Matériel

1 Introduction

Rappelons les contraintes principales qui pèsent sur l'astrophotographie du ciel profond :

• exigence de pointage stable et relativement précis
• exigence de temps de pose assez long

Ces deux contraintes pèsent sur différents éléments du matériel :

• la précision et la stabilité du pointage induisent des contraintes sur les montures
• les temps de pose assez long imposent des contraintes sur les systèmes de prise de vue, APN ou caméra dédiées.

Avant de rentrer dans les détails, il faut ouvrir une parenthèse sur les techniques dites de "lucky imaging" , qui consiste (dans l'acceptation du terme utilisée par les amateurs) à utiliser des poses courtes, qui seront triées en éliminant celles qui ont subi une forte distorsion atmosphérique. Cette technique particulière, qui évite bien des contraintes liées aux poses longues, ne sera pas traitée ici. Le lien ci dessus renvoie vers un groupe dédié du forum Astrosurf.

2 Les montures et les trépieds

2.1 La monture

La monture (associée son trépied) permet de réaliser un suivi d’objet dans le ciel et a donc un rôle fondamental dans la qualité des images acquises en poses longues.

On utilise généralement des montures motorisées, c'est à dire pour lesquelles un ou plusieurs moteurs entraînent les axes en rotation. Les montures les plus courantes possèdent un ou deux axes motorisés

Les montures utilisées par les amateurs se classent en deux catégories principales , en fonction de la façon d'orienter les axes de rotations :

• les montures azimutales ou alt-azimutales avec un axe vertical (contrôle de l'azimut) et un axe horizontal (contrôle de l'altitude de visée) . Ces montures sont adaptées à l'observation visuelle mais peu adaptées à l'astrophotographie, parce qu'elle engendre une rotation du champ à la prise de vue (le champ tourne autour de l'axe de visée de l'instrument) qui va entraîner un flou lors des poses longues.
• les montures équatoriales avec un axe (dit "d'ascension droite" ) qui va être aligné sur l'axe de rotation de la Terre lors de la mise en station, et un axe de déclinaison qui permettra de basculer l'instrument entre le pôle nord céleste et le pôle sud. Cette dernière configuration permet au suivi stellaire de se faire (i) par la seule rotation de l'axe AD et (ii) sans rotation de champ, ce qui explique que les montures équatoriales soient largement et exclusivement utilisées en astrophotographie amateur.

Les montures équatoriales se déclinent en deux types principaux :

• des montures légères où seul l'axe d'ascension droite est motorisé : elle permettent de faire des poses d'une certaine durée mais supposent une mise en station très précise pour assurer un suivi correct.
• des montures où les axes AD et DEC sont motorisés, qui permettent d'avoir un suivi plus évolué, en particulier si on met en œuvre du guidage.

2.2 La motorisation

La précision de pointage est liée à la qualité (ou plutôt aux défauts) des composants mécaniques de la motorisation de chaque axe : moteur, réducteur.

• les moteurs sont en général des moteurs pas à pas qui permettent d'obtenir des vitesses lentes et régulières, mais avec un risque de perte de pas en cas de point dur dans la transmission
• les réducteurs sont en général à l'origine des défauts: erreur périodique, jeu , etc . L'erreur périodique est due à des défauts géométriques des réducteurs à engrenage et se traduit par un écart à la direction visée qui oscille avec une forme et une périodicité relativement régulière.

Comment compenser ces erreurs? il y a trois façons principales de procéder :

• la correction d'erreur périodique (PEC en anglais) consiste à calibrer cette erreur périodique à partir de suivi d'étoiles et à appliquer ensuite cette correction lors du suivi. Cette méthode assez simple n'est pas parfaite du fait déjà que l'erreur elle-même n'est pas complètement périodique; elle est d'autant plus efficace que la qualité mécanique du réducteur est élevée .
• l'ajout dans la monture d'un encodeur optique qui permet de mesurer la position absolue d'une axe avec une très grande précision et donc d'asservir les commandes de l'axe sur ces mesures précises. On obtient alors un suivi très précis, au prix d'un ou deux capteur (AD ainsi que DEC éventuellement) supplémentaires. La précision ainsi obtenue a un prix : ces encodeurs sont relativement coûteux et font grimper le prix des montures qui en sont équipées.
• le guidage consiste à mesurer la position dans le ciel d'une étoile qui sert de référence, en général proche de la direction de visée. Un logiciel auxiliaire calcule alors l'écart par rapport à la position de l'étoile de référence et renvoie des corrections à la monture. Le suivi de l'étoile de référence se fait alors avc un capteur dedié (petite caméra) soit (i) à travers une lunette elle-même dédiée au guidage, soit (ii) grâce à un prisme qui renvoie une partie du faisceau de l'instrument principal vers la caméra de guidage. Ce prisme est porté par un diviseur optique (DO) qu'on appelle le plus souvent par son acronyme anglais OAG (off-axis guider), qui s'insère dans le trajet optique de l'instrument principal .

Les défauts périodiques des montures ont en général une périodicité de l'ordre de quelques minutes, ce qui rend très aléatoire un suivi de durée supérieur à quelques dizaines de secondes.

La solution la plus simple pour réaliser des poses longues avec un suivi correct consiste à mettre en œuvre du guidage , avec une petite caméra associée à une lunette ou à un diviseur optique.

Tout ce qui précède est à pondérer par la focale de l'instrument de prise de vue et la durée de prise de vue envisagée : il est possible de faire du grand champ sans guidage avec un APN et un objectif de courte focale ; mais il est illusoire d'imager une galaxie ou une nébuleuses avec un instrument de 500mm de focale ou plus sans guidage.

2.3 le trépied

Il garantit la stabilité de la monture et de son chargement. C'est un élément important de la qualité de suivi, et il faut donc qu'il soit adapté à la charge qu'il va devoir supporter. Il jour aussi un rôle important dans l'amortissement des vibrations provoquées par le vent par exemple.

2.4 Les performances d'ensemble

En photographie, il faut de bonnes performances de suivi : ce qui est acceptable en visuel devient rapidement rédhibitoire en imagerie. Il faudra faire en sorte que les éléments soient adaptés à la charge de l'instrument d'imagerie au complet. On prêtera attention aux points suivants :

1. s'assurer que le trépied (ou le pier) est suffisamment rigide pour supporter son chargement (monture plus instrument) . Avec une lunette "costaud" ou un gros réflecteur, le poids grimpe très vite. En situation de vent, faire un essai avec des patins amortisseurs qui atténueront les vibrations, surtout sur un sol rigide.
2. prendre de la marge sur la capacité de charge de la monture... celle annoncée par le constructeur est assez variable dans son optimisme et constitue de toute façon une limite à ne pas dépasser. Comme pied de pilote, on peut considérer qu'en astrophoto on peut se placer à 70% de la masse maximale embarquée.
3. se rappeler que la physique est têtue : l'inertie de l'instrument joue un rôle sur la qualité de suivi , et que cette inertie, à poids égal, n'a rien à voir entre une formule compacte (RC ou SC) et une lunette un peu longue : la réponse aux vibrations va être très différente.
4. sur les montures qu'on ne peut équilibrer précisément (axes non débrayables comme les montures à réducteur harmonique), il faut quand même dégrossir le centrage de la charge :
   • en DEC, il faut repérer la position du centre de masse en longitudinal, simplement en posant sur table la queue d'aronde de l'instrument en travers sur un cylindre suffisamment rigide (équilibre avant/arrière) . On montage, on mettra le repère au milieu de la pince de la monture
   • en AD, en utilisant la barre de contrepoids et un contrepoids ad hoc

5 Notes

• montures et trépieds
• tubes optiques
• camera ou APN

Ascension droite

déclinaison