.
 
Sensor może pracować przy -10°C, ale szybka ochronna powinna być zabezpieczona przed rosą.
 
Wiele kamer ma:
 
• zintegrowany anti-dew heater,
• możliwość regulacji jego mocy.
 
Zobacz Kamera chłodzona czy niechłodzona?.

Rosa na zewnętrznej szybie kamery

Objawy:
 
• nagłe halo na całym polu,
• spadek kontrastu,
• pogorszenie gwiazd mimo dobrego focusu.
 
Może być mylona z:
 
• chmurą,
• zaparowanym filtrem,
• problemem optyki.

Szron wewnątrz komory

Jeżeli w zamkniętej komorze sensora znajduje się wilgoć i mocno schłodzimy sensor:
 
może pojawić się:
 
• wewnętrzna kondensacja,
• szron.
 
To nie jest zwykła rosa zewnętrzna.
 
Wtedy trzeba postępować zgodnie z procedurą producenta dotyczącą:
 
• desiccantu,
• osuszania komory.

Nie otwieraj komory sensora bez potrzeby

Otwarcie może wprowadzić:
 
• wilgoć,
• kurz,
• pył na sensor.
 
Jeżeli problem dotyczy zewnętrznej rosy na szybie, otwieranie kamery tylko pogarsza sytuację.

Laptop, ASIAIR i elektronika też mogą się pokryć rosą

Metalowa obudowa i zimne powierzchnie mogą zbierać wilgoć.
 
Najbardziej zagrożone są:
 
• nieosłonięte złącza,
• porty USB,
• przedłużacze,
• połączenia DC.
 
Elektronikę warto chronić przed bezpośrednim widokiem nieba i kroplami kondensatu.

Wilgoć na złączach zasilania

Kondensacja może zwiększać ryzyko:
 
• korozji,
• słabego kontaktu,
• zwarć w zabrudzonych złączach.
 
Po bardzo mokrej nocy przewody i złącza powinny dokładnie wyschnąć.
 
Szerzej: Zasilanie astrofotografii.

Czy wentylator pomaga przeciw rosie?

Ruch powietrza może:
 
• zwiększać wymianę ciepła z otoczeniem,
• ograniczać lokalne wychłodzenie powierzchni.
 
Dlatego słaby przepływ powietrza może pomagać, ale nie jest tak skuteczny jak:
 
• odrośnik,
• kontrolowana grzałka.

Wentylator lustra głównego Newtona

Wentylator służy przede wszystkim do:
 
• wyrównania temperatury lustra,
• ograniczenia boundary layer.
 
Może pośrednio zmniejszać ryzyko kondensacji, ale nie traktujemy go jako typowego dew heater.

Termika teleskopu i rosa to dwa różne cele

Dla jakości obrazu chcemy, aby optyka była:
 
• blisko temperatury otoczenia.
 
Dla ochrony przed rosą:
 
• minimalnie powyżej punktu rosy.
 
Nie chcemy utrzymywać teleskopu "ciepłego".

Za mocna grzałka może pogorszyć seeing lokalny

Ciepłe powietrze przepływające przez wiązkę może deformować front falowy.
 
Szczególnie w:
 
• fotografii planetarnej,
• obserwacjach gwiazd podwójnych,
• wysokim powiększeniu
 
warto używać możliwie małej skutecznej mocy.

Grzałka a autofocus

Jeżeli bardzo zmieniamy temperaturę celi obiektywu:
 
może zmienić się focus.
 
Dlatego stabilna niewielka moc grzałki jest lepsza niż:
 
• całkowicie wyłączona przez godzinę,
• później 100% mocy przez 20 minut.
 
Zobacz Autofocus i EAF.

Grzałki i budżet energii

Przykład:
 
dwie grzałki po 10 W pracujące średnio na 30%:
 
2 × 10 × 0,3 = 6 W.
 
Przez osiem godzin:
 
6 × 8 = 48 Wh.
 
To realna część budżetu akumulatora.

Nie dobieraj power station bez uwzględnienia rosy

W suchą noc grzałki mogą pracować minimalnie.
 
W bardzo wilgotną:
 
• dwie lub trzy grzałki,
• anti-dew kamery
 
mogą zwiększyć pobór zestawu o kilkanaście watów.

Po zakończeniu sesji - sprzęt jest mokry

Nie zamykamy od razu mokrego teleskopu w hermetycznej walizce.
 
Najpierw:
 
• pozwalamy wodzie odparować,
• osuszamy zewnętrzne powierzchnie mechaniczne,
• pozostawiamy sprzęt w suchym przewiewnym miejscu.

Wniesienie zimnego teleskopu do ciepłego domu

Zimna optyka może natychmiast znaleźć się poniżej punktu rosy ciepłego wilgotnego powietrza wewnątrz domu.
 
Efekt:
 
• całe szkło pokrywa się kondensatem.

Jak ograniczyć kondensację po wniesieniu?

Można przed wniesieniem:
 
• założyć suche zaślepki,
• umieścić małe akcesoria w zamkniętym pojemniku / torbie z zimnym powietrzem z zewnątrz.
 
Wtedy sprzęt ogrzewa się stopniowo, bez stałego dopływu ciepłego wilgotnego powietrza.

Ale nie zamykaj sprzętu, jeśli już jest mokry

To ważne rozróżnienie:
 
suchy, zimny sprzęt
można zamknąć przed wniesieniem, aby ogrzewał się w suchszym powietrzu uwięzionym z zewnątrz.
 
sprzęt już mokry
musi później zostać otwarty i dokładnie wysuszony.

Zaślepki

Po sesji nie zakładamy szczelnej zaślepki na:
 
• mokry obiektyw,
• mokrą płytę SCT,
• mokre lustro.
 
Najpierw optyka powinna wyschnąć.

Osad po wyschniętej rosie

Rosa nie zawsze jest idealnie czystą wodą.
 
Może zebrać:
 
• pył atmosferyczny,
• sól,
• zanieczyszczenia.
 
Po wielu mokrych nocach na optyce może pojawić się osad wymagający prawidłowego czyszczenia.

Nie panikuj po jednej mokrej nocy

Nowoczesne powłoki są projektowane do normalnej eksploatacji.
 
Najważniejsze:
 
• nie trzeć mokrej powierzchni,
• dokładnie wysuszyć sprzęt,
• czyścić dopiero wtedy, gdy osad jest rzeczywiście widoczny.

Tabela: co zaparowuje najłatwiej?

Element	Ryzyko	Typowa ochrona
Płyta SCT / Mak	Bardzo wysokie.	Odrośnik + grzałka.
Obiektyw refraktora	Wysokie.	Odrośnik + mała grzałka.
Wtórne Newtona	Średnie-wysokie.	Osłona + grzałka wtórnego.
Główne Newtona	Niższe.	Osłonięta tuba, wentylacja.
Okular	Wysokie.	Zaślepka/pudełko/grzałka.
Szyba kamery	Zależne od chłodzenia i wilgotności.	Anti-dew heater.

Tabela: objaw i możliwa przyczyna

Objaw	Sprawdź
Nagły spadek kontrastu całego obrazu	Rosę na przedniej optyce / filtrze / szybie kamery.
Duże halo wokół wszystkich jasnych gwiazd	Rosę, mgłę, cienkie chmury.
Tylko okular mleczny	Oddech i rosę na soczewce oka.
Obraz pogarsza się po włączeniu grzałki na 100%	Lokalną konwekcję / przegrzanie celi.
Kamera chłodzona ma plamy przy mocnym TEC	Zewnętrzną rosę albo wilgoć w komorze.
Problem znika po delikatnym ogrzaniu	Kondensację.

Procedura na wilgotną noc

1. Sprawdź temperaturę, wilgotność i punkt rosy.
2. Załóż odrośnik przed rozpoczęciem sesji.
3. Włącz grzałkę na małą moc zanim pojawi się rosa.
4. Nie ustawiaj od razu 100%.
5. Kontroluj przednią optykę latarką tylko sporadycznie.
6. Chroń okulary i filtry, które nie są używane.
7. Obserwuj pobór energii.
8. Jeśli pojawia się kondensacja - zwiększ moc stopniowo.
9. Po sesji dokładnie wysusz sprzęt.
10. Nie zamykaj mokrej optyki na noc w walizce.

Procedura dla SCT / Maka

1. Długi odrośnik.
2. Grzałka wokół przedniej celi.
3. Mała moc od początku.
4. Przy automatyce - utrzymuj kilka stopni nad punktem rosy.
5. Unikaj wielokrotnego wyłączania i późniejszego "ratowania" 100% mocy.

Procedura dla refraktora

1. Wysuń fabryczny odrośnik do pełnej długości.
2. Pasek grzewczy umieść przy celi obiektywu.
3. Używaj minimalnej skutecznej mocy.
4. Przy autofocusie obserwuj, czy duże zmiany grzania nie przesuwają focusu.

Procedura dla Newtona

1. Sprawdź wtórne - zwykle zaparuje pierwsze.
2. Zastosuj przedłużenie tuby / light shroud, jeśli konstrukcja jest otwarta.
3. Przy częstym problemie zastosuj małą grzałkę wtórnego.
4. Nie przegrzewaj małego lustra.
5. Główne utrzymuj dobrze wentylowane.

Najczęstsze błędy

• włączenie grzałki dopiero po całkowitym zaparowaniu,
• praca stale na 100% mocy,
• brak odrośnika w SCT/Maku,
• grzałka założona daleko od celi obiektywu,
• wycieranie mokrej płyty korekcyjnej w polu,
• pozostawienie okularów otwartych pod niebem,
• zamknięcie mokrego teleskopu w walizce,
• otwarcie komory chłodzonej kamery z powodu rosy na zewnętrznej szybie,
• nieuwzględnienie poboru grzałek przy liczeniu baterii,
• mylenie rosy z aberracją optyki albo złym focusem.

Najważniejszy wniosek

Najlepsza walka z rosą nie polega na intensywnym suszeniu już mokrej optyki.
 
Najskuteczniejszy system to:
 
1. ograniczyć radiacyjne wychładzanie odrośnikiem,
2. utrzymywać optykę minimalnie powyżej punktu rosy,
3. używać tylko takiej mocy grzałki, jaka jest potrzebna.
 
SCT i Mak są najbardziej wymagające ze względu na dużą przednią płytę. Refraktor zwykle korzysta z fabrycznego odrośnika i niewielkiej grzałki. W Newtonie najczęściej trzeba chronić lustro wtórne.
 
Po sesji równie ważne jest prawidłowe wysuszenie sprzętu. Mokrej optyki nie wycieramy przypadkową ściereczką i nie zamykamy szczelnie na wiele godzin.
 
Dalsze artykuły: Zasilanie astrofotografii, Kamera chłodzona czy niechłodzona?, Nasadka kątowa, Autofocus i EAF oraz Aberracje teleskopu.