L’astrophotographie numérique


L’avènement de l’imagerie numérique en astronomie a révolutionné ces dernières années l’approche qu’ont les astronomes amateurs. En effet il est possible maintenant et avec du matériel courant de réaliser des images au moins égales voire supérieures en qualité à ce que faisaient les professionnels il y a seulement quelques années.

Pour débuter nous allons aborder le sujet par la partie matérielle c’est à dire que nous faut-il pour faire de l’astrophotographie ?

La monture

La qualité de la monture est souvent délaissée par les amateurs qui se concentrent plus sur la qualité optique de l’instrument. Il faut savoir qu’un bon suivi est un des composants principaux d’une bonne photo astronomique.

Pour l’astrophotographie il est quasi indispensable d’avoir une monture motorisée en ascension droite, le suivi se fait pas l’intermédiaire d’un moteur électrique qui, via une série d’engrenages (moto-réducteur), entraîne une vis sans fin. Chaque engrenage engendre un défaut de suivi (ce défaut se réduit à mesure que le prix de la monture augmente) qui fait que le suivi de la monture accélère puis ralentit et ainsi de suite, c’est ce que l’on nomme l’erreur périodique. Cette erreur périodique peut aller pour une monture bon marché de plusieurs minutes d’arc à une à deux secondes d’arcs pour les montures haut de gamme.

La mesure de cette erreur périodique est assez simple : il faut pointer une étoile avec une webcam au foyer du télescope ou de la lunette et à l’aide d’un logiciel (Iris , Astro-Snap, PEASapproprié mesurer les erreurs de suivi.

Voici un exemple de ce que l’on obtient :



Ici on voit deux périodes de la vis sans fin (600 secondes), l’erreur de suivi est de 80 secondes d’arcs environ. La grande période correspond au défaut de la vis sans fin, chaque « petite bosse » correspond au défaut d’un engrenage et chaque sous « petite bosse » correspond à un autre engrenage plus petit etc…

Le graphique d’une monture parfaite serait une ligne droite horizontale sur zéro arc seconde (arcsec sur le graphe).

Plusieurs solutions existent afin de réduire l’erreur périodique d’une monture (hormis celle qui consiste à en acheter une autre) :

  • Le graissage et réglage du moto-réducteur ainsi que de la vis sans fin.
  • Le remplacement de la vis sans fin et du moto-réducteur.
  • Utilisation du correcteur d’erreur périodique, en effet certaines montures dites « informatisées » permettent l’amélioration électronique de la mécanique de suivi de la monture. Pour ce faire la monture apprendra quand elle accélère et quand elle décélère et adaptera la vitesse du moteur en conséquence.Le graphique de la page suivante montre la mesure de l’erreur périodique de la même monture avec le correcteur d’erreur périodique enclenché (attention l’échelle en ordonnée est plus petite). Nous constatons maintenant que l’erreur périodique maximale est de 40 secondes d’arcs soit une diminution d’un facteur 2 ce qui est tout à fait correct pour une monture d’entrée de gamme : (Base de données des erreurs périodiques des montures)

L’instrument

L’autre pièce importante c’est l’instrument car c’est lui qui formera l’image sur le capteur de l’appareil photo.

Deux principaux types d’instruments sont utilisables : les réfracteurs (lunettes, objectifs photos) et les réflecteurs (télescopes Newton, Schmidt-Cassegrain etc…) les premiers donnant de meilleurs résultats que les seconds mais sont bien plus onéreux à diamètre égal.

Deux paramètres sont à prendre en compte dans le choix d’un instrument : la focale et l’ouverture. La focale déterminera le champ couvert par l’appareil photo c’est à dire la surface de ciel que couvrira la photo. Une petite focale (typiquement 500mm) est idéale pour les grandes nébuleuses brillantes (nébuleuse d’Orion, nébuleuse de la Tête de Cheval etc..) alors qu’une longue focale (typiquement 2 à 3 m) est plus adaptée aux petits objets (nébuleuses planétaires, galaxies) et aux planètes. Une longue focale fera aussi apparaître plus rapidement les défauts de suivi de la monture. L’ouverture de l’instrument détermine la quantité de lumière captée par l’instrument, en ciel profond : plus l’ouverture est grande, moins il faut de temps de pose, en imagerie planétaire une grande ouverture fera apparaître plus de détails. Un bon compromis pour débuter en photographie du ciel profond est une lunette de 80mm d’ouverture et de 500mm de focale. Ce type de lunette offre l’avantage d’une bonne qualité optique pour un prix relativement abordable (environ 500€).

L’appareil de prise de vue

4 principaux types d’appareil de prises de vue existent en astrophotographie : 2 pour le ciel profond (caméras CCD et appareils photo reflex numériques) et 2 pour l’imagerie planétaire (webcams et caméras vidéo spécialisées).

Les caméras CCD sont des « super » appareils photo numériques spécialisés dans l’astrophotographie mais coutent très cher, le but de cet article étant l’astrophotographie avec des moyens courants ce type de matériel ne sera pas abordé. L’appareil photo reflex numérique (APRN) offre quant à lui un compromis intéressant pour l’astrophotographie : son capteur est assez large et comporte beaucoup de pixels (6 à 10 millions) pour un prix relativement accessible (environ 450€). Il en existe différents modèles mais un seul est adopté par les astrophotographes amateurs : le Canon EOS 350D (sorti il y a plus de trois ans, il est remplacé par le 400D et aujourd’hui par le 450D mais est encore disponible dans quelques rares magasins). Son intérêt réside dans son capteur numérique faiblement sensible au bruit thermique qui brouille les photos en longue pose (le 400D et 450D sont légèrement moins performant dans ce domaine).

Les webcams (et les caméras vidéo spécialisées qui sont en fait des versions améliorées des webcams) sont initialement dédiées à la vidéo-conférence sur Internet mais offrent en astronomie un moyen peu cher (environ 70€ pour une bonne webcam) d’imager les planètes du Système Solaire. La webcam la plus prisée par les amateurs est la Philips SPC 900NC.

La communauté des astrophotographes amateurs étant prolifique, beaucoup de logiciels (la plupart gratuits) ont été développés pour ces deux appareils (Canon EOS 350D et Philips SPC 900NC) ainsi que des modifications (Exemple) pour en tirer le meilleur parti.

Divers

Afin de piloter l’appareil de prise de vue et de traiter les images il vous faut un ordinateur (portable de préférence). Pour coupler l’APRN à l’instrument une bague T2 (20-30€) est nécessaire, pour la webcam il existe une bague d’adaptation (30-40€) qui se met à la place de l’objectif d’origine et se glisse dans le porte oculaire de l’instrument. Il existe des lentilles supplémentaires à rajouter entre l’instrument et l’appareil de prise de vue : la lentille de Barlow permet d’augmenter la focale (utile en imagerie planétaire), à l’inverse le réducteur de focale permet de la réduire et ainsi d’augmenter le champ de la photo, le correcteur de champ permet de corriger certains défauts optiques de l’instrument.

L’usage de filtres interférentiels permet par exemple de limiter la pollution lumineuse très pénalisante en astrophotographie ou bien de ne laisser passer que des longueurs d’onde précises de la lumière et ainsi faire ressortir les détails de certaines nébuleuses.

Il est absolument nécessaire de bien connaître son matériel mais aussi de bien savoir le régler : savoir faire une bonne mise en station de sa monture et savoir collimater son instrument.

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