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Mars: attirantes oppositions

Comment photographier Mars ? (II)

Pour les amateurs qui désirent photographier Mars, plusieurs questions se posent d'emblée : quand et avec quels moyens ? Ainsi que vous l'avez déjà compris, rien ne sert d'essayer de photographier Mars en dehors des oppositions. Son disque qui peut descendre sous 4" de diamètre (voir galerie d'images) - moitié plus grand qu'Uranus mais 8 fois plus petit que celui de Jupiter - devient un sujet difficile pour les amateurs modestement équipés (Tél. < 200 mm) et ne mérite pas beaucoup d'attention. Démontrez plutôt votre savoir-faire durant les quelques mois favorables aux oppositions périhéliques !

Mais ne vous faites pas d'illusion : 18 à 25" d'arc est une surface très petite, de la dimension apparente des grands cirques lunaires (100 km). Mais contrairement aux cratères de la Lune, Mars présente des détails de surface peu contrastés qui nécessitent la mise en oeuvre de techniques qui préserveront ces faibles lumières et feront ressortir les détails : grand diamètre, système de projection oculaire et empilement d'images avec calibration.

Malheureusement cette méthode est incompatible avec la dimension des sujets planétaires. Pour distinguer quelques détails sur la surface de Mars il faut fortement agrandir l'image. Cela se fait au détriment du rapport focal, en utilisant soit un oculaire de courte focale soit des doubleur et tripleur de focale afin de porter le rapport d'ouverture au voisinage de f/50 sans perdre trop de luminosité.

De l'utilité d'un long rapport focal... Deux images RGB de Mars ( 23.7") réalisées par David Cash le 13 septembre 2003 à 22h45 TU. Il utilisa un télescope Celestron Ultima Maksutov-Cassegrain de 9.25" (235 mm) équipé d'une webcam Philips ToUcam Pro munie d'un filtre Baader IR bloquant. L'image de gauche résulte du compositage de 43 images réalisées au foyer primaire f/10 de 2350 mm. Celle de droite résulte du compositage de 87 images acquises au moyen d'une Powermate Tele Vue 2.5x fixée dans un miroir basculant True Technology. La focale fut ainsi portée à 9400 mm soit f/40. Pour un même instrument l'image a été agrandie environ 4 fois !

Aussi plutôt que d'utiliser des oculaires de courte focale (offrant souvent un champ apparent réduit ou beaucoup de lentilles qui assombriront l'image), beaucoup d'amateurs préfèrent utiliser des lentilles de Barlow ou la lentille convergente Powermate de Tele Vue. C'est ainsi que certains amateurs combinent 2 lentilles de Barlow (1.5x + 2x, 2x + 2x) ou n'hésitent pas à utiliser une Powermate 5x que l'on utilise généralement dans des conditions extrêmes, et c'est bien le cas ici. Ceci permet de préserver la luminosité du télescope. La focale est toutefois augmentée de 15 %, tout à l'avantage de notre objectif.

L'usage des filtres colorés

Quelques filtres colorés de 31.75 mm proposés par Orion Telescopes & Binoculars (sous la marque Sky-Watcher, 56€ les 4).

N'oublions pas non plus les filtres colorés à usage visuel, trop souvent délaissés par les amateurs. Avant de poursuivre la lecture, je vous suggère de lire le rapport que j'ai écrit à ce propos pour bien saisir leur utilité, puis de revenir à cette page.

A consulter : Les filtres colorés en astronomie

En raison de sa couleur rouille, Mars supporte admirablement bien le filtre rouge W23A ou W25, plus ou moins dense en fonction du diamètre de votre instrument (utiliser le W23A en-dessous de 200 mm d'ouverture). Placez alternativement entre l'oeil et l'oculaire (plus facile que de devoir à chaque fois dévisser le filtre oculaire) vous serez étonné de la quantité de détails qui se révéleront à vous. 

Ces filtres colorés ne conviennent pas tous à la photographie (argentique ou CCD) car ils présentent souvent une bande passante beaucoup trop étendue qui ne permet pas réellement de séparer les trois couleurs de base et dès lors de réaliser des compositages couleur de qualité. Ainsi le filtre rouge W23A ou le W25 par exemple doivent de préférence être remplacés par un filtre W92 d'un rouge beaucoup plus sombre.

Voici trois images numériques noir et blanc réalisée sous filtre rouge. A gauche, une image réalisée par Donald Parker le 28 février 1995 ( 13.7") avec un télescope newtonien de 410 mm équipé d'une caméra CCD. Au centre, une image composite réalisée en 1997 ( 16") par Thierry Legault au moyen d'un télescope Meade LX200 de 305 mm porté à f/58 et équipé d'une caméra CCD Hi-SiS 22. A droite, une image réalisée par BFW le 2 mai 1999 ( 10") avec un hypergraphe de 400 mm porté à f/62.5 muni d'une caméra CCD Apogée AM13 et d'un filtre rouge RG610. Toutes ces images sont des instantanés d'environ 1/25 sec réalisés en lumière sélective afin d'accentuer les détails de surface. Seul contrepoint, en lumière rouge la calotte polaire perd son éclat. Cliquer sur l'image de gauche pour lancer une animation.

Caméra CCD et webcam

Les caméras CCD présentent une excellente efficacité quantique (sensibilité et rendement) alliée à une réponse spectrale étendue. Ces caractéristiques en font des outils de prédilection pour les amateurs comme pour les professionnels. Mais ce matériel coûte relativement cher et requiert un ordinateur pour acquérir et corriger les images numériques. Une alternative est d'utiliser un appareil photo numérique (APN) mais ce n'est pas l'appareil le plus adapté à l'astrophotographie.

La webcam modifiée pour l'astrophotographie est meilleure marché mais requiert également un ordinateur pour réaliser la séquence d'acquisition et le traitement d'image ultérieur. Ces techniques demandent une certaine organisation ainsi qu'une certaine maîtrise si on veut obtenir des résultats de qualité.

Si beaucoup d'amateurs expérimentés utilisent des caméras CCD noir et blanc munies d'une roue à filtres similaire à celle présentée à gauche (SBIG CFW5C), les webcams (ici à droite une Quickcam VC adaptée au pas de vis de 31.75 mm) acquièrent de plus en plus de succès et occupent aujourd'hui une place honorable au palmarès des accessoires de tout bon astrophotographe. Elles sont en effet de plus en plus appréciées étant donné leur faible coût et la simplicité de leur mise en oeuvre, même si la qualité des images chute d'environ 30 % vis-à-vis d'une image similaire acquise en quadrichromie CCD. Seule contrainte, dans les deux cas il faut disposer d'un ordinateur portable à proximité du télescope pour assurer les fonctions d'acquisition d'image.

Dans tous les cas, il faut se rappeler que le rapport d'ouverture conditionne exponentiellement la durée d'exposition, selon la formule suivante :

T1 = To / (fo/f1)2

Ainsi en passant d'une optique ouverte à f/10 à une optique ouverte à f/50 en projection oculaire où avec une Powermate 5x, pour obtenir la même luminosité, un sujet qui requiert 1 seconde d'exposition à fo/10 exigera un temps de (1x 52) sec soit 25 secondes à f1/50 ! Hereusement, comme toutes les planètes, Mars se contente de prises de vues instantanées de l'ordre de 0.04 s ou 1/25 s voire même plus rapides. C'est ici que la technique de LRGB et de l'empilement d'images s'avèrent très utiles pour augmenter le signal du sujet au détriment du bruit électronique. Nous présenterons quelques exemples dans les pages suivantes.

Indirectement ces nouvelles techniques permettent aux amateurs modestement équipés de tenter leur chance avec des montures équatoriales peu robustes ne bénéficiant pas d'un système de suivi inébranlable. Ainsi des résultats tout à fait étonnants ont été obtenus avec des optiques de 127 à 150 mm d'ouverture seulement équipées de lentille(s) de Barlow ou de Powermate.

Prochain chapitre

Les techniques de compositage

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