Caméra d'astronomie

À l'exception du Soleil, de la Lune, de certaines planètes et de quelques étoiles brillantes, il est impossible d'utiliser un appareil photo numérique classique en raison des faibles flux lumineux. Afin de capter ces flux lumineux, il est nécessaire d'allonger le temps de pose (temps maximum admis de l'ordre d'un quart d'heure en numérique ou d'une heure en argentique). Or cela a deux conséquences importantes :

• en argentique, au-delà d'un certain temps, le film perd de sa sensibilité ;
• en numérique, la chaleur générée par le dispositif lui-même entraine une augmentation du signal thermique qui perturbe la qualité de prise de vue d'autant plus que le temps de pose est important. Le capteur doit donc être refroidi.

De plus, il faut un capteur de grande taille et surtout plus sensible, et ce dans d'autres longueurs d'onde que la lumière visible. Or aucun capteur à usage courant (cinéma, photographie…) n'offre cette possibilité.

Au-delà des deux technologies ici évoquées, il ne faut pas oublier leurs avantages et inconvénients respectifs en astrophotographie. De même, la technologie CCD est davantage utilisée pour les capteurs numériques dans ce domaine parce que les performances des capteurs CMOS sont de bien moindre niveau.

Il existe plusieurs façons de refroidir un capteur CCD, les techniques sont les suivantes :

• refroidissement thermoélectrique ;
• refroidissement liquide ;
• refroidissement mécanique ;
• refroidissement à glace sèche ;
• refroidissement cryogénique.

Ces techniques se classent en fonction de l'usage de la caméra. La caméra d'astronomie professionnelle, ayant un capteur de grande taille et donc un besoin de dissipation de la chaleur d'autant plus important, utilise surtout la technique cryogénique. Par contre, une caméra amateur utilisera surtout la technique thermoélectrique.

Dans toutes ces techniques, il y a un point commun invariable : le capteur est relié au système de refroidissement par un élément thermoconducteur (en cuivre le plus souvent).

Nous ne parlerons pas ici des types de capteurs mais de leurs caractéristiques.

En astronomie, les rayonnements infrarouges et ultraviolets contiennent des informations très utiles. Or aucun capteur normal ne permet leur mesure. Un autre point essentiel est la taille du capteur. Un capteur normal a une taille inférieure à 15 mégapixels alors qu'en astronomie la taille dépend de l'usage de la caméra.

On en arrive à des caméras de 100 mégapixels, voir plus (360 Mpx sur la caméra MegaPrime du CFHT). Pour les raisons suivantes :

• de coût (un petit nombre de capteurs remplaçant un grand de même taille reviennent moins chers) ;
• de maintenance (remplacement d'un capteur défectueux) ;
• de réutilisation (un modèle développé pour une caméra peut être repris sur une autre).

On préfère diviser un grand capteur en un certain nombre de petits. Il suffit ensuite de les assembler. Or, il se trouve que les capteurs normaux ne permettent pas cette utilisation. Il faut que les zones recevant la lumière soient les plus proches les unes des autres[1].

Une astrocam est une webcam ou une caméra vidéo, modifiée ou non, utilisée pour faire de l'astrophotographie numérique bon marché. Elle est surtout utilisée par les astronomes amateurs qui ne peuvent acquérir des modèles de caméra d'astronomie plus onéreux, en particulier le haut de gamme à CCD[2].

Elle s'utilise avec un télescope dont elle remplace ou complète l'oculaire. Un ordinateur ou un téléviseur auquel elle est connectée permet alors d'enregistrer ou de visualiser les images. En raison de la sensibilité peu élevée de ces appareils, leur utilisation est généralement limitée aux objets très lumineux, par exemple les planètes ou la lune. Cependant des modifications électroniques permettant d'augmenter les temps de pose rendent visibles certains objets célestes peu lumineux, par exemple des galaxies ou nébuleuses. Certains optimisent leur caméra en changeant le capteur, le remplaçant par exemple par un modèle noir et blanc plus sensible.

L'astrocam peut être reliée au système de visualisation par un lien filaire, ou être une caméra sans fil utilisant une liaison hertzienne 2,4 GHz au moyen d'un transmetteur.

Il existe plusieurs fabricants de caméras d'astronomie en France comme First Light Imaging, qui conçoit des caméras pour le spectre du visible et le spectre infrarouge.

• (fr) Astronomie CCD (1989, (ISBN 2950172113))
• (en) Ccd Astronomy: Construction and Use of an Astronomical Ccd Camera (1991, (ISBN 0943396298))

• (en) Page sur les instruments du Canada-France-Hawaii Télescope (CFHT) et notamment la MegaPrime (Site officiel)

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