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L'observation des satellites artificiels

La navette Atlantis (STS-122) s'approchant de la station ISS le 2 septembre 2008. Document Sandstorm.

La station spatiale internationale ISS (II)

Parmi les satellites artificiels facilement visibles, la station spatiale internationale ISS occupe sans conteste une place privilégiée. Non seulement les changements d'équipage sont rappelés dans les médias, mais la station ISS est tellement volumineuse que c'est le seul satellite artificiel facilement reconnaissable par sa luminosité.

Lorsqu'elle s'élève haut dans le ciel, la station ISS brille avec une magnitude variant entre -2 et -4, donc plus brillante que n'importe quelle étoile et rivalise parfois d'éclat avec Vénus.

Depuis 2008 la station ISS est encore plus brillante du fait de la mise en service des nouveaux modules européens et japonais (cf l'article Les colonies spatiales en images pour les photographies et plans de construction d'ISS).

La station ISS présente également des flashes de magnitude -4 environ lors de ses passages à l'est ou à l'ouest avec des reflets rouges ou bleus-ciel dûs à la réflexion de la lumière sur ses panneaux solaires de couleur cuivre (voir l'animation en page 3). Mais ici comme dans beaucoup de régions il ne sert à rien d'essayer de localiser ISS si elle évolue près de l'horizon car la pollution lumineuse ou l'atmosphère réduise drastiquement son éclat.

Ainsi, le 15 août 2001 vers 22h10 locale j'ai pu constater que la station ISS d'une magnitude de -2 à 50° d'élévation présentait une minute plus tard une magnitude de +3 vers 30° d'élévation où je l'ai pratiquement perdue aux jumelles en raison de la clarté du ciel. Ceci dit durant une minute le spectacle fut mémorable car ISS partageait le même quadrant du ciel avec 2 avions longs courriers qui l'ont rapidement dépassée pour vous donner une idée des vitesses relatives de ces objets.

Pour connaître la position de la station ISS, vous pouvez consulter l'indispensable site Spot The Station de la NASA, GoogleSat Track ou tout simplement le site très complet d'Heavens Above qui permet d'avoir une vue de la Terre depuis ISS et de prédire sa position dans le ciel de votre région.

Visibilité d'ISS au-dessus de votre région - Spot the Station, NASA

La Terre vue depuis ISS (Heavens-Above)

A voir : Webcam ISS HD Earth Live (EOL/JSC) - Webcam ISS HD (UStream TV)

(détails sur le blog, 2015)

Les valeurs indiquées sont également valables dans un rayon d'environ 50 km. Au-delà le décalage avec l'heure de passage indiquée dépasse 1 minute mais la trajectoire parmi les étoiles sera pratiquement identique à quelques dizaines de minutes d'arc près.

Comment photographier ou filmer la station ISS ?

Comme en témoignent les photographies et les vidéos présentées sur cette page, photographier ou filmer la station ISS est à la portée des astronomes amateurs. Il suffit d'avoir un télescope ou une lunette astronomique et un APN, une caméra vidéo ou CCD.

En portant l'oeil à l'oculaire de cet instrument, vous constaterez rapidement que d'une part la station ISS se déplace très vite et qu'il ne faut pas tenter les trop forts grossissements qui vont accentuer la turbulence et les vibrations, sans apporter de détails.

En fait, la turbulence sera votre principal ennemi, raison pour laquelle vous devrez si possible choisir des soirées calmes, où la turbulence est très faible offrant des conditions d'observations optimales.

A voir : La station ISS filmée depuis la Terre

ISS Solar Flares, Philip Smith, 2021

ISS Imaged Using Telescope, Ethan Roberts

ISS tracking using an ASCOM GoTo Mount and Telescope, Hogarth

A gauche, la station ISS photographiée le 12 juin 2017 par Alessandro Bianconi avec un télescope Celestron C14 EdgeHD muni d'une caméra CCD ASI290MM. La résolution est de 0.15"/pixel. Au centre, la station ISS photographiée par Michael Tzukran en 2022 avec un télescope Meade LX 200 de 16" (400 mm) équipé d'une caméra CCD ZWO ASI174MM équipé d'un système d epousuite des stellites. A droite, la station ISS photographiée le 12 juin 2007 par Philip Masding et Mike Tyrrell avec un télescope Meade LX200 de 250 mm de diamètre muni d'un caméscope JVC-308. La station spatiale évoluait entre 300 et 430 km d'altitude. Voir également ses vidéos sur YouTube. Ci-dessous, une séquence réalisée par David Cash montrant l'évolution d'ISS au-dessus de l'Angleterre le 7 juin 2001. Cette séquence représente moins de 10 % des meilleures images qu'il réalisa avec une webcam Philips Vesta Pro fixée sur un télescope Celestron Ultima C9.25 (Maksutov) en poursuite manuelle. Cliquer ici pour lancer une animation GIF réalisée le lendemain dans les mêmes conditions.

Il est également recommandé d'utiliser un télescope fixé sur une monture très stable, si possible équipée d'un moteur sur ses deux axes et contrôlés électroniquement, et dont la mise au point de l'oculaire s'effectue au moyen d'une télécommande électrique, toujours dans le but d'éviter les vibrations.

L'idéal est d'utiliser une lunette ou un télescope asservi électroniquement (système GoTo) d'au moins 100 ou 200 mm d'ouverture pour obtenir une résolution suffisante et offrant un rapport d'ouverture assez élevé (f/7 ou f/10 au foyer primaire afin d'obtenir des grossissements importants), c'est-à-dire dans cet exemple offrant une focale de 700 à 2000 mm.

Une caméra CMOS QHY 5III290 couleur (450 €) de 1920 x 1080 pixels. Elle pèse 89 g, est adaptée au coulant de 31.75 mm et est alimentée par le câble USB.

Cet instrument devrait idéalement être équipé d'un système automatique de poursuite des satellites et donc soit disposer en interne d'une base de données et du logiciel ad hoc (comme le sont la plupart des systèmes GoTo) soit être relié à un ordinateur portable muni d'un logiciel de planétarium ou d'aquisition d'image tel que FireCapture capable de piloter un télescope y compris sur les satellites (cf. cette copie d'écran).

L'inconvénient du logiciel externe est que cela vous oblige à transporter un ordinateur portable et quelques câbles sur le site d'observation. La solution "GoTo" est donc vivement recommandée.

Enfin, il est conseillé d'utiliser un oculaire très lumineux (Kellner, Plössl, ...), si possible grand champ (c'est parfois incompatible ou sinon très cher, notamment chez Tele Vue) et grossissant environ 1.5 fois le diamètre de l'objectif exprimé en mm (soit 300x pour Schmidt-Cassegrain de 200 mm f/10, équivalent à un oculaire de 6 mm de focale donnant un grossissement de 333x). Cela vous permettra de préserver la luminosité de l'instrument sans perdre les détails du sujet.

Vous devez ensuite placer votre appareil photo ou votre caméra CCD sur l'oculaire du télescope et rendre l'ensemble solidaire. Pour cela, il existe des raccords photos et autres bagues T.

La photographie de la station ISS demande un peu d'apprentissage mais si vous disposez des bons accessoires, ce n'est pas difficile, foi d'utilisateur. De plus, l'éclat de la station ISS est suffisamment élevé pour autoriser des clichés instantanés au télescope. Néanmoins, le sujet étant mobile et subissant fortement les effets de la turbulence, réaliser une photographie nette en haute résolution exige de l'expérience.

Vous pouvez évidemment utiliser un caméscope ou plus simplement la fonction vidéo (ou le mode rafale) de votre APN. L'avantage va bien sûr aux systèmes vidéos équipés d'une mémoire flash car ils sont autonomes. Inconvénient, ils ne sont pas adaptés à une prise de vue afocale derrière un oculaire.

Si la webcam est obsolète depuis les années ~2000 mais peut rendre de bons services pour un investissement minimum (< 100 €), la solution optimale est la caméra CCD qui offre des cadences élevées (30-200 fps). Il existe aujourd'hui des modèles compacts et légers très performants, y compris couleurs, adaptés aux petits instruments (~80 à 150 mm de diamètre).

A télécharger : VRML Simulator (et son plugin)

Ecrit par Mike Tyrrell, simule l'apparence des satellites artificiels

La station ISS photographiée le 28 juillet et le 2 août 2001 avec un télescope Meade LX200 de 400 mm équipé d'un caméscope. A droite, l'aspect simulé. On reconnaît sur l'image de gauche le petit vaisseau russe Progress.

 La station MIR photographiée le 1 mars 2001 et la navette spatiale Atlantis photographiée le 16 février 2001. Images réalisées par Joseph Huber et Tobias Lindeman de l'observatoire public de Munich. Malgré la bonne taille du télescope, le manque de netteté de ces images témoigne de la difficulté de la prise de vue.

Si tout cela vous paraît encore difficile, l'idéal est de contacter un club d'astronomie de votre région ou un forum d'astrophotographie (cf. Astrosurf) et de discuter avec des amateurs ayant déjà un peu d'expérience en la matière. Vous pouvez aussi contacter les amateurs figurant sur cette page qui maîtrisent parfaitement cette technique.

Voyons à présent les phénomènes associés au passage des satellites artificiels et de la navette spatiale (quand elle volait encore) ainsi qu'au lancement des fusées.

Prochain chapitre

Les flashes d'Iridium

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