Comparaisons diamètres différents sous le même (très bon) ciel

[Nathanael 6 840]

Édit : « conclusions » ici

 

Bonjour à tous,

Je commence à éplucher mes données provenant d'une semaine de mission à l'observatoire Paul Felenbok de Chateaurenard (Association Astroqueyras). L'objet de la manip' était de comparer des images provenant de deux télescopes sensiblement différents du point de vue du diamètre, mais à priori assez comparables par ailleurs. Il s'agit d'un RC de 500 sous coupole et d'un newton 250 à l'extérieur. J'ai déjà eu l'occasion de poster deux images sur le forum astrophoto prises avec ces télescopes. Le traitement des suivantes réserve quelques surprises. Vous trouverez ci-dessous un comparatif de détection de très faibles signaux. Le 250 prend l'avantage en détection mais aussi en résolution (fwhm 1.2" contre 1.8"). En résolution, je suppose qu'à l'inverse de l'image du cocon, ce sont des effets de turbulence très locales qui ont affecté les images au 500 (coupole ou pas coupole). En détection, vu que le diamètre apporte forcément un plus, c'est le détecteur qui a pu faire la différence :  kaf16800 d'un côté, asi 183 de l'autre. RQE et bruit de lecture sont à l'avantage de la 183 bien entendu. Les images sont présentées à la même dimension, mais l'échantillonnage à gauche (N250) est de 0.33"/p contre 0.43"/p pour le RC500.

Cela montre au moins (avec les deux images précédemment citées sur lesquelles le RC500 prend l'avantage en résolution) que les comparaisons sur un même site ne sont pas si simples. Il faudrait de plus imager strictement du même endroit! Attention aussi, le RSB sur les hautes lumières est très favorable au RC500. Cela fera l'objet d'un autre post (ou la suite de celui-ci).

Nathanaël

 

Modifié 24 août 2022 par Nathanael

[Nathanael 6 840]

Je rajoute une comparaison qui n'a rien à voir avec la mission mais assez parlante tout de même. Il s'agit d'une autre image avec le 250 mais en plaine (à droite, fwhm 1.6", sqm 20 ou un peu plus contre fwhm 1.3" sqm 21.5). 

Nathanaël

 

[spider_cochon 495]

On voit bien que l'image a 0.33 est plus fine que celle à 0.43. Ce qui est normal non si le seeing est bon ? 

Si l'image est plus fine ça me paraît aussi normal que le signal paraisse meilleur, le signal est concentré sur une tâche plus petite... 

Modifié 11 août 2022 par spider_cochon

[ALAING 58 895]

Hé hé Nathanaël, en fait ça vaut pas le coup de s'enquiquiner avec un 500

Bonne journée,

AG

[ClaudeS 3 553]

Bonjour Nathanaël,

 

on trouve très peu d'information sur le sujet, mais j'ai ceci:

https://fr.wikipedia.org/wiki/Seeing

 

"Seeing de coupole:

On parle parfois du « seeing de coupole » qui désigne le seeing tel que mesuré dans la coupole d'un télescope. Il mesure les turbulences induites par la coupole. En effet, la valeur du seeing est directement liée à la quantité de turbulence de l'air. Quand, le soir, on ouvre la coupole du télescope, la température à l'intérieur est plus grande qu'à l'extérieur. Ainsi, dans la coupole, le seeing est moins bon, puisque la turbulence y est plus grande. Typiquement, un écart de température de 1 degré implique une dégradation du seeing d'une seconde d'arc, ce qui est énorme. C'est pour cette raison notamment que le NTT, à l'observatoire de La Silla, a été conçu pour permettre un écoulement maximal de l'air dans sa coupole. Depuis, d'autres mécanismes de ventilation ont été mis en place sur les grands télescopes, comme à Gemini, ou au VLT. En l'absence de coupole, le « seeing de coupole » serait égal au seeing « hors coupole », mais l'instrument serait plus exposé, notamment au vent."

[Nathanael 6 840]

Il y a 2 heures, spider_cochon a dit :

On voit bien que l'image a 0.33 est plus fine que celle à 0.43. Ce qui est normal non si le seeing est bon ? 

Si l'image est plus fine ça me paraît aussi normal que le signal paraisse meilleur, le signal est concentré sur une tâche plus petite... 

On peut voir les choses comme ça, sauf que dans le cas du cocon comme mentionné plus haut, avec un meilleur seeing encore, c'est l'inverse.

 

Il y a 2 heures, ALAING a dit :

Hé hé Nathanaël, en fait ça vaut pas le coup de s'enquiquiner avec un 500

C'est un peu la question que je me pose depuis des lustres avec mon 450 en construction

Enfin, pour le rsb, quand on reste dans les trucs normaux, ça vaut le coup (cf 7331 en 1h20!) et je ne parle pas d'une 36x36 cmos 9µm à la place du kaf 16800!

 

Il y a 2 heures, ClaudeS a dit :

On parle parfois du « seeing de coupole » qui désigne le seeing tel que mesuré dans la coupole d'un télescope. Il mesure les turbulences induites par la coupole.

Il semble même que la coupole puisse dans certains cas (absence de vent) stabiliser l'air ambiant (au moins en l'absence d'opérateur). Enfin c'est comme ça que j'explique un gap très net entre le 500 et le 250 sur le cocon. A vérifier avec le 250 dans la coupole, peut-être un jour!

Nathanaël

[christian_d 3 151]

Bonjour,

 

Un 500 sera toujours supérieur au 250 dans des conditions similaires et avec un même capteur.

Ici tu compares des choses différentes (seeing, capteur etc) et à mon sens cela ne veut pas dire grand chose, il n'y a rien de comparable. 

Mais bon, le principal est de participer et d'animer le forum.

 

Amicalement

 

Christian

 

 

[BeStar69 15]

C'est vrai qu'un 250 en plaine n'est pas si loin d'un 500 en haute montagne, ça doit rassurer pas mal de monde qui comptait investir dans de plus grands telescope ou de se déplacer loin de chez eux pour acquérir de meilleures images ...  

[Nathanael 6 840]

Il y a 4 heures, christian_d a dit :

Un 500 sera toujours supérieur au 250 dans des conditions similaires et avec un même capteur.

Soit. Mais on gagne quoi exactement, c'est la question.

 

Il y a 4 heures, christian_d a dit :

Ici tu compares des choses différentes (seeing, capteur etc) et à mon sens cela ne veut pas dire grand chose, il n'y a rien de comparable. 

Même objet, même site, même soir, ce n'est déjà pas si mal. La manip' ne concerne à priori que la résolution, disons la fwhm mini des images. On pourrait s'attendre à avoir un très léger gain avec le diamètre, c'est ce que je voulais vérifier, et quantifier le "très léger". Si comme tu le dis le seeing de l'un et de l'autre n'ont rien à voir, c'est qu'un télescope A au pied de la coupole du télescope B n'ont pas un seeing comparable, c'est déjà riche en enseignements Surtout lorsque deux nuits quasi consécutives donnent des résultats opposés.

 

Il y a 2 heures, BeStar69 a dit :

C'est vrai qu'un 250 en plaine n'est pas si loin d'un 500 en haute montagne, ça doit rassurer pas mal de monde qui comptait investir dans de plus grands telescope ou de se déplacer loin de chez eux pour acquérir de meilleures images ...  

Ne me faites pas dire ce que je n'ai pas dit : il s'agit là de signaux qui sortent à peine du fond du ciel et le côté détecteur (rqe et bruit de lecture) joue à plein. Sur le reste de l'histogramme, le rsb est très supérieur avec le 500, on aura l'occasion d'en reparler.

 

Nathanaël

 

 

 

[BeStar69 15]

C'était une boutade  

[skuenlin 1 306]

Intéressante cette discussion. Pour apporter ma pierre à l'édifice voilà ce que j'ai remarqué depuis mon Obs.

J'ai shooté environs 8ans avec un RC250 GSO et maintenant depuis 1ans et demi avec un Pro RC 400 de OS.

 

Ce qui (il me semble) influe le plus la résolution sur une image est:

 

1. La mise en température du miroir et l'équilibre thermique dans l'observatoire  (pour moi c'est minimum 2h le toit ouvert et ventilation des miroirs avant de shooter)

2. La collimation, si elle n'est pas bonne on perd vite 0.5" de FWHM (et on met souvent ça sur le compte du seeing)

3. La qualité du suivit, là aussi on perd de précieux point de FWHM sur l'image final

4. Le seeing lui même. Qui certaine nuit prend le dessus sur tout le reste...c'est vrai

5. La qualité optique des miroirs.

 

Si toutes ces conditions sont remplis, il y a pas photo...mon RC400 est bien au dessus du 250mm.

 

Cordialement,

 

Sébastien

[christian_d 3 151]

Citation

Mais on gagne quoi exactement, c'est la question.

 

Je ne sais pas...  La question est de savoir pourquoi on cherche à augmenter en diametre aussi bien pour le planétaire que pour le CP, pourquoi on commercialise des lulu de 80 mm et des RC de 400 mm...  pourquoi ...?

Ceci dit c'est vrai qu'un 500 mm posté prés d'un barbecue ne donnera pas forcément de bonnes images (et les vapeurs sont grasses, pas bon pour l'optique...).

 

 

Amicalement

 

 

Christian

Modifié 12 août 2022 par christian_d

[Nathanael 6 840]

Il y a 11 heures, skuenlin a dit :

Si toutes ces conditions sont remplis, il y a pas photo...mon RC400 est bien au dessus du 250mm.

Dans ton cas il est clair que le télescope est au même endroit! Dans tous les éléments que tu cites, je dirais que la qualité des tubes, en plus du diamètre, a sûrement un impact.
Théoriquement (il faudrait que je retrouve les équations de l’étalement en fonction du seeing et du diamètre), il ne devrait pas y avoir une très grosse différence de Fwhm.

 

Il y a 2 heures, christian_d a dit :

Je ne sais pas...  La question est de savoir pourquoi on cherche à augmenter en diametre aussi bien pour le planétaire que pour le CP, pourquoi on commercialise des lulu de 80 mm et des RC de 400 mm...  pourquoi ...?

J’ai mal formulé ma question : on gagne combien aurait été plus approprié. Je considère ici le CP en poses longues.

 

Il y a 2 heures, christian_d a dit :

Ceci dit c'est vrai qu'un 500 mm posté prés d'un barbecue ne donnera pas forcément de bonnes images (et les vapeurs sont grasses, pas bon pour l'optique...).

C’est pas gentil de comparer mon telescope a un barbecue, même s’il y ressemble un peu!

 

Nathanaël

[GuillaumeGZ 1 839]

Bonjour Nathanaël,

 

Merci pour ce post, je vais le suivre avec attention car les conclusions m'intéressent.

Le 11/08/2022 à 17:36, Nathanael a dit :

Mais on gagne quoi exactement, c'est la question.

C'est aussi la question que je me pose : est ce que le coût supplémentaire pour passer d'un 250 à un 500 (dans mon cas c'est de 250 à 350/400) par exemple sera "visible" sur nos images ou s'il faut vraiment chercher pour voir la différence . Je me place en tant qu'amateur pratiquant le CP poses longues. Pour les pros, cela a un intérêt sinon ils ne le feraient pas.

C'est purement le côté rationnel qui parle, je mets de côté l'aspect "jouissif" d'avoir un très gros tube, bien sûr

 

Guillaume 

Modifié 13 août 2022 par GuillaumeGZ

[litchi2010 123]

Avoir un très gros tube ça doit faire pareil que d'avoir une très grosse voiture pour certains j'imagine....

[ALAING 58 895]

il y a une heure, litchi2010 a dit :

Avoir un très gros tube ça doit faire pareil que d'avoir une très grosse voiture pour certains j'imagine....

Et pas que

[alx 103]

Le 11/08/2022 à 17:36, Nathanael a dit :

Mais on gagne quoi exactement, c'est la question.

 

A environnement identique (site, monture, etc...) ,  un ''gros'' (500) et un ''petit'' (250) télescope vont d'abord différer par leur capacité à collecter des photons, proportionnelle au  carré du diamètre de leur miroir .  Ce qui veut simplement dire que le 500 va mettre 4 fois moins de temps pour collecter le même nombre de photons, -  ou va collecter 4 fois plus de photons dans le même temps - qu'un 250.  Au bout du compte, le résultat (nombre de photons) sera le même, à  condition de (pouvoir) poser plus longtemps avec le plus petit télescope.

L' autre différence est dans leur résolution respective (inversement proportionnelle au diamètre  du miroir): le 500 va concentrer ce nombre de photons dans une tache de diffraction 2 fois plus petite en diamètre (0.25") que le 250 (0.5''), en supposant les optiques parfaites dans les deux cas.

Mais ici, le juge de paix est la turbulence qui étale les photons dans une tache de diamètre similaire pour les deux instruments. Accessoirement, l'adéquation de l'échantillonnage (pixels) de la caméra utilisée avec les dimensions de cette tache peut aussi jouer.

Autrement dit, comme la turbulence descend rarement au-dessous de 2'' ou même 3" dans la plupart des sites, l'avantage de résolution d'un 500 sur un 250 paraît assez faible.

On va  donc surtout gagner en temps de pose.

Ceci en règle générale. Mais, évidemment, en cas de turbulence faible ou pour certains types spécialisés d'observation un gros diamètre peut devenir avantageux).

alx.

 

 

[Adamckiewicz 5 680]

Je pense que Nathanael sera Ravi d’apprendre ça  par contre en photo le temps de pose dépendra pas vraiment du diamètre mais du f/d

Modifié 14 août 2022 par Adamckiewicz

[skuenlin 1 306]

Il y a quand même le diamètre dans la formule que tu donnes non

A échantillonnage égale et f/d égal....ton temps de pose sera réduit par 4 si tu doubles le diamètre.

 

[Lucien 11 292]

Bonsoir,

 

il y a une heure, skuenlin a dit :

A échantillonnage égale et f/d égal....ton temps de pose sera réduit par 4 si tu doubles le diamètre.

 

C'est difficile à comprendre, quelle est la formule initiale ?

Merci.

 

Lucien

 

Modifié 14 août 2022 par Lucien

[Nathanael 6 840]

Bonjour et merci pour vos contributions!

 

Il y a 2 heures, Lucien a dit :

C'est difficile à comprendre, quelle est la formule initiale ?

Après m'être bien retourné le cerveau, je me suis arrêté sur D²ech² pour comparer les setups.

En effet, ce n'est pas trivial car la lumière reçue par un pixel dépend de la taille de celui-ci, de la focale et du diamètre.

Proportionnel au carré du diamètre, c'est logique.

L'échantillonnage dépend lui de la focale et de la taille du pixel : ech ("/p) = 206 x taille_pixel (µm) / focale (mm). La lumière (plage uniforme) qui provient du ciel est proportionnelle à l'angle solide disons au nombre de "².

Mais on peut aussi dire que le flux, à taille de pixel égale, est proportionnel à (F/D)², etc...

Bref, quantité de lumière proportionnelle à D² x ech² ça me parle, mais chacun voit ce qui lui convient le mieux

@Strock Pierre s'est amusé à une application numérique ici (objectif 200f2.8, A7S, sqm à 19,64) pour ceux que ça intéresse.

Nathanaël

Modifié 14 août 2022 par Nathanael

[alx 103]

Il y a 4 heures, Adamckiewicz a dit :

par contre en photo le temps de pose dépendra pas vraiment du diamètre mais du f/d

 

Le flux total reçu ne dépend que du diamètre D du miroir. Ce qui va dépendre du rapport F/D est le flux reçu par unité de surface sur le capteur. C'est là qu'intervient l'échantillonnage du signal par le capteur, un problème à peu près indépendant du diamètre du miroir...

Qui va certes aussi limiter le temps de pose (d'une pose individuelle) afin d'éviter la saturation du pixel d'intensité maximale.

En cas de suréchantillonnage de la PSF par le capteur, la réponse optimale  est obtenue après filtrage adapté de l'image (en général une convolution par une PSF estimée). Quel que soit le diamètre du miroir.

alx.

[skuenlin 1 306]

@Lucien

Si tu doubles le diamètre, ton miroirs va collecté 4x plus de photons (la surface est 4x plus grande). Si les autres paramètres restes les même (donc l'échantillonnage en faites) alors le résultat est que tu as le même SNR en posant 4x moins longtemps (si le bruit de lecture est le même bien entendu).

 

 

[Nathanael 6 840]

Bonjour,

Je reviens vers vous car j'ai fini d'éplucher toutes mes données de la semaine 30 mission Astrochambé à Astroqueyras. L'expérience a consisté à mettre mon télescope de newton 250 au pied de la coupole du RC500. Les échantillonnages sont en gros équivalents, 0.43 pour le 500, 0.33 pour le 250, on pouvait donc s'attendre à avoir une meilleure résolution sur le 500. Ma question, c'était meilleure de combien, puisque les formules qui décrivent la turbulence laissent penser que le gain en résolution sera très faible.

Les résultats ne sont pas aussi nets que prévus car le vent a semé le trouble mais aussi un probable effet de coupole (dans les deux sens car généralement elle protège du vent, même faible). On a donc, fwhm sur l'empilement:

Nuit 1, M57 L : 1.4" au 500; 1.5" au 250, les meilleures brutes au 500 sont à 1".

Nuit 2, ngc 6946 : vent hors coupole donc seulement la couleur au 250

Nuit 3 et 4, M57 Ha : le 250 prend l'avantage 1.2" contre 1.8" (effet de coupole probablement)

Nuit 5, ngc 7331 : vent hors coupole donc seulement la couleur au 250

Nuit 6, M27 : vent hors coupole donc seulement la couleur au 250, mais quelques brutes sans vent montrent 1.5" au 500 et 1.6" au 250

Nuit 7, ic5146 : 1.1" au 500(!) et 1.5" au 250

Difficile de conclure proprement, mais d'une part, on voit que la coupole n'est pas anecdotique dans sa protection contre le vent mais qu'en contrepartie il arrive qu'elle induise de la turbulence. Sinon, on voit que le 500 est un peu meilleur en résolution quand on peut comparer. Je suis surpris par la dernière nuit et quelques brutes de la première : le 500 prend l'avantage de 0.5" sur deux plages d'une heure ou deux (1" contre 1.5"). Cela ne peut pas s'expliquer par le diamètre (tâches d'airy à mi-hauteur  0.25" vs 0.5"). Je suis peut-être arrivé aux limites de mon 250 en l'état (collimation, monture) j'ai eu 1.2" en ha mais en L on serait retombé sur 1.5" je pense.

En tout cas c'était une mission bien remplie, riche en enseignements mais aussi en rencontres, échanges et sensations : merci l'équipe d'Astrochambé, d'Astroqueyras, sur place et aussi dans l'ombre!

Nathanaël

 

PS : je ne me préoccupe pas ici du RSB 2x supérieur au 500 qui reste, et de loin, le principal atout du gros diamètre!

 

              la vidéo en mp4

 

 

Modifié 31 août 2022 par Nathanael

[exaxe17 5 753]

merci Nathanael pour toutes ces infos!

pas facile de deduire quelques choses! à part que ce n'est pas aussi evident un gros diametre en pose longue! Et qu'il y a beaucoup de parametres qui lisse la resolution d'un objet!

En lucky , la difference serait plus visible!

Et pour la derniere photo, il est possible de dire au groupe de se decaler un peu sur la droite, on voit mal la nature et sa force!