Mars: attirantes oppositions

Comment photographier Mars ? (II)

Pour les amateurs qui désirent photographier Mars, plusieurs questions se posent d'emblée : quand, sur quel support et avec quels moyens ? 

Ainsi que vous l'avez déjà compris, rien ne sert d'essayer de photographier Mars en dehors des oppositions. Son disque qui peut descendre sous 4" de diamètre (voir gallerie d'images) - moitié plus grand qu'Uranus mais 8 fois plus petit que celui de Jupiter - devient un sujet difficile pour les amateurs modestement équipés (tel. < 200 mm) et ne mérite pas beaucoup d'attention. Démontrez plutôt votre savoir-faire durant les quelques mois favorables aux oppositions périhéliques ! 

Mais ne vous faites pas d'illusion : 18 à 25" d'arc est une surface très petite, de la dimension apparente des grands cirques lunaires (100 km). Mais contrairement aux cratères de la Lune, Mars présente des détails de surface peu contrastés qui nécessitent la mise en oeuvre de techniques qui préserveront ces faibles lumières : grand diamètre, faible rapport focal, système de projection oculaire à haut contraste, bref une optique très lumineuse. Malheureusement cette méthode est incompatible avec la dimension des sujets planétaires. Pour distinguer quelques détails sur la surface de Mars il faut fortement agrandir l'image. Cela se fait au détriment du rapport focal, en utilisant soit un oculaire de courte focale soit des doubleur et tripleur de focale afin de porter le rapport d'ouverture au voisinage de f/50 sans perdre trop de luminosité. 

De l'utilité d'un long rapport focal... Deux images RGB de Mars (Æ 23.7") réalisées par David Cash le 13 septembre 2003 à 22h45 TU. Il utilisa un télescope Celestron Ultima Maksutov-Cassegrain de 9.25" (235 mm) équipé d'une webcam Philips ToUcam Pro munie d'un filtre Baader IR bloquant. L'image de gauche résulte du compositage de 43 images réalisées au foyer primaire f/10 de 2350 mm. Celle de droite résulte du compositage de 87 images acquises au moyen d'une Powermate Tele Vue 2.5x fixée dans un miroir basculant True Technology. La focale fut ainsi portée à 9400 mm soit f/40. Pour un même instrument l'image a été agrandie environ 4 fois !

Aussi plutôt que d'utiliser des oculaires de courte focale (offrant souvent un champ apparent réduit ou beaucoup de lentilles qui assombriront l'image), beaucoup d'amateurs préfèrent utiliser des lentilles de Barlow ou la lentille convergente Powermate de Tele Vue. C'est ainsi que certains amateurs combinent 2 lentilles de Barlow (1.5 + 2x, 2x + 2x) ou n'hésitent pas à utiliser une Powermate 5x que l'on utilise généralement dans des conditions extrêmes, et c'est bien le cas ici. Ceci permet de préserver la luminosité du télescope. La focale est toutefois augmentée de 15%, tout à l'avantage de notre objectif.

L'usage des filtres colorés

N'oublions pas non plus les filtres colorés à usage visuel, trop souvent délaissés par les amateurs. Avant de poursuivre la lecture, je vous suggère de lire le rapport que j'ai écrit à ce propos pour bien saisir leur utilité, puis de revenir à cette page. A consulter : Les filtres colorés en astronomie En raison de sa couleur rouille, Mars supporte admirablement bien le filtre rouge W23A ou W25, plus ou moins dense en fonction du diamètre de votre instrument (utiliser le W23A en-dessous de 200 mm d'ouverture). Placez alternativement entre l'oeil et l'oculaire (plus facile que de devoir à chaque fois dévisser le filtre oculaire) vous serez étonné de la quantité de détails qui se révéleront à vous.

Panoplie standard de filtres colorés à usage visuel se vissant à l'arrière des oculaires.

Ces filtres colorés ne conviennent pas tous à la photographie (argentique ou CCD) car ils présentent souvent une bande passante beaucoup trop étendue qui ne permet pas réellement de séparer les trois couleurs de base et dès lors de réaliser des compositages couleur de qualité. Ainsi le filtre rouge W23A ou le W25 par exemple doivent de préférence être remplacés par un filtre W92 d'un rouge beaucoup plus sombre.

Voici trois images numériques noir et blanc réalisée sous filtre rouge. A gauche une image réalisée par Donald Parker le 28 février 1995 (Ø 13.7") avec un télescope newtonien de 410 mm équipé d'une caméra CCD. Au centre une image composite réalisée en 1997 (Ø 16") par Thierry Legault au moyen d'un télescope Meade LX200 de 305 mm porté à f/58 et équipé d'une caméra CCD Hi-SiS 22. A droite une image réalisée par BFW le 2 mai 1999 (Ø 10") avec un hypergraphe de 400 mm porté à f/62.5 muni d'une caméra CCD Apogée AM13 et d'un filtre rouge RG610. Toutes ces images sont des instantanés d'environ 1/25 sec réalisés en lumière sélective afin d'accentuer les détails de surface. Seul contrepoint, en lumière rouge la calotte polaire perd son éclat. Cliquer sur l'image de gauche pour lancer une animation.

Photographie argentique, caméra CCD et webcam

A choisir entre le support argentique traditionnel, la caméra CCD ou la webcam, le choix dépend de votre passion, du budget que vous lui accordez mais également de l'encombrement que vous acceptez de consentir à ce matériel et de votre intérêt pour le traitement d'image.

Les caméras CCD ainsi que les appareils photos numériques (APN et réflex à dos numérique) sont réputés pour avoir une efficacité quantique (sensibilité et rendement) élevée alliée à une réponse spectrale étendue. Ces caractéristiques inégalées dans le monde des émulsions en font des outils de prédilection pour les amateurs comme pour les professionnels. Mais ce matériel coûte relativement cher et requiert un ordinateur pour acquérir et corriger les images numériques. 

La webcam modifiée pour l'astrophotographie est meilleure marché mais requiert également un ordinateur portable pour réaliser la séquence d'acquisition et le traitement d'image ultérieur. Ces techniques demandent une certaine organisation ainsi qu'une certaine maîtrise si on veut obtenir des résultats de qualité.

Si beaucoup d'amateurs expérimentés utilisent des caméras CCD noir et blanc munies d'une roue à filtres similaire à celle présentée à gauche (SBIG CFW5C), les webcams (ici à droite une Quickcam VC adaptée au pas de vis de 31.75 mm) acquièrent de plus en plus de succès et occupent aujourd'hui une place honorable au palmarès des accessoires de tout bon astrophotographe. Elles sont en effet de plus en plus appréciées étant donné leur faible coût et la simplicité de leur mise en oeuvre, même si la qualité des images chute d'environ 30% vis-à-vis d'une image similaire acquise en quadrichromie CCD. Seule contrainte, dans les deux cas il faut disposer d'un ordinateur portable à proximité du télescope pour assurer les fonctions d'acquisition d'image.

D'un autre côté les émulsions argentiques hypersensibilisées (Microfilm, T-MAX400...) permettent aujourd'hui d'utiliser des rapports focaux de f/20 à f/60 en lieu et place des fameux f/100 et même f/230 que l'on utilisait jusque dans les années 1970 en raison de la faible qualité des émulsions photographiques de l'époque.

Et c'est heureux car quand on sait que le rapport d'ouverture conditionne exponentiellement la durée d'exposition, des rapports focaux 3 à 4 fois inférieurs, offrant des images plus lumineuses, permettent de réduire drastiquement les temps d'expositions jusqu'à une fraction de seconde, et ceci est également valable pour les caméras CCD :

T₁ = T_o / (f_o/f₁)²

Ainsi un sujet photographié en lumière blanche à f_o/100 et qui exigeait 3 sec d'exposition, se transformera en un instantané de 1/4 sec (0.27s), à f₁/30. L'instrument est devenu 11 fois plus rapide !

Indirectement ces nouvelles techniques permettent aux amateurs modestement équipés de tenter leur chance avec des montures équatoriales peu robustes ne bénéficiant pas d'un système de suivi inébranlable. Ainsi des résultats tout à fait étonnants ont été obtenus avec des optiques de 127 à 150 mm d'ouverture seulement équipées de lentille(s) de Barlow ou de Powermate.

3eme partie

Les techniques de compositage