Astrofotografia com o Raspberry Pi

Eu sei que é uma afirmação ousada e vai chocar os fãs do Olavão, mas a Terra gira em torno do Sol. E em torno de si mesma. Isso é um incômodo, não só pra geocentristas e pros retardados da Terra Plana, mas para astrônomos. O motivo? Luz.

Telescópios precisam de luz, e como a luz se enfraquece com o quadrado da distância, quanto mais longe um objeto mais fraco ele brilha. Todas aquelas nebulosas e galáxias que vemos são bem maiores que imaginamos, só são muito tênues então precisamos capturar luz por muito tempo, minutos, às vezes horas para conseguir fótons o bastante para compor a imagem.

Veja a galáxia de Andrômeda no céu, em tamanho real com o brilho (muito) aumentado:

Só que você não consegue fazer uma foto dessas. Por culpa de uma das muitas imperfeições do Universo, a rotação da Terra. Ela completa uma rotação em relação ao Sol em 24 h, e em relação às estrelas em 23 h 56 min 4 seg (ela se move em relação ao Sol, daí a diferença).

Esta Lua por exemplo eu consegui fotografar com uma exposição de 1/125, ISO 100:

Já este céu estrelado precisou de 20 segundos de exposição, ISO 3200:

Mais que isso e o movimento das estrelas e planetas já se torna aparente, e em vez de um ponto você terá traços. Como resolver? Você pode colocar um estagiário para girar o telescópio com bastante cuidado, mas convenhamos estagiários não são confiáveis. Os engenheiros então criaram mecanismos de relógio para fazer com que os telescópios acompanhassem o movimento das estrelas.

Surgiu então a astrofotografia, e até hoje toda a astronomia profissional é feita com câmeras, não com olho na ocular.

Aqui entra o hack do dia. Um cidadão comprou um Meade ETX-80, excelente telescópio para iniciantes, com direito a banco de dados com localização de 30 mil objetos, controle por computador, etc, etc. Por US$ 349,00; uma barganha.

Ele tem até suporte para você encaixar uma câmera DSLR, mas há alguns problemas.

A câmera não deixa você mover o telescópio em ângulos extremos, objetos no horizonte e no zênite ficam inalcançáveis. Também é complicado monitorar a câmera se você estiver fazendo timelapses ou longas exposições. Fora que é um trambolho.

O Dr Gary Sullivan teve uma idéia: ele resolveu adaptar um módulo de câmera do Raspberry Pi para usar no telescópio. Escolheu o bem-falado Raspberry Pi Camera Module v2. Esse sensor de 8 megapixels captura imagens de respeitáveis 3.280 × 2.464 pixels, e custa meros US$ 25,00 ou R$ 78.432,43 depois dos impostos de importação e o frete de Curitiba.

Para abrigar o módulo ele usou uma caixa de SD, daquelas que a gente tem em qualquer gaveta. Os encaixes pro cartão de memória são do tamanho exato para fixar o módulo.

Para encaixar o adaptador ao telescópio ele usou o maior amigo do astrônomo amador: o cano de PVC. Note que ele pintou o interior do cano de preto, para evitar reflexos. O Raspberry Pi em si é alimentado por dois powerbanks de celular, que garantem energia para a noite toda.

Para completar ele arrumou uma tela LCD HDMI, um teclado Bluetooth e escreveu um programinha em Python bem simples para controlar a câmera. Montou tudo no telescópio com um suporte para celular.

A API é simplíssima mesmo para Python, o PHP para programadores especiais mas muito amados. Capturar uma imagem é tão simples como fazer uma chamada

camera.capture('image.jpg')

As possibilidades aqui são infinitas, você pode fazer streaming de imagens para sites, montar timelapses, monitorar a Lua ou Júpiter atrás de impactos… tudo depende de sua imaginação e sua habilidade de programação. O mais legal é o custo final. Vejamos:

Raspberry Pi — US$ 40,00

Módulo de câmera — US$ 25,00

LCD — US$ 21,00

Telescópio — US$ 349,00 mas ele comprou um com defeito por US$ 100,00 e consertou.

É uma ode aos cientistas de antigamente, que construíam seus próprios instrumentos. Pode até ser que não haja mérito em reinventar a roda, mas é danado de divertido.

Fonte: Instructables.