Photographier les planètes est plus facile qu’on le pense

Photographier la Lune et les planètes est depuis longtemps un pilier de l’astronomie amateur et professionnelle.

Grâce à des caméras vidéo numériques à grande vitesse et à des techniques de traitement innovantes, les amateurs produisent aujourd’hui régulièrement des images de nos mondes voisins qui résolvent de minuscules détails à peine aperçus dans l’oculaire.

Prendre des photos haute résolution des nuages de l’atmosphère de Mars, des tempêtes dans les bandes de Jupiter ou de l’hexagone polaire de Saturne est à la portée de quiconque a de la patience et un télescope relativement modeste.

Voici ce dont vous avez besoin pour commencer.

Choisir ses outils

La résolution de vos images planétaires dépendra du télescope que vous utilisez. Presque tous les instruments peuvent produire d’excellentes images planétaires.

Mais pour enregistrer les plus petits tourbillons des nuages de Jupiter ou les changements de la calotte polaire de Mars, vous aurez besoin d’un instrument d’au moins 20 cm d’ouverture.

Chacun des modèles optiques les plus populaires a ses forces et ses faiblesses, mais le télescope Schmidt-Cassegrain (SCT) est peut-être le meilleur compromis entre une ouverture adéquate et une taille raisonnable.

La conception du SCT combine des optiques réfléchissantes avec une plaque correctrice pour produire des images nettes et sans couleur, tout en logeant des optiques à grande ouverture dans un tube optique court.

L’inconvénient est que ces instruments doivent généralement être recollimatés, surtout si vous les transportez sur votre lieu d’observation chaque nuit. Quel que soit le type de télescope que vous choisissez, il existe quelques accessoires dont vous aurez besoin pour prendre des images planétaires détaillées.

Le premier est un système de motorisation pour porte-oculaire. Il est préférable de ne pas toucher le télescope lors de la mise au point, car les vibrations de votre main sont fortement amplifiées et vous obtiendrez une image qui tremble.

De plus, vous aurez souvent besoin de refaire la mise au point en fonction des changements de température et des conditions d’observation au cours de la nuit.

La photographie planétaire nécessite un rapport focal d’environ f/20 à f/30, selon la cible (seule Mars tolère un rapport supérieur). Les télescopes vendus dans le commerce ont généralement des rapports focaux de f/5 à f/10.

Vous devrez donc trouver un moyen d’augmenter la distance focale effective de votre instrument pour obtenir l’échelle d’image nécessaire à la résolution des petites caractéristiques de votre planète cible.

Ainsi, votre prochain achat d’accessoire devrait être une lentille de Barlow, un adaptateur de projection oculaire ou une autre optique d’amplification comme un Powermate de Tele Vue.

Un autre outil utile dans l’arsenal d’un imageur planétaire est un correcteur de dispersion atmosphérique (ADC). Ce petit dispositif consiste en deux prismes dans un boîtier compact et réglable placé devant votre appareil photo.

Image de Saturne
Saturne et ses anneaux

En modifiant l’inclinaison des prismes, vous pouvez corriger la dispersion atmosphérique, c’est-à-dire la dispersion de la lumière dans ses composantes colorées en raison des propriétés réfringentes de l’atmosphère terrestre.

Plus une planète est proche de l’horizon, plus l’effet s’aggrave. Cette séparation prismatique se traduit par des franges bleues et rouges en haut et en bas de la cible, mais toute l’image est affectée et privée de détails.

Ces dispositifs permettent d’éliminer complètement cette dispersion et de présenter une image plus nette que ce qui serait possible autrement. Les ADC sont largement disponibles, certains coûtant à peine 170 €. L’investissement vaut le coup.

Appareils photo, ordinateurs et contrôle

Le prochain point à considérer est votre appareil photo. La photographie planétaire est basée sur une technique connue sous le nom de Lucky Imaging.

Cette méthode consiste à enregistrer une série d’expositions ou une vidéo de votre cible. Ensuite, on importe ces images dans un programme informatique qui trie et empile uniquement les plus nettes.

Les caméras planétaires d’aujourd’hui sont dotées de capteurs CMOS à faible bruit et de lectures rapides de plus de 100 images par seconde. Elles peuvent être transférées sur ordinateur via une connexion USB 3.0 ou GigE.

Toutes comprennent généralement un logiciel qui vous permet de contrôler des paramètres importants tels que l’exposition, la fréquence d’images et le gain. Presque tous les imageurs planétaires sont construits autour de capteurs CMOS Sony et sont proposés en format monochrome ou en couleur à une prise.

Les caméras couleur sont excellentes pour les débutants ou les photographes occasionnels, tandis que les modèles monochromes nécessitent l’ajout de filtres si vous souhaitez produire des images en couleur.

Les caméras monochromes sont particulièrement utiles pour enregistrer des images dans des longueurs d’onde au-delà du spectre visible (comme l’ultraviolet et l’infrarouge) ainsi que dans plusieurs longueurs d’onde spécifiques qui peuvent pénétrer plus profondément dans l’atmosphère de Jupiter.

Les caméras planétaires enregistrent des fichiers vidéo au format AVI ou SER, bien que certaines aient la possibilité d’enregistrer des images individuelles FITS. Vous pouvez importer ces fichiers dans les logiciels d’empilement présentés plus loin.

Ces caméras à grande vitesse produisent un flux massif de données, débitant des dizaines de mégaoctets de données par seconde, ce qui nécessite un ordinateur doté d’un disque dur de grande taille et d’une vitesse d’écriture rapide.

La plupart des disques durs à semi-conducteurs (SSD) que l’on trouve aujourd’hui dans les ordinateurs portables peuvent enregistrer 300 à 500 Mo par seconde, ce qui permet d’utiliser facilement des caméras aussi rapides.

Les disques durs plus anciens, à l’exception des modèles à 7200 tours/minute, ont des vitesses d’écriture plus lentes et peuvent avoir des difficultés à enregistrer et perdre des images pendant un enregistrement. Veillez à vérifier les spécifications de votre ordinateur pour savoir s’il prend en charge l’USB 3.0 ou le GigE et les vitesses d’écriture rapides.

Et comme vous accumulerez rapidement plusieurs dizaines de gigaoctets de vidéos chaque nuit, assurez-vous que votre ordinateur dispose d’au moins un téraoctet d’espace de stockage. Envisagez également un disque externe de grande taille pour sauvegarder vos fichiers vidéo.

Bien que votre caméra puisse être livrée avec son propre logiciel de contrôle, la plupart des amateurs d’images planétaires préfèrent faire fonctionner leur caméra, leur roue à filtres et leur système de mise au point à l’aide du programme tiers FireCapture.

Ce logiciel gratuit pour PC comprend de nombreuses fonctions utiles spécifiques à l’imagerie planétaire, notamment la possibilité de préprogrammer les changements d’exposition pour chaque filtre de couleur, le recadrage des régions d’intérêt et les préréglages de programme que vous pouvez créer pour chaque planète.

Au télescope

Maintenant que vous avez assemblé votre équipement, vous devez tenir compte de plusieurs éléments cruciaux avant d’enregistrer votre première séquence vidéo.

Tout d’abord, vous devez vous assurer que votre télescope est parfaitement collimaté. Même un léger désalignement peut dégrader sensiblement l’image enregistrée. Vous devez le vérifier avant de commencer votre première série d’images de la nuit, de préférence après avoir orienté le tube en direction de la planète que vous photographiez.

Une autre considération est de s’assurer que votre télescope a atteint l’équilibre thermique. Si votre instrument est plus chaud que l’air extérieur, il rayonnera de la chaleur, produisant une image floue qu’il sera pratiquement impossible de mettre au point.

Laissez à votre télescope environ une heure ou plus pour se refroidir, surtout si vous le stockez à l’intérieur. Les grandes ouvertures ont généralement besoin d’encore plus de temps pour refroidir. Vous pouvez toutefois accélérer le processus à l’aide de ventilateurs ou d’autres dispositifs de refroidissement.

Tous ces préparatifs vous aideront à tirer le meilleur parti de votre équipement, mais votre plus grande limite sera les conditions de visibilité atmosphérique.

Le « seeing » est la quantité de flou communiquée à votre cible par le mélange turbulent de masses d’air de différentes températures dans l’atmosphère.

Bien que nous ne puissions pas contrôler la visibilité, il existe aujourd’hui de nombreux outils de prévision en ligne qui peuvent vous aider à déterminer si les conditions sont suffisamment bonnes pour prendre la peine de sortir votre instrument.

L’un de ces sites est meteoblue.com, qui propose des prévisions de visibilité pour votre lieu de résidence dans sa section Plein air et Sports.

La mise au point, rien que la mise au point !

Une fois que vous êtes sur l’objectif, le plus important est la mise au point. J’utilise une caméra monochrome avec des filtres RVB et je fais la mise au point visuellement avec l’écran de l’ordinateur en me concentrant sur le disque de la planète.

J’ajuste lentement la mise au point dans un sens puis dans l’autre jusqu’à ce que je sois sûr d’avoir trouvé l’image la plus nette. J’enregistre ensuite une vidéo, change de filtre et refais la mise au point pour le filtre suivant.

Effectuer la mise au point est généralement facile lorsque la visibilité est bonne, mais lorsqu’elle est mauvaise, elle peut être extrêmement difficile, alors ne vous découragez pas.

Pour évaluer la mise au point, utilisez des zones très contrastées sur votre cible, comme la division Cassini dans les anneaux de Saturne, les caractéristiques de l’albédo sur la surface de Mars et les petites tempêtes dans les bandes de Jupiter.

Vénus, Mercure et même Mars peuvent être difficiles à mettre au point lorsqu’elles sont trop éloignées de la Terre et qu’elles ont de petits disques.

Les planètes

Prenez simplement votre temps et entraînez-vous. Plus vous le ferez, plus vous vous améliorerez. Lorsque vous commencez à enregistrer des vidéos, vous utilisez généralement votre caméra à une fréquence de 30 à 80 images par seconde ou plus, en fonction de la luminosité de votre cible.

Vous capturez un minimum de 1 000 images pour une seule pile d’images. La fréquence d’images de votre appareil photo est un équilibre entre la durée d’exposition et les paramètres de gain, qui sont partiellement dictés par la luminosité de la planète.

Quoi qu’il en soit, essayez de maintenir le réglage du gain de l’appareil photo bien en dessous de son maximum.

Le réglage du gain à environ 70 % est un bon point de départ, puis ajustez votre exposition jusqu’à ce que la planète soit lumineuse mais pas surexposée à l’écran. Si vous utilisez FireCapture, assurez-vous que l’histogramme de l’image ne dépasse pas environ 80 %. Assurez-vous également que le paramètre gamma est à sa valeur par défaut.

Réduction vidéo

Cette étape est peut-être la plus amusante de tout le processus, car vous pouvez enfin voir quelles surprises vos séquences vidéo vous réservent.

Il existe actuellement deux choix populaires pour empiler vos vidéos planétaires : RegiStax et Autostakkert !

Bien que les deux fassent un travail admirable, RegiStax inclut un puissant affinage par ondelettes, qui fonctionne extrêmement bien, et j’empile souvent mes vidéos dans Autostakkert !

Les deux programmes empilent vos vidéos de la même manière. Chaque programme trie et aligne toutes les images d’une séquence en utilisant un choix de modes d’alignement – alignement à point unique et alignement multipoint.

L’alignement en un seul point fonctionne bien sur les petites cibles planétaires telles que Mercure, Vénus et Mars (lorsqu’elles ne mesurent que quelques secondes d’arc) ainsi que sur Uranus et Neptune.

L’alignement multipoint vous permet de sélectionner plusieurs points à surveiller, et le programme empilera les meilleures zones autour de chaque point, produisant un résultat supérieur sur les grandes planètes comme Jupiter, Saturne, Mars et Vénus, ainsi que sur les gros plans lunaires.

Une fois que le logiciel a aligné vos images vidéo, vous devez déterminer le nombre d’images individuelles à empiler. Plus ce nombre est élevé, meilleur est le rapport signal/bruit de l’image résultante, ce qui la rend moins granuleuse et améliore sa capacité à supporter l’accentuation.

Le nombre d’images utilisables que vous empilez varie en fonction des conditions de vision. Dans de bonnes conditions, vous pouvez empiler un grand nombre d’images (peut-être 75 % ou plus), mais dans de mauvaises conditions, ce nombre tombe à environ 30 %.

L’empilement d’un plus grand nombre d’images prises dans de mauvaises conditions de vision produit simplement un résultat plus flou, car davantage d’images de qualité inférieure sont incluses dans la pile finale.

Cela dit, il ne faut pas croire que la sélection des 100 meilleures images suffira. Le résultat sera peut-être plus net, mais il sera extrêmement bruyant une fois affiné.

Une fois que vous avez terminé de réduire votre vidéo en images empilées, il est temps d’affiner le résultat. À cette étape, le meilleur outil à utiliser est celui des ondelettes de Registax. Cet outil d’accentuation multicouche révèle rapidement les détails subtils de vos images.

Ses six curseurs offrent différents niveaux d’amélioration. Le curseur 1 affecte les détails les plus fins tandis que le curseur 6 fait ressortir les détails les plus grossiers.

J’utilise souvent les curseurs 2 et 3 exclusivement sur mes images lunaires et planétaires, mais vous devriez expérimenter pour trouver la combinaison qui fonctionne le mieux pour vos photos.

Bien que vous puissiez considérer que votre image est terminée à ce stade, un autre programme gratuit, WINJUPOS, offre un outil puissant qui peut compenser les effets de la rotation planétaire.

La fonction de dérotation du programme vous permet de combiner plusieurs images capturées sur une longue période.

Par exemple, Jupiter tourne si vite que vous devez limiter la durée de votre vidéo à environ une minute ou moins avant que la rotation rapide de la planète ne brouille les détails dans une seule vidéo empilée.

La combinaison de plusieurs images empilées et dérotées produit des images encore meilleures, ce qui vous permet d’extraire encore plus de détails dans le portrait planétaire final.

Contribuer à la science

Le suivi des planètes présente un intérêt considérable pour les chercheurs professionnels, et les amateurs dévoués ont fait de nombreuses découvertes. La qualité des images est aujourd’hui si bonne que des chercheurs ont publié des articles détaillés sur la dynamique atmosphérique de Jupiter, basés uniquement sur l’analyse des données fournies par les amateurs.

Vous pouvez apporter votre contribution en rejoignant l’une des organisations établies qui se consacrent à la surveillance des corps du système solaire.

La British Astronomical Association et l’Association of Lunar and Planetary Observers accueillent toutes deux les nouveaux membres qui souhaitent fournir des images et des observations.

Parmi les organisations asiatiques, citons l’International Society of Mars Observers et l’ALPO Japan.

Ces groupes assurent une surveillance quasi ininterrompue des corps du système solaire – une ressource inestimable pour les planétologues. Il est étonnant de constater à quel point l’imagerie planétaire s’est améliorée au cours des 25 dernières années.

Les amateurs résolvent maintenant régulièrement des caractéristiques planétaires qui s’approchent de la limite théorique de résolution de leurs instruments.

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