Club d'Astronomie de Lyon-Ampère
Groupe de projet SAGAS
*** SAtellites Galilléens et AStéroïdes ***

Au menu (96/06/02) :

C8
Le C8 au coucher du Soleil...

INTRODUCTION

Le groupe de projet SAGAS (SAtellites Galliléens et AStéroïdes) a été fondé en 1988 par Jacques-Olivier FORTRAT et moi même au Club d'Astronomie de Lyon-Ampère après l'observation des Phénomènes Mutuels de Jupiter (Phémus) au Pic du Midi en 1985 et la rencontre avec le Bureau des Longitudes (BdL) de Paris.

Ses objectifs initiaux étaient:

A ces objectifs se sont ensuite rajoutés: Depuis sa création, le groupe a fait de nombreuses observations: occultations astéroïdales (entre 15 et 20, sans succès), l'occultation de 28 Sgr par Titan le 3 Juillet 1989 (enregistrement vidéo et SEPEC; mise en évidence par des moyens amateurs de l'atmosphère de Titan), occultation rasante du 17 Août 1989, suivi des Phémus 91 (neuf enregistrements SEPEC, une tentative d'enregistrement vidéo), etc... Presque une dizaine de membres du club ont participé à ces activités.

DS16
Soirée d'observation vidéo avec le DS16.

Le groupe a aussi fait preuve de dynamisme à de nombreuses reprises: présence au rassemblement de Nantes; participation à plusieurs rassemblements régionaux de l'Union Rhône-Alpes des Clubs d'Astronomie - URACA (Roland BONINSEGNA de l'EAON à Lyon, William THUILLOT du BdL à Bourg-en-Bresse, François COLAS du BdL à Grenoble, et Olivier THIZY à Lyon); présence à une rencontre internationale d'astronomes professionnels à Teramo, Italie; organisation de Points Rencontre au sein même du CALA; etc...

R.Boninsegna
Roland Bininsegna à Lyon

F.Colas
François Colas à Grenoble

Le groupe SAGAS a également toujours essayé de publier ses recherches et ses résultats. Tout d'abord dans le journal interne du CALA où pas moins de 15 articles (et 15 pages) ont été publiés, puis dans des documents divers d'origine externe ('Proceeding of the Teramo workshop', résultats sur l'occultation de 28 Sgr par Titan, compte-rendu de Nantes, note technique #17 du BdL...); mais aussi dans des revues d'astronomie amateur à diffusion nationale (deux articles dans Pulsar).

Ces interventions et publications diverses ont permis au groupe SAGAS de faire connaître le CALA au sein de la communauté des astronomes amateurs.

OBSERVATION DES PHENOMENES MUTUELS DE JUPITER EN 1985

En 1985, le Soleil et la Terre étaient presque dans le plan des satellites de Jupiter. Ce phénomène qui arrive tout les six ans environ donne lieu a des Phénomènes Mutuels (Phémus) entre les satellites: éclipse et occultation, dont l'étude améliore la précision de leurs éléments orbitaux.

Une éclipse se produit quand un satellite passe dans l'ombre d'un autre. Vu de la Terre, le satellite semble décroitre en luminosité sur une brève période.

Une occultation se produit quand un satellite passe devant un autre. Les deux satellites se rapprochent jusqu'à n'être plus qu'un (luminosité combinée), puis la luminosité totale diminue pendant un bref instant. C'est un phénomène très proche des binaires à éclipse.

Un groupe du CALA, non encore baptisé SAGAS et composé de cinq personnes (Eric DANNAOUI, Pierre FARISSIER, Jean-Baptiste FELDMANN, Jacques-Olivier FORTRAT, et Alain GARNIER) a étudié ces phénomènes à travers deux expériences:

 

Photographie

Utilisant un télescope de 200mm de construction amateur (f/d=6) et un télescope type Celestron 8 (200mm, f/d=10) du commerce, le groupe a fait des photographies à intervale régulier des satellites de Jupiter. La luminosité des satellites éclipsés ou occultés a ensuite été mesuré par une cellule photo-électrique pour en tracer leur courbe de luminosité en fonction du temps.

Plusieurs problèmes ont été rencontrés: maîtrise difficile des différents paramètres lors des prises de vue (temps de pose, changement de pellicule...) et plus spécifiquement la difficulté à mesurer l'heure de chaque pose. Les films de l'époque n'étaient pas asez sensibles et imposaient des poses de 10s environ.

 

Vidéo

En parallèle, une expérience vidéo a été menée lors d'une mission à l'Observatoire du Pic du Midi de Toulouse, au télescope de 600mm (f/d=3.5) mis à disposition des amateurs. Sept phénomènes ont été enregistrés sur bande VHS.

Plusieurs problèmes techniques ont été rencontrés: panne de magnétoscope due à l'altitude, faible sensibilité de la caméra vidéo utilisée, qualité VHS moyenne par rapport à la précision nécessaire, calibration de la base de temps difficile, parasitage du signal par les moteurs du télescope...

Enfin, le dépouillement des films s'est avéré très difficile. Un montage à base de photo-diode a été utilisé, mais il a été aussi peu précis qu'une simple estimation visuelle. Une technique de digitalisation des images a été envisagée, mais les budgets du club ne le permettaient pas.

L'analyse des observations astronomiques reste le travail le plus complexe pour des amateurs, et c'est peut-être dans ce domaine que l'aide des professionnels est la plus demandée. Toutefois, cela a été une expérience formidable de part l'acceuil du personnel de l'Observatoire du Pic du Midi de Toulouse, mais aussi de part l'intérêt porté par le Bureau des Longitudes (plus particulièrement William THUILLOT) sur les travaux du groupe. Ces Phémus 85 auront sans aucun doute été à l'origine du groupe SAGAS.

MICRO-DENSITOMETRIE

Suite à ce groupe de projet sur les Phémus 85, plusieurs membres du club ont travaillé sur la micro-densitométrie. Il s'agit de mesurer la densité d'un négatif photographique. Le CALA a la chance de posséder deux micro-densitomètres, qui furent d'ailleurs utilisés lors du dépouillement des Phémus 85.

Afin d'automatiser le dépouillement, et aussi de travailler sur l'imagerie numérique, le club a construit une carte de digitalisation interfaçant l'ordinateur du club (commodore CBM 4032 - le compatible IBM-PC n'étant pas encore aussi populaire qu'aujourd'hui) et un micro-densitomètre. Cette carte, appelée D-0804, était à base d'un convertisseur Analogique-Numérique ADC-0804 et se branchait sur le PIA de l'ordinateur.

microdensitometre
Le micro-densitomètre et l'ordinateur du CALA
lors d'une numérisation automatique.

OBSERVATIONS VISUELLES DES OCCULTATIONS ASTEROIDALES

Le groupe SAGAS a réellement débuté avec l'observation des occultations astéroïdales. Plusieurs milliers d'astéroïdes connus circulent dans le ciel. Parfois, pour certains observateurs, ils passent juste devant une étoile et l'occulte. Ce phénomène est assez rare, mais donne de nombreux renseignements sur les éléments orbitaux des astéroïdes et sur leur forme.

Le groupe s'est équipé d'un poste de réception d'onde courte afin de capter les tops horaires sur des stations spécialisées. Ces tops servaient de base de temps précise pour les observations. Un magnétophone enregistrait les voix pendant l'observation, en espérant que l'astéroïde passe effectivement devant l'étoile.

Matériel
Equipement pour l'observation
d'une occultation astéroïdale.

Plusieurs phénomènes ont provoqué une lassitude des membres du groupe pour de telles observations.

Tout d'abord la météorologie du site de l'Observatoire a été relativement mauvaise, ce qui associé aux contraintes autres (la plupart ne peuvent observer que le week-end, et non en pleine semaine à 3h du matin) a donné peu d'observations effectives.

Ensuite, l'organisation du groupe était loin d'être parfaite. Les structures du club ne permettent pas une circulation rapide de l'information. Il est important d'avoir au sein du groupe une personne (ou deux) chargée de recueillir les éphémérides et d'organiser les soirées d'observation.

Enfin, ces phénomènes sont assez rares et l'astéroïde passe souvent à côté de l'étoile et non devant. Le Bureau des Longitudes estime à environ 2% les chances d'occultation, ce qui est faible pour motiver une équipe. Par contre, la force des amateurs est d'être nombreux, et il est certain que nous pouvons encore aujourd'hui jouer un rôle important dans ce domaine.

Ces trois facteurs -- météorologie défavorable, organisation du groupe, et rareté des phénomènes -- ont limité les activités du groupe. Il est important de structurer le groupe autour d'activités plus fréquentes et d'observer les occultations astéroïdales de façon plus annexe tout en visant le plus fort taux d'observation possible. L'idéal est l'organisation de réunions régulières, éventuellement à l'observatoire, avec des projets d'observation autre (voir liste de projets potentiels) ou le développement de technique d'enregistrement divers (CCD, photographique...).

DEVELOPPEMENT DU SEPEC

L'enregistrement photographique des phénomènes mutuels est possible mais peu précise et contient de nombreuses embuches. Jacques-Olivier FORTRAT, en s'inspirant de la méthode de dérive en déclinaison, a développé le Système d'Enregistrement Photographique En Continu. Il a récupéré un boîtier photographique dont le système d'entraînement était en panne et a adapté un moteur dessus ainsi qu'un système de visée original (voir article de JO dans la revue Pulsar No 669 - 1988).

En faisant défiler le film de façon continu, les satellites forment une trainée lumineuse. Lors de l'occultation ou de l'éclipse, la trainée diminue en intensité. Le SEPEC a depuis subi des modifications dont l'ajout d'un système d'enregistrement de marques lumineuses à intervale régulier pour la base de temps et l'amélioration du système de motorisation.

Quelques essais du SEPEC sur des champs stellaires ont été réalisés, dont celui de la variable QY Aqr - très courte période - qui a échoué car fait sur un bout de film long de quelques centimètres seulement! Mais l'expérience faisant partie de la démarche scientifique, le groupe en a retiré de nombreuses informations.

sepec
Le Système d'Enregistrement Photographique En Continu (SEPEC)

Le SEPEC a démontré sa viabilité lors de l'occultation de 28 Sgr par Titan le 3 Juillet 1989. A cette date, la France était très bien placée pour l'observation de ce phénomène rarissime: le satellite de Saturne Titan passait juste devant cette étoile de 6ème magnitude (donc assez brillante pour le SEPEC).

Une couche brumeuse a empêché d'avoir un enregistrement net du phénomène, mais le groupe a quand même pu enregistrer un pic lumineux au milieu de l'occultation, pic créé par un effet de loupe de l'atmosphère de Titan. L'observatoire du club était extrèmement bien situé pour ce phénomène observé par très peu de personnes. Pour la première fois, des amateurs pouvaient mettre en évidence une atmosphère sur un satellite d'une planète.

L'utilisation du micro-densitomètre du club s'est révélée difficile car le signal était très bruité. Afin de traiter le négatif qui faisait environ 20 centimètres de long, le groupe a eu accès à un micro-densitomètre géant (MAMA = Machine A Mesurer en Astronomie) grace à la bonne volonté des astronomes du Bureau des Longitudes et de l'Observatoire de Paris. Le film a été digitalisé en 2D et le fichier transféré sur un compatible PC. Le fichier a ensuite été traité par différentes méthodes pour arriver à une courbe intéressante.

bdl
Préparation d'un négatif SEPEC pour la MAMA.

Toutefois, une mauvaise mise au point et une difficulté de traitement du fichier - surtout pour la base de temps car il n'y avait pas d'origine - ont empêché une exploitation réellement scientifique de l'enregistrement. Mais ce phénomène a remotivé le groupe, et a montré que le SEPEC, méthode très originale, est tout à fait viable.

Ensuite, à l'occasion des phénomènes mutuels de Jupiter en 1991, le SEPEC a donné de nombreux résultats. Pas moins de neufs enregistrements ont été obtenus, dont certains avec la brume ou des erreurs de suivi. Mais l'ensemble est satisfaisant surtout après une demi-journée passée à digitaliser ces films et obtenir ainsi plus de 300MB de données! Ces images ont été stockées sur bande magnétique DAT/DDS (Digital Data Storage), puis transférées ensuite sur un disque optique CD-ROM.

Leur traitement s'est révélé très difficile, et l'éclatement géographique du groupe n'a pas aidé. Aucune courbe de luminosité n'a été obtenue jusqu'à présent. Le SEPEC se révèle un outil formidable et peu couteux d'enregistrement de ces phénomènes, mais le traitement informatique à faire est assez considérable et difficile pour des amateurs.

ESSAIS VIDEO

La récupération d'une caméra vidéo de surveillance et d'un moniteur N&B a permis au groupe SAGAS de faire des essais vidéo. Le montage était artisanal, mais convenait parfaitement à nos besoins. Des images assez spectaculaires de la Lune ont été par ailleurs obtenues au foyer d'un Celestron 8 et d'un DS16.

Video
Caméra de surveillance au foyer du DS16 Lors de l'occultation de 28 Sgr par Titan, alors que le C8 était utilisé par le SEPEC, le DS16 a été utilisé en vidéo. Bien que Saturne formait une image assez faible sur le film, 28 Sgr était bien visible. Un enregistrement vidéo a été ainsi obtenu.

Le groupe a ensuite essayé de traiter le film au Bureau des Longitudes qui possède un équipement de digitalisation des films vidéo et un programme de traitement de ce type de phénomène. Malheureusement, la qualité de la caméra était bien médiocre, et aucun résultat n'a pu être obtenu de ce film.

Mais cela a motivé le groupe à faire un dossier de subvention pour s'équiper en matériel vidéo plus performant, d'autant plus qu'un autre essai vidéo avait été fait lors d'un Phému 91 (la météo n'a malheureusement pas été favorable). Mais comme seulement 10% des besoins financiers n'ont pu être collectés, le groupe n'a pas plus développé cette technique pourtant prometteuse.

DE L'ECLATEMENT A LA RENAISSANCE

Après les Phémus 91, le groupe s'est éclaté géographiquement. Jacques-Olivier FORTRAT a passé un an au Canada, et moi même un an et demi aux Etats-Unis. Du fait de l'éloignement, et malgré un contact assez fréquent via la messagerie électronique, l'exploitation des films obtenus et la poursuite des activités n'ont pas pu se faire.

Le groupe SAGAS, et on pourra en faire le reproche, reposait trop sur un faible nombre de personne. Il est important pour la pérénité d'un groupe de projet de développer fortement la formation des nouveaux membres. L'implication des différents membres du groupe doit être forte et homogène sinon il y a des disparités qui apparaissent et le groupe ne peut que y perdre.

En 1996, le groupe souhaite se reformer et relancer les activités. Il y a fort à faire avec les occultations astéroïdales nombreuses en 1996, les phénomènes mutuels de Saturne en 1995/96 (tout les 11 ans), et ceux de Jupiter en 1997 (tout les 6 ans). De plus, l'arrivée d'une CCD HiSis22 et d'un CDM300 f/3.5 au club devrait lancer de nouveaux projets autour du thème des satellites galilléens et des astéroïdes. Un C8 est également disponible, et plusieurs membres du club ont leur propre télescope parfois équipé de CCD.

1996 devrait donc être l'année du renouveau pour le groupe SAGAS. L'important est de faire un point sur les activités passées - l'objectif de ce document - et de bien se fixer les objectifs pour le futur ainsi que les moyens et l'organisation du groupe à mettre en place pour en faire une expérience réussie sur le plan scientifique et technique, mais également sur le plan personnel pour l'ensemble des membres.

 

Objectifs:

Le groupe de projet SAGAS a deux objectifs principaux, entrant en parfaite harmonie avec ceux du CALA: A ces objectifs principaux s'ajoutent des objectifs secondaires:

myC8
Olivier THIZY devant son Celestron 8

Pixel211
La Caméra CCD Pixel211 à base du chip TC211

 

Liste de projets:

Suivant les objectifs fixés du groupe, plusieurs projets sont à l'étude:

Occultations astéroïdales

Développement de l'intrument d'observation SENEC (Systèmes d'Enregistrement Numérique En Continu) sur le terrain. Mise au point d'un mode de fonctionnement pour l'observation de phénomènes à un moment précis (éphémérides; organisation du groupe avant, pendant, et après l'observation; dépouillement et analyse des résultats).

L'objectif est de couvrir le plus possible d'occultations potentielles (50% des occultations couvertes sur celles ayant lieu avec beau temps?) et de participer au réseau européen EAON. D'autres méthodes d'observation seront éventuellement dévelopées: observation visuelle, enregistrement video, dérive en déclinaison, photographie, SEPEC...

Un appareil à mesurer les temps de réaction de chacun (équation personnelle du temps de réaction) pourra être développée (sous forme de logiciel informatique?).

 

Phénomènes Mutuels (Jupiter et Saturne)

Utilisation de différentes techniques (visuelles, vidéo, photographiques, SEPEC, SENEC...) pour leur observation. Participation avec le BdL à des campagnes internationales d'observation.

 

Rotations astéroïdales

Détection et mesure de courbes de variation de luminosité d'astéroïdes due à leur rotation.

Etude des RR Lyr, QY Aqr (?), Z Per, ou autres variables de courte durée.

L'étude de ces étoiles permettra de developper le Système d'Enregistrement Numérique En Continu (SENEC). L'objectif de ce projet est essentiellement technique, à savoir la mise au point de l'outil et de son utilisation: matériel (installation et maintenance), logiciel (développement et documentation), utilisation (recherche de champ stellaires, astuces, performances obtenues)... La comparaison des performances obtenues par d'autres méthodes (visuel, photographie multi-pose, dérive en déclinaison, SEPEC, vidéo...) serait intéressante.

 

Satellites geo-stationnaires

L'étude de leur variabilité permettra également de perfectionner l'outil SENEC. C'est de plus un projet original.

 

Astrometrie

Développement de la technique CCD de mesure de position d'astéroïdes: qualification des cibles, repérage et pointage, prise d'image, mesures de position (développement d'un logiciel spécifique ou utilisation de logiciels du commerce), publication des résultats. Cela permettrait en outre de focaliser le groupe SAGAS sur un projet de longue durée sans impératif de date comme les occultations.

 

Recherche d'astéroides

Développement de techniques CCD de recherche d'astéroïdes. Mise au point de la technique de prise d'images et de leur traitement rapide (blinking?).

 

Développements futurs du groupe

Dans un premier temps, le groupe de projet SAGAS devra se reformer et se structurer en fonction de ses membres. Déjà, plusieurs actions ont été entreprises ou sont en cours:

sepec-jo
JO présente (fièrement) le SEPEC!

Pour d'autres renseignements, contacter sans hésiter Olivier Thizy - thizy@alpes-net.fr.