作者：Anthony Wallace
编译：王延昕
校对：郭琳琳 海砚
译者注：本文在原文基础上精简了内容。我们与文中的Deep Sky West没有任何利益关系，编译本文仅为介绍远程台的建设与运作理念。
Deep Sky West（简称DSW）是位于美国新墨西哥州的远程深空摄影天文台， “远程” 意味着您无需亲临此地便可在家使用这个天文台提供的专业天文器材进行拍摄。Skies & Scopes网站编辑安东尼·华莱士（Anthony Wallace）对DSW的联合创始人劳埃德·史密斯（Lloyd L. Smith）进行了采访，您可以通过本文了解到他们是如何建造及运营这个天文台，并可从中学习到如何搭建您自己的远程天文台。
作为一个可远程控制的深空摄影天文台，DSW架设有多台高级望远镜和天文冷冻相机，并配有雨滴感应功能的全自动平推式屋顶，所有设备均支持远程控制或自动运作。现场还派驻有三名技术人员，所以世界各地的深空摄影师们还可将个人器材放在这里托管。
远程台选址至关重要，图片来自天文台介绍视频
Credit: Deep Sky West
来看看建台选址的关键因素：这个远程天文台位于以气候干燥著称的美国新墨西哥州中部，天文台所在地海拔约2250米（7400英尺），又远离城镇光污染，因此这里具有天文摄影爱好者难觅的高晴天率和暗黑夜空条件（dark site）。正如这个天文台的联合创始人所说，他们的天文台最适合那些 “后院天文摄影爱好者” ——你可能拥有最好的器材，却时常被糟糕的天空所扰。
DSW Alpha在屋顶移开后就好像拉开的抽屉
Credit: Deep Sky West
远程天文台的结构
一般小型远程天文台采用圆顶结构，而像DSW这样大型远程天文台会采用平推式结构。钢结构屋顶和外墙可以沿轨道向后移动露出内部的设备室，轨道的设计与游乐园过山车很类似。外墙的管状轨道上下均被稳稳地钳住，因此建筑的抗强风能力很强，而特制的电动马达和传动装置可以轻松推动重达2.5吨可滑动结构。劳埃德的一句话解释可能会便于您想象：“就好比一个普通的花房暖棚加上轮子就是咱们的天文台啦！”
第一个大棚DSW Alpha最初只有7.6米x 9米大，预设了9个机位。由于是模块化钢结构设计，所以屋顶和墙体可以不断扩展，内部空间也得以不断加大。目前放置器材的室内空间增大了一倍，机位也增加了9个。而第二观测站DSW Beta也正在施工中，其基本构架与Alpha相同。
远程台的基础建设非常关键，地坪与立柱墩的稳固直接影响到日后器材跟踪精度。
Credit: Deep Sky West
远程天文台的功能设计
在平推式天文台设计中以下几点非常重要：
设计元素一：足够的过顶净高
DSW内部从内壁顶端到屋顶内梁的过顶净高有2.9米，而所有器材安装高度都低于它，这足以确保屋顶开闭时绝不可能与任何望远镜碰擦。当天气突变屋顶要立刻合上时就不用考虑内部器材的指向位置。 “我们不需要再去安装探测器监控各个设备是否归位，要关的时候直接就关。”
设计元素二：内部矮墙系统
观测室四周的固定非承重式矮墙可以防止外部灰尘和其他不明物体进入设备室，矮墙上便于电源插座和平板显示器的安装。
一些传统的平推式设计中会考虑将靠南的墙体做成可升降的以增加朝南可视范围，而在DSW他们将南墙限制在1.2米高从而省略了不必要的自动化控制。
可观察到左侧靠南的矮墙明显矮一截
Credit: Deep Sky West
设计元素三：冗余度
每个关键的子系统都应有备份，尤其是云量与雨量监控器。DSW使用两套具有失效转移容错机制的Sky Alert云量感应系统，并以冗余方式部署Hydreon光学雨量探测器以提供额外的雨量感应能力。另外还有一个Davis气象站系统可提供微气候信息（译者注：微气候指场所内温度、湿度、风速等信息）。这样总共有5套设备监测气候变化来确定观测条件是否合适。
电力系统是另一个至关重要的子系统。DSW的UPS不间断电源使用带有充电管理的深度循环船用电池。虽然电量足够好几晚开闭屋顶和运作所有拍摄系统，但是在不知道断电的原因而继续使用UPS不间断电源是不安全的。因此，一旦发生交流电断电故障整个观测站就会被关闭停止运作，直到他们找到根本原因。对天文台的开合运作应遵循保守的协议，DSW的全自动开合机制是基于各感应器的综合测量结果。
观测站外这个细杆上便是其中一个气象站
Credit: Deep Sky West
远程天文台的运作时间
远程台可在日落前一小时开顶，日出后半小时关闭。与黑夜的这段间隙间系统可以做热平衡以及采集平场照片。
Credit: Deep Sky West
天文台的启动与关闭取决于几个因素：交流电供电正常，网络连接正常，当然天气也很“晴朗”。这个对“晴朗”的定义来自环境温度与天空温度之差的数学计算结果，天空温度则来自于Sky Alert系统对天空的红外测量结果。如果系统得出“晴朗”的气象条件并且其他所有要素均满足，此时天文台才会开启运行。在每一次屋顶打开和关闭时系统都会通过电子邮件和短消息向操作员、技术支持与用户通知并告知原因。
所有的观测站点都需要技术支持，无论是在自家后院还是在野外。远程台所面临的特殊挑战显而易见：用户无法触及所使用的器材，甚至可能看不到基础设施的状况。因此，拥有现场支持对远程台而言是至关重要的！虽然精心设计的冗余系统很大程度上简化了工作，但依然无法完全取代真人操作。像DSW这样的大型远程台里拥有多名技术支持可提供基础设施、网络系统与成像系统的专业支持。
谁可以来使用远程台？
相信很多拍摄者都有这样的经历：缺乏连续的晴好天气会导致设备长时间闲置，而当老天爷赏脸的时候，许多拍摄者们必须赶往偏远地区，从头开始架起赤道仪望远镜，再调极轴，然后才能拍摄（如果此刻天气还算好的话）。当拍摄活动结束时又得花时间全部拆解。拥有家庭天文台的爱好者们不必为每次搭建和设置而烦心，但晴天率和光污染程度呢？
因此很多像DSW的远程台能为天文摄影初学者、业余爱好者甚至专业人士提供负担得起的零光污染远程天文影像服务。试想一下：既然有人已经买下一大块地，搭建好基础设施，建立天文台并聘请了现场支持，你还有什么理由另起炉灶呢？经济实惠的远程拍摄，每个晴朗的夜晚都在您的掌控之中——不用自己搭建，不用开长途车，不用彻夜不眠，没有令人毛骨悚然的爬虫相伴，更不再会有令人遗憾的旅行！
APOD: 金牛座内的年轻恒星及暗尘星云，摄于DSW
Credit: Lloyd L. Smith
如何使用远程天文台？
通过以下DSW提供的服务我们可以一窥远程天文台是如何运营的：
方式一：租用机位并使用自己的设备
这是一种较传统的做法。您可以租用一个机位放置个人器材，然后回家远程控制即可。如果您和朋友一起租那大可跟他们分担费用。
志同道合的人可以集中他们手里的设备、资金和知识组建团队，他们可以在全球招募团队成员分摊费用。例如会员里有一个团队，队长来自美国德克萨斯州并拥有一台TEC 160mm f/7 APO望远镜（价值12,500美元），而队员则来自意大利、澳大利亚和中国。团队里每个成员分摊每月机位租金，同时共享所有拍摄数据。
如果设备拥有者不能亲自前往组装调试设备，那么远程天文台里也有专人提供安装服务。安装调试包括设备安装、网络连接、精对极轴以及其他校准工作（如对焦，PEC周期误差修正，光轴校准等），整个过程需耗费2-3个晴朗的夜晚。
方式二：注册加入远程台用户组并使用他们的器材
这种共享系统的方式是使用远程台拍摄最简单的方法。在这种模式中，世界各地的用户从远程台的多套设备中选择需要的器材和指定的拍摄目标，系统拍摄完毕后将拍摄数据发送给用户。如劳埃德所述：“这就像是数据订阅服务”
具体操作非常简便，曝光时间组合与像素合并值（binning）都是标准设定，所有成员参与一种民主投票方式的拍摄目标选择流程，而拍摄的原始数据也将与各个成员共享，最终处理结果属于每个后期处理者个人。这种方式的费用比托管要便宜很多。
争议来了——那你还是不是天文摄影师？
第二种模式产生了一些争议，因为有些人认为这并不算自己拍的照片，因此不能算真正意义上的天文摄影。
劳埃德谈到：“有种流派认为，为了成为真正意义上的天文摄影师你必须亲自采集和处理拍摄数据，而如何采集数据成为问题的核心。很明显，在我们的共享系统模式中刨去了数据采集这部分，而数据处理仍由成员自己完成。我们的立场很明确：你可能没有器材没有技能也没有晴朗夜空，但这些并不能剥夺你以负担得起的成本融入到这项爱好中去。我们也相信，与团队里其他天文摄影爱好者共同交流可以显著增长经验并加速学习的进程。我们并不会去判定谁是或不是天文摄影师。”
HDR M45昴宿星团，摄于DSW
Credit: Lloyd L. Smith
如何建立您自己的远程台？
DSW的联合创始人建议如下设备是建立远程台所必须的：
•一个小型折射望远镜（300-600mm焦距）
•高品质的赤道仪，例如AP Mach1GTO，Paramount MyT，10Micron 1000HPS
•稳固的立柱或三脚架
•高品质的CCD天文冷冻相机，并在国内有技术支持
•具有足够硬盘空间和至少8G内存的Windows计算机
•用于远程电源控制的IP电源开关（例如Digital Loggers的产品）
•ACP，CCD Autopilot或类似的全自动天文拍摄软件
•网络摄像头（这样你可以看到现场发生了什么）
•SkyAlert或Boltwood云量感应器
•SkyEye全天摄像头
•用于圆顶/屋顶控制的SkyRoof软件
•Hydreon光学雨量传感器，可作为云量感应系统的备份
•一个Davis气象站，用于获取现场的微气候信息（也可用于圆顶控制，但通常仅用于所在地的天气信息）
•耐用可靠的圆顶/屋顶关闭专用不间断电源
建议使用基于云管理的网络设备（例如思科Meraki）以及用于数据存储与共享的云服务（例如谷歌和DropBox网盘）。同时，他们再三强调了圆顶/屋顶闭合协议的重要性，例如，怎样应对电源故障？是使用不间断电源还是暂停服务直到找到原因并解决？在恶劣天气过后该怎么办？是立刻重开还是这晚就算了？
NGC 2170星云，摄于DSW
Credit: Lloyd L. Smith
对天文摄影爱好者的忠告
劳埃德告诉我：“当我第一次开始拍摄天文时我尽我所能搜集信息并研读。我听到的多数忠告是：‘这真的很难啊！’，‘你需要特制的设备！’或是‘这很贵的！’ 在我了解所有基本知识后，数了数手头的装备：一台SCT施卡折返望远镜，一个基本款德式赤道仪还有一个不错的单反。我燃起强烈的拍摄欲望，想要得到跟杂志上一样漂亮的照片！当时我想如果我很小心谨慎而又比常人聪明那么一点点，那我当然有可能做到。”
“在辩解前我想说的是，肯定有拍摄者用我那时候的器材可以做得更好，而不幸的是我并不在其中——我努力了多次但最后还是放弃了，仅偶尔用它们来看月球和行星。十年后我终于有所领悟并升级了我的器材（高桥FSQ-106折射镜，Mach1GTO赤道仪和QSI583冷冻CCD相机）。”
他说第一个关键学习点就是要选对工具。“我终于拥有了可靠、高质量的设备，但对如何做Plate solve（译者注：星图解析，用于判定当前拍摄目标）一筹莫展，也不晓得怎么用V-Curve（译者注：V-Curve用于判断对焦精度）。但夜复一夜我在自家后院逐渐琢磨出所有这些难题的答案。”他的第二个关键学习点是“离开家到野外去拍摄！” 他说他的幸运在于同时拥有好的设备和天气。“若没有好器材或遇不上好天气，你的拍摄选择真的非常有限！”
远程天文台为解决这些限制提供了一种方式。许多潜在的拍摄者没有足够的资金花费在设备上，而这仅仅是这场战斗的一小部分。图像处理本身也是一门艺术和科学，高质量的图像数据对学习处理技术非常重要。远程台可以解决图像数据采集的障碍，并吸引着那些尚未投身于此项爱好的人们，为拍摄者们提供一个可持续使用又经济实惠的暗夜拍摄场所。
译者后记：
目前国内远程台的发展也正欣欣向荣，有些台不单作为天文摄影基地还兼具天文研究的使命，例如位于西藏阿里的北冕天文台、新疆乌鲁木齐的星明天文台等。而爱好者在市郊甚至自家楼顶搭建的远程台更是不在少数。随着科学技术的进步和相关软硬件的普及，自建远程台的门槛也会越来越低。
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编排：鄢淑澜
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北京古观象台，世界上最古老的天文台之一。
供图：北京月讯杂志社
