Conseils et techniques pour l'astrophoto

Qu'est ce que je peux photographier ?

Les objets du ciel profond à votre porté dépendent en grande partie du matériel utilisé.

Le champ photographique

Tout d'abord, la focale de votre instrument déterminera le champ photographique apparent. Celui ci doit bien sûr s'accorder avec l'objet à photographier. Tout comme un objectif grand champ est adapté à la photo de la voie lactée, il vous faudra une longue focale pour les amas globulaires et les nébuleuses planétaires. Voici la formule qui va vous permettre de définir le champ disponible sur la pellicule :

alpha [°] = (57.3 * d [mm] ) / F [mm]

Les unités sont données entre crochets, "alpha" est l'angle couvert sur la longueur ou la largeur "d" du film et "F" la focale de l'instrument utilisé.

Par exemple, avec la pronto (F=480mm) je couvre 2,86° x4,29° sur du format normal de pellicule 24x36. Je peux donc viser NGC 7000 tout en prévoyant un recadrage possible au tirage ce qui me permet aussi de couper la zone de vignétage bien présente.
Par contre, cette focale courte n'est pas adaptée aux petits objets tels que les amas globulaire. En effet, M13 qui fait 23' carré ne représenterai que 3mm sur le film ! (2,86°=172' soit 24mm donc 23' donne 3mm)

En suite, il va falloir choisir les objets adaptés à votre rapport d'ouverture F/D (au moins dans un premier temps). Bien sûr, la luminosité joue sur le temps de pose mais le rapport F/D a quasiment plus d'importance. par exemple, il me faut 45min minimum pour fixer NGC 7000 à f/d=6,6 sur du 800 ASA. Il faudrait à peut près 2 fois moins de temps à f/d=4 et 3 fois plus à f/d=10 !

Voici donc quelques cibles idéales pour débuter :

Mise en station d'une monture équatoriale pour la Photo

Méthode de Bigourdan

Il s'agit de mettre l'axe polaire (l'axe d'ascension droite) parfaitement parallèle à l'axe de rotation de la Terre. Pour ce faire, on agit sur les deux mouvements réglables de la monture qui sont le plan méridien et l'axe d'inclinaison. Sur les montures on trouvera deux vis qui permettent de faire pivoter la monture de droite à gauche (plan méridien) sur son trépied ainsi qu'une vis ou deux pour faire basculer la monture de haut en bas (inclinaison).
La méthode de Bigourdan propose d'étudier la dérive d'une étoile guide et d'en amoindrir l'importance par des corrections de plus en plus précises. C'est une méthode plutôt longue mais très efficace. Suivant la focale utilisée pour vos photos, il vous faudra une mise en station plus ou moins précise c'est à dire plus ou moins longue.
Rm : la mise en station par Bigourdant n'est pas nécessaire dans tous les cas. Si vous avez une focale photo pas trop longue avec des poses courte, le viseur polaire peut être suffisant.

Préliminaires

Pointez la monture approximativement vers l'étoile polaire.
Réglez le trépied pour rendre la base de la monture horizontale grâce à une bulle à niveau.
Effectuez une mise en station rapide par viseur polaire... si vous en avez un (vous gagnerez ainsi une bonne demie heure).
Orientez le réticule de votre oculaire guide suivant les points cardinaux. Pour cela centrez une étoile puis déplacez la vers l'extrémité du champ avec un seul axe. Faites correspondre son déplacement avec un axe du réticule en tournant l'oculaire dans son porte oculaire. Recentrez l'étoile puis arrêtez le suivi. Son déplacement vous montre la direction de l'ouest. Déduisez s'en les trois autres points cardinaux. (attention aux renversement de l'image suivant le type de tube optique que vous utilisez !)

Réglage dans le plan méridien

Commencez avec un oculaire guide donnant un grossissement moyen (si vous avez un système de type amplificateur réticulé).
Viser une étoile se situant à la fois au méridien et à l'équateur céleste (une étoile passant approximativement au sud et qui a une déclinaison de 0°).
Si à travers l'oculaire guide l'étoile dérive vers le nord au bout de quelques minutes, c'est qu'iil faut corriger l'orientation de la monture vers l'est (et inversement).

Rem : Chronométrez le temps que met l'étoile pour sortir d'un des cercles concentrique de l'oculaire guide.

Repointez l'étoile et observez sa dérive :
*Si l'étoile sort, par le même côté mais encore plus vite du cercle, c'est que vous avez corrigé l'orientation de la monture dans le mauvais sens ! Revenez sur vos pas d'une valeur au moins égale à celle que vous venez de faire.
*Si l'étoile sort, par le même côté mais moins vite du cercle, c'est que vous n'avez pas corrigé l'orientation de la monture de manière suffisante. Refaites une autre correction dans le même sens.
*Si l'étoile se déplace dans la direction opposée c'est que votre dernière correction était trop importante : revenez sur vos pas de moitié.

Reprenez l'opération jusqu'à ce que la dérive soit acceptable.

Rem : pour faciliter la manip appliquez sur les vis de réglage des demis tours, puis des quarts de tours, des huitièmes de tours... pour aller de proche en proche vers l'orientation correcte.

Réglage de l'inclinaison

Viser une étoile à l'est ou à l'ouest qui a une déclinaison de 45°.
Si, au bout de quelques minutes, l'étoile se déplace vers le nord, il faut baisser l'axe de la monture et inversement.
Reprenez l'opération.

Reprenez tout depuis le début en changeant d'oculaire ou en ajoutant une barlow si la focale photographique utilisée est supérieure à 500mm et le temps de pose supérieur à 20min (valeurs approximatives).

Mise au point d'un appareil photo

La mise au point du boîtier photo est une étape importante dans la prise de vue. Elle sera d'autant plus difficile et lourde de conséquences que le rapport d'ouverture sera faible.
La méthode décrite ci dessous est celle du couteau de Foucault : peut être pas la plus simple mais une des plus précise. N'hésitez pas à me contacter pour de plus amples renseignements ou pour essayer de résoudre les problèmes que vous pourriez rencontrer.

J'utilise une plaque d'alu finement biseautée (dimension 32x35x5) qui se pose sur les rails de la pellicule de manière à ce que le fil de la lame corresponde au plan photo. Quelques élastiques permettent de maintenir temporairement la lame en place.

1 Cadrage

Pointez l'objet à photographier et cadrez précisément l'appareil. Si vous ne pouvez pas le voir au travers du verre de visée (cas le plus fréquent), aidez vous de cartes du ciel et cadrez en fonction des étoiles visibles. Il est conseillé de ne plus toucher aux fixation de l'appareil après toutes mises au point. En toute rigueur, vous devrez refaire une mise au point après chaque cadrage.
Tout en gardant le cadrage, recherchez une étoile guide et visez la avec votre lunette guide équipée de son oculaire réticulé.

2 Visez une étoile brillante pas trop loin de l'objet à photographier

...et dans tous les cas sans faire basculer le tube de l'autre bord du méridien céleste (problème d'appuis mécanique).
Rem : De même veillez à ce que l'objet ne passe pas le méridien pendant la pose.
Mettez le suivi en fonction...

3 dépose de la pellicule

Notez le nombre de poses déjà prises puis rembobinez doucement jusqu'à sentir une légère détente dans la manivelle en même temps qu'un petit bruit. Pour éviter d'avaler la pellicule entièrement vous pouvez replier l'amorce de la pellicule lors de sa première utilisation.

4 Mise au point

Principe :
Lorsque l'on place son oeil dans le prolongement du tube optique, on voit une étoile brillante sous la forme d'un disque lumineux car de l'objectif à votre oeil, la lumière de l'étoile se présente sous la forme de deux cônes et vous n'êtes pas exactement au foyer de l'instrument : vous voyez non pas un point mais un disque.
Le but est de placer le plan du film (représenté par le couteau de Foucault) sur le plan focal de l'instrument c'est à dire exactement à la jonction des deux cônes.
*Si la lame se trouve en avant du plan focal et que l'on coupe le faisceau lumineux avec la lame, on verra disparaître le disque dans le sens de progression du couteau (c'est à dire par le "bon coté", celui par le quel on est naturellement habitué (ex :lame placée sur la partie droite des rails et disque lumineux "mangé" par le coté droit).
*A l'inverse, si la lame se trouve derrière le plan focal, on verra étrangement disparaître le disque par le coté opposé ! Imaginez vous coupant du pain, vous voyez alors la tranche se former de la table vers le couteau à pain ?!!... Pour comprendre le phénomène jetez donc un oeil au schéma ci dessous.
*Par contre, lorsque les deux plans seront confondus, le disque lumineux de l'étoile disparaîtra instantanément et sans que vous ne puissiez dire par quel coté cela s'est produit.

Le matériel nécessaire :
-un boitier reflex mécanique et une bague T2
-un couteau de foucault : un vieux bout d'alu coupé à 45° (60 c'est encore mieux), et limé de manière à avoir une
lame plus ou moins tranchante mais surtout sans micro dentelures.
-une boite d'élastiques pour tenir la lame et éventuellement le dos s'il est mal orienté par la nécessité de cadrage
-un déclencheur souple.
Rm : il est préférable que le boitier soit monté sur un porte oculaire et un adaptateur 2 pouces pour limiter le vignétage.

En pratique :

Visez une étoile brillante au travers du verre de visée du boitier photo. Centrez la de manière à réaliser une mise au point sur la région centrale du champ photo (en réalité, le plan focal n'est pas si plan que ça! Faites toujours la mise au point pour la région centrale du film). Mettez l'appareil photo en pose B et ouvrez le boitier ainsi que le rideau. Placez votre oeil dans le prolongement du tube (pour les utilisateur de réfracteur, n'hésitez pas à vous asseoir confortablement : la manip demande l'immobilité de l'oeil). Vous devez voir l'étoile brillante sous la forme d'un disque lumineux . Si ce n'est pas le cas, c'est que votre oeil n'est pas parfaitement aligné avec le tube optique : c'est assez fréquent.
Rm : Les télescope font apparaitre une étoile en forme de "donuts" (un disque lumineux avec un rond sombre au centre) à cause du miroir secondaire.

Placez le couteau de Foucault sur les rails du film grace à des élastiques. Ajustez le fil de la lame sur la région centrale du champ photo.

Déplacez la lame pour couper le faisceau lumineux avec la lame (en première approximation). Vous pouvez aussi bouger légèrement votre oeil.
Vous verrez que l'étoile disparaît progressivement par le "bon" coté du couteau ou du coté opposé. Appliquez le principe ci dessus et modifiez la mise au point de proche en proche. Plus vous vous rapprochez du bon réglage, plus l'étoile disparait vite.
Lorsque la mise au point sera dégrossie, vous couperez le faisceau lumineux à l'aide d'un des mouvement lents sur un axe tout en maintenant votre oeil immobile.

Schéma de principe pour la mise au point (MAP) avec une lunette. A droite, l'image vue en regardant par le boitier ouvert :

5 Chargement de la pellicule et mise en place

Chargez le film dans le boîtier, placez le cache de l'objectif, réglez la vitesse d'obturation au plus court et mitraillez jusqu'à revenir au bon numéro de prise de vue plus une marge de sécurité d'une ou deux poses.
Repointez l'étoile guide. L'objet à photographier doit bien sur être dans le champ de l'appareil mais il peut paraître flou ! Ne faites pas confiance à votre verre de visée : Foucault est la seule référence à prendre en compte.
Installez vous confortablement (chaise, café chaud, ...). Pour le début et fin de pose utilisez un déclencheur souple et un cache noir surdimmensionné que vous retirerez quelques secondes après le début de la prise de vue et inversement pour la fin. Attention : à aucun moment il ne devra toucher le tube. Tenez le à quelques centimètres du pare-buée.

Guidage en longue pose

Pendant toute la durée de la pose, il faut compenser exactement le mouvement apparent des étoiles. Pour cela il ne faut pas seulement suivre avec précision une étoile guide. Il faut aussi que la mise en station soit bonne.
En effet, si vous guider avec une monture équatoriale mal réglée ou pire avec une alt-azimutale, vous obtiendrez des photo où l'étoile ayant servi au guidage sera nette et où toutes les autres étoiles laisseront des trainées circulaires. C'est ce que l'on appelle la rotation de champ.

Il y a deux façons de réaliser un guidage :
- grace à une lunette (ou télescope) guide fixée en parralelle sur le tube optique principal.
- grace à un diviseur optique placé dans le porte oculaire, avant le boitié photo.

Je ne traiterai ici que la première solution car je n'ai aucune expérience du diviseur optique. Malgrès tout, je peux vous siter les avantages et inconvénients (généralement reconnus par les astronomes amateurs) des deux procédés.
- diviseur optique : compact, léger : il charge moins la monture ce qui facilite le guidage, lumineux : il profite du diamètre du tube optique principal. Moins sensibles aux flexions d'après certains utilisateurs (?).
- lunette guide : facilité à trouver une étoile guide : champ beaucoup plus grand, indépendant du cadrage du boitier photo : il ne dépendant pas d'une portion de champ inutilisée par le boitier photo.

Le parrallelisme : A priori, il n'a que très peu d'influance sur le résultat mais cela vient d'un réflexe tout naturel, celui de mettre les tubes approximativement dans la même direction.
Conséquences : Vous ne guidez jamais avec l'étoile polaire alors que vous photographiez sur l'équateur ! Le mouvement linéaire d'une étoile aux environs est donc en rapport direct avec celles que vous photographiez. Plus les deux tubes sont parralelles, plus les tracés circulaires de la rotation de champ seront minimisés pour une mise en station donnée.

Le grossissement : Utilisez un oculaire guide (muni éventuellement de barlow) fournissant 80 à 100x de grossissement par mètre de focale photographique. Une Webcam peut aussi être utilisée en tant qu'autoguideur mais cela entraine de grosses complications (ordinateur, interfaces, bricolage électronique, grosses batteries,...). Commencez par le plus simple !

La lunette guide et les fixations : De préférence, utilisez une lunette guide de 70mm de diamètre et de qualité moyenne (f/d>8). Elle fournira une image suffisement lumineuse tout en proposant un poids résonnable (vu son poids, la Pronto que j'ai utilisé n'est pas à conseiller sauf si vous avez aussi besoin d'une lunette de voyage haut de gamme). Certains se servent de tous petits Mak ou SC qui sont aussi de très bonnes solutions. Pour la fixation de l'instrument de guidage, les doubles anneaux de fixation évitent toutes flexions.

Finnesse du suivit : Il est bien sûr préférable d'avoir des mouvements lents motorisés sur les deux axes. Si ce n'est pas le cas, vous serez limité dans la longueur focale utilisable car tout contact sur le tube et la monture induisent des vibrations. Les mêmes contraintes seront à appliquer pour des montures instables ou victimes de jeux importants même si elle sont équipée de double motorisation.

Enfin, notez la précision de votre guidage à l'issue de chaque pose ainsi que tous problèmes survenus (vibrations, lumières parasites, voile nuageux...). Ceci vous aidera à mieux évaluer la précision nécessaire aux vus de vos résultats. Par exemple, je possède un oculaire guide muni de plusieurs cercles concentriques; ce n'est pas le cas pour tous les modèles du commerce; mais l'expérience m'a montré que je pouvai aller jusqu'au deuxième de ces cercles tout en gardant une bonne définition. De même, la mise en station par Bigourdan décrite ci dessus n'est pas nécessaire pour des poses inférieures à 10min avec des focale moyennes. Dans ces conditions, on peut se contenter du viseur polaire.

Quelques exemples...

Voici un tableau présentant les fourchettes de temps de poses que j'ai utilisé.
La luminosité de l'objet, le rapport d'ouverture f/D et la sensibilité du film sont les seuls paramètres à prendre en comptes pour l'estimation des temps de pose. Le diamètre du tube optique n'influant que sur la définition de l'image (pouvoir de séparation).
Pour la corrélation entre deux rapports f/D, utilisez cette formule :
(coef multiplicatif entre deux rapports f/D)^2
En effet, une lunette à f:10 aura besoin de quatre fois plus de temps de pose qu'un télescope à f:5 quelque soit les diamètre ! ((10/5)^2=4)