Sirius HaloCAM

Harri Kiiskinen 

Halojen havaitseminen on varmasti jokaiselle Zeniitin lukijalle tuttua puuhaa. Haloja voi havaita lähes missä hyvänsä ja milloin hyvänsä; kesällä, talvella, päivällä ja yöllä. Halot ovat toisinaan hyvin näyttäviä, niitä on helppo havaita, eikä niiden havaitsemiseen tarvita kalliita laitteita. Haloilmiöt ovat Taivaanvahdin eniten havaittu havaintotyyppi, joten oletettavasti halojen havaitsijoita on paljon myös aktiiviharrastajien ulkopuolella.

Halojen havaitsemisessa on kuitenkin omat haasteensa, erityisesti mikäli halutaan havaita harvinaisempia haloilmiöitä tai mikäli halutaan esim. tilastoida halojen esiintymismääriä. Todennäköisyys olla havaintovalmiudessa juuri oikeaan aikaan on varsin pieni, sillä monet halot esiintyvät monesti hyvin paikallisesti ja saattavat olla näkyvissä vain joitakin minuutteja. Harrastajat turvautuvatkin usein eri kanavissa julkaistaviin ’hälyihin’, mikäli jossain päin havaitaan harvinaisia
haloja.

Jotta Auringon ympärillä esiintyviä olevia haloja voitaisiin havaita automaattisella kamerajärjestelmällä, täytyisi rakentaa Suomen sääolosuhteet kestävä kamerasysteemi ja seurantalaite eikä sellaisia, ainakaan harrastelijabudjetille sopivia, liene markkinoilla. Harrastajien ylläpitämiä koko taivasta kuvaavia allsky-kameroita on Suomessa jo useita ja ne soveltuvat hyvin laajojen koko taivaan haloilmiöiden havaitsemiseen. Allsky-kameroissa on usein automaattivalotus ja halojen kannalta kiinnostava Auringon lähellä oleva alue on kuvissa usein ylivalottunut. Allsky- kamerat ovat lisäksi kiinteitä, joten Auringon paikka siirtyy kuvissa koko ajan.

Ajatus Aurinkoa seuraavasta automaattisysteemistä on kuitenkin vaivannut mieltä jo jonkin aikaa ja eräänä iltana
lamppu syttyi, meillähän on jo valmiina tuo seurantalaite – miksi ihmeessä en ole keksinyt tätä
aiemmin? Jyväskylän Sirius ry:n Hankasalmen observatoriossa on nimittäin 3 m radioteleskooppi,
jolla havaitaan Auringon flare-purkauksia 10 GHz taajuudella. Teleskooppi on täysin etäkäytettävä ja
päivisin se on ohjelmoitu seuraamaan Aurinkoa. Radioteleskoopin havainnot julkaistaan Siriuksen
nettisivuilla osoitteessa Hankasalmi Observatory – Sun 10 GHz (jklsirius.fi). Jalusta on vankkaa
neuvostoliittolaista valmistetta ja jaksaa varmasti kantaa kyydissään halokameran.

Ulos sijoitetulle kameralle tarvitaan luonnollisesti säänkestävä kotelointi ja tarkoitukseen sopiva
kotelo löytyikin yhdistykselle lahjoituksena saadusta vanhasta valvontakamerasta. Kotelon sisuskalut uudistettiin täysin ja jotta tarvittavien johtojen määrä saatiin minimoitua, päädyttiin Raspberry- pohjaiseen ratkaisuun (Kuva 1). Raspberry saa virtansa PoE-lisäkortin kautta, joten kameralle menee ainoastaan yksi johto, nettipiuha.

Halokameraprototyypin rakennustyömaa

Kamerana toimii ZWO ASI 120MC-S, jonka resoluutio on 1280*960 pikseliä. Optiikkana on 2,5 mm laajakulmalinssi. Kameran kuva-alan leveys on noin 90 astetta, joten nykyisellä systeemillä systeemi soveltuu erityisesti aurinkokeskeisten 22 asteen renkaan sisä- ja ulkopuolella olevien halojen havainnointiin. Observatoriossa on myös Alcorin allsky-kamera (Alcor System OMEA-1.3M-HCA), jolla voidaan havaita harvinaisempia koko taivaan haloilmiöitä.

Allsky-kameran kuvat löytyy netistä
Siriuksen kotisivuilta ja FMI:n Auroras now-palvelusta. Kameran suojakoteloon on Raspberry Pi 3+:n lisäksi asennettu lämpötilamittakset sisä- ja ulkopuolelle sekä releillä ohjattavat lämmitin ja tuuletin, joiden avulla kotelon lämpötilaa voidaan säätää ja näin estää kosteuden ja jään kertyminen kotelon lasiin. Alumiinikiskojen päähän 3D-
tulostettuun pitimeen asennettiin hitsauslasi Auringon peittäjäksi. Radioteleskoopin ohjausta muutettiin siten, että mikäli Kuu on yöllä näkyvissä, teleskooppi seuraa Kuuta. Muussa tapauksessa teleskooppi katsoo yöllä pohjoiseen ja halokamera toimii revontulikamerana.
Kameran tekniikka rakennettiin ja testailtiin syksyn 2021 aikana ja kamera asennettiin radioteleskoopin kyytiin 20.9.2021 (Kuva 2), joten havaintokokemuksia on kertynyt vasta muutaman viikon ajan. Osa tästä ajasta on luonnollisesti kulunut sopivien valotusparametrien hakemiseen. Useita halohavaintoja on iloksemme jo saatu tehtyä vaikka vuodenaika ei aivan paras olekaan
halohavaintojen tekoon.

Sirius HaloCAM radioteleskoopin kyydissä

Kokonaan oma lukunsa on kameran ottamien kuvien halokuvien analysointi. Toistaiseksi kuvista lasketaan 5 min ajalta otettujen kuvien keskiarvokuva, tälle USM-suodatus sekä halokuville usein käytetty B-R-käsittely. Kuvia on helppo pinota, sillä hyvän seurannan vuoksi Aurinko pysyy kuvissa paikallaan eikä mitään kuvien kohdistusta tarvita. Vuorokauden kuvista koostetaan time-lapse video,
josta voi pikakelauksella käydä läpi päivän materiaalien ja sitten tarvittaessa ottaa tietyn ajankohdan kuvat tarkempaan käsittelyyn. Viiden minuutin aikana tallennettavista kuvapinoista ja USM- suodatetuista kuvista haloilmiöt löytyvät helposti vaikka yksittäisistä kuvista niitä on usein hankala havaita.

Jo muutaman viikon kokemusten perusteella voi sanoa, että systeemi vaikuttaa varsin
lupaavalta ja tarjoaa mahdollisuuden esimerkiksi halojen määrän tilastointiin ja automaattisiin
halohälytyksiin. Kuvankäsittelyä tullaan jatkossa kehittämään sitä mukaa, kun uutta
havaintomateriaalia kertyy. Keskiarvokuvien tai vuorokauden aikana generoitujen time-lapse
videoiden julkaiseminen on myös suunnitteilla. Uusin kameran ottama kuva löytyy Hankasalmen
observatorion kotisivuilta osoitteesta murtoinen.jklsirius.fi/HaloCAM.html.
Syyskuun lopun ja lokakuun alun aikana on kuvista löytynyt lähinnä 22 asteen renkaita sekä Kuun
että Auringon ympärillä. Haloja on esiintynyt 23.9, 25.9, 3.10 ja 4.10. Joinakin päivinä on havaittu
sivuauringot ja 22 asteen ylläsivuava kaari (Kuvat 3, 5, 6 ja 7).

USM-suodatettu keskiarvokuva, jossa näkyy 22 asteen rengas ja sivuauringot 4.10.2021 klo 10:30

Uusi halokamera täydentää hienosti Hankasalmen observatorion mittavaa havaintolaitearsenaalia.
Pari vuotta sitten observatorioon rakennettiin maailmankin mittakaavassa ainutlaatuinen revontulien kuunteluasema, joka on nyt saanut seurakseen ilmeisesti myös melko uniikin Auringon ja Kuun haloja kuvaavan halokameran.