Depuis le 21 Septembre 2009 nous disposons d’une nouvelle caméra de prise de vue  pour équiper notre télescope ou nos lunettes astronomiques. Il s’agit d’une caméra CCD (Charge-Coupled Device) de Type QSI 583. Quels avantages ce nouvel appareil possède t’il par rapport aux boîtiers argentiques ou numériques que nous utilisions jusqu’ici ?

    Il y a encore une quinzaine d’années, rares étaient les amateurs d’astronomie qui pouvaient photographier le ciel autrement qu’avec un boîtier traditionnel chargé de pellicule argentique. La mise au point était incertaine, et la pause devait se faire en une seule fois. Pour accumuler les photons nécessaires à l’impression du film il fallait suivre le sujet très longtemps, parfois plusieurs heures, sans dévier d’un poil de la trajectoire. Le moindre incident de suivit provoquait un “bouger” sur l’image. Les étoiles prenaient la forme de virgules, la photo était ratée et le travail d’une précieuse nuit anéanti lamentablement. De plus la sensibilité d’un film n’est pas linéaire. Les sels d’argent sont particulièrement sensibles en début d’exposition mais le prolongement de la pause n’accumule pas d’information en proportion de de la durée. Ce défaut est appelé “écart à la loi de réciprocité”. Bref le rendement n’était pas formidable, les objets sombres du ciel profond restaient inaccessibles. Pour éviter ces inconvénients les astronomes utilisaient des pellicules spéciales tel que le KODAK 2415  rendu hypersensible grâce à un refroidissement à l'azote liquide. La procédure était lourde et le développement très spécifique mais ce principe photographique aura permis de faire connaître visuellement les nombreux détails des principaux objets connus. 

    Avec l’apparition des boîtiers numériques et des ordinateurs il est devenu possible  d’accumuler des prises de vues successives. Dix pauses de six minutes accumulées équivalent à peu près à une pause d’une heure en continu. Si l’un des clichés est défaillant, les neuf autres n’en sont pas moins utilisables. La sensibilité des capteurs et la définition des images s’accroissaient considérablement par rapport au film argentique. Néanmoins, le procédé numérique souffrait encore de certaines faiblesses. Ces merveilleux appareils offraient des couleurs très fidèles en mode conventionnel (portrait, paysage) mais l’équilibre chromatique n’était pas satisfaisant en mode astro, faiblesse dans le rouge notamment. Mais surtout un capteur en acquisition prolongé se met à chauffer et produire des parasites qui forment des points de couleur sur l’image. Il était alors nécessaire de doubler chaque pause d’une prise de vue noire d’égale durée (dark), chaque dark ne comportait que les points parasites qu’il fallait soustraire de la pause associée. Les résultats étaient bien supérieurs à ce que nous pouvions espérer de procédés chimique, mais l’instrument n’était pas spécifique à la prise de vue astronomique.

Les ingénieurs sont parvenus à résoudre les problèmes décrits plus haut avec la réalisation des nouveaux capteurs CCD. En alignant sur la surface d’un timbre (18 x 13,5 mm) quelques 8,5 millions de pixels, on obtient une résolution bien supérieure à l’équivalant pellicule. Le processeur est refroidit ce qui limite la production de parasites. Un dark effectué pour une pause d’une durée précise et à une température connue constitue la signature permanente d’un capteur. Ce dark sera valable pour toutes les prises de vue effectuées à telles conditions. L’efficacité de ces composants électronique est remarquable : quelques secondes d’expositions sur une galaxie non visible à l’oculaire la révèle clairement. En revanche, on opte généralement pour une version monochrome (noir et blanc). Il faut donc, pour obtenir une image couleur, accumuler des séries de clichés en trois couleurs fondamentales (rouge, vert et bleu) plus une version dite luminance ou incolore à l’aide de filtres dichroïques. Ainsi chaque pixel est actif pour chaque couleur et on obtient une image quatre fois plus définie qu’avec un capteur où chaque pixel est dédié à une seule couleur. En fait les clichés enregistrés au travers de filtres R, V ou B servent plutôt de référence au traitement final. La majorité des pauses se font au travers du filtre neutre (blanc). Une vue sans filtre nécessiterait une mise au point légèrement différente.

Une caméra CCD ne comporte plus de fenêtre de visée. Elle est directement associée à un ordinateur portable qui permet de voir et d’archiver les images ainsi que de piloter les fonctions indispensables au capteur, refroidissement, obturation, rotation de la tourelle des filtres etc...

Désormais, le suivit d’une étoile guide par un second instrument parallèle, ne se fait plus l'œil rivé à l’oculaire réticulé. Une petite webcam prend cette place douloureuse. La fenêtre ciblée prend place sur l'écran du calculateur. Étant donné la durée des prises de vue lors de nuits fraîches, le confort d’installation est une condition non négligeable de réussite de ce travail délicat

Il s’est avéré nécessaire d’allonger le tube de notre télescope d’un nez qui évite l’intrusion latérale de lumières parasites. Revêtu de mousse absorbante cet appendice supplémentaire protège partiellement les miroirs de l’humidité nocturne.

Une année complète n’a pas été de trop pour nous adapter à ce nouvel instrument. La réalisation de nos premières images nous récompense hautement de nos efforts.  Les astronomes amateurs chevronnés disposent à présent d’une technologie qui aurait fait rêver les professionnels il n’y a pas si longtemps. Je dois dire que lorsque nous avons entrepris la réalisation de notre télescope, il y a une douzaine d’années, nous ne nous doutions pas qu’un jour nous pourrions réaliser d’aussi belles images des objets que nous observions. Nous remercions très chaleureusement la municipalité d’Egliseneuve près Billom ainsi que son Amicale Laïque qui ont largement subventionné l’achat de la caméra CCD QSI.

Elie Bosc, Christian Montorier, Michel Bordes.

8 La nouvelle camera CCD