Toute
méthode d'observation est précédée d'une phase
préparatoire commune.
- Plusieurs jours avant l'occultation :
1) produire les cartes de champ nécessaires au repérage
de l'étoile cible,
2) définir les lieux d'observation possibles en fonction de la
trajectoire annoncée (station mobile),
3) suivre l'évolution des prévisions météo
pour les zones concernées,
4) vérifier le bon fonctionnement de l'ensemble du matériel.
- Le jour de l'occultation, suffisamment à
l'avance :
1) repérer le site d'observation effectif (station
mobile),
2) installer le matériel (station mobile),
3) reconnaître le champ et centrer l'étoile cible.
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La méthode visuelle
La
méthode visuelle peut se diviser en 2 techniques principales
: celle du chronométrage et celle de l'enregistrement sonore.
La première consiste à insérer les événements
et des références temps sur un chronomètre à
mémoires, la seconde à énoncer des tops vocaux
sur un enregistreur audio (magnétophone, camescope, ordinateur...)
calibré par des signaux issus d'une base de temps. Ces 2 techniques
sont d'ailleurs parfois combinées par les observateurs pour plus
de sécurité.
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Nous
décrivons ici en détail la méthode
avec chronomètre que chacun devrait pouvoir mettre en place,
soit sciemment comme méthode principale, soit à l'improviste
comme méthode de secours en cas de défaillance matérielle
ou de manque de temps.
On utilise donc un chronomètre à mémoires
(au moins une trentaine) sur lequel on va enregistrer tous les événements
et les références de temps.
Une fois le chrono démarré en début
de manip, celui-ci tourne en permanence jusqu'à la fin de l'observation.
Voici une procédure type. Si vous êtes sceptique sur les
mesures d'occultations parce que vous les trouvez trop compliquées,
concentrez-vous uniquement sur les 6 points ci-dessous et laissez tomber
tout le reste dans l'immédiat. L'aide que vous apporterez sera
déjà très appréciable, et l'envie de perfectionnement
viendra naturellement par la suite si vous avez pris du plaisir dans la
manip.
Nous supposerons ici que l'observateur a accès à une cabine
téléphonique non loin de son lieu d'observation (si ce n'est
pas le cas, il utilisera une autre des bases de temps
listées au chapitre précédent). |
Pour une étoile
brillante, une simple paire de jumelles, un chronomètre et une
pendulette radiopilotée suffisent à produire une mesure
de l'astéroïde 50 fois plus précise qu'un télescope
de 8m en imagerie directe. |
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1) démarrage du chrono sur un 4ème top de l'horloge
parlante (noter l'heure), le chrono tourne...
2) temps intermédiaire sur le début de l'observation
(5 min avant l'heure prévue), on ne quitte plus l'étoile des yeux...
3) temps intermédiaire sur la disparition de l'étoile...
4) temps intermédiaire sur la réapparition de
l'étoile...
5) temps intermédiaire sur la fin de l'observation
(5 min après l'heure prévue)...
6) temps intermédiaire ou arrêt du chrono sur un 4ème
top de l'horloge parlante (noter l'heure).
A la fin de l'observation, noter tous les temps obtenus sur une feuille
de papier.
Quelques
remarques :
- Les calages 1) et 6) peuvent être doublés ou triplés pour plus de
précision.
- On remarque qu'il peut se passer un long moment entre les temps 1)
et 2) et les temps 5) et 6) si les références temporelles
se prennent à distance du site d'observation. Il est alors utile
de mesurer la dérive du chronomètre
pour appliquer une correction aux temps relevés. Cette mesure
se fait très simplement, en prenant régulièrement
sur le chronomètre des temps intermédiaires sur des 4ème
tops d'horloge parlante (en notant les heures) sur une période
de 24h.
- Si, quelle qu'en soit la raison, on est obligé de suspendre
l'observation (nuage, problème technique...), on doit prendre
des temps intermédiaires de début
et fin d'interruption, pour pouvoir donner par la suite le ou
les intervalles durant lesquels on n'a pas observé l'étoile.
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Les
méthodes CCD
Nous décrivons ici sous le nom de méthodes CCD, les techniques
utilisant une caméra CCD noir et blanc
à vocation astronomique.
Le filé CCD
Il s'agit de la méthode la plus simple à mettre en oeuvre
: on positionne l'étoile cible au bord du champ du CCD (du bon
côté), on coupe l'entraînement et on lance une acquisition
le temps que l'étoile traverse le champ. On aura veillé
auparavant à ce que l'instant prévu de l'occultation se
produise lorsque l'étoile est au milieu du champ.
Inconvénients : selon la focale, soit le temps de surveillance
est court, soit la résolution temporelle est faible. Une datation
directe de la trace (occultations manuelles) peut s'avérer difficile
par manque de temps et une datation utilisant uniquement l'heure système
peut être hasardeuse selon l'OS utilisé.
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L'acquisition
rapide en mode fenêtré
On n'utilise ici qu'une partie du CCD de manière à accélérer
les temps de lecture. C'est une sorte de mode "vidéo"
pour les caméras CCD astro. L'inconvénient est que la résolution
temporelle reste généralement assez faible et que le temps
de lecture, même s'il est réduit, produit des instants aveugles
entre les poses. Le "mode vidéo" peut cependant être
cadencé de manière fiable et rapide grâce à
une interface type Ethernaude
permettant l'utilisation d'un port éthernet. On peut alors atteindre
une cadence de l'ordre de 10 à 20 i/s.
On démarre l'acquisition 5 minutes avant l'événement
jusque 5 minutes après.
Le drift scan
La méthode du drift scan, appliquée aux occultations, nécessite
un suivi motorisé sur l'étoile cible
qui est placée au centre du CCD. On produit ensuite un filé
de l'étoile par décalage des lignes
du CCD vers le registre de sortie où elles sont lues une par une.
L'avantage est évident : la trace obtenue peut être aussi
longue que voulu.
La cadence de décalage des lignes est fixée par l'utilisateur
de manière à obtenir la meilleure résolution temporelle,
en fonction de la magnitude de l'étoile cible. Cette méthode,
pour être fiable, nécessite un décalage très
régulier (ce qu'est incapable de fournir Windows) et un suivi de
bonne qualité. On s'orientera de préférence là
encore vers un pilotage système fiable (Linux) ou un pilotage externe
(Ethernaude). |
Caméra
Audine et boîtier Ethernaude permettant un pilotage fiable en mode
fenêtré ("vidéo") ou en drift scan.
Liens:
Association Aude
Site Ethernaude
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Important
: un boîtier Eventaude,
destiné à une datation GPS précise des événements
pour caméra Audine ou compatible est en cours de finition.
Dans le cas d'une acquisition simple sous Windows
(sans pilotage type Ethernaude et datation type Eventaude), il est absolument
indispensable de produire des interruptions datées:
1) directement sur la trace,
2) en plusieurs endroits,
3) de part et d'autre de l'occultation.
Rappelons qu'il y a effectivement 2 problèmes distincts:
1) le décalage des lignes piloté par l'horloge système n'est pas suffisamment
régulier (c'est ce que résoud Ethernaude). Un point correctement daté
sur la trace n'est pas le garant d'une datation correcte des autres
points.
2) la mise à l'heure sous Windows n'est pas fiable (c'est ce que résoud
Eventaude). On ne peut pas utiliser une datation issue du système. Il
faut utiliser une base de temps indépendante.
Ces interruptions datées, même effectuées manuellement, apporteront
un gain important dans la précision de la datation. Un ajustement
linéaire passant par les points de calibration permettra de compenser
les petites erreurs de synchronisation de l'observateur lors des interruptions.
Pour celà, il est important d'avoir au moins 5
interruptions datées avant l'occultation et 5
interruptions datées après l'occultation.
Le début du drift scan se caractérise par une rampe
durant laquelle le fond de ciel monte dans l'image. Cette rampe correspond
au temps qu'il faut pour balayer toute la hauteur du CCD (au bout de
ce temps, chaque ligne du drift scan est la somme d'une colonne complète
de pixels).
A noter que l'heure de la trace en fin de scan
correspond à l'heure de fin de pose diminuée du temps
de transfert de l'étoile cible jusqu'au registre de sortie du
CCD. Avant d'arrêter la pose, il faut donc attendre une durée
de rampe après le dernier événement voulu (occultation
manuelle par ex.), pour être certain que celui-ci soit bien sur
le scan.
On démarre le drift au moins 5 minutes avant l'heure prévue
jusque 5 minutes après. Il faut veiller à avoir le temps
de faire les datations de la trace sans empiéter sur l'intervalle
de surveillance de l'étoile.
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La
méthode vidéo
Il
s'agit probablement de la méthode la plus immédiate lorsqu'elle
est couplée à un système de datation performant.
Les caméras européennes fournissent 25 images par seconde.
Une datation individuelle de chaque trame permet alors d'atteindre une
résolution de 20ms (1/50s).
On trouve dans le commerce des caméras
de surveillance noir et blanc basse lumière, équipées
de petits CCD ultrasensibles. Des caméras comme la PC164C (US)
ou la Watec
902H (Europe) atteignent typiquement la magnitude
12 en vidéo avec un télescope de 200mm. Pour quelques
centaines d'euros, on acquiert ainsi un système qui se rapproche
des performances des caméras intensifiées (à photomultiplicateurs)
beaucoup plus onéreuses. Pour un diamètre donné,
l'expérience montre qu'on gagne en détection en diminuant
le rapport focal. Ainsi, on aura intérêt à équiper
les schmidt-cassegrains d'un réducteur 6.3 voire 3.3.
L'enregistrement du signal vidéo peut se faire sur un magnétoscope
de salon ou un camescope. On privilégiera les formats numériques
pour faciliter le transfert vers un ordinateur. On peut également
enregistrer directement sur ordinateur via une carte de numérisation
(attention cependant à la taille des fichiers et à la
complexité de mise en oeuvre sur le terrain).
Pour la datation, il est possible d'enregistrer des signaux horaires
radio sur la piste son ou, mieux encore, d'utiliser un incrustateur
vidéo qui va dater chaque image (voire chaque trame).
La société BlackBoxCamera
a ainsi développé un incrustateur utilisant la référence
temps d'un GPS 1PPS et datant chaque trame de l'enregistrement vidéo
à 0.1 ms près [cet inscrustateur n'est plus produit actuellement].
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Autres
méthodes
Les méthodes décrites ci-dessus recouvrent la plupart
des techniques utilisées par les observateurs réguliers.
Une autre méthode possible consiste à utiliser une
webcam, technique intéressante
dans la mesure où beaucoup d'amateurs sont équipés
de ces caméras.
Pour l'observation des occultations, la webcam a l'inconvénient
d'être assez peu sensible. Son usage sera donc souvent limité
aux étoiles brillantes. Une amélioration possible consiste
à remplacer le chip couleur par un chip noir et blanc plus sensible.
Inversement, l'utilisation d'une webcam modifiée longue pose
n'est pas foncièrement intéressante. Le problème
du manque de détection sera en effet décalé vers
celui d'une perte de résolution temporelle.
Un autre inconvénient est l'emploi obligatoire de l'ordinateur
pour l'insertion du temps. On retombe alors dans le problème
de la mauvaise qualité de l'heure système sous Windows.
Pour obtenir des résultats fiables, les paramètres suivants
devront être parfaitement maîtrisés :
- la qualité de la base de temps utilisée,
- la qualité de l'OS quant à la mise à l'heure
du système,
- l'exactitude de la datation des images individuelles
par le logiciel d'acquisition.
Peut-être plus qu'ailleurs, l'observateur devra tester l'ensemble
de la chaîne d'acquisition pour vérifier que les résultats
qu'il obtient ont un sens.
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