The Solar Explorer  -  23 septembre 2021

Objet

En ce début de cycle solaire 25 de 11 ans, il est temps de s’équiper pour observer l’activité à la surface de notre étoile ! C’est le but du projet Sol’Ex, l’« Explorateur Solaire ». Sol’Ex est un instrument d’astronomie facile à construire soi-même grâce à la technique de l’impression 3D, économique et compact, optimisé pour être exploité avec des lunettes de petites tailles ou encore des objectifs photographiques. Il offre la possibilité de découvrir l’atmosphère du Soleil dans la lumière des raies de l’hydrogène, du calcium, de l’hélium… et de suivre son évolution de minute en minute. Il donne aussi l’occasion de s’initier à des techniques peut-être nouvelles pour vous.

Image de l’atmosphère solaire captée par Sol’Ex dans la raie K du calcium ionisé. Utilisation de Sol’E sur une petite  lunette EVOGUIDE Sky-Watcher de 50 mm

Que faut-il pour construire Sol’Ex ?

D’un ensemble de pièces mécaniques fabriquées exclusivement en impression 3D par vous-mêmes si vous disposez d’une imprimante, par des amis et relations pouvant vous aider ou en faisant appel à une entreprise spécialisée (voir la section « Construction »). 

De pièces optiques (une fente étroite, deux lentilles, un réseau à diffraction), que vous pouvez acheter séparément dans le commerce, où mieux car plus économique et performant, sous la forme d’un kit complet (voir la section « Contact »).

Une caméra électronique, type CMOS, pour enregistrer les données sur ordinateur. Un modèle économique à petit capteur conviendra. Sans nul doute, vous trouverez bien d’autres usages à ce type de caméra si vous devez investir pour l’occasion !

Une lunette astronomique pour réaliser une image du Soleil. Un modeste diamètre compris entre 40 et 120 mm est parfait. Vous pouvez même utiliser un téléobjectif photographique, on aura l’occasion de le montrer.

Un filtre pour atténuer le flux solaire dès l’entrée de la lunette ou un hélioscope d’Hershel (voir la section « Observation » ).

D’enthousiasme et du désir de sortir des sentiers battus !

Les protubérances solaires observée grâce Sol’Ex  (lunette de 120 mm de diamètre).

L’instrument Sol’Ex a été imaginé en cherchant un juste équilibre entre sont coût, sa performance, sa facilité d’utilisation, sa flexibilité et le plaisir que l’on peut éprouver en le fabriquant de ses doigts, tout en apprenant.


La performance de Sol’Ex repose sur un schéma optique très simple et classique, mais optimisé pour le besoin (voir section « Théorie »). Celui-ci valorise les caméras compactes et  à petits pixels CMOS disponibles aujourd’hui.


Pour un coût de réalisation de Sol’Ex l’on peut situer entre 450 et 600 euros suivants vos facilités de fabrication, vous disposez de l’équivalent d’un filtre spécialisé pour l’observation solaire d’une largeur de 0,3 angström environ.Vous pouvez sélectionner à loisir le domaine de longueurs d’observation, ce que ne permettent pas les filtres.


Grâce à une structure réalisée en impression 3D, l’ensemble mécanique et optique de Sol’Ex pèse moins de 500 grammes. Autant dire qu’associé à une petite lunette astronomique ou un objectif photographique, ce compagnon d’observation se fera discret, par exemple monté en parallèle d’un instrument plus conséquent ou fixé sur une petite monture. Vous n’hésiterez pas à vous en servir.


Accessoirement, j’en dis un mot à la section « Etoile » de ce site, il est facile de transformer Sol’Ex en un instrument spécialisé dans l’observation de ces autres soleils que sont les étoiles, ou de toute autre source de lumière, que vous pouvez alors analyser spectralement. 


Enfin, j’ai voulu que la construction et l’utilisation de Sol’Ex soient une petite aventure pédagogique pour un individu, les membres d’un club ou les élèves d’une classe. Réaliser Sol’Ex permet de découvrir ou redécouvrir des domaines aussi stimulants que l’impression 3D, l’optique appliquée, le traitement d’images, la physique et l’astrophysique. Certes, vous allez devoir régler un appareil qui ne dispose pas en la matière des raffinements d’un équipement plus coûteux et livré clefs en main, mais cet effort vaut la peine et fait partie du jeu.


Sol’Ex est un instrument d’observation évolutif, déjà réalisé et utilisé à des dizaines d’exemplaires de par le monde, où chacun apporte sa contribution. Un petit échantillon…

Le principe de Sol’Ex est celui du spectrohéliographe, un des instruments d’astronomie les plus spectaculaires qui soit à construire et à utiliser. De nombreux amateurs émérites ont décrit son fonctionnement, aussi je laisse bien volontiers la parole à :


Sylvain et André Rondi : http://www.astrosurf.com/rondi/obs/shg/

Philippe Rousselle : http://astrosurf.com/spectrohelio/shg1.php


En un mot, la méthode d’observation consiste à laisser filer l’image du Soleil en ascension droite (moteur éteint par exemple) devant la fente d’un spectrographe. L’axe long de la fente est perpendiculaire à ce mouvement. Simultanément, des images du spectre sont capturées à haute cadence. A posteriori, la séquence d’images est reprise par un traitement informatique pour construire ligne à ligne l’image du Soleil en utilisant une zone d’intérêt du spectre (une raie spectrale, par exemple). Typiquement, on réalise l’acquisition de 2000 à 5000 images du spectre lors du temps de passage du soleil devant la fente.On se rapportera à la section « Observation » pour les détails. De nombreuses vidéos  sont disponibles; montrant comment cela se passe concrètement sur le terrain. Voir encore mes expériences anciennes en spectrohéliographe : http://www.astrosurf.com/buil/lhires2_sun/first.htm ou http://www.astrosurf.com/buil/lhires2_sun/080904/obs.htm, http://www.astrosurf.com/buil/sph2/obs.htm (voire même, très anciennes (!) : http://astrosurf.com/buil/us/sphelio/promi.htm).

Sol’Ex peut être aisément transformé en un puissant spectrographe permettant de saisir le spectre des étoiles. Il devient alors Star’Ex, l’Explorateur des Etoiles.  A la fois un outil de pédagogie facilement abordable, et un outil de recherche en astrophysique qui ne demande qu’à être largement diffusé.  Star’Ex est décrit en détail dans la section « Etoiles » de ce site.

Bonne découverte du projet Sol’Ex et bon voyage en sa compagnie !

Copyright (C) 2020-2021 Christian Buil

Web : www.astrosurf.com/buil