LES INSTRUMENTS

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Quelques notions de base :

L'optique : diamètre et focale

Le diamètre

        La caractéristique essentielle d'un instrument d'astronomie est le diamètre de son optique (miroir d'un télescope ou objectif d'une lunette). Plus ce diamètre est élevé, plus l’instrument collecte de la lumière et plus il est capable de discerner de fins détails. Par exemple, pour une qualité d’optique équivalente, un télescope de 200mm collecte 4 fois plus de lumière qu'un autre de 100mm, tout en étant capable de distinguer des détails deux fois plus fins. S’il semble donc logique de toujours s’orienter vers un diamètre le plus élevé possible, il ne faut cependant pas oublier certains aspects pratiques. Tout d’abord, les gros instruments sont difficilement transportables. De plus, ils n’offrent tout leur potentiel que lorsque la turbulence atmosphérique est faible et que le ciel est bien noir. Ainsi, en ville et dans des conditions moyennes d’observation, une bonne lunette de 100 mm peut rivaliser avec un télescope de plus gros diamètre.

La focale

        La distance focale, appelée simplement focale, est la distance entre le miroir d'un télescope (ou la lentille d'une lunette) et son foyer (endroit où se forme l'image d'un objet à l'infini). En observation, la focale n'est pas un paramètre de première importance, car il est le plus souvent possible d'obtenir le grossissement souhaité grâce à la vaste gamme d'oculaires disponible sur le marché. En revanche, elle devient un paramètre déterminant en photographie, puisqu'elle influe à la fois sur la taille de l'image et sur le temps de pose. Plus la focale est importante, plus les objets sont grossis sur le film, mais plus le champ est réduit. Par exemple, une minuscule nébuleuse planétaire comme "l'émeraude" ne pourra être photographiée avec la même focale qu'une grande nébuleuse diffuse comme "America". Une focale inférieure à 500 mm (téléobjectifs, chambres de Schmidt) permet de photographier de vastes étendues de gaz et d’étoiles. Une focale entre 1 et 1.5 mètres est un bon compromis pour photographier la plupart des objets "classiques" du ciel profond. Enfin, des focales supérieures à 2 mètres sont utiles pour enregistrer avec précision des objets de taille modeste. Certains dispositifs permettent de modifier la focale pour la photographie du ciel profond : réducteurs de focale ou au contraire lentilles de Barlow. En imagerie planétaire, la focale de départ de l'instrument importe moins puisque cette dernière pourra être amplifiée à l'aide d'une ou plusieurs Barlows et/ou d'un oculaire. Les utilisateurs de caméras vidéo et webcam se utilisent un rapport F/D (focale/diamètre) généralement compris en 20 et 40, selon la taille des pixels du détecteur. 

    

La monture équatoriale

        En astrophotographie, plus encore qu'en observation, la monture d’un instrument est un élément tout aussi primordial que la partie optique. Les montures équatoriales, dont l'axe principal, ou axe polaire, est orienté parallèlement à celui de la Terre, permettent de compenser très simplement le mouvement apparent de la voûte céleste. Deux grandes catégories de montures équatoriales sont couramment utilisées par les amateurs : celles à fourche, très compactes mais pas toujours assez stables, et celles dites " allemandes ", qui offrent souvent la possibilité de visée polaire mais qui sont plus encombrantes. Grâce à un moteur d'entraînement, très commode pour l'observation et indispensable en photographie, le suivi est automatique et les astres restent immobiles dans le champ du télescope. Les nouvelles générations de télescopes Go-To utilisent des montures alt-azimutales, également motorisée double axes, qui ne sont pas orientées vers l'axe polaire mais verticalement. Si le suivi convient très bien à l'observation ainsi qu'à la photographie lunaire et planétaire, il est inadéquat pour la photographie à longue pose, à cause d'un phénomène de rotation de champ.

    
Le guidage pour la photographie du ciel profond

        Avec un moteur, le suivi est en général parfait pour la photographie de la Lune et des planètes, où le temps d’exposition ne dépasse pas quelques secondes. En revanche, une monture n'est jamais assez précise, ni assez bien réglée par l'astronome, pour que les astres ne dérivent pas durant les longues poses sur le ciel profond. Afin que le cliché demeure parfaitement net, il n'y a pas d'autre solution que de contrôler une étoile "témoin", appelée étoile guide. Ce contrôle se fait aujourd'hui par ordinateur, grâce à une petite camera reliée à un ordinateur. En fonction des déplacements de l'étoile, un logiciel envoie des impulsions aux moteurs de la monture pour ramener immédiatement l'étoile dans sa position initiale. Il est donc nécessaire de posséder des moteurs sur les deux axes de la monture ainsi qu'un dispositif permettant l'autoguidage.

        La caméra de guidage peut être placée sur un second instrument, une lunette guide par exemple. On dispose alors d'un large champ pour repérer une étoile guide brillante. Il faut cependant une monture suffisamment robuste pour supporter les deux instruments. De plus, des flexions entre les deux instruments peuvent se produire durant la pose s'ils ne sont pas tous deux parfaitement solidaires. Cela se traduit par un allongement des étoiles sur le film, malgré un suivi rigoureux. Le diviseur optique est un accessoire permettant d'utiliser l'intrument principal pour le guidage. Ce dispositif prélève une partie de l'image hors du champ du film. On élimine les problèmes de surcharge et de flexion que l'on rencontre avec une lunette guide. Cependant, la zone de recherche d'une étoile brillante est nettement restreinte et souvent de moins bonne qualité puisqu'en bord de champ.

         Notons que certaines caméras CCD haut de gamme possèdent un capteur de guidage intégré, ce qui résoud toute question d'instrument secondaire de guidage. En outre, ces caméras peuvent être connectées à un système d'optique adaptative, améliorant nettement la précision et la réactivité du guidage.


Les instruments utilisés... Par diamètre croissant !

LA LUNETTE EDT ASTRO-PHYSICS

Diamètre : 105 mm
Formule optique : triplet apochromatique
Focales :
610 mm (foyer direct F/D 5.8) - champ 2.1°x1.4° sur capteur APS-C
470 mm (réducteur-correcteur F/D 4.5) - champ 2.6°x1.8° sur capteur APS-C

Cette petite lunette est très compacte (longueur 48 cm, poids 4 kg). Elle est très polyvalente puisque qu'elle permet à la fois de pratiquer l'observation, l'astrophotographie à grand champ et la photographie de la Lune et des planètes (aberrations chromatiques négligeables). Au foyer direct, un aplanisseur de champ optionnel permet de corriger l'astigmatisme en bord de champ, dû au faible rapport F/D.

Cette lunette est installée sur une monture Perl-Vixen SP/DX motorisée sur les deux axes ou une monture AP 900. Pour la photographie du ciel profond, l'instrument est fixé sur la monture par l'intermédiaire d'une platine "maison" qui supporte également une lunette guide (Perl-Vixen 60/700).

   

LE CELESTRON 8

Diamètre : 203 mm
Formule optique : Schmidt-Cassegrain
Focales :
2030 mm (foyer direct F/D 10) - champ 0.6°x0.4° sur capteur APS-C
1200 mm (réducteur Lumicon F/D 6) - champ 1.0°x0.7° sur capteur APS-C

Le Celestron 8 est également, compte tenu de son diamètre important, un instrument très compact et transportable. Il offre des focales complémentaires à celles de la lunette Astro-Physics. Il permet la photographie d'objets de taille modeste, notamment au foyer direct (petites nébuleuses planétaires, amas globulaires…).

Le Celestron 8 est également installé sur la monture SP/DX, par un système de queue d'aronde. NB : cet instrument a beaucoup été utilisé en photographie argentique dans les années 90 mais ne l'est plus que très occasionnellement aujourd'hui.

 

L'Astro-Tech RC 8

Diamètre : 203 mm
Formule optique : Ritchey-Chrétien
Focale : 1600 mm (foyer direct F/D 8) - champ 0.75°x0.5° sur capteur APS-C

Ce télescope est destiné à l'imagerie du ciel profond. Equipé d'un tube en carbone, d'un miroir en quartz et d'une formule Ritchey-Chrétien, il est idéal pour la photographie des astres faibles. Son obstruction très importante (0.42%) le rend moins compétitif sur la Lune et les planètes. Un test de prise en main de ce télescope est accessible ici. Le RC 8'' est installé sur la monture AP 900, destinée initialement au C14 mais très stable et polyvalente. L'autoguidage est assuré par une webcam classique (ToucamPro II) installée sur une lunette 60/700 en parallèle du télescope grâce à un système d'anneaux Losmandy. Aucune flexion différentielle n'est à déplorer.

 

LE CELESTRON 14

Diamètre : 355 mm
Formule optique : Schmidt-Cassegrain
Focales :
3890 mm (foyer direct F/D 11) - champ 0.3°x0.2° sur capteur APS-C
2300 mm (réducteur Lumicon F/D 6.5) - champ 0.5°x0.35° sur capteur APS-C

Le Celestron 14 est un instrument imposant, qui demeure néanmoins transportable grâce à sa formule Schmidt-Cassegrain. La quantité de lumière perçue est très importante et permet de distinguer des détails sur de nombreux astres du ciel profond. Plus sensible à la turbulence que les télescopes plus petits, il est capable de fournir, lorsque cette dernière se tient tranquille, des images extrêmement fouillées des surfaces planétaires. Outre les observations, il est utilisé pour l'imagerie planétaire avec caméra vidéo et a été utilisé pour la photographie du ciel profond. Le tube optique est installé sur une monture allemande Astro-Physics 900SMD. Cette monture équatoriale offre une qualité de suivi et une stabilité tout à fait exceptionnelles.


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