L'astronomie à Chouchou

Ceux qui ont connu tous les déboires de la photo argentique avec le reflex au cul du télescope en sont arrivés là avec le chrono dans la tête en mode pifométrique intégral.

On peut faire mieux ! l'occultation pifométrique n'est pas ce qu'il y a de plus génial.

Dont acte :

En premier lieu : Le tuttmètre.

C'est une vulgaire "boite à tutt" pilotée par microcontrôleur (tout de même ! non mais !)

Programmation du temps en 1/10èmes de sec, en secondes ou en minutes par inverseurs et affichage du temps par 2 roues codeuses.

On occulte, on déclenche l'appareil photo en pose B, on appuie sur le bouton "Start", au premier TUTT, on désocculte, au second TUTT on réocculte et on redéclenche la pose B ( et tout ça sans respirer !)
Ouf !

Nickel pile poil ! ça permet au moins d'avoir des temps de pose corrects et identiques au poil de c (ou du moins à peu de chose près) et répétables dans le temps.

Mais on a encore mieux en magasin. L'obturateur central.

Alors là ! Voilà un truc que c'est bien !

Poses de 1/200ème à plusieurs secondes
Et ça produit pas de vibrations (mais faut trouver un tourneur pour usiner les pièces) et récupérer une bague d'adaptateur T.

A utiliser avec un déclencheur souple.

Et le fin du fin : L'obturateur électronique.

Un jour, euréka !

J'invente "l'obturateur électronique piloté par microcontrôleur" avec un disque percé monté sur un moteur pas à pas au bout d'un flexible et qui tourne dans une pièce en U (mais là aussi faut trouver un tourneur complaisant plus un fraiseur aussi complaisant que le tourneur)

Super raquette de commande avec programmation du temps aux petits oignons du 1/10 de sec à plusieurs minutes.


Le disque sur moteur pas à pas	Le boitier et la raquette de commande

Mes caméras CCD :

Dans les années 90, j'ai réalisé mes premières caméras CCD (en m'inspirant largement des travaux de Christian Buil que je salue au passage)

Bonjour "les merveilleuses usines à gaz" avec des fils et des tuyaux partout.


Le prototype	Le modèle final extra super

Ne vous méprennez surtout pas ! Les gros robinets sur le côté ne sont pas les arrivées de gaz.
Ce sont les raccords pour une pompe permettant de faire un vide poussé à l'intérieur de la caméra afin d'éviter le givrage.

C'était une époque fabuleuse ! Y fallait tout construire ! La mécanique, l'électronique (avec des réglages partout partout) , concevoir les programmes de gestion des caméras et le traitement des images, bref ! The big foot !

Les caméras sont sous vide intégral avec refroidissement par 3 étages de peltiers, plein d'alims différentes, convertisseur 12 bits etc etc que je vous raconte pas.

En plus, on arrivait même à les faire fonctionner et à faire des photos sympas :

J'utilise aussi à l'occasion une petite caméra noir et blanc hyper sensible (0,02 luxs) reliée à un moniteur vidéo qui permet les ballades sur la Lune ou ailleurs en public ou en famille avec les enfants et ça évite de se battre pour l'accès à l'oculaire.

La mise au point électrique.

Voilà un autre truc bien commode.

Le mien est fabriqué avec une platine de magnétophone portatif dont je n'ai gardé que le moteur et la poulie d'entrainement de la bande.

J'ai fait tourner une poulie de 80mm (toujours par mon tourneur complaisant) montée sur la molette de mise au point par 3 vis à 120°.

Une petite raquette avec un potar de 25 ohms permet l'avance dans les 2 sens avec réglage de la vitesse.
Un méga plus. On fait sa mise au point pèpère avec la raquette dans la main et le télescope ne sursaute plus. Génial !
Et ça n'empêche pas la mise au point à la main.

Et la collimation ?

Le réglage avec une petite clé alen, de nuit, avec les doigts gelés, n'est pas du plus grand confort (surtout si la clé a la bonne idée de tomber dans l'herbe)

Alors qu'il suffit de réaliser 3 petites "clés à molette" pour que celà devienne un jeu d'enfant. J'ai d'ailleurs appris récemment que ça existait tout fait et qu'on appelait ça des "Bobs Knobs".
( ce sont en fait des vis moletées qui remplacent les vis d'origine )

Il suffit de faire un moule (moi, j'ai récupéré un engrenage d'une vieille imprimante HS) dans de la pâte à modeler (pas de la pâte à tarte, ça va pas bien!) et de couler dans ce moule de la résine polymérisante, puis d'insérer des morceaux de 1cm de clé alen dans la résine (avant qu'elle durcisse, vous l'aurez compris) Et youpi youpla !

Avec une étoile virtuelle

La collimation peut aussi être effectuée de jour,
à condition de disposer d'une étoile virtuelle, située à une bonne dizaine de mètres.

J'ai donc fabriqué un petit boitier comportant une pile de 3 volts, un interrupteur (il y était déjà) et une bidouille avec 2 prises USB.

Un flexible avec une led blanche (destiné à l'éclairage des claviers de portables) est recouvert d'un tube de fil à coudre au bout duquel est collé un morceau de plastique fin, noir, et percé d'un tout petit trou fait avec une aiguille.

Une autre solution consiste à éclairer les 2 billes en acier posées sur les bornes d'alimentation des prises USB.

J'ai mis 2 billes de diamètre différent pour avoir 2 étoiles virtuelles différentes.

Cet éclairage crée un tout petit point lumineux sur les billes, et ce point constitue une excellente étoile virtuelle pour la collimation.

Et à nous les joies de la collimation avec une figure d'Airy sans turbulences !

Celà n'empêche pas la vérification de nuit sur une étoile, mais le boulot est déjà pas mal avançé.

Voir l'excellent article à propos de la collimation sur le site de Thierry Legault.

Appréciation de la turbulence.

La turbulence, ce phénomène atmosphérique qui fait danser nos étoiles, n'est pas toujours évident à apprécier, et encore moins à quantifier.

Et pourtant, c'est le passage obligé pour affiner et terminer la collimation de son instrument.
On choisira donc une nuit calme, avec une turbulence meilleure que 5/10, pour terminer la collimation sur une étoile, avec un grossissement d'au moins 2 fois le diamètre de l'instrument, pour améliorer les réglages de manière à obtenir une figure d'Airy parfaitement concentrique.

Voici donc deux échelles permettant de quantifier la turbulence :

Echelle de Pickering (Animations produced by Damian Peach)
Les tests de turbulence s'effectuent avec un grossissement de 2x le diamètre de l'instrument.
Soit 400x pour un 200mm à F/10 (focale de 2000mm) c'est-à-dire avec un oculaire de 5mm.

1/10	2/10	3/10	4/10	5/10
6/10	7/10	8/10	9/10	10/10

Les images à leur taille réelle sont visibles sur le site de Damian Peach :
http://uk.geocities.com/dpeach_78/pickering.htm

Il existe une autre échelle d'appréciation de la turbulence, l'échelle de Danjon :

Le disque de Hartmann.

C'est un disque en carton peint percé de 3 trous périphériques + 1 pour le passage du miroir secondaire.

Voilà un truc bien commode pour le réglage de la collimation du télescope et pour la mise au point sur les étoiles par la suite (plutôt que de le jeter)

C'est facile à réaliser, et c'est pas cher !

Voir à ce sujet l'excellent article de Michel Collard sur la méthode de collimation par disque de Hartmann.

La Lune (et le Soleil) en entier avec la Toucam.

Super bidouille extra sympa.

Y faut un collier de tuyau d'écoulement de 32mm ouvert, et récupérer un support type "3ème main" dont on en coupe un bout (comme ça on peut en faire deux) pour ne garder qu'un système à rotule.

Une bonne vis (sur laquelle on fait un méplat) dans le collier et le tour est joué.

C'est orientable dans tous les sens, ça permet le meilleur positionnement de la webcam et on peut faire la mise au point sans problème.

Il a fallu quand même "retourner" un peu la rotule qui rentre dans le trouyou de la webcam (ben parce qu'elle voulait pas rentrer ! tiens !)

La Lune (et le Soleil) en entier avec la Toucam encore mieux.

Ma bidouille précédente a 2 inconvénients :
1 - Le centrage et le parallélisme sont difficiles à régler derrière l'oculaire.
2 - Il y a toujours de la lumière parasite qui s'infiltre entre l'oculaire et l'objectif de la webcam.

D'où l'idée de cette bague d'adaptation sur un objectif de ToUcam débarrassé de son truc en caoutchouc jaune.

Il faut donc disposer d'un objectif ToUcam débarrassé de son truc en caoutchouc jaune.

L'adaptateur de couleur JAUNE est prévu pour s'adapter au diamètre extérieur du plus gros oculaire souhaité.
Respecter impérativement (pour une ToUcam) les cotes de 3, 6, 14 et 20mm côté objectif, qui sera collé dans le trou de 14mm.

Les diamètres O1 et 50mm correspondent au diamètre du plus gros oculaire souhaité.
Le trou fileté sera exécuté sur cet adaptateur pour recevoir la vis de blocage sur l'oculaire.

La bague BLEUE est une bague d'adaptation, avec un trou pour laisser passer la vis de blocage, permettant d'installer le montage sur un oculaire plus petit.

WELL ! WELL ! WELL !
Et d'un, y a plus de problème de centrage ni de parallélisme, et de deux, y a plus de lumière parasite entre l'oculaire et la webcam. CQFD.

La boite "AstroSnap"

L'utilisation du merveilleux logiciel AstroSnap permet de piloter directement à partir de l'écran du PC la mise au point (en mode manuel ou automatique) et le contrôle des moteurs du télescope.

D'ou la fabrication de ma "boite AstroSnap" qui permet de rester assis dans son fauteuil et de piloter le télescope à partir du clavier.

Elle sert naturellement à l'autoguidage de la monture SPDX.

L'idéal, ça serait de pouvoir tout piloter à distance (au chaud à la maison) mais y faudra quand même trouver un pingouin qui installe le télescope au fond du jardin et qui s'assure que tout se passe bien !

A méditer !

La webcam "longue pose"

J'ai essayé. On peut.

J'en ai quand même flingué une avant de prendre les outils adéquats.

Il a fallu travailler avec une grosse loupe de bureau (et encore je regardais à travers avec des lunettes loupe)
Il est impératif d'utiliser un fer à souder thermostaté avec une panne toute fine et pointue.

Impératif également d'utiliser de la tresse fine pour les pattes à dessouder.

Et avec un peu de délicatesse (faut surtout pas s'énerver) on y arrive sans problème.

J'en ai un quand même (de problème) mais pas dû (a priori) à la fabrication.
Je constate bien une image de plus en plus claire jusqu'à des poses de 5 secondes, mais après (10sec 20sec 30sec) j'ai la même image qu'avec 5 secondes ???

J'ai résolu mon problème au mois de juin 2004 quand j'ai testé le ciel profond pour de vrai.

En fait, il a fallu défaire les bidouilles de niveau 2 et 3 sur la ToUcam (blocage du préampli et gestion des 2 trames séparément), et revenir à la modif de base avec 1 seul fil de commande sur la broche 2.
Là, effectivement, on fait de la longue pose correcte.

L'autoguidage. Pourquoi ? Comment !

Pourquoi ?

Malheureusement, tous les amateurs ayant pratiqué la photo du ciel profond en longue pose se sont plus ou moins heurtés au problème.

C'est quoi le problème ?
Eh ben c'est qu'après une longue pose (de 10 secondes ou plus) les étoiles apparaissent comme des petits traits plus ou moins patatoïdaux au lieu d'être des petits points bien ronds et bien ponctuels !

Akoiçédu ?
Déjà, nous ne parlerons que de la monture équatoriale pour éviter le problème de la rotation de champ sur les montures altazimutales.
Ceci étant, et si l'on considère comme parfaite la vitesse de rotation du moteur en AD d'une monture équatoriale (qui est excellente néanmoins, même sur les montures bas de gamme), le défaut est dû principalement à 2 causes distinctes :
1 - A la qualité d'usinage de la vis sans fin et de la couronne d'entrainement de la monture en AD. Cette qualité représente à elle seule une énorme partie du prix de la monture (la vis doit être rectifiée et usinée à une tolérance inférieure au micron).
Ce défaut d'usinage génère ce que l'on appelle " l'erreur périodique ".
C'est un défaut cyclique, revenant à chaque tour de la vis, et ayant pour conséquence de ballader le sujet à photographier dans le champ de vision, d'une distance plus ou moins grande en fonction de la qualité de la monture, sans toutefois sortir du champ.
Sur certaines montures, ce défaut peut être corrigé en grande partie par le système PEC (contrôle de l'erreur périodique), qui analyse l'erreur périodique et apporte les corrections nécessaires au moteur d'entrainement en AD.
2 - A un défaut de mise en station de la monture.
Si la monture n'est pas parfaitement mise en station sur l'axe polaire, le sujet à photographier va se déplacer dans le champ de vision, dans une direction quelconque, à une vitesse plus ou moins grande en fonction de la qualité de la mise en station, et ce jusqu'à sortir du champ de vision.
Et là, wallou ! RIEN (pour le moment) ne permet de corriger ce défaut !

Ce sont ces 2 défauts, éventuellement cumulés, qui font nos étoiles pas rondes.
Alors, keskifofer pour avoir des étoiles rondes ???

Comment ?

Là encore, 2 solutions s'offrent à vous.
1 - Vous investissez dans la super monture à 20.000 € ou plus, et qui aura une erreur périodique négligeable, avec système de correction PEC et tout et tout, mais qu'il faudra quand même mettre parfaitement en station.
2 - Vous n'avez pas les 20.000 € sur vous, et vous bidouillez un système d'autoguidage maison qui va remédier automatiquement à tous les défauts cités précédemment.
Nous n'envisagerons ici que la seconde solution, de loin la meilleure !

Alors komenkonfait ?

Bien sûr, on peut toujours faire du guidage avec un oculaire réticulé (éclairé de préférence), la raquette de commande dans sa petite main gelée, à appuyer sur le bon bouton, sans se tromper, quand il faut et juste ce qu'il faut pour pas dépasser, l'œil rivé à son étoile guide pendant toute la durée de la pose.
C'est bien quand on est jeune !
Pour les moins jeunes, il y a possibilité d'automatiser cette tâche ingrate, et de se boire un bon café bien chaud pendant ce temps là !
On appelle ça l'autoguidage !

La théorie :

Le système est en fait assez simple.

Une caméra filme en permanence une étoile (étoile guide) proche du champ à photographier.
Un logiciel de guidage calcule les valeurs X-Y de l'étoile guide (position de référence) et analyse en permanence (plusieurs fois par seconde) la position de l'étoile guide.
Si l'étoile guide dévie d'un poil de c.. (1 pixel par exemple) de sa position de référence, le logiciel de guidage envoie immédiatement (via une interface adaptée) les corrections nécessaires à apporter aux moteurs (AD et/ou DEC) de la monture pour ramener l'étoile guide à sa position de référence.
Et le cycle recommence.

Cette boucle, appelée boucle d'asservissement, doit se répéter le plus rapidement possible durant toute la durée de la pose photographique, afin de corriger en temps réel TOUS LES DEFAUTS mécaniques de la monture et de sa mise en station. CQFD !
D'ailleurs, certains systèmes de pilotage de monture (Nexstar, Skysensor..) comportent déjà une prise d'autoguidage. Dans le cas contraire, il faudra " repiquer " les fils des 4 boutons de la raquette de commande.

La pratique :
Dans la pratique, j'utilise ma lunette de 70/400 (Perl Halley) comme lunette guide avec une webcam ToUcam Pro normale munie d'une barlow 2x.
La webcam est reliée à un ordinateur portable, et le logiciel Astrosnap v1.3f est utilisé en mode autoguidage à 10 images/seconde avec interface type " Bonduelle ".

En utilisant soit ma boite Astrosnap décrite plus haut,
soit le modèle à opto-coupleur d'un fonctionnement identique,
mais ne nécessitant aucune alimentation.
Idéal pour l'astro itinérante avec PC portable.

Après avoir centré mon étoile guide et réglé les paramètres, le logiciel pilote en temps réel l'interface (commandes de relais remplaçant les 4 boutons de la raquette) reliée à la prise parallèle du PC, laquelle répercute en temps réel les corrections (sur la prise autoguidage du Skysensor) à apporter aux moteurs (AD et/ou DEC) de la monture.
C'est pas plus compliqué que ça !
Et ça marche du tonnerre de Zeus ! Cré bondiou !
C'est redoutable pour mettre " au pas " n'importe quelle monture et en plus, ça permet de choisir son étoile guide en dehors du champ à photographier.
En tout cas, on a rien inventé de plus efficace depuis le fil à couper le beurre !

Et les photos alors ?

C'est là le hic ! Toute médaille a son revers !
Le système d'autoguidage est un système autonome, uniquement dédié au guidage de la monture, et ne peut de ce fait gérer simultanément la prise de vues en longues poses.

Alors là, soit on prend les photos avec un APN (appareil photo numérique) installé en parallèle sur la monture autoguidée, soit on installe un autre système (télescope ou lunette) pour ses photos en longues poses.

Pour ma part, j'installe le C8 à côté de la lunette guide sur mon support maison (à deux places) pour la prise de vues.

Une webcam bidouillée longues poses reliée à un deuxième portable pour enregistrer les photos et roule ma poule !

A nous les petites étoiles bien rondes !

Ouais ! Bon ! Je sais ! Je sais ! Y en a qui diront c'est l'usine, faut 2 ordinateurs, 2 webcams etc.
Mais faut savoir ce qu'on veut ! Des patates ou des étoiles !
Et puis il vous reste la solution à 20.000 € le cas échéant.
Où pourquoi pas l'occasion d'un travail d'équipe, avec mise en commun du matos !

Et la focale ?

J'entends déjà les pointilleux : " et la focale alors ? "
Bien sûr, il paraît évident que la focale de guidage doit être en rapport avec la focale de prise de vues.
L'idéal serait que la focale de guidage soit égale, voire supérieure à la focale de prise de vues.
Sur mon système, j'utilise ma lunette de 70/400 comme lunette guide avec une barlow 2x, ce qui fait une focale de guidage de 800mm.
Pour les photos longues poses, je suis souvent derrière réducteur 3.3 soit une focale d'environ 600mm, donc avec une focale de guidage plus que suffisante.
C'est vrai, c'est un peu michecounet pour le réducteur 6.3 ou même pire au foyer à 2000mm de focale, mais on guide quand même au pixel près, alors !!!
C'est toujours mieux que l'erreur périodique !

Et voilà le travail ! Bon guidage et bonnes étoiles !

Mes repères de mise au point :

Pas toujours facile de se repérer durant la phase de mise au point.

Je me suis donc fabriqué quelques accessoires d'aide à la mise au point.

Sur la molette du C8 :

J'ai collé sur le disque en alu (permettant la mise au point électrique) un disque recouvert d'autocollant transparent divisé en 200 divisions, avec des flèches indiquant le sens de rotation intra et extra focale.
Bien commode pour savoir dans quel sens tourner la molette quand on change de focale.
Précision de 1/200ème de tour sur la molette de MAP.

C'est en retrouvant mon chrono suisse (celui qui me servait pour le développement de mes films argentiques) que l'idée m'est venue de le prendre en photo et d'en faire mon disque de mise au point.
Il est gradué en 100 divisions, et il y avait largement la place d'ajouter des divisions intermédiaires sous PSP pour en avoir 200.

Et sur la lunette SKY 90 :

J'ai adapté un comparateur au niveau de la crémaillère, et une butée réglable en longueur fixée sur le support du chercheur avec molette de blocage.

Super pratique pour la mise au point à l'APN.
Et là, c'est une précision de 1/100ème sur la crémaillère.

Ma boite à flats :

Là ça y est, j'y suis passé !

C'est une boite à flats réalisée en carton plume.
Elle est prévue pour s'emboiter sur le pare-buée du C8.
L'éclairage est réalisé par 4 leds blanches alimentées par une pile 9 volts à travers 4 résistances et un interrupteur visible sur la photo.
La lumière est diffusée sur un plexiglass translucide.

Pour les flats à la lunette, je la pointe au zénith et je pose la boite à flats sur le pare-buée. Et voilou !

Mon détecteur de pétouilles :

L'éternel problème du nettoyage des capteurs CCD !

C'est un ancien cul de barlow (dont j'ai eu besoin de la partie avant) et sur lequel j'ai collé un bouchon de boite de pelloche perçé d'un trou.
Radical pour nettoyer les capteurs CCD en plein jour.
Il suffit d'orienter la webcam munie du détecteur vers une source de lumière, pour voir immédiatement ces vilaines "boufioles" qui salissent nos capteurs.
A utiliser jusqu'à l'obtention d'un capteur propre !

Une pile externe sur mon Skysensor 2000 PC :

A la deuxième fois, j'ai craqué !

Alors j'ai bricolé un système avec une pile externe.
Ras le bol de tout démonter à chaque fois, et en plus il faut un fer à souder pour remplacer cette pile.

J'ai donc modifié la bête pour recevoir une pile de setup de PC (idem 3,6V) fixée avec du velcro, avec un connecteur collé permettant de remplacer la pile instantanément.

Et voilou ! Suffit juste d'avoir une pile d'avance !

Un ADC avec niveau :

Afin de fonctionner dans les meilleures conditions, un ADC doit être horizontal.
N'ayant aucun moyen de vérification, il m'est donc venu l'idée de lui adjoindre un petit niveau.

Il y a suffisamment de matière sur l'ASH pour creuser une petite gorge et coller le niveau à bulle.