LE DRIFT-SCAN
La technique du "drift-scan" (balayage par dérive) consiste à
profiter du mouvement des étoiles dans le plan focal du télescope,
lorsque l'entraînement de celui-ci est arrêté, pour
acquérir de longues bandes continues du ciel. Le champ exploré
peut être très grand et ce de manière quasi automatique.
En pratique pour effectuer un scan il faut que les lignes du CCD soient
lues avec une synchronisation parfaite
avec le défilement du ciel au foyer. Par exemple, si compte tenu
de la focale du télescope, de la taille du pixel et de la déclinaison
visée, un étoile passe d'une ligne à l'autre du CCD
en 0.4 seconde il faut que les lignes soient lues au rythme de une toutes
les 0.4 seconde exactement. De plus il est important que les colonnes du
CCD soient parfaitement alignées avec le mouvement est-ouest du
ciel. Le temps de pose est le temps que met un objet pour passer d'un bord
à l'autre du CCD.
L'observation en drift-scan est assez magique car vous pouvez obtenir
des images au kilomètre sans que le télescope bouge le moins
du monde. Le drift-scan est particulièrement efficace dans le cadre
de programmes de surveillance (surveys), par exemple pour la recherche
de comètes ou d'astéroïdes.
Une configuration typique pour le drift-scan. Un téléobjectif
Canon EF300 mm F/4 est monté à l'avant d'une caméra
Audine (modèle prototype reconnaissable au ruban adhésif
entourant son boîtier en plastique). Sur l'image de droite on voit
le montage de la caméra sur un plateau rotatif micrométrique
très utile pour orienter les lignes du CCD parallèlement
au mouvement diurne. Notez que l'objectif vise vers l'équateur céleste,
la direction privilégiée pour faire du drift-scan. La monture
équatoriale ne sert ici que de support, elle n'est pas entraînée
lors des acquisitions.
Image scan réalisée avec une caméra Audine
et un téléobjectif de 300 mm F/4 Canon EF. Le ciel défile
de gauche à droite. On remarque à droite de l’image la rampe
correspondant au début du scan. L’image fait 768 pixels de haut
et 2800 pixels de large. La durée de défilement d’une ligne
à l’autre est ici de 0,418 seconde, d’où un temps total de
prise de vue de 2800 x 0,418 = 1170 secondes, soit environ 20 minutes.
Le temps de pose est de 512 x 0,418 = 214 secondes. Le champ couvert effectif
(il faut retirer la partie de l’image correspondant à la rampe)
est de 3,93 x 1,32°, soit environ 5,2 degrés carrés.
Extrait d’un scan réalisé à la déclinaison
de la nébuleuse d’Andromède (ce champ précède
la galaxie de 10 minutes de temps, le ciel défile de gauche à
droite), soit une déclinaison centrale de +41°. A une telle
déclinaison la différence de vitesse angulaire entre le centre
du champ et les parties haute et basse est très sensible. Dans cette
direction de visée et avec la configuration optique utilisée
l'image est inexploitable au-delà d’une bande de 0,3° de large
de part et d'autre de la déclinaison centrale. Une petite erreur
d'orientation détériore encore la situation. Le drift-scan
tel qu'il est pratiqué ici n'est utilisable efficacement que pour
des déclinaisons comprises entre +25° et -25°, ce qui couvre
la zone de l'écliptique.
Simulation numérique de la dérive d'une étoile
dans la configuration instrumentale ayant permis d'acquérir l'image
précédente. Entre chaque point de la courbe il s’écoule
10 secondes. Ce type d'analyse permet de déterminer avec précision
le champ pouvant être effectivement couvert, l'impact d'une erreur
d'alignement ou de vitesse, les corrections à apporter, ... La technique
du drift-scan avec Audine a fait l'objet d'études assez poussées
car cette caméra est fort bien adaptée et le champ d'application
prometteur. Actuellement Audine est pilotée en drift-scan par une
version spéciale du logiciel QMiPS32.
L’amas globulaire M2 observé avec la technique du drift-scan.
Ces images sont le résultat d’un compositage de 3 scans successifs.
A gauche, avec un objectif Leitz Telit de 200 mm F/4 et un filtre froid
BG18. A droite, avec un objectif Canon EF de 300 mm F/4 et un filtre froid
KG3. L’image acquise avec l’objectif de 200 mm de focale a été
agrandie à la même échelle que celle réalisée
avec l’objectif de 300 mm. La supériorité de ce dernier est
évidente en terme de résolution, d’une part à cause
de la focale plus longue, d’autre part à cause d’une meilleure correction
chromatique. L’utilisation d’un filtre KG3 plutôt qu’un BG18 améliore
aussi la détectivité très sensiblement. En contrepartie,
le champ couvert est plus faible avec l’objectif de 300 mm.
La comète C/1997 J2 (Meunier-Dupouy) observée
en drift-scan par +20° de déclinaison avec un téléobjectif
de 300 mm F/4 Canon EF. Il s'agit d’un compositage de 4 scans, le temps
s’écoulant entre le début de chaque scan étant de
l’ordre de 20 minutes. Ce temps est suffisant pour mettre en évidence
le mouvement de la comète parmi le fond d’étoiles. A droite,
les 4 images élémentaires ont été recentrées
sur les étoiles, et à gauche, sur le noyau de la comète.
La queue de la comète est bien visible avec son extension vers le
nord. Ces images montrent qu’il est possible d’obtenir de bons résultats
en drift-scan même à une déclinaison importante. Une
petite portion seulement du scan est montrée ici, mais tout le champ
(1,3° de large) a pratiquement la même qualité.
Partie d’un scan passant par le champ de galaxies centré
autour de NGC 7619. La modestie de l’instrument d’observation, un téléobjectif
de 300 mm de focale, laisse peu de chance de découvrir une supernova,
bien qu’avec un peu de persévérance et en pointant dans une
région dense comme l’amas de la Vierge…
L'acquisition en mode drift-scan avec Audine est actuellement possible
depuis une version spéciale de QMiPS32 (non disponible immédiatement)
et depuis une commande en ligne de Pisco.