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Quel télescope acheter et pour quel usage ?
Les accessoires (II) Le Soleil est la seule étoile proche que nous pouvons observer de manière permanente et pratiquement analyser à toutes les longueurs dondes. Son activité de surface est particulièrement intéressante. Seul problème en astronomie, la lumière du Soleil est chaude avec une constante solaire de 800 W/m2 au niveau du sol, d'où l'intérêt de fabriquer des fours solaires afin de produire de l'eau chaude. Autrement dit, si l'énergie du Soleil reste supportable quand elle s'étend sur une grande surface, concentrée en un point, sa chaleur devient brûlante, atteignant 500°C au foyer d'une loupe de 10 cm de diamètre. Ce n'est pas sans raison que les enfants utilisent une simple loupe pour faire brûler de la paille ou d'autres objets pour s'amuser... ! Aussi, ne faites jamais l'expérience de diriger une optique vers le Soleil sans protéger l'objectif. Si par exemple un filtre coloré ou même solaire est placé au niveau de l'oculaire sans protection sur l'ojectif, le verre offrant une faible conductibilité thermique, sous l'effet de la chaleur il va subir un choc thermique en quelques secondes et se casser dans sa masse et peut-être éjecter quelques éclats de verre. Si votre oeil avait le malheur de s'y trouver, il sera brûlé aussi facilement que le ferait un laser de puissance ! Même catastrophe si le Soleil se trouve dans l'axe optique de votre appareil photo équipé de son objectif. Il ne faudra que quelques secondes pour que le faisceau concentré de lumière vienne brûler les parois de la chambre noire ou pire, le capteur CCD si le miroir est relevé. A lire : Soleil : attention danger Soulignons que pour observer un astre près du Soleil (à moins de 10° de distance) comme le fin croissant de la Lune ou de Vénus, vous devez protéger le télescope contre la chaleur du Soleil. En effet en visant la Lune ou Vénus, le faisceau lumineux renvoyé par le miroir primaire placera l'image du Soleil juste à côté du centre optique, ce qui peut brûler tout objet à proximité du miroir secondaire, en particulier sur les télescopes catadioptriques et newtoniens. Sans filtre de réjection ni filtre solaire à l'entrée du télescope, utilisez soit un masque décentré soit idéalement ajoutez un long tube en carton devant l'entrée du télescope pour bloquer la lumière du Soleil et permettra d'observer la Lune ou Vénus sans risquer un accident. Enfin, n'observez pas le Soleil à l'oeil nu. Si vos yeux sont capables de s'accomoder à la luminosité après un temps d'adaptation, ils vont en souffrir au point que vous verrez la "vie en rose" pendant quelques jours ! En fait la rétine de l'oeil n'ayant pas de terminaisons nerveuses mais uniquement des capteurs photosensibles, elle est insensible aux effets du rayonnement UV ou de la chaleur. Vous pouvez donc avoir l'impression que la lumière du Soleil est inoffensive, alors qu'en réalité elle est déjà en train d'abîmer votre rétine. Soyez donc prudent et portez de préférence des lunettes solaires quand vous travaillez près d'un télescope exposé au Soleil. Mais cela ne suffira pas. Feuille et verre métallisés Si vous effectuez des observations régulières du Soleil en lumière blanche, la première solution économique et très efficace est d'utiliser un filtre solaire objectif offrant une transmission de 1/100000e (ND5) pour l'astrophotographie. Vous pouvez acheter la version économique proposée sous la forme d'une feuille de Mylar nue ou montée dans un carton telle que le filtre solaire AstroSolar de Baader Planetarium (25 € pour une feuille A4, elle existe également sertie dans un porte-filtre objectif) ou le modèle EclipSmart serti dans un barillet pour les Celestron C6 et C8 (79/99 €). Il existe également un version en verre optique métallisé chez Thousand Oaks Optical (le modèle 2+ de 152 mm pour C5 coûte environ 105 € chez Optique Unterlinden) et un modèle équivalent vendu par Orion Telescopes & Binoculars. A
voir : Celestron
EclipSmart Solar Filter Review, AstroBlender
Ce filtre est souvent proposé en feuilles souples pour quelques dizaines d'euros, en rouleau ou au format A4. Il se coupe aussi facilement qu'une feuille de papier et peut protéger n'importe quelle optique : téléobjectif, lunette, télescope, viseur, jumelles, caméra, verres correcteurs, etc. Bien que certains modèles soient équipé de fixations adapté au tube de l'optique, les simples feuilles à usage temporaire se fixent avec du papier collant ou un élastique. Les filtres Mylar de bonne facture sont sertis dans un barillet en métal et aplanis pour éviter tout gondolement qui, soi dit en passant n'a aucune influence sur la qualité de l'image. Ainsi que les images-tests de Pedro Ré présentées ci-dessous le montrent bien, selon les modèles la surface solaire prend une coloration bleutée, grise ou légèrement orangée, cette dernière ayant la préférence des observateurs. Selon différents tests, le modèle proposé par Thousand Oaks est un des meilleurs produits de sa catégorie, présentant à la fois une excellente qualité optique, une réponse spectrale uniforme et une agréable image orange du disque du Soleil. A lire : La tolérance de mise au point et champ de netteté Effets de la dilatation thermique, champ de netteté et résolution de l'image Configurations optiques pour l'observation du Soleil, J.-F.Roudier
Le film Baader AstroSolar en polyester aluminé présente toutefois une meilleure distribution spectrale que la feuille en Mylar ou que toute autre solution en polymère (en polytéréphtalate d'éthylène ou PET) telle l'ancien Baader PolySolar (qui reste très performant avec une jolie couleur orange comme le montre cette photo du transit de Mercure du 9 mai 2016). Le film AstroSolar est également moins sensible aux eraflures, aux piqûres et aux autres défauts (cloques, etc) que les autres filtres. Le prisme d'Herschel La seconde solution, bien que beaucoup plus chère, consiste à utiliser un prisme d'Herschel équipé de filtres neutres comme le propose Baader Planetarium avec son "Cool-Ceramic Safety Herschel Prism" qui fut classé "Hot Product 2006" par "Sky & Telescope". Plus récemment, Altair Astro, APM et Antlia (via Teleskop Express) ont également commercialisé un prisme d'Herschel. Selon l'offre, chez Baader ce prisme est livré avec plusieurs filtres neutres dont la densité varie entre ND 0.6, 0.9, 1.8, 3 et 3.8, offrant une transmission de 1/400e à 1/6300e pour l'observation visuelle (modèle V) ou photo (modèle P). Bien que son prix soit disuasif (entre 362 et 520 € selon le fabriquant pour le modèle au coulant de 50.8 mm de diamètre), des amateurs avertis comme Jean-Pierre Brahic, Thierry Legault, Pedro Ré ou Salvato Giampaolo qui utilisent des instruments de grand diamètre (350-450 mm) ont préféré le prisme d'Herschel au film métallisé car outre l'excellente qualité de l'optique, ce système accepte des filtres neutres, continuum (offrant une bande passante de 10 nm autour de 540 nm) et polarisant.
Sachant que la turbulence est en général très forte sous le Soleil, à moins d’observer dans des régions de haute altitude, l’observateur passionné par notre étoile ne pourra pas tirer profit d’instruments supérieurs à environ 150 mm d'ouverture (résolution ~1"). Dans tous les cas les constructeurs vous proposeront un cache objectif, évidé soit en son centre (déconseillé) soit décentré (préférable) de 40 à 125 mm de diamètre selon l'instrument (125 mm pour un télescope de 400 mm de diamètre). Ce cache permet de réduire suffisamment l’intensité du Soleil pour pouvoir l’observer dans de bonnes conditions ou de le photographier en haute résolution sous un filtre solaire ou au moyen d'un prisme d'Herschel. Ceci dit rien ne vous empêche d'utiliser votre lunette ou votre télescope de 200 ou 300 mm d'ouverture (des amateurs le font) mais le prix des accessoires sera aussi proportionnel à la taille de l'instrument. Enfin, il y a l'observation de l'activité solaire en hydrogène alpha (ou d'autres raies spectrales) qui requiert un filtre interférentiel. Nous y reviendrons dans le rapport technique consacré au Soleil en Hα et dans l'article rédigé en anglais consacré aux télescopes solaires. A lire : The market of solar telescopes Le marché des télescopes solaires et des filtres interférentiel H-alpha L'analyseur de turbulence (SSM) Observer le Soleil dans de bonnes conditions peut sembler anachronique sachant que rien que sa présence engendre une forte turbulence dans l'atmosphère et près du sol. S'il est difficile d'évaluer objectivement le niveau de turbulence en portant l'oeil à l'oculaire d'un instrument solaire (on l'évalue plus facilement sur des étoiles avec l'échelle d'Antioniadi, cf. le choix d'un site astronomique), la société d'optique AiryLab proposait un instrument d'analyse de turbulence atmosphérique, le Solar Scintillation Monitor (SSM). Ce détecteur pas plus grand qu'un stylo est livré avec une console d'affichage OLED et un logiciel d'analyse Genika Astro fonctionnant sous Windows. AiryLab ayant cessé ses activités en 2021, depuis ce détecteur est vendu par Miratlas. Il revient à 70 € et le kit de base complet à 400 €. L'utilisation du SSM est très simple. Comme on le voit ci-dessous, il suffit de fixer le détecteur en parallèle sur le tube de la lunette ou du télescope, de l'orienter vers le Soleil (et oui) et de relier le capteur à un ordinateur et optionnellement à une caméra CCD. Le capteur SSM ne fonctionne que de jour et en plein Soleil. Grâce au logiciel d'analyse Genika, le système affiche en temps réel l'évolution de la turbulence au cours du temps sur une échelle exprimée en seconde d'arc, ce qui rend l'interprétation très facile. Il est ainsi possible de suivre graphiquement l'évolution du "seeing" tout au long de la journée et de choisir les périodes les plus propices pour photographier le Soleil.
Comme on le voit sur le graphique présenté ci-dessus à droite, calculée sur une minute peu avant midi, la turbulence moyenne est de 1.5" et semble exploitable pour photographier le Soleil en haute résolution au C8 HαT. Mais si on examine les valeurs instantanées sur la courbe rouge, on constate que la turbulence instantanée présente une forêt de pics dépassant 4" pendant de longues périodes, mais en même temps il y a occasionnellement et pendant quelques secondes plusieurs accalmies durant lesquelles la turbulence est tombée en dessous de 0.8" et même deux ou trois instants en l'espace d'une heure où la turbulence est tombée à ~0.4" qu'il faut absolument exploiter. Avantage de cette solution, le logiciel est capable de piloter un certain nombre de caméras CCD et de déclencher automatiquement l'acquisition d'images dès que la turbulence descend sous un certain seuil défini par l'utilisateur. Le logiciel affiche également des données techniques comme la distance du Soleil en U.A., les caractéristiques du télescope et de la caméra CCD, la résolution de la caméra par pixel, la résolution à la distance du Soleil où on apprend par exemple que 0.66" correspond à une résolution de 486 km sur le Soleil, etc. Après le filtre interférentiel, cet analyseur de turbulence est assurément l'un des produits les plus attractifs pour les astrophotographes passionnés par le Soleil. Les filtres colorés et sélectifs Ainsi que nous l'avons longuement expliqué dans l'article consacré à l'usage et à la qualité des filtres colorés en astronomie, vous pouvez avantageusement utiliser certains filtres colorés pour distinguer les détails à la surface des planètes. Pour chacune d'elle voici les principaux filtres que vous pouvez utiliser : - Mercure : orange W23A, jaune W15 - Vénus : bleu W46, violet W47 - Mars : orange W23A, rouge W25, W29, bleu W80A, violet W47 - Jupiter : vert W57, violet W47, jaune W12, magenta W30 - Saturne : vert W57, bleu W80A - Uranus et Neptune : jaune-vert W12, vert W57, magenta W30. Pour bien débuter, vous pouvez donc acheter les 4 filtres suivants : jaune W15, orange W23A, vert W57 et bleu W80A ou leur variante plus dense (vert W57, rouge W25, violet W47, etc) si vous utilisez un télescope d'au moins 200 mm d'ouverture car ils absorbent trop de luminosité. Bonne nouvelle, Orion Telescopes & Binoculars propose un kit de 4 filtres colorés Sky-Watcher au coulant de 31.75 mm pour 56.58 € et AstroShop renchérit avec un kit de 6 filtres colorés Omegon pour 59 €. A lire : Les filtres colorés en astronomie
Deux recommandations : vérifiez toujours qu'il s'agit d'un filtre en verre coloré dans la masse car les filtres en plastique présentent en général une mauvaise qualité optique. N'achetez pas de modèle de 50.8 mm (2") pour les télescopes catadioptriques sinon vous aurez du mal à les retirer du "visual back". Ces modèles sont également plus chers (jusqu'à 55 € pièce). Le filtre de 31.75 mm (1.25") se vissant à la base de l'oculaire est la solution la plus simple. Notons également que Schott vend toute une série de filtres qu'il peut tailler à vos mesures mais ils sont livrés sans monture. Le filtre Fringe Killer UV/IR bloquant Les lunettes achromatiques présentent une aberration chromatique à fort grossissement ou lorsqu'on utilise un faible rapport focal. Pour y remédier, on peut utiliser le filtre "Fringe Killer" de Baader dont voici une revue en anglais. Ce filtre qui se place sur les oculaires au coulant de 31.75 ou de 50 mm ne laisse passer que la lumière entre 480 et 680 nm afin de supprimer les franges colorées dans les partie bleue-violette et proche IR du spectre sur les sujets à fort contraste. Du fait que ce filtre bloque au total jusqu'à 30% de lumière, parfois certaines images peuvent présenter une légère dominante verdâtre (sinon elles sont simplement plus sombres) qui équivaut à une perte de luminosité photo d'une demi-ouverture. Baader propose également un filtre IR bloquant. Tous deux sont des filtres diélectriques. A
voir : Initiation
à l'astrophotographie planétaire,
D.Laurent A lire : Astronomie Planétaire, s/dir C.Pellier, 2015 Astronomy Filters, Which Telescope Les filtres anti-pollution lumineuse L'observation des objets du ciel profond présente d'autres difficultés. Par nature, les nébuleuses et les galaxies sont beaucoup moins lumineuses que les planètes; elles présentent des surfaces de très faible densité et la plupart d'entre elles sont de petite dimension (quelques dizaines de minutes d'arc). Pire, dans nos régions urbaines et suburbaines, les objets du ciel profond doivent se détacher d'un fond du ciel brillant en raison de la pollution lumineuse produite par l'éclairage public. Parfois cet arrière-plan est affecté par la présence de brume, d'humidité ou de poussière présentes dans l'air ou simplement parce que les objets se situent dans une zone brillante du ciel, en plein milieu de la Voie Lactée par exemple. Tous ces paramètres réduisent le contraste entre l'objet et le ciel et ne facilitent en rien son observation. A lire : Deep Sky filters, Ultrablock vs. UHC Useful filters for viewing deep-sky objects, D.Kniseley
La meilleure chose à faire est donc de trouver un moyen pour réduire toute cette "pollution". C'est ici que les filtres dits LPR et autre CLS sont très utiles. Les meilleurs filtres anti-pollution lumineuse sont le filtre UHC de Lumicon et l'UltraBlock d'Orion Telescopes & Binoculars (cf. le site en français), sans oublier les excellents filtres visuels et photographiques (CCD) fabriqués par Astronomik, Baader Planetarium, Optolong et Thousand Oaks Optical. Parmi le revendeurs européens citons APM Telescopes, AstroShop, La Maison de l'Astronomie, Médas Instruments, Optique Unterlinden et Teleskop Express. Vous pouvez également utiliser un filtre Hβ pour observer les nébuleuses très pâles, le filtre Hα à bande large pour les nébuleuses en émission et le DeepSky (O-III, S-II, etc.) ou Minus-Violet pour observer toutes les nébuleuses à réflexion. L'éventail des filtres dédiés à l'astronomie est très vaste comme le confrment les catalogues de Lumicon ou Baader Planetarium. Parmi les autres filtres citons les filtres correcteurs de couleurs, adaptés aux CCD, à la photographie RGB, à la photométrie, etc. Concernant les prix, étant donné leur courbe de réponse très particulière et les procédés de fabrication qui font parfois appel à des revêtements diélectriques, ces filtres sont assez onéreux. Ainsi, en 2015 un filtre Lumicon UHC de 31.25 mm (1.25") revenait à 160$ ou 230 €, un modèle de 50 mm (2") revenait à 240$ ou 387 € et un filtre UHC à monture Clip pour Canon EOS revenait à 159 € (et 129 € pour les autres filtres sélectifs). Si quelques modèles d'entrée gamme restent à des prix raisonnables (mais il s'agit de produits chinois), certains filtres très appréciés portant une estampie allemande ou américaine ont vu leur prix augmenter de 60% et même parfois doubler en une dizaine d'années. Le filtre polarisant Le filtre polarisant permet d'atténuer voire de supprimer certains reflets. Il s'utilise avec tous les objets diffusant ou réfractant la lumière : il permet de réduire les réflexions dans le ciel, sur la surface de la mer et même sur les objets métalliques couverts de peinture, avec pour effet de saturer les couleurs.
Le filtre polarisant de Celestron ou Orion Telescopes & Binoculars (46-60 € en 31.75 mm) est constitué de deux filtres polarisantes rotatifs (un pour le plan vertical et un second pour le plan horizontal) fixés dans une bague. Ce type de filtre est utilisé pour réduire l'éclat de la Lune à partir du premier quartier ou pour mettre en évidence les différents composantes polarisées des objets (couronne solaire, dépôts lunaires récents, émission des quasars, des résidus de supernova contenant des pulsars, etc). Précisons que certains filtres polarisants utilisés en astronomie sont si encombants qu'ils rejettent le foyer des oculaires à une distance inaccessible pour la mise au point. Un bon conseil : essayez-le avant de l'acheter ou renseignez-vous sur le tirage (recul) de mise au point qu'il impose. Comme on le voit ci-dessous, les filtres polarisants destinés aux objectifs des appareils photos réflex présentent un profil nettement plus mince comme ceux de la gamme Käsemann Slim MRC à lames scellées vendus par B+W (Schneider). Notons que certains filtres polarisants sont adaptés au rayonnement IR, présentant un contraste 10 à 20 dB plus élevé au-delà de 800 nm, notamment les modèles linéaires à base de nanoparticules coulées dans un verre sodocalcique ("soda-lime") vendus par Codixx (fabrication sur demande et sur mesure pour les APN acceptant une polarisation linéaire). Les avantages du filtre polarisant se payent cependant par une légère perte de luminosité qui se solde par une compension d'exposition de +1 EV pour le Käsemann mais qui peut atteindre +2.8 EV pour les modèles concurrents. Parmi les filtres polarisants les plus utilisés citons le Singh-Ray Gold-N-Blue, le Hoya HD polarisant et l'excellent B+W Käsemann F-Pro Slim MRC que vend également Foto-Huppert et Amazon.
Le photocapteur numérique Pour l'astrophotographie, il existe toute une panoplie d'accessoires allant du système de guidage hors-axe, aux bagues allonges, tubes T et autre support en parallèle (piggyback) décrits précédemment. Si certains amateurs considèrent que les appareils photos numériques (APN) et les webcams ont encore leur place en astrophotographie, depuis plus d'une génération les caméras CCD tiennent le haut du classement. Bien entendu, webcam et caméra CCD ne sont pas vraiment concurrentes, déjà au niveau du prix. Si une webcam de 50 Mpixels revient à moins 30 €, une caméra CCD de dernière génération offrant une définition d'au moins 5 Mpixels revient à près de 1000 € (2017) voire 5 ou 10 fois plus cher selon ses performances (définition, vitesse de transfert, système de refroidissement actif, mémoire, roue à filtres, etc.). Mais placée entre les mains d'un amateur averti, elle donne des résultats à couper le soufle comme en témoigne la galerie des chefs-d'oeuvre. On y reviendra dans l'article consacré aux caméras CCD. Souvent dans ce domaine, la clé du succès réside dans un seul mot : le traitement d'image. Ainsi que nous le rappellerons dans les dossiers techniques, la prise de vue ne constitue que la moitié du travail. Si cela suffit la plupart du temps pour des sujets exposés en pleine lumière, dans des conditions d'éclairement difficile où les contrastes sont violents ou au contraire très faibles comme c'est souvent le cas en astrophotographie du ciel profond, l'amateur ne peut plus se contenter d'enregistrer et d'afficher l'image brute. A lire : N'ayez pas peur des caméras CCD
En photographie planétaire par exemple, le bruit électronique généré par le capteur de l'APN ou de la caméra CCD étant souvent fort apparent, il est recommandé de calibrer les images puis d'empiler entre quelques dizaines et plusieurs milliers d'images selon la taille de l'instrument et la qualité recherchée. Un logiciel gratuit comme Astrostack ou Registax par exemple, permet d'additionner plus de 1000 images vidéo individuelles acquises avec une webcam ou une caméra CCD. Depuis les premières tentatives dans les années 2000, des dizaines de logiciels sont apparus sur le commerce pour faciliter le travail des amateurs. On y reviendra. Pour obtenir une image couleur, on peut aussi réaliser un compositage RGB ou mieux encore LRGB si les conditions le permettent pour obtenir une saturation optimale des couleurs et un excellent contraste. Pour cela il faut maîtriser les fonctions de base des logiciels de traitement d'image comme Iris, MaximDL ou Photoshop. Mais cela s'apprend vite et il existe de nombreux tutoriels en format papier ou DVD, y compris en ligne et gratuits réalisés par de célèbres astrophotographes amateurs (Robert Gendler, Damian Peach, etc.). Cette activité demande une étude particulière qui dépend à la fois de votre passion pour l'astrophotographie, de vos compétences techniques en traitement d'image et des caractéristiques de votre installation. Mais si les plus jeunes ont pu se faire un nom dans ce domaine, à n'en pas douter vous y parviendrez aussi. L'optique adaptative
Quand on aborde l'astrophotographie, il y a un sujet qui passionne tous les amateurs c'est celui de la photographie en haute résolution ou comment parvenir à tirer le maximum d'un instrument donné pour obtenir des photographies dignes des concours. Quand l'amateur maîtrise la technique, il lui reste malgré tout un facteur qu'il peut difficilement contrôler, c'est celui de l'effet souvent désastreux de la turbulence atmosphérique sur la qualité de ses observations et de ses images. Depuis son utilisation par les professionnels à la fin des années 1990, des optiques adaptatives simplifiées ont été développées pour les astronomes amateurs. Rappelons brièvement que cet accessoire permet de soustraire en temps réel l'effet des turbulences engendrées par l'atmosphère afin d'obtenir des images plus nettes, offrant une meilleure résolution (spatiale mais également temporelle si le dispositif s'adapte suffisamment vite par rapport au sujet). La société SBIG par exemple propose deux modèles (AO-8T et AO-X selon la dimension du télescope et de la caméra CCD) pour un prix variant entre 800$ et 2000$ ainsi que OKO qui a par ailleurs publié de nombreux articles sur le sujet. Ces systèmes fonctionnent en "boucle fermée", c'est-à-dire qu'ils utilisent non pas un laser comme ceux installés sur les grands télescopes mais une étoile-guide pour corriger l'image. Dernière partie
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