Un montage astronomique et parallactique est la condition préalable pour des photos astronomiques nettes avec de longs temps de pose :
Partie 9 : Manipulation d'un montage astronomique
Lorsqu'un appareil photo est fixé solidement sur un trépied photo normal, les objets célestes ne sont représentés nettement que si le temps d'exposition ne dépasse pas une valeur maximale, dépendant de la distance focale, de la région céleste capturée, de la taille des pixels du capteur d'image utilisé et des attentes personnelles en termes d'image "nettes".
Avec une distance focale de 3000 millimètres, par exemple, une représentation floue doit être anticipée dès que les temps d'exposition dépassent 1/45 seconde, si l'appareil photo ne suit pas le mouvement du ciel. Et même en utilisant un objectif grand angle de 24 millimètres, les étoiles ne sont plus représentées sous forme de points après 10 secondes de temps de pose, mais sous forme de minuscules traits.
La rotation de la Terre en est la cause. Le ciel semble tourner au-dessus de nos têtes d'est en ouest. Par conséquent, non seulement le Soleil et la Lune, mais aussi les planètes et les étoiles se lèvent à l'est et se couchent à l'ouest. Le point clé de ce mouvement est le pôle céleste (au pôle nord céleste dans l'hémisphère nord, au pôle sud céleste dans l'hémisphère sud). Il s'agit de l'endroit dans le ciel où l'axe prolongé de la Terre touche la "voûte céleste" si l'on imagine le ciel comme une demi-sphère. Les habitants de l'hémisphère nord ont un avantage : près du pôle nord céleste se trouve l'étoile polaire facilement repérable, également appelée "étoile du Nord".
La seule manière de réaliser de longs temps de pose tout en maintenant des étoiles sous forme de points est de suivre le mouvement de rotation céleste pendant l'exposition. Pour cela, un montage astronomique est nécessaire, où un axe est aligné parallèlement à l'axe de la Terre.
Lorsque cet axe est déplacé à la bonne vitesse pendant l'exposition, des photos célestes "suivies" sont créées. Habituellement, ce mouvement est réalisé par un moteur électrique. Un montage astronomique est également appelé parallactique ou équatorial.
Composants d'un montage parallactique. Légende - voir l'aperçu ci-dessous :
• 1: Trépied à trois branches (alternative : trépied à colonne)
• 2: Contrôleur (dans le cas présent : contrôleur informatique complexe avec fonction GoTo et base de données d'objets)
• 3: Position de vision du télescope polaire. Il se trouve à l'intérieur de l'axe horaire (4), dont la direction est indiquée par l'orientation de la flèche.
• 4: Axe horaire, le seul axe entraîné lorsqu'il suit la rotation céleste. À l'extrémité inférieure se trouve le télescope polaire (3), l'extrémité supérieure est couverte par un capuchon retiré lors de l'utilisation du télescope polaire.
• 5: Emplacement de l'axe de déclinaison, qui se prolonge dans la tige de contrepoids (12). Un mouvement autour de l'axe de déclinaison n'a généralement pas lieu pendant le suivi.
• 6: Paire de vis qui, par pression et contre-pression, permet le réglage de l'angle d'inclinaison (hauteur polaire) de l'axe horaire. Elle est utilisée pour l'orientation du montage. Une fois le montage orienté, ces vis ne sont plus ajustées.
• 7: Paire de vis qui, par pression et contre-pression, permet le réglage de l'azimut (direction "horizontale" de l'axe horaire) (la vis arrière est difficile à distinguer sur l'illustration). Elle est utilisée pour l'orientation du montage. Une fois le montage orienté, ces vis ne sont plus ajustées.
• 8: Serrage à levier de l'axe horaire.
• 9: Serrage à levier de l'axe de déclinaison.
• 10: Guide coulissant pour accueillir une barrette de guidage, pour fixer un télescope ou un appareil photo sur le montage.
• 11. Serrage à vis sécurisant la barrette de guidage insérée dans le guide coulissant (10).
• 12: Tige de contrepoids (sans contrepoids sur l'illustration).
Montage azimutal
Avec un trépied photo, un tel suivi serait impossible, même avec un réglage fin très délicat. Cela échouerait car le champ d'image tourne autour de l'étoile suivie pendant une longue exposition, car un trépied photo ne peut pas compenser le mouvement de rotation du ciel. Imaginez la constellation d'Orion : elle se lève à l'est en étant "couchée" du côté gauche, se redresse à la verticale lorsqu'elle est au zénith au sud, puis se couche à l'ouest du côté droit. Si vous suivez cette constellation avec le trépied photo, l'appareil photo se déplacerait uniquement "vers le haut et vers le bas" ou vers la droite, sans toutefois compenser le mouvement de rotation.
Représentation schématique de la rotation du ciel à l'exemple de la constellation d'Orion. Un appareil photo monté et suivi de manière azimutale ne peut pas maintenir la constellation d'Orion dans son champ de vision, et le champ d'image tourne au fil du temps (cadres d'image rouges). Si l'appareil est monté de manière parallactique, il suit d'une part le mouvement d'Orion et effectue en même temps un mouvement rotatif, de sorte que le champ d'image capturé reste constant (cadres d'image jaunes).
Un montage, qui ne connaît que des mouvements verticaux et horizontaux ainsi que des rotations à droite et à gauche, est appelé montage "azimutal" et est opposé au montage parallactique. Un trépied photo est donc une forme simple de montage azimutal. L'un de ses axes mobiles est perpendiculaire au sol et permet des rotations horizontales, c'est-à-dire des ajustements de l'azimut. L'autre axe est parallèle au sol et permet des mouvements vers le haut et vers le bas, c'est-à-dire de hauteur.
Un montage azimutal n'est pas adapté aux prises de vue célestes en suivi. Les exceptions sont les montures des observatoires stellaires modernes. Là, pendant l'exposition, un processus complexe tourne autour de l'axe optique pour contrer la rotation du champ d'image.
Montage azimutal (à gauche) et montage parallactique (à droite). Avec le montage azimutal, les deux axes de mouvement sont perpendiculaires ou parallèles au sol. Cela fonctionne comme un trépied. Le montage parallactique (à droite) se distingue par l'axe horaire incliné (flèche vers la gauche en haut). Le type "monture allemande" nécessite des contrepoids sur l'axe de déclinaison (flèche de gauche en bas à droite).
Monture équatoriale
Les montures équatoriales existent dans différentes versions. Ils ont tous en commun qu'un axe est aligné parallèlement à l'axe de la terre. Cet axe est appelé axe horaire. À un angle de 90 degrés par rapport à celui-ci, il doit y avoir un deuxième axe, l'axe de déclinaison, pour pouvoir aligner un télescope ou un appareil photo sur n'importe quel point du ciel.
Pour l'amateur, essentiellement deux types sont disponibles; la soi-disant "monture allemande" (nommée d'après le pays où son inventeur, l'opticien et physicien allemand Joseph von Fraunhofer, a travaillé), et la monture en fourche.
Deux montures équatoriales: la monture en fourche (à gauche) et la "monture allemande" (à droite). Les flèches rouges indiquent la position de l'axe horaire.
Monture allemande
Elle se compose d'une croix d'axes et se caractérise par le fait qu'un côté de l'axe de déclinaison soutient le télescope ou l'appareil photo, tandis que de l'autre côté un contrepoids assure l'équilibre. Ce type est particulièrement apprécié et répandu chez les astrophotographes, car l'axe horaire peut être facilement aligné sur le pôle céleste. De plus, l'offre de montures allemandes est variée: toutes les gammes de poids et de prix sont représentées, et la plupart d'entre elles peuvent être achetées individuellement et non seulement avec un télescope. En revanche, l'utilisation d'un télescope peut entraîner des désagréments lors de la poursuite d'un sujet, car il peut heurter le trépied ou la colonne, ce qui nécessite un basculement de la position ouest à est (ou inversement).
Monture en fourche
Les montures en fourche sont pratiquement uniquement proposées avec des télescopes par les commerçants. En tant qu'exécution équatoriale, toute la fourche doit être inclinée pour que son axe horaire pointe vers le pôle céleste, ce qui crée des conditions mécaniques plutôt défavorables. La plupart des montures en fourche destinées au marché amateur montrent en fait un comportement vibrant prononcé, c'est pourquoi on les trouve rarement utilisées en astrophotographie. Contrairement à la monture allemande, l'avantage de la monture en fourche est qu'un objet céleste peut être suivi toute la nuit sans que le télescope ou l'appareil photo risque de heurter un obstacle (trépied/colonne), ce qui rend tout basculement inutile.
Périphérique
Lorsque l'on considère la pure mécanique des axes comme monture, d'autres composants sont nécessaires pour en faire une unité fonctionnelle pour l'astrophotographie:
• 1. Trépied/Colonne
Un trépied offre des avantages en matière de mobilité, car il peut être installé pratiquement partout en usage mobile. Une colonne offre plus de liberté de mouvement pour un télescope, mais elle est sécuritaire uniquement sur une surface plane. Quel que soit le choix, il convient de privilégier une haute stabilité. En fin de compte, le maillon faible de toute la chaîne limitera la stabilité et donc la précision maximale de suivi.
• 2. Moteurs
Certaines montures sont livrées avec des moteurs déjà installés, tandis que d'autres nécessitent un achat supplémentaire. Pour des temps d'exposition courts, la propulsion motorisée de l'axe horaire est fondamentalement suffisante, c'est-à-dire qu'un second moteur pour l'axe de déclinaison peut être superflu. Pour des temps d'exposition plus longs, des mouvements de correction de l'axe de déclinaison peuvent éventuellement être nécessaires, de sorte que deux moteurs - un pour chaque axe - sont recommandés. La plupart des montures fonctionnent avec des moteurs pas à pas qui fonctionnent avec des micro-pas et déplacent les axes de la monture via une vis sans fin et une couronne dentée. Une autre solution consiste en des moteurs servo.
• 3. Contrôle
Chaque monture nécessite un contrôle. S'il n'est pas inclus dans le kit, il doit être acheté séparément. Le rôle du contrôle est de fournir aux moteurs la tension et les impulsions d'entraînement. En outre, il propose un mouvement moteur plus ou moins rapide et fin de la monture dans toutes les directions via quatre touches.
Outre ces fonctions fondamentales, certains contrôles offrent d'autres caractéristiques:
• Changement de la vitesse de suivi (en plus de la vitesse sidérale, également pour le soleil et la lune)
• Connexion pour autoguidage: une prise permettant, avec une caméra numérique spéciale appelée autoguideur, d'intervenir régulateur dans le suivi de la monture si nécessaire. Ceux qui travaillent avec de longues focales et des temps d'exposition longs voudront éventuellement confier le "contrôle de suivi" à un autoguideur et rechercher la présence d'une connexion pour autoguidage sur le contrôle.
• Fonction GoTo: En association avec des moteurs rapides, un contrôle GoTo permet un positionnement automatique de la monture sur un objet céleste de votre choix. Pour l'astrophotographe, la fonction GoTo n'est pas essentielle, de sorte qu'un budget limité devrait éventuellement être investi dans une monture plus stable.
Boîtier de commande manuelle d'une monture de télescope: Deux boutons respectifs permettent le réglage motorisé de l'axe horaire (1) et de l'axe de déclinaison (2) pour aligner précisément le télescope sur un objet céleste. Un interrupteur coulissant sur le côté (3) permet d'allumer et d'éteindre le contrôle et de sélectionner le fonctionnement sur l'hémisphère nord ou sud de la terre. Le commutateur 4 permet de régler la vitesse de déplacement des moteurs lors de l'utilisation des boutons 1 et 2.
• 4. Viseur polaire
Il s'agit d'un mini-télescope vissé dans l'axe horaire creux de la monture, permettant un alignement rapide et pratique (voir ci-dessous).
Vue simulée à travers un viseur polaire. Le ciel bleu correspond à la vue dans le crépuscule avancé. Les éléments visibles dans l'oculaire sont éclairés par une LED rouge, pouvant donc être reconnus même avant que le ciel ne soit noir. La position souhaitée de l'étoile polaire (Polaris), visible à l'endroit correspondant de l'image, est clairement visible. L'écart de l'étoile polaire par rapport au vrai pôle céleste (au centre du champ de vision) est automatiquement pris en compte. Les constellations dessinées n'indiquent que les directions et ne sont pas visibles dans le viseur polaire.
• 5. Alimentation électrique
Le fonctionnement des montures avec 12 volts en courant continu est courant. Pour une utilisation mobile, une alimentation par batterie ou un accumulateur adapté est donc nécessaire.
• 6. Rail de montage
Pour fixer un télescope ou un appareil photo sur une monture, la plupart du temps, d'autres petits éléments sont nécessaires. De nombreuses montures disposent d'une plate-forme de connexion avec un rail en queue d'aronde. Du côté du télescope ou de l'appareil photo, un rail de fixation adapté doit alors être prévu. Si un appareil photo doit être attaché, une tête sphérique stable est un bon complément.
Alignement
Une monture parallactique doit être alignée de sorte que l'axe des heures pointe vers le pôle céleste (près de l'étoile polaire). Ce processus est appelé « pointage ».
L'alignement est le plus souvent réussi à l'aide d'un chercheur polaire. Cela nécessite que le pôle céleste et l'étoile polaire soient visibles depuis le lieu d'observation, sans être cachés par un arbre ou une maison. Le chercheur polaire regarde à travers l'axe des heures creux et montre, lorsqu'on regarde dedans, un repère représentant la position idéale de l'étoile polaire.
Cela prend également en compte l'écart de l'étoile polaire par rapport au vrai pôle céleste, actuellement d'environ un diamètre et demi de pleine lune. Selon la conception de la monture et du chercheur polaire, seul le réglage de la position actuelle de l'étoile polaire par rapport au pôle est nécessaire car elle tourne également une fois par jour autour du pôle.
Ensuite, il suffit de régler l'inclinaison (hauteur polaire) et la direction de la visée de l'axe polaire (azimut) jusqu'à ce que l'étoile polaire soit visible dans le chercheur polaire à l'endroit prévu. L'inclinaison de l'axe polaire correspond à la latitude géographique du lieu d'observation, environ 50 degrés pour Francfort-sur-le-Main. Une bonne monture permet un réglage fin de l'inclinaison de l'axe polaire pour d'éventuelles corrections. La direction de la visée est ajustée par un réglage d'azimut également fin et sensible.
Pour ajuster la « direction de la visée » de l'axe des heures, c'est-à-dire l'azimut, il faut déplacer deux vis à main qui agissent par pression sur un axe de la plaque du trépied, permettant un ajustement horizontal fin de l'alignement de la monture dans le cadre du pointage.
De même, l'angle d'inclinaison de l'axe des heures, c'est-à-dire le réglage de la hauteur polaire, est effectué à l'aide de deux vis à main agissant par pression et gendarme. Cet angle d'inclinaison correspond à la latitude géographique du lieu d'observation et ne doit être ajusté qu'une seule fois dans le cadre du pointage.
Même avec des longues focales et des temps d'exposition longs, le pointage à l'aide d'un chercheur polaire ajusté est assez précis. Pour des temps d'exposition courts avec des focales plus courtes, il suffit que l'étoile polaire soit simplement centrée dans le champ de vision du chercheur polaire.
Seuls pour les exigences élevées de précision du pointage, telles qu'elles peuvent être nécessaires pour des temps d'exposition très longs, des longues focales, des observatoires d'étoiles stationnaires ou une précision de positionnement maximale des montures GoTo, la méthode « Scheiner » est recommandée pour le pointage. Cela suppose qu'un télescope et un oculaire réticulé soient disponibles. Une description détaillée de cette procédure chronophage est disponible sur :
http://www.baader-planetarium.de/montierungen/download/scheiner-klassic.pdf
Après le pointage, la monture est chargée, c'est-à-dire, le contrepoids, le télescope et/ou l'appareil photo sont fixés. Il s'agit ensuite d'équilibrer les axes des heures et de la déclinaison. Dans l'état idéal, la monture reste alors en position sans que les axes soient bloqués, quel que soit le point du ciel vers lequel elle est orientée.
Pour cela, un télescope monté est aligné de manière à pointer exactement vers le sud (ou le nord) et en direction de l'horizon, c'est-à-dire qu'il se trouve en position horizontale. Tout d'abord, le contrepoids sur la tige du contrepoids est déplacé axialement jusqu'à ce que la monture reste en position même sans blocage de l'axe des heures.
Vue du sud sur la monture. Le télescope avec l'appareil photo (à droite) a été aligné sur un point à l'horizon au nord. En déplaçant axialement les contrepoids (à gauche), un équilibre est créé de sorte que le télescope reste en position même sans blocage de l'axe des heures.
Ensuite, le blocage de l'axe des heures est serré et le télescope est déplacé dans ses colliers (ou par déplacement longitudinal du rail dans son support) le long de son axe optique jusqu'à ce que l'axe de déclinaison soit également équilibré.
Vue de l'est sur la monture. Le télescope avec l'appareil photo (à l'arrière) a été aligné sur un point à l'horizon au sud. En déplaçant le rail dans le rail en queue d'aronde ou en déplaçant le télescope dans ses colliers le long de la double flèche rouge, un équilibre est à nouveau établi. Ensuite, le télescope reste dans cette position, même si le blocage de l'axe de déclinaison est desserré.
Il n'est pas toujours possible d'atteindre cet état idéal. Vous devriez alors essayer de vous en approcher le plus possible. L'objectif de l'équilibrage est que les moteurs de la monture aient à fournir le moins d'effort possible lors du mouvement. En cas de déséquilibre important, il est également probable que le suivi motorisé ne fonctionne plus avec la précision requise.
Suite à cette étape, vous disposez d'un système fonctionnel pour maintenir l'appareil photo en mouvement avec les étoiles sans que la rotation de la Terre ne provoque des traînées sur les images lors des longues poses.
Connectez ensuite le contrôle de la monture et alimentez-le en tension. Assurez-vous que la vitesse de suivi est réglée sur "sidéral" ou "étoile" si vous visez d'autres objets célestes que la Lune et le Soleil. Si le contrôle permet également le fonctionnement de la monture dans l'hémisphère sud de la Terre, "Nord" doit être réglé, sinon l'axe des heures tourne dans la mauvaise direction. Ensuite, serrez les serrages des axes des heures et de la déclinaison et pointez votre télescope et/ou votre appareil photo vers la région céleste souhaitée, puis serrez à nouveau les deux serrages avec une légère pression. Attendez quelques secondes avant de commencer la première exposition pour permettre à la vis sans fin de s'engager correctement dans les dents de la couronne.
Les deux prochains épisodes de la série de tutoriels « Photographie astronomique et céleste » aborderont les sujets « Expositions longues avec un appareil photo suivi » et « Contrôle de suivi lors d'une exposition longue ».
Transport
Lors du transport d'un montage astronomique, les contrepoids doivent être retirés et les serrages de l'axe horaire et de l'axe de déclinaison doivent être desserrés. Cela protège la mécanique des secousses éventuelles.
Exemples de montures adaptées à la photographie
Lorsqu'il s'agit de réduire les dimensions des bagages, la monture "AstroTrac 320x" est difficile à battre. Il s'agit d'un accessoire pour trépieds photo, visible en photo dans la partie de couleur aluminium. Cette monture peut même être équipée en option d'un chercheur polaire (en haut à gauche), mais la présence d'un trépied et d'une tête de trépied est requise.
Elle est adaptée pour suivre des caméras avec des objectifs jusqu'à environ 300 mm de distance focale et éventuellement pour de très petits et légers télescopes. Un pack batterie alimente le moteur pour le suivi. Une fois repliée, la monture est aussi grande qu'un triangle de signalisation dans une voiture, mais son prix est malheureusement assez élevé (à partir de 625 euros).
La "Skywatcher EQ-3" représente la limite inférieure absolue pour les prises de vue suivies avec des montures de télescope classiques, lorsqu'elle est équipée de moteurs - comme on peut le voir sur la photo suivante. Seuls les télescopes les plus petits peuvent être considérés comme une "charge utile", plutôt un appareil photo avec des objectifs photo et des distances focales pas trop longues. Pour des prises de vue avec des distances focales modérées et quelques minutes de temps d'exposition, elle constitue cependant une plate-forme tout à fait adaptée, incluant trépied, moteurs et contrôle pour environ 230 euros.
La "Celestron Advanced GT" avec guidage GoTo est nettement plus stable. Elle peut également supporter des télescopes de taille moyenne et de moyen focus. Pour des exigences photographiques en matière de poses longues, elle ne doit cependant pas être surchargée; car à de très longues focales, la précision du suivi n'est pas suffisante. En tant que package complet avec trépied, chercheur polaire et guidage GoTo, cette monture coûte environ 750 euros.
La "Vixen GPD2" est un véritable "cheval de trait" et adaptée à la photographie dans tous les domaines. Elle n'est pas bon marché et même en équipement de base, elle ne comprend pas de moteurs, mais elle supporte environ 8 kg de charge utile (sans contrepoids) sans problème et répond à toutes les exigences d'utilisation photographique en termes de précision mécanique. La monture "nue" avec seulement le pointeur de visée polaire précis et éclairé coûte 800 euros. Un équipement complet avec des moteurs rapides, un guidage GoTo et un trépied en bois peut atteindre 1800 euros.
La "1200 GTO" d'Astro-Physics est un montage extrêmement lourd mais encore relativement transportable, car le bloc de déclinaison peut être séparé de l'unité de hauteur polaire et transporté séparément. Ensemble, ils pèsent déjà plus de 50 kilogrammes sans accessoires. Ce montage, bien placé dans un observatoire fixe, peut supporter presque 65 kilogrammes sans les contrepoids! Pour le montage sans accessoires mais avec guidage GoTo, un montant à cinq chiffres en euros doit être prévu.
