Comment choisir sa caméra astro / APN ? #Partie 1 : Planétaire

Photographier les planètes avec un télescope, c'est un rêve désormais accessible — mais encore faut-il choisir le bon outil. Entre caméras dédiées, APN, formats et technologies disponibles, le choix peut vite devenir déroutant.

Avant même de pointer votre instrument vers Jupiter, Saturne ou la Lune, une question s'impose : quelle caméra pour quel usage ? Car en astrophotographie planétaire, la vitesse prime sur tout le reste. Ce guide vous explique pourquoi, et vous aide à travers une sélection par budget.

Introduction

Le numérique a révolutionné cette pratique (auparavant réalisée à l’argentique) en la rendant moins confidentielle, plus facile, rapide, efficiente. L'accès à l'astrophotographie est à la portée de tout le monde par la présence de nombreux tutoriels et logiciels sur internet et un coût du matériel bien plus faible au fil des années.

Cependant avant d’établir un quelconque choix de caméras il faut avoir quelques notions de leur fonctionnement et des caractéristiques principales qui font les différences entre chaque modèle. Nous vous recommandons fortement de lire notre article complet sur ce sujet « Comment fonctionne un capteur numérique ? ».

Si vous êtes déjà familier des notions de signal sur bruit / rendement quantique / plage dynamique et autres darks, flats, offsets… passons à la seconde étape… vos besoins !

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A gauche : Saturne le 21 août 2022 par Pierre Gilet (Auxerre, France)

Télescope Sky-Watcher Newton 254mm f/5 / Caméra ZWO ASI385MC / Barlow TeleVue PowerMate x5

(photo utilisée avec autorisation de l'auteur)

Au centre : Quartier Lunaire par Richard Galli, de notre équipe (Alsace, France)

Lunette Takahashi TOA-150 f/7.3 et APN Canon 40D

(photo utilisée avec autorisation de l'auteur)

A droite : Jupiter le 1er août 2022 par Quentin Gineys (La Réunion, France)

Télescope Celestron Schmidt-Cassegrain C11-XLT f/10 / Caméra ZWO ASI224MC / Barlow Televue x2

(photo utilisée avec autorisation de l'auteur)

En effet comme pour le choix d’un instrument astronomique (lunette ou télescope) il n’existe pas « la meilleure caméra » ! Cela dépend de vos usages, envies… et du matériel monture / tube optique dont vous disposez déjà.

Nous vous invitons à d’abord choisir votre équipement (monture et tube optique), puis de déterminer si vous souhaitez faire de l’imagerie du ciel profond ou du planétaire… ou les 2. Puis en dernier lieu d’opter pour la caméra (nous en avons forcément une qui conviendra au reste de votre matériel).

La quantité d’appareils numériques (caméras astro ou APN – Appareil Photo Numérique) est extrêmement vaste et en constant renouvellement (contrairement aux montures et tubes optiques où les évolutions sont plus lentes), en définissant bien vos besoins vous allez vite trouver la caméra qui vous convient.

LE SAVIEZ-VOUS ?

En 1840, John William Draper a pris la première photo de la Lune (avec un daguerréotype). Le temps de pose était de 45 minutes ! Aujourd'hui, avec une caméra CMOS moderne, on prend la même image (en mieux) avec plus de 100 img/sec !

Planétaire : priorité à la vitesse

L’idée majeure en planétaire est de « figer » / limiter la turbulence atmosphérique qui brouille la lumière qui vient d’objets que l’on qualifie de « lumineux » (en comparaison aux objets du ciel profond très peu lumineux).

Le Soleil est évidemment l’objet par définition le plus lumineux dans notre environnement céleste… il n’est donc pas nécessaire de poser longtemps pour obtenir beaucoup de signal. Pareil pour la Lune, très vite on peut arriver à saturer le capteur tellement ces derniers sont sensibles.

Pour les 2 planètes géantes Jupiter et Saturne les photographier est aussi relativement simple vu leur luminosité… il faut donc se concentrer sur les mouvements perturbants de notre atmosphère en minimisant leurs impacts.

★  « Chers passagers : Vous entrez dans une zone de turbulence »

L’image ci-dessous permet de visualiser de la turbulence atmosphérique (le télescope ne bouge pas rapport à Saturne). C’est seulement les vents de hautes et basses altitudes qui perturbent l’image. Ici la turbulence est faible pourtant ! (elle est habituellement plus élevée).

https://www.youtube.com/watch?v=2-XwOFeOp2o&t=1s

Légende : Visualisation de la turbulence atmosphérique Saturne le 16 juillet 2022 par Jean-Luc Dauvergne

(les conditions sont bonnes malgré le bouillonnement visible)

Pour limiter l’impact des turbulences atmosphériques, il faut utiliser un temps d’exposition très court (autour de 1/50ème de seconde pour Jupiter et Saturne), la turbulence aura alors « peu » de temps pour affecter chaque image individuellement.

Sur un temps de pose total de plusieurs secondes / minutes vous pourrez alors accumuler plusieurs milliers d’images… qui bougeront les unes par rapport aux autres à cause de cette fameuse turbulence. C’est là qu’intervient un 2ème aspect de la révolution numérique dans la photographie (la 1ere étant le bond en sensibilité) :

★  « L'informatique... c'est fantastique ! »

Grâce à des logiciels de traitements d’images vous pouvez travailler sur chaque image ! Vous pouvez tout d’abord trier ce grand volume d’images (pas vous… le logiciel suivant les critères de sélection que vous aurez choisi) en ne gardant que les plus belles… celles qui ont été les moins déformées (étirées / comprimées) par la turbulence.

Ensuite le logiciel va les aligner les unes par rapport aux autres et corriger les déformations dûes à la turbulence. Chaque image brute va alors pouvoir être empilée avec les autres, le rapport signal-sur-bruit va augmenter significativement. Cette évolution s’effectue en fonction de la raciné carré du nombre d’images. Donc pour 1000 images empilées le bruit total est réduit de 96.8% (par rapport au bruit contenu dans une image unique).

A noter : Il faut trouver un compromis entre taille et rapidité de transfert, plus un capteur est grand, plus (à taille de pixel égale) il contient de pixels. Il faut donc transférer une plus grande quantité d’information par seconde. De plus la vitesse de votre ordinateur (écriture sur le « disque dur »), la connectique de la caméra USB2.0 / USB3.0 peuvent limiter cette vitesse de transfert maximale. Il faut bien vérifier ses paramètres avant l’achat d’une caméra.

Une caméra performante en planétaire nécessite donc 2 caractéristiques majeures : un temps de pose unitaire court… et un délai très court entre chaque image pour en obtenir un grand nombre.

★  Tableaux indicatif des temps de pose unitaires et totaux par astres

* C’est un ordre de grandeur, cela dépend de nombreux paramètres comme le diamètre du télescope,

la sensibilité de la caméra, la focale et l’utilisation de filtres…

** En fonction de la rotation de l’astre sur lui-même il ne faut pas dépasser un certain temps de pose

En résumé, votre future caméra planétaire doit présenter ces caractéristiques :

✅ Une fréquence de prise de vue rapide : autour de 50/100 images par seconde (USB3.0 fortement recommandé sur votre PC)

✅ Des temps d’exposition très courts (très souvent le cas)

✅ Un faible bruit de lecture

✅ Des petits pixels (autour de 2.5 - 4µm, ce qui est quasiment systématique)

✅ Un capteur couleur (largement suffisant et très pratique d’utilisation)

UN AMATEUR PRÉCÉDE HUBBLE :

En septembre 1990, l’astronome amateur américain Stuart Wilber détecte une immense tempête blanche sur Saturne. Cette “Grande Tache Blanche” est rapidement confirmée par l’Union Astronomique Internationale et suivie par des observatoires du monde entier. Même Hubble, tout juste lancé et affecté par son défaut optique. Une preuve éclatante que les amateurs restent un maillon essentiel de l’astronomie.

★  Autres remarques

↔️ La taille du capteur n’a pas besoin d’être importante (contrairement au ciel profond) vu la petite taille des planètes. Sauf pour la Lune et le Soleil (même diamètre apparent sur le ciel) qui nécessitent un capteur de plus de 10mm de diagonale pour limiter le nombre de mosaïques (assemblage d’images côte à côte) si vous souhaitez photographier tout le disque.

? Suivant la focale de votre instrument vous pourrez même en une seule image capturer le disque en entier (à simuler en indiquant la taille du capteur et la focale de l’instrument dans un logiciel comme Stellarium).

❄️ Le refroidissement n’est pas une nécessité (contrairement au ciel profond). Car l’électronique de la caméra n’a pas, vu les très faibles temps d’exposition, la capacité de produire un bruit thermique trop perturbant.

? Les grands capteurs peuvent être fenêtrés pour que l'utilisateur puisse acquérir des prises de vue plus rapidement (il y a en effet moins de pixels à transférer).

? Avec une petite surface et l’absence de refroidissement les caméras planétaires sont facilement abordables économiquement (de 200 à 500€). Elles permettent à tout un chacun (avec un instrument de 150 / 200mm pour obtenir une résolution suffisante) de se lancer aisément dans l’imagerie planétaire. 

Avec des accessoires comme une Barlow x3 par exemple, un correcteur de dispersion atmosphérique (ADC) et une monture azimutale ou équatoriale (le suivi n’a pas besoin d’être aussi précis que pour le ciel profond) vous pourrez à l’aide de logiciels de plus en plus performants et faciles d’utilisation obtenir des résultats spectaculaires.

A noter : La résolution est une notion importante mais qui dépend plus de la focale résultante (celle de l’instrument + Barlow) que du choix de la caméra. Les caméras actuelles disposant en effet de pixels suffisamment petits pour le planétaire, l’échantillonnage (voir explication ici) s’ajuste alors par la sélection d’une Barlow 2x, 3x, 4x ou 5x selon votre équipement (couple instrument / caméra). Il n’est plus nécessaire de déterminer le choix d'une caméra planétaire en fonction de la taille de ses pixels… les modèles actuellement commercialisés conviennent tous.

LE SAVIEZ-VOUS ?

En 2010, l’astrophotographe français Thierry Legault capture la navette Atlantis amarrée à l'ISS... en plein transit devant le Soleil... à 26 500 km/h ! Un passage éclair de 0.49 sec, nécessitant une précision diabolique (temps de pose de 1/8000ème de sec). Un cliché qu’aucune agence spatiale ne possédait d’équivalent pris depuis la Terre. La preuve qu’avec rigueur et détermination un amateur peut réaliser l'impossible.

Photo : La Station Spatiale Internationale (ISS), la navette Atlantis, le Soleil - le 22 mai 2010 (à Niederbipp - Suisse) par Thierry Legault

Lunette Takahashi TOA-150 + Prisme d'Herschel Baader + Canon 5D Mark II

(photo utilisée avec autorisation de l'auteur)

Top 3 des caméras pour l’imagerie planétaire

Exemple de prise de vue :

Mars - le 26 novembre 2022 par Jean-Paul Oger - (Nord - 59, France)

Télescope Kepler Cassegrain 254mm f/12 et une caméra ZWO ASI662MC

Barlow TeleVue 2x, correcteur de dispersion atmosphérique ZWO ADC et filtre UV/IR

(photo utilisée avec autorisation de l'auteur)

Exemple de prise de vue :

Jupiter - le 16 novembrer 2024 par Hafedh Driss - (Tunis, Tunisie)

Télescope C14 EdgeHD f/10 et une caméra ZWO ASI664MC

Filtres Baader UV/Ir Cut / L, moteur de mise au point ZWO EAF

(photo utilisée avec autorisation de l'auteur)

Exemple de prise de vue :

La Lune (Golfe des Iris) le 2 janvier 2022 par Michel Moreno - (Paris, France)

Télescope Celestron Schmidt-Cassegrain C9.25 f/10 et une caméra ZWO ASI585MC

Sur une monture équatoriale ZWO AM5

(photo utilisée avec autorisation de l'auteur)

L'essentiel à retenir :

L'imagerie planétaire est la discipline de l'astrophotographie la plus accessible. Bien choisir sa caméra planétaire, ce n’est pas chercher le modèle le plus cher… mais celui qui correspond réellement à votre instrument et à votre pratique.

☁️ La turbulence atmosphérique est votre principal ennemi : une caméra rapide est indispensable pour la "figer".

? La vitesse est reine : Privilégiez l'USB 3.0 pour atteindre des cadences de 50 à 100 images par seconde (FPS).

? La taille du capteur importe peu pour les planètes : elle devient utile pour la Lune et le Soleil. Les modèles couleurs sont conseillés.

? Un budget de 200 à 500 € suffit : pour obtenir des résultats très satisfaisants.

? Ne négligez pas l'ADC : pour diminuer les effets de l'atmosphère sur les planètes basses sur l'horizon.

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FAQ

Qu'est-ce que la technique de "lucky imaging" ?

C'est la technique décrite dans l'article : capturer un très grand nombre d'images courtes et ne retenir que les meilleures pour les empiler. Cette approche exige une caméra capable de débiter un flux élevé d'images par seconde — d'où l'importance de la cadence comme critère de choix.

Comment savoir si la turbulence est favorable avant d'imager ?

Plusieurs sites et applications permettent de consulter les prévisions de seeing dont Meteoblue (menu "Astronomy Seeing"). En France, Météo-France ne fournit pas directement cet indice, mais Meteoblue est très utilisé par la communauté.

Faut-il un ordinateur puissant pour faire du planétaire ?

Pas forcément, mais un SSD et une bonne gestion du débit USB sont fortement recommandés pour éviter les pertes d’images. Un boîtier de contrôle comme l'ASIAIR PLUS de ZWO permet de se passer d'un PC pour la phase d'acquisition des images (mais pas pour le traitement).

Peut-on utiliser un filtre avec une caméra planétaire ?

Oui, notamment des filtres IR-cut ou anti-UV/IR si votre caméra n'en dispose pas (à vérifier dans ses caractéristiques techniques).

Est-ce que la pollution lumineuse impacte le planétaire ?

Non. Le planétaire est basé sur des objets très lumineux, donc peu sensible à la pollution lumineuse.

Peut-on filmer à travers un oculaire avec ces caméras ?

Non, elles sont conçues pour être placées directement au foyer (ou derrière une Barlow). On appelle cela la photographie au foyer.