15kgの巨大望遠レンズで天体写真を撮ってみた

その形から「バズーカ」とか「エビフライ 」などとよばれることがあるとても大きな望遠レンズがあります。重さはなんと15kg。

これで天体写真を撮ったらどんなふうに写るのかなぁ……。

初めてこのレンズを見た時に思った好奇心から、なんとか天体を撮るまでの顛末を書いてみます。
この記事は機材のレビューでもなければ天体写真のハウツーでもありません。
天体写真を撮るためにはこんなことをやっているのかと笑って楽しんでいただければと書いたものです。できるだけ多くの方にわかりやすいように書いたつもりですが、説明がしきれていないところもありますのでご容赦ください。

天体には望遠鏡？　望遠鏡と望遠レンズの違いは

遠くに小さく見えるものを大きく写すには、望遠鏡か望遠レンズを使います。写真を撮る上で、この２種類の機器の違いは何でしょうか。

望遠鏡は天体を見たり撮影するための機器なので、遠くにあるものがくっきりと見えるようにつくられています。

月までの距離は約40万km、アンドロメダ銀河は約250万光年。両天体までの距離にはものすごく差がありますが、ピントは同じ位置で合います。だいたい10km以上離れたものについてはピントは同じなので、本当は無限ではないけれど「無限遠」という用語を使い「無限遠にピントが合う」などと言います。望遠鏡は無限遠のものに向けたときに性能を最大限発揮できるように設計されています。

一方、望遠レンズは天体だけを撮るものではないので、無限遠だけではなく、近くの花や人物、風景などさまざまな距離にピントが合ってくっきり写るように設計されています。また、望遠鏡にはない「絞り」がついてる他、オートフォーカス機能、ズーム機能、手ブレ補正機構など一般の撮影に便利な機能が付いているものもあります。

望遠鏡も望遠レンズも無限遠がくっきり写るのなら、天体も全部望遠レンズで撮ればいいのではないか。

というとそうでもありません。

望遠鏡やレンズにはそれぞれ固有の焦点距離があります。焦点距離が長いものほど大きく写ります。天体を写すには、焦点距離が長いものが必要になります。たとえばアンドロメダ銀河を画面いっぱいに写そうと思うと必要な焦点距離は約500mm（フルサイズ換算）。オリオン大星雲は約1000mmです。ところがこんなに長い焦点距離の望遠レンズで、無限遠の星をくっきり写せるものを作ろうとするとたいへん重く高価なものになってしまうのです。

天体を撮影する場合、大雑把に言うと300mmくらいまではカメラ用レンズを使う場合が多く、それ以上長い焦点距離では望遠鏡を使うことが多いようです。

今回登場する大きなレンズの名前はちょっと長くて
SIGMA APO 200-500mm F2.8 / 400-1000mm F5.6 EX DG
カメラ用レンズながら望遠鏡レベルの焦点距離があって、天体を大きく写せそうです。そして望遠鏡ではありえない、ズーム機能が備わっています。このレンズで天体を狙ったら、どんな使い方ができるのだろうか。そう思って準備を始めました。

シグマ200-500mm F2.8で天体を撮るための準備

一番問題なのが15kgというレンズの重さです。

このレンズを手で持って撮影することは非常に困難です。月や明るい星でしたら三脚に固定して撮ることができるので、これまではそうやって撮影してきました。

三脚とレンズの間にある、方向を調整するための雲台という機器も15kg＋カメラの重量を支えられなければなりません。

星雲や銀河からの光はとても淡いため、数分間シャッターを開けて光を集めて撮影します。その間、地球が自転して星が動いていきます。ただ三脚に固定しただけですと、星は動いた分細長く伸びて写ってしまいます。そこで、星を点に写すために地球の自転に合わせて星を追いかける装置を使います。これが赤道儀です。

さまざまな赤道儀がありますが、それぞれ上に載せられる機材の重さの限界値が決まっています。この写真の赤道儀は6kgまでの機材が載せられます。

わたしが持っていた一番大きな赤道儀は最大搭載重量が15kgでした。まあ、それに載せられないことはないとは思いましたが、レンズの他にカメラや星を追いかけるための小さな望遠鏡も取り付ける必要があり、載せる機材の総重量は17kg近くになりそうです。限界以上の重量の機材を載せて、赤道儀が壊れてしまったり、最悪の場合まるごと転倒などということも考えられます。

そこで最大搭載重量20kg程度の赤道儀を検討することにしました。目星をつけたのがSky Watcher の EQ6R という赤道儀なのですが、少し困りました。この赤道儀自体の重量が、三脚やバランスを取るためのおもりの重さをのぞいた本体だけで17kgもあるのです。これまで15kgのレンズを持ち上げるのに腰への負担があったものですから、17kgの積み下ろしで腰を傷めないか不安になりました。店頭で実際に重さを確認してみようと早速望遠鏡ショップへでかけました。そして実際に持ち上げさせていただいた感想は

「これはマズい…」

20年ほど前に重いものを持ち上げたことがきっかけで腰を傷めたことがあって以来、無理はしないように気をつけているのです。これは危険だ、やめておこう、と諦めてお店をあとにしました。しかし……。

あのレンズ、赤道儀に載せてみたいなぁ…。

という想いが日に日に強くなっていきました。そして約1ヶ月後にはあの危険でマズいはずの赤道儀を注文してしまいました。ところがどうやら1ヶ月も悩んでいるうちに売り切れてしまったようで国内に在庫が一つもなくなっていて、納品は2ヶ月後となりました。待っている間はほんとうに楽しみで、こんなに買ったものが届くのが待ち遠しいと思ったのは久しぶりでした。そしてきっかり2ヶ月後に無事赤道儀がとどきました。

さっそく組み立ててレンズを載せてみます。

見たことのない絵づらです。

一人で15kgのレンズを載せる作業も落ち着いて慎重に行えばそう難しくはありませんでした。でもこれ以上の重さはわたしには無理、というギリギリな感じでした。

そしてすぐ購入したのがこちら。

重い荷物を持つときに腰をサポートするためのベルトです。

赤道儀は地球の自転に合わせて動くのですが、焦点距離が長いレンズを使うとき、星を点として写すには精度が足りないことがあります。そんなときには、撮影用とは別に小さな望遠鏡とカメラを取り付け、実際の星を自動で監視してズレないよう赤道儀に指令を出し続ける装置を使います。これをオートガイダーといいます。

余談ですが、昔は生身の人間がガイダーとなり、星が中心からずれないように望遠鏡を手動で操作し続けたものです。極寒の夜、ひと時も目を離さず凍える手でハンドルを回し、小一時間星を追っていたのです。

さて、このオートガイダーの小さなカメラ付き望遠鏡をどこかに取り付けなければならないのですが、このシグマ200-500mm F2.8にはその足掛かりがありません。望遠鏡ですとファインダーの取り付け部や鏡筒バンドに部品を取り付けられることが多いのですが、この大きなレンズにはそいういったパーツを取り付けるネジ穴などがありません。

そこで、レンズを赤道儀に取り付けるためのプレートを大型のものにして、このように取り付けることにしました。赤いのがプレート、その下にコバンザメのようについているのがオートガイダーのミニ望遠鏡とカメラです。

外からの余計な光を遮るための大型のフードも作りました。フードを大きくすることによってレンズに夜露がつくのを防止する効果もあります。夜露防止のためさらに電気で加熱するヒーターを外側に巻いて取り付けます。レンズを少しあたためてあげると夜露がつきにくくなるのです。もし天体を撮っている最中に夜露がつくと、星がぼやけたり全体が暗くなったりして失敗となります。

天体用CMOSカメラが使えない……

今回は一般撮影用のカメラレンズを無理やり望遠鏡として使うので、制約もありました。天体撮影に最適な冷却CMOSカメラが使えないのです。こちらが冷却CMOSカメラです。

冷却CMOSカメラの利点についてはまたいずれ書こうと思いますが、一般のカメラとは使い勝手の点でも大きく違います。

シグマ200-500mm F2.8はズーム機能とピント合わせを電動で行うレンズです。レンズ本体にこのようにバッテリーを入れ、カメラを取り付け、カメラの電源を入れると起動します。

ズームリングやピントリングを操作すると内部で音を立ててメカが動きます。

さて、わたしの持っている冷却CMOSカメラにはレンズを操作する機能がなく、一般のカメラに備わっている、レンズと通信をするための接点がありません。つまり、冷却CMOSカメラを取り付けることはできてもレンズが起動せず、ズームもできなければピントを合わせることもできないのです。これについては今後対策を考えるつもりですが、とりあえず一般のカメラボディーで撮影することにします。

一般といっても、天体用には向き不向きがありますので、今回はキヤノンの天体専用ミラーレス一眼、EOS Raを使うことにしました。

いよいよ赤道儀に載せて天体を撮ってみる

赤道儀が来たのはちょうど満月のころでした。天体を撮影するには月明かりがない暗い夜が適しているため、満月前後は避けたいところです。下弦の月以降、細い月であれば撮れるのですが、月とお天気の条件が整うまで2週間ほど待つことになりました。準備が万端過ぎて、前のめりになりつつ待ちました。

そしていよいよ赤道儀を使って天体撮影に挑戦する日がやってきました。

いろいろなテストを兼ねてこの夜にねらったのはオリオン座にある馬頭星雲です。撮れた写真がこちらです。

右の馬の頭のような形をした黒いところが馬頭星雲、明るい星はオリオンの三ツ星の一つ、アルニタク。このエリアを撮影すると望遠鏡でも望遠レンズでも明るいアルニタクのゴーストが発生しやすいのですが、今回の撮影ではゴーストらしいものは全く見られません。このレンズは非常に逆光に強いことがわかっていたのですが、星を対象にしてもそれが確認できました。焦点距離は888mm。絞りはF5.6→F6.3に。145分かけて撮影（300秒×29フレーム）しました。

撮影には電源が必要です。赤道儀、レンズを温めるヒーター、オートガイダー、ガイド鏡のレンズを温めるヒーターなど、このようなバッテリーから電気を供給します。冷え込む夜にはバッテリーが弱るので、保温バッグに入れます。

今回は赤道儀とオートガイダーを新調したこともあり、初めての機材構成だったので何件かの失敗をすることを想定していたのですが、準備したものほぼ全てがうまく動作しました。ものごと最初はなにか失敗するので、できるだけ早く失敗して不具合をつぶし、本番に備えたいと常々思っています。

その本番の一つが翌々日の細い月と金星の撮影です。

一年に一度あるかないかというくらい細い月と金星が近づいて見える日です。地平線から昇ってくる瞬間から夜が開けて明るくなるまでの30分間が勝負です。あらかじめ天体のシミュレーションアプリで時刻、方位、画角をチェックしておきます。

地平線近くの現象なので、風景と一緒の構図もねらいます。たくさんの撮影場所候補の景色と天体位置をシミュレーションして構図を決めておきます。候補のうち、実際どこに行くかは出発ぎりぎりに天気予報を確認して決めます。現象は明け方なのですが、前日の明るいうちに現場に到着して景色と足場の確認をします。

明け方までの時間、一晩近く天体を撮影できるのでほくほくです。

まずはアンドロメダ銀河を撮影してみます

アンドロメダ銀河があるアンドロメダ座は秋の星座で、冬になると撮影しづらくなります。ですから早めに撮っておかなければならない対象です。来週くらいでいいかなと思っていると、晴れない日が続いて、晴れる頃には月夜になって来年までチャンスが来ないなんていうこともあり得ます。星空との巡り合わせは貴重なのです。「後で」はないといつも思っています。

アンドロメダ銀河は私達の銀河のお隣の銀河です。まわりにたくさん写っている星は、ずっと手前にある私達の銀河の星々です。レンズ状の円盤は中心が最も明るく縁にいくほど淡くなっていますが、よく見るとかなり外側まで広がっています。画面いっぱいに写るよう焦点距離は500mmにセットしました。星をシャープに写すために絞りを少し絞ってF2.8→F3.5に。135分かけて撮影（300秒×27フレーム、5秒×50フレーム）しました。

アンドロメダ銀河が西に低くなりましたがまだ夜半なので別の対象を撮ります。対象を変えると適した焦点距離も変わるため、もし望遠鏡を使っているなら別の望遠鏡に変えなければなりませんが、ここでズームできるのがこのレンズを使う最大のメリットです。

焦点距離を短くしてオリオン座の中心部をねらう

ちょうど南に高く昇ったオリオン座を撮影することにしました。オリオン座も太陽と同じように東から昇って西へ沈む日周運動をしています。風景を入れてオリオン座を撮影したいときはオリオン座が東から昇るときか西へ沈む時が撮影チャンスなのですが、星や星雲だけをクローズアップで撮影する場合は、その星座ができるだけ空高く昇ったタイミングで撮影します。空の低いところでは厚い大気の層の向こうに天体が見えることになり、かすんでしまいます。また、空の低いところは街の灯りで明るくなってしまっていることが多いのです。天体が一番空高く昇ることを「南中する」といい、その時刻を「南中時刻」といいます。天体撮影は南中時刻前後がくっきり写すチャンスです。

オリオン座には色鮮やかな星雲がいくつもあります。三ツ星の左には馬頭星雲、三ツ星の下のほうにオリオン大星雲があり、たいへんにぎやかです。三つ星とオリオン大星雲を入れた構図にするため焦点距離を228mmにセットしました。

光っている有名な星雲以外のところにも、ぎっしりと雲のようなもの（星間分子雲）があることがわかります。今回使用したカメラ、キヤノンEOS Raは天体専用ミラーレス一眼カメラで、普通のカメラでは写りにくい赤い星雲がよく写るように作られています。また、高感度で撮影したときにノイズが少ないのも優れた特徴です。

ここに掲げてあるものに限らず、お見せしているわたしの写真のほとんどは撮影後にトリミングしています。撮影時には上下左右に余裕をもたせて構図を決めているのです。その理由は、写真の用途によって左右の比率が変わるからです。Twitterでの投稿、壁紙での使用、写真集、雑誌、カレンダー、プラネタリウムドームでの投影、全て左右の比率が異なります。特に、何枚も撮影できない状況では、さまざまな用途を想定してトリミング前提の、余裕をもたせた構図で撮影しておくのです。トリミングのデメリットは、カメラの画素を全部使えないことにありますので、より高画素のカメラがありがたいわけです。

月と金星が寄り添う光景をねらう

夜明けが近づき、細い月と金星が並んで昇ってくる時間となりました。望遠鏡、望遠レンズ、中望遠、など4台のカメラを東の低空に向けます。

ちょうどこの日はふたご座流星群のピークでもありました。そのふたご座流星群の流星でしょうか、月と金星が昇ると同時に一筋、構図の中に飛び込んでくれました。ズームで画角を広めにとっていたために写りました。

昇ったばかりの月は大気の影響で赤味がかっていて歪んで見えます。月の陰の部分もほのかに光って見えるのは、地球の光が当たっているからです（地球照といいます）。赤道儀を使っているため、地上風景は少しブレていますが薄暗い景色ですとブレは目立ちません。

やや高度が上がり、大気の影響が少なくなったところで焦点距離を長めの888mmにズームしてクローズアップで撮影します。地球照の部分を鮮明に写すために露出は長めの13秒です。赤道儀に載せなければ日周運動で天体がブレてしまう露出時間です。星雲や銀河に限らず、月でも赤道儀に載せなければ撮れない写真があります。

月や金星など明るい天体を撮影すると、レンズ内で余計な光が反射してできるゴーストが写ることがあります。似た状況で他のレンズを使ってゴーストが発生した例がこちらです。明るく写った月の対角線上にいくつかのゴーストが写っています。

今回はこのゴーストが見られませんでした。つくづく逆光に強いレンズだと思います。
このレンズ一本でさまざまな対象をベストな焦点距離で撮ることができそうです。また、刻々と変化する天文現象を地上風景と一緒に撮る際は、臨機応変なズーミングができるこのレンズが活躍しそうです。フレアやゴーストが抑えられるので強烈な明度差の天体にも向けられそうです。

後日撮影したオリオン大星雲の写真を掲載して今回の記事は終わりにしたいと思います。

シグマAPO 200-500mm F2.8 / 400-1000mm F5.6 EX DGによるオリオン大星雲（M42）
焦点距離888mm、絞りF7.1、カメラはキヤノンEOS Ra、感度ISO1600　総露出時間約130分（300s×25　5s×50）。オリオンの三ツ星の下にある全天で屈指の明るい星雲です。空の暗いところでは双眼鏡や肉眼でもその存在はわかりますが、鮮やかな色や形は長時間光を集めた写真ならではのものです。この星雲は恒星が誕生している場所で、星のゆりかごといえます。

終わりに

最後までお読みくださってありがとうございました。
noteに記事を書くのは初めてのことで、今一番書きたいことを書きました。

読み進めるうちにうすうす感じてくださったかと思うのですが、このレンズを赤道儀に載せることはあまりお勧めできません。
あくまで個人的なロマンを追求してやったことです。
写りはすばらしいのですが、天体を撮るときはもっと軽い普通の望遠鏡や望遠レンズを使った方がいいです。望遠鏡をお持ちでなくても、もし望遠レンズがあるなら、あとは赤道儀を手に入れて星雲や銀河を撮影することができます。

わたしは以前から、このレンズを赤道儀に載せて夜空の宝石のような天体を撮ってみたい、と思っていましたが、今年はいろいろな状況が重なって、ついに実現できました。
自分の好きな道具を使ってあれこれ考えながら準備して、いざ実践の星空の下、はるか数百万光年先からやってきた光をとらえる。この過程のすべてが楽しくて、わたしはずっと星空を撮っているのだと思います。

今後起こる驚くような天文現象に対応するためのロマンあふれる機材がまた一つ準備できました。急な出撃でも運用できるように定期的に持ち出して慣れておこうと思います。
腰には充分気をつけつつ。

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レンズ　SIGMA APO 200-500mm F2.8 / 400-1000mm F5.6 EX DG
赤道儀 Sky Watcher EQ6R
カメラ Canon EOS Ra
赤道儀を見に行った、お世話になっている望遠鏡ショップ　シュミット
本文中に使用した天文シミュレーションアプリ　SkySafari Pro

※赤道儀の最大搭載重量は各メーカー独自の目安です。