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Quel télescope acheter et pour quel usage ?

Le guidage automatique (II)

A côté des cercles digitaux, nous trouvons les systèmes de guidage automatique Goto. Ils ressemblent aux précédents mais la raquette de commande est plus sophistiquée et intègre toutes les fonctions de localisation, de suivi des astres, de correction d'erreurs et parfois de contrôle des caméras CCD. Leur prix augmente évidemment d'un facteur 2 à 3 par rapport aux consoles précédentes.

Ces systèmes sont constitués d'une console centrale (l'ordinateur), d'une commande à distance (reliée par fil), des encodeurs et des connecteurs nécessaires pour piloter les moteurs. Certains marques proposent également leurs propres moteurs. Ici aussi plusieurs choix sont possibles.

Trois modèles grand public de raquette de commande pilotant des systèmes de pointage et de guidage automatique : de gauche à droite la console Meade Autostar II, le SkySensor 2000PC pour Perl-Vixen et le système GTO de Celestron qui équipe la série Nexstar. Documents constructeurs.

Les moteurs qui entraînent les axes des montures des télescopes présentent parfois des performances insuffisantes quand on recherche un maximum de précision. Ils consomment également assez bien de puissance, ce qui peut rapidement épuiser vos piles ou votre batterie si vous n'avez pas d'alimentation secteur à proximité.

Astro-Physics par exemple qui vend également un contrôleur vocal, propose de remplacer vos moteurs ordinaires par des servo-moteurs. Il s'agit de moteurs à courant continu pilotés en boucle fermée. Cela signifie que les variables de vitesse, accélération et angle sont envoyées directement aux moteurs fixés sur les roues dentées du télescope. L'encodeur faisant office de tachymètre ou d'accéléromètre réagit proportionnellement aux mouvements et retourne une valeur représentative en temps réel au système de contrôle. La boucle est ainsi fermée. Cette technologie équipe aujourd'hui la plupart des systèmes Goto. 

Le système "Nightrider Track N Go" et la console SkySensor 2000PC équipant un télescope Obsession de 450 mm. Document JMI.

Livrés avec des encodeurs, ceux-ci offrent moins de précision mais ils offrent l'avantage de fournir un couple plus élevé à grande vitesse et potentiellement une meilleure précision tout en consommant moins d'énergie. Ce système est toutefois limité par la précision mécanique des engrenages et il peut abandonner une poursuite si le tube est déplacé accidentellement (comme c'est le cas également avec les cercles digitaux, raison pour laquelle les axes doivent être parfaitement bloqués). Par contre ce type d'encodeur est plus efficace s'il est lourdement chargé car les moteurs vont ralentir et c'est ici que les corrections électroniques prendront le relais avec une très haute précision.

Enfin il y a les systèmes utilisant des moteurs à pas ou steppers. Il s'agit également de moteurs à courant continu mais impulsionnels en boucle ouverte.  Ils tournent d'un certain angle et dans un certain sens en fonction du nombre d'impulsions reçues sans le moindre retour d'information aux encodeurs. On suppose donc que le moteur aura avancé du nombre d'impulsions requis mais on en est pas certain; c'est une boucle ouverte. Ce système fonctionne très bien à condition que les moteurs soient peu chargés. 

Sur une monture équatoriale, ces impulsions étaient à l'origine déterminées à partir de la durée de rotation de la Terre sur son axe (23h56m4s), c'est le principe même de l'entraînement horaire traditionnel. Les systèmes de guidage modernes sont toutefois capables de meilleures performances; ils sont par exemple capables de contrôler dynamiquement le taux de rotation des moteurs en fonction des effets de la réfraction atmosphérique ou des erreurs mécaniques de la monture. 

Comme nous l'a démontré Mel Bartels, on peut utiliser les moteurs à pas avec une monture altazimutale ou un télescope dobsonien à condition de les piloter à partir d'un ordinateur, car seul un micro-processeur associé à un programme de guidage peut gérer les rapports constamment changeants des moteurs installés sur ces montures. 

Revers de la médaille, les moteurs à pas génèrent moins de couple, ils peuvent engendrer des vibrations et entraîner une dérive des coordonnées s'il n'y a pas de retour de position par l'encodeur. Les anciennes consoles Goto Sky Sensor 3 par exemple fonctionnaient selon ce principe et n'étaient pas capables de localiser les objets à coup sûr à moins de 10° ! 

Les modèles plus récents ont heureusement corrigé tous ces défauts de couplage entre les moteurs et la monture. Pour remédier au manque d'information sur l'état des moteurs, les constructeurs utilisent par exemple des encodeurs qui retournent l'information de la position du télescope. On passe ainsi en boucle fermée. Pour supprimer les vibrations et les mouvements saccadés ils utilisent la technologie micropas (micro stepping) qui consiste à modifier la puissance des moteurs en utilisant une fréquence d'avance des pas d'environ 8 kHz, suffisant élevée pour passer inaperçue à l'oculaire. Ainsi Francis Tisserant qui a traduit la page anglaise de Mel Bartels peut se venter d'avoir construit un dobsonien de 254 mm f/5.8 dont la résolution des micropas est de 0.12". Ce mouvement est extrêmement lisse et impossible à mettre en évidence sur une photographie. Cette technique utilise cependant des tensions relativement élevées et les contrôleurs commerciaux qui les gèrent sont très onéreux. Toutefois une solution "maison" comme celle proposée par Mel Bartels coûte moins de 400 euros.

Techniquement parlant, les servo-moteurs sont conseillés pour les actions requérant des mouvements très doux sur une large gamme de vitesses d'entraînement, mais ils sont plus chers que les simples moteurs à pas, bien que meilleur marché que les systèmes entièrement à micropas, pour ne citer que le système Goto d'Astro-Physics ou Gemini pour les montures Losmandy.

A gauche un gros-plan sur le moteur fixé sur l'axe d'ascension droite de la monture Takahashi NJP. Ce modèle offre une puissance maximale de 1.28 Nm et une réduction maximale de 6912:1. A droite le système GTO Gemini de Losmandy et ses servo-moteurs compatibles avec les montures GM-8 et GM-11. Documents constructeurs.

Côté pratique, une fois arrivé sur le terrain et que vous avez connecté tout votre matériel, si vous disposez d'une monture altazimutale vous devez également initialiser la console et lui donner les repères dont elle a besoin. Vous devez par exemple orienter le télescope vers le nord et indiquer à l'ordinateur deux étoiles brillantes espacées d'au moins 40° afin qu'il puisse se répérer relativement au ciel local. 40° c'est environ deux fois l'angle formé par le bas du poignet et le sommet du pouce levé ou la surface de la main grande ouverte (22°). Les consoles les plus complètes supportent également une méthode d'alignement polaire nécessaire aux montures équatoriales.

Les détails d'importance

Les systèmes Goto les plus sophistiqués fonctionnent non seulement au doigt et à l'oeil mais aussi à la parole (Voice Commander, DigitalSky Voice, ...). N'est-ce pas merveilleux... C'est réellement merveilleux à condition que votre installation altazimutale soit bien horizontale, que votre monture équatoriale soit bien alignée sur le pôle et que vos axes soient bien bloqués... autant de conditions qui, si elles sont mal ajustées vous créeront bien des ennuis en cours d'acquisition d'objectif. Ce sera effectivement presque la guerre entre l'ordinateur et vous car si un système bien réglé affiche à tous les coups sa cible au centre de votre oculaire de moyenne puissance, un système mal réglé vous enverra n'importe tout sauf sur la cible, et certainement à plusieurs degrés d'écart... Alors un bon conseil, prenez le temps d'ajuster votre monture comme indiqué dans le manuel avant toute observation.

Le Dob driver de Tech2000 mémorise la vitesse de déplacement de n'importe quel astre.

Rappelons à toute fin utile que les encodeurs ne sont pas indispensables. Le Dob driver par exemple vendu par Tech2000 peut assurer une fonction similaire. Dépourvu de Goto dans sa version de base, il se passe de mise à niveau, d'alignement polaire ou stellaire, de paramètres locaux, de PC, de GPS ou de toute initialisation ! Vous devez uniquement apprendre au système de contrôle quelle est la vitesse de son objectif en suivant votre cible durant environ 40 secondes avec la raquette de commande. Le système prend ensuite le relais. Il peut prendre pour cible la Lune ou une étoile, mais également n'importe quelle comète, astéroïde ou satellite. 

Cette procédure d'apprentissage permet au système d'apprendre les corrections qu'ils doit apporter sur les axes du télescope. Le Dob driver présente une résolution de 720000 pas, près de 350 fois plus élevée que celle d'un système DSC ordinaire. 

Si vous effectuez ce premier guidage avec un oculaire très puissant l'ordinateur sera capable de suivre l'objet sans dévier durant très longtemps. En option le Dob driver peut fonctionner comme un système Goto grâce à l'interface roboscope. Cette solution requiert cependant une installation parfaite, tant dans la qualité de la monture que dans la précision des moteurs d'entraînement. Bien que le système DDR2-SYS soit avant tout destiné aux télescopes dobsoniens (Obsession, Starmaster, Starsplitter, etc) et autre Giro, il s'adapte sans problème aux montures altazimutales des télescopes catadioptriques ainsi qu'aux montures équatoriales (modèle DDR2-ATM).

Il faut également préciser que certains systèmes Goto ne sont pas débrayables. Cela signifie que si vous voulez déplacer le télescope autour de ses axes, l'alimentation électrique doit être branchée. Parfois, sur certains catadioptriques le fait de couper l'alimentation place le tube optique en position verticale orienté vers le bas... Dans ces conditions extrêmes votre soirée est gâchée et il est impossible d'utiliser l'instrument manuellement en utilisant les mouvements lents ou déplacer le tube optique à la main. 

Quant au Sky Sensor 2000 PC de Vixen il est débrayable selon la monture sur laquelle il est fixé. Il n'est par exemple pas intégré à la monture GP-DX. En cas de problème vous pouvez toujours le débrancher et utiliser les mouvements lents pour déplacer votre télescope en attendant que votre raquette de commande soit réparée. Ceci n'est plus vrai avec la monture GP. 

Un système Goto comme le ServoCAT de StellarCAT par exemple peut également passer en mode manuel sans perdre ses références. En fait si les servos perdent leur alimentation ils savent toujours où ils sont ! C'est très intéressant si vous observez le ciel et qu'il y a soudainement une coupure de courant. Lorsque le réseau sera à nouveau alimenté, votre système continuera à fonctionner comme si rien ne s'était produit. En revanche, les instruments de la série Nexstar de Celestron ne peuvent pas fonctionner sans alimentation, tandis que les modèles GPS peuvent être utilisés manuellement.

Le système Goto Sky Tracker équipant les télescopes dobsoniens Starmaster peut également être débrayé, les moteurs ne faisant plus contact avec les roues d'entraînement. Le télescope peut alors être utilisé manuellement.

Le Goto est également débrayable sur la série LX200 de Meade bien qu'alors le tube optique ne soit plus tout à fait solidaire de l'axe horaire; il est également débrayable sur le système Magellan de Meade ou sur la monture EM-10 Temma jr de Takahashi sur laquelle on peut désactiver les encodeurs. C'est une option très avantageuse surtout si vous disposez d'un petit télescope et l'utilisez pour observer la nature durant la journée.

Enfin, les manuels ne disent pas non plus que de telles installations robotisées font un peu de bruit, phénomène qu'on ne remarque pas toujours dans une boutique donnant sur la rue. C'est parfois un critère à considérer surtout si vous comparez des télescopes concurrents aux performances équivalentes. Ainsi le Celestron 8 Ultima 2000 fait un peu moins de bruit que le Meade de 200 mm LX200. Idem pour le Celestron Nexstar 5 vis-à-vis du Meade ETX 125.

Avant de terminer ce tour d'horizon, parmi les autres points techniques à vérifier sur un système Goto citons la compatibilité du système avec votre monture équatoriale, la solidité des cables et des connecteurs électriques, leur protection contre l'humidité et la résistance de la console au froid car sur plus d'un modèle l'affichage digital s'éteint tout simplement sous -15°C... Mais rassurez-vous l'électronique embarquée continue de fonctionner mais vous devrez travailler en aveugle, sans l'aide de l'affichage sur la console. 

Dans ces circonstances, il est judicieux d'installer une petite résistance électrique autour des raquettes de commande, elle est d'ailleurs proposée d'office avec certains modèles. Losmandy par exemple stipule clairement dans son manuel que les cercles digitaux  fonctionnent entre 0-50°C mais il préconise d'utiliser une résistance électrique si vous désirez utiliser la console par -25°C.  Cette solution requiert toutefois une batterie externe suffisamment puissance pour alimenter toute votre installation pendant plusieurs heures voire plusieurs nuits consécutives. DCS et résistance consomment environ 130 mA et un Goto avec une résistance consomment au moins 450 mA en mode balayage du ciel. Il vous faut donc une batterie d'au moins 5A, voire 3 fois plus puissante, pour alimenter un petit télescope et ses accessoires.

Prochain chapitre

Pour ou contre les consoles Goto ?

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