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LA TECHNIQUE CCD
LA MONTURE
Les types utilisés en astronomie amateur
Il existe et surtout il a existé un grand nombre de montures pour compenser les mouvements de la terre. Mais, en astronomie amateur, il n'y en a pas 36. Seuls 2 sont utilisés, la monture allemande et la monture a fourche sur table équatoriale.

Seuls ces 2 types sont utilisés en astrophotographie car ils permettent de complètement compenser le mouvement de rotation de la terre.

Monture équatoriale allemande Monture a fourche
La monture équatoriale allemande est la plus courante. On dispose le tube sur la monture, on règle l'axe polaire pour pointer parralèllement a l'axe de rotation de la terre et on équilibre l'instrument. Son avantage est que si l'on se déplace, cette monture se démonte en une petite dizaine de bouts. Grâce a cette succesion de petits morceaux, elle permet d'être mobile même avec des tubes imposants.

La seconde solution, la monture a fourche, est plus particulièrement prisé par la marque Meade. Elle est extrêmement stable mais est lourde car , en général, la fourche ne se démonte pas du tube. Elle a un inconvénient, il est impossible de bien équilibrer le tube. C'est une solution fiable mais que je préconise plutôt en poste fixe de par son manque de transportabilité.

Un seul principe
Quel que soit la monture utilisée, le principe est le même. On doit pointer dans la direction de l'axe de rotation de la Terre. Dans l'hémisphère nord, on a la chance d'avoir une étoile proche ce qui facilite l'approche, c'est l'étoile polaire. Attention cette étoile n'est pas pil poil sur l'axe de rotation de la terre mais à un peu moins de 1°. Cet écart est suffisement important pour ne pas être négligé en astrophotographie.

L'axe qui pointe le pole nord celeste ( projection de l'axe de rotation de la Terre) est dit axe d'ascension droite ( AD). Il fait un tour en 1 jour soit 23 Heures 56 minutes et des pouillèmes de secondes : il compense ainsi la rotation de la Terre. Il est donc naturellement gradué en Heures Minutes et Secondes.

Pour pouvoir pointer un étoile, un deuxième axe est nécessaire, c'est l'axe de déclinaison (Dec) qui ets gradué en ° (degré), ' (minutes) et " (secondes) . Cet axe est perpendiculaire à celui d'ascension droite.

Attention a ne pas confondre les minutes d'arc ( angle ) avec les minutes de temps.

Methodes de mise en station
Elles sont au nombre de 2. Le viseur polaire et la méthode de dérive des étoiles. Pour la méthode de dérive des étoiles il existe plusieurs variantes dont les plus connues sont Bigourdan et King.
Le principe du viseur polaire est simple, la place de l'étoile polaire est indiqué dans cette mini lunette. Puis d'autres informations sont données pour orienter le réticule. Ces informations sont en générale la date et l'heure. La date et l'heure sont soit gravés directement dans le viseur polaire soit c'est la monture complète qu'il faut tourner pour corréler différents indexes. Regardez la notice de votre monture pour apprendre a vous servir de votre viseur polaire.

Le viseur polaire est génial pour sa rapidité de mise en oeuvre (environ 5 minutes) mais nécessite de visualiser l'étoile polaire.

Viseur polaire Sky Watcher
Viseur polaire Losmandy
L'autre méthode est la méthode des dérives. On analyse la dérive d'une étoile et on correle cette dérive au défaut de mise en station ( la mise en station est en fait l'alignement de l'axe AD de la monture sur l'axe polaire).

La plus connue des méthodes est la méthode de Bigourdan. On analys une étoile a l'est ou l'ouest pour corriger les défauts de hauteur puis on analyse le déplacement d'une étoile au méridien pour corriger le défaut d'altitude. C'est une méthode qui nécessite peu de moyens mais qui a le défaut d'être très longue. Elle se pratique par conte avec peu de moyens et marche même si on n'accède pas à l'étoile polaire.

Les logiciels qui vous aident a faire la mise en station (MesXXI ou astrosnap par exemple) se basent tous sur l'analyse de la dérive d'une étoile.

Pourquoi la mise en station est importante ?
En astrophotographie, la mise en station est une étape importante de la mise en place du matériel. Même si cet alignement ne prend que 5 minutes avec un viseur polaire, l'alignement doit être correctement fait.

Sur la photo ci contre on voit l'effet d'une mauvaise mise en station. Bien entendu l'effet est accentué car c'est une image prise sur trépied sans suivi. Mais l'effet est le même si la mise en station n'est pas bonne.

En astrophotographie numérique, une bonne mise en station positionne l'axe de la monture a moins de 5' d'arc du pole céleste. Si vous voulez en savoir plus, allez voir l'excellent site de Serge Bertorello.

Deux petits conseils pour la mise en sattion : le premier, mettez a niveau votre monture. Même si théoriquement ceci n'a aucune influence, en pratique la mise en station est beaucoup plus aisée ainsi que les pointages automatiques.

Le deuxième, lorsque vous guiderez la monture ( voir chapitre suivant), choisissez une étoile guide le plus au centre possible du cadrage de votre prise de vue. En effet, s'il y a une erreur de mise en station, les étoiles semblerons tourner autour de l'étoile de guidage. Les arcs de cercles sont d'autant plus petits que les étoiles sont proches de l'étoile de guidage. Vous optimiserez ainsi vos chances de réussite de votre prise d'image.

L'erreur périodique
L'erreur périodique correspond a la mesures des erreurs de suivi de la monture ( axe AD) en fonction du temps.

En effet même la meilleure monture du monde n'est pas parfaite. Le couple vis sans fin - roue dentée de la pluspart des montures possède des erreurs d'usinage. Ces petites erreurs cumulées la pluspart du temps à des motoréducteurs ( erreurs potentielles également) et aux défauts de suivi de la motorisation elle même font que le suivi n'est pas parfait.

En effet en gossissant beaucoup, on se rend compte qu'en fonction du temps la monture peux aller un peu trop vite ou un peu trop lentement. Ce balancement est appelé erreur épriodique de la monture. Elle est exprimée en secondes d'arc. ( 1 seconde d'arc = 1/60 de minute d'arc qui = 1/60 de degré = 1/=360 de tour ce qui fait que 1sec d'arc=0.000 000 771ème de tour !!

Pourquo périodique : parce que la vis sans fin fait un tour ne environ 5 à 10 minutes suivant la monture et que cette erreur se reproduit a cahque tour de vis sans fin. Elle est donc périodique.s

Le plus simple moyen de mesurer l'erreur périodique de votre monture est d'utiliser une petite caméra ( une webcam est largement suffisante) et de prendre le logiciel IRIS ( gratuit). L'analyse du résultat sera faite avec un autre excellent logiciel : PEAS. Sur la page du logiciel PEAS se trouve un lien pour son télévchargement, le petit fichier texte pour sa traduction en francais et un lien pour la mesure d'EP avec IRIS. Tout ce dont vous avez besoin. Attention, si vous mesurez votre EP, ne le faites pas si la turbulence est trop forte ou s'il y a des rafales de vent. Vous mesureriez alors la turbulence ou la prise au vent de votre montage. Choisissez également un échantillonnage adéquat.( ni trop peu ( manque de précision dela mesure) ni trop ( mesure des petites turbulences)).

Personnellement j'effectue mes mesures d'EP avec le logiciel Guidemaster ( gratuit) et son tutoriel. J'ai un petit doute sur la précision du logiciel IRIS pour la mesure. Pour utiliser guidemaster et faire une mesure d'EP, suivre ce lien.

Une fois maîtrisé les logiciels, vous obtenez les courbes suivantes :

La première courbe représente l'erreur périodique ( en secondes d'arc, axe y) en fonction du temps ( en secondes, axe x).

La seconde courbe représente les mêmes données mais sous une autre forme. En x, se trouve toujours le temps mais celui ci représente des périodes de variations. En y, on a représenté l'intensité de toutes les variations ( ce sont les données FFT ( fast fourier transform)).

Analysons ces courbes pour mieux comprendre les défauts de la monture.

Sur la première courbe, on observe que les variations sont rapides, ce qui est confirmé sur la seconde qui nous donne de fortes amplitudes en de faibles périodes. Ceci peut causer un problème lors du guidage car l'amplitude de ces variations rapides feront que l'autoguidage aura tendance a être en retard : on observera donc des étoiles allongées. ( amplitude d'environ 10" d'arc en 10 secondes de temps). Le remède pour ce défaut est de venir plaquer la vis sans fin un peu mieux sur la roue dentée ou l'inverse, de la reculer légèrement. On ira par tatonnements jusqu'à ce qu'on trouve la meilleure position de la vis sans fin pour avoir une erreur périodique la plus douce possible.

En seconde analyse, regardons l'amplitude crête-crête ( min-max). Celle ci n'est pas mauvaise : +/- 8" d'arc. Les excellentes montures du marché donnent +/- 2.5" d'arc, les plus bas de gamme ( stype HEQ5 ou EQ6) peuvent atteindre +/- 30" d'arc.

Il peut également apparaitre des sous fréquences sur une mesure d'erreur périodique. Les sous frénquences sont le plus souvent dues aux motoréducteurs. Mais si une sous frénqience ne correspond pas a la démultiplication des motoréducteurs, vous pouvez essayer de remonter ou baisser la vis sans fin par rapport à la vis sans fin.

La monture mesurée est une Losmandy G11. Sur ces montures il apparait parfois de très grands pics très très rapides (environ 20 à 30" d'arc en 1 ou 2 secondes ). Ces pics sont dus au fait que la liaison motoréducteur - vis sans fin n'est pas faite avec un soufflet mais avec un système mécanique plus rigide. Si le moteur est un peu trop tourné par rapport à la vis sans fin, les pics apparaissent lorsque ce système mécanique se remet en place. Tourner légèrement le systèmemotoréducteur pour éliminer ces pics.

En conclusion, lorsque vous aurez mesuré l'erreur périodique de votre monture, vous aurez quantifié ses défauts principaux pour l'astrophotographie.

Il est souvent nécessaire de "bricoler" ce sytème en optimisant les positionnements des vis sans fin et palliers. Le but étant d'avoir :

  • Une erreur périodique la plus faible possible ( pic-pic le plus petit possible)
  • Une variation des défauts la plus lente possible pour assurer un bon autoguidage
  • Une périodicité la meilleure possible

Vous vous en rendrez compte par vous même mais les réglages sont toujours une affaire de compromis.

Corriger l'erreur périodique
Pour corriger ces erreurs, il y a 2 moyens : la correction d'erreur périodique ( PEC: Perriodic Error Correction) ou le guidage lors des poses.
La PEC : attention cette fonction présente sur de nombreuses montures sert a diminuer l'amplitude des erreurs mais elle ne fait pas de miracles. En règle générale, on peut s'attendre a une diminition de l'erreur ( crête-crête) de 30% à 60%. Si votre mnture n'est pas à poste fixe, il faudra réenregistrer cette correction a chaque fois. En effet votre mise en station ne sera jamais parfaitement identique et lors de l'enregistrement de la PEC, vous corrigerez également vos propres défauts de mise en station (MES).
Le guidage :
  • Manuel : c'est à dire que c'est votre oeil qui validera les écarts et votre doigt qui appuiera sur la raquette pour corriger les écarts. Pour ce faire vous aurez besoin d'un oculaire réticulé et soit d'une deucxième lunette en parallèle de la première soit de ce que l'on appel un diviseur optique. Ce dernier prend un peu du champ de l'image via un petit prisme et renvoie cette image à 90° pour que vous fassiez la mesure. Dans cette configuration n'oubliez pas d'avoir un grossissement environ égal à 1 fois la focale de l'instrument de prise d'image.

  • L'autoguidage : On effectue la correction des erreurs via un second imageur électronique et via un PC ( guidemaster marche excellement bien et est gratuit).
    • Le double capteur ( SBIG) : Le capteur d'autoguidage est intégré a la caméra. On guide donc à la même focale que la prise d'image. Le défaut de cette configuration est que lors de l'utilisation de filtres interférentiels ( Halpha, OIII, SII, ...) le deuxième capteur voit également ce filtre et on a une forte baisse de luminosité qui force a allonger le temps de pose de l'autoguideur pur avoir une étoile. L'avantage est de n'avoir qu'un seul instrument et pas de problèmes mécaniques.
    • La lunette guide : On positionne un second instrument en parallèle du premier soit l'un au dessus de l'autre ( la solution que je préconise pour éviter les problèmes mécaniques) ou côte a côte sur une double queue d'aronde. C'est une très bonne solution car : elle permet de légèrement orienter la lunette guide pour avoir une étoile lumineuse dans le champ, n'est pas soumise au filtre interférentiel de l'instrument principal. Le défaut est son encombrement.
    • Le guideur hors axe ( Off axis Guider) : il permet de s'affranchir de la seconde lunette et d'utiliser la pleine focale pour l'imagerie comme pour le guidage. C'est poarfaitr alors ? non, car il est peu lumineux et possède un champ restreint. Il pose de problèmes sur certaine lunettes et les newton car il ajoute du back focus et interdit parfois le mise au point.

Quel que soit le système utilisé vous aurez besoin d'un deuxième capteur numérique. Celui ci peut être bas cout comme une webcam ou de meilleur qualité mais alors plus polyvalent. Vous aurez également besoin d'un PC et d'un soft de guidage ( guidemaster, guidedog, CCDsoft, Astroart, MAximDL, ...) et d'un cable reliant votre PC a votre monture ( port autoguider) pour reboucler l'information de l'écart de l'atoile par rapport à sa position théorique.

L'équilibrage
Cette étape est également importante pour la prise d'une bonne image. En effet, un mauvais équilibrage de la monture va entrainer una ccroissement de l'erreur périodique en appuyant plus ou moins formtement sur la roue dentée. Un bon équilibrage permet également de ne pas fatiguer les moteurs et de ne ps entrainer de surconsommatioon électrique.

Deux équilibaregs doivent être faits. L'un en déclinaison l'autre en ascension droite.

L'équilibrage en déclinaison se fait en faisant avancer ou reculer le tube optique sur sa queue d'aronde ou dans ses colliers.

L'équilibrage en ascension droite se fait en faisant coulisser le contrepoids sur sa tige.

L'équilibrage est bon lorsque ( freins désserés) le tube ne pivotre pas quel que soit sa position. Pour ma part, je pousse le tube dans un sens puis dans l'autre pour affiner l'équilibrage. La même force appliquée doit entrainer le même déplacement.

Attention, en astrophoto, l'équilibrage doit être fait caches avant enlevés, cables mis en places, caméras en place, pare buée tirée, .. Exactement la configuration qui sera utilisée lors de la prise d'image.

Quelques problèmes classiques
Vous les verrez par vous mêmes ( l'astrophoto a toujours sont lot de petits problèmes a résoudre) mais abordons en quelques un, les plus classiques.
L'erreur de cône
Quesako ??

C'est en fait la non perpendicularité des axes de la monture et de l'instrument. Majoritairement, si vous avez apporté du soina a votre montage mécanique, elle sera faible. Si votre monture permet de la mesurer, faites le et corrigez là en ajustant le montage de votre optique sur la monture.

Elle n'est pas très grave en elle même, l'autoguidage permet de très bien corriger ce petit décalage. Et en goto, cette erreur est automatiquement corrigée lors des pointages et du recentrage des étoiles.

Les flexions
C'est en fait un déplacement d'un instrument par rapport à l'autre. La conséquence est que le guidage va parfaitement bien se passer mais que sur l'image les étoiles apparaitrons légèrement allongées.

Pour éviter ceci , je préfère le guidage en piggy back ( un instrument sur l'autre) ou le double cpateur ou le guidage via un guideur hors axe.

Il faut que toutes les vis qui maintiennent les instruments soient parfaitement serrées, éviter toute pièce mobile ( collier de guidage) et chercher d'ou peu venir le défaut. Un peu de patience, il y a forcément une solution.

Il peu également y avoir une flexion de l'axe de contrepoids. La solution est de soit : augmenter le diamètre de l'axe de contrepoids, soit de chercher a avoir un contrepoids un peu plus lourd pour que sa position soit plus haute sur la tige.

Le backlash
C'est le jeu qu'il y a entre la vis sans fin et la roue dentée. Si on veut éliminer ce jeu mécaniquement il faut appuyer a fond la vis sans fin sur la roue dentée. Cette solution n'est pas viable car il est alors impossible de faire tourner l'ensemble.

Le backlash en déclinaison est gênant. En effet on fait tourner la vis sans fin dans un sens puis dans l'autre. A chaque changement de sens, il faut rattraper le jeu. D'ou un décalage et un mauvais guidage.

Pas de panique, la majorité des montures sont équipées d'un système électronique de compensation du backlash en déclinaison. Il faut généralement entrer un chiffre entre 0 et 100. L'échelle est arbitraire. Vous pouvez effectuer ce réglage visuellement en faisant aller la monture dans un sens puis dans l'autre et de tatonner jusqu'à ce que la valeur que vous avez rentré fasse que le mouvement soit immédiat.

Personnellement, j'ai utilisé guidemaster qui donne une idée du backlash en dec pour faire ce réglage.

Le backlash en ascension droite n'est pas important. En effet, en guidage, la vis sans fin tourne toujoursa dnas le même sens. On ne fait que la ralentir ou l'accélerer pour corriger le défaut.

En résumé
Après ce petit tour d'horizon de lamonture pour l'imagerie astro voici quelques règles simples qui vous permettrons d'éviter les plus grosses erreurs.
  • Faites une bonne mise a niveau : ça facilite les réglages.
  • Faites une bonne mise en station. Prenez le temps qu'il faut.
  • Faites un bon équilibrage
  • La mécanique doit être satble

  • Et surtout n'oubliez pas qu'une bonne monture donnera de bonnes images. Ne la négligez pas sous prétexte que l'autoguidage corrigera tout, ce n'est pas vrai.
caméra optique