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PiKon - Un télèscope Raspberry Pi

Préambule: Chers amis astronomes, je suis un profane... ne m'en veuillez pas pour le manque d’exactitude et les raccourcis entre le Pi, sa technologie, l'optique et l'astronomie. Merci :-)

En furetant sur le Net, nous avons eu l'occasion de tomber sur un vidéo live de de Make:
Source: pikonic.com

Figurez vous qu'il est possible de réaliser un télescope numérique à partir d'un Raspberry-Pi, d'une Caméra Pi (sans lentille), d'un miroir concave, un tube pvc et quelques pièces en 3D.
Parmi les points fort, il y a la possibilité de placer ce télescope super léger sur un simple pied d'appareil photo (pratique pour un début moins onéreux).

La vidéo de Make - également disponible sur le lien suivant:
Nous nous sommes permis de sauter les 5 premières minutes de blabla... pour passer au plus intéressant.

Comment cela fonctionne t-il?
Et bien, pour commencer, il faut savoir ce que l'on désire observer (ex: la lune) et savoir sur quoi on va l'observer (la taille du capteur)

Le capteur fait 3.6mm de large et la lune occupe une angle < 1° dans le ciel.
A une unité si petite nous n'avons plus des degrés d'angle mais une fraction ou subdivision de degré d'angle (ce sont des "minutes d'arc" ou "secondes d'arc" - wikipedia)
source: le wordpress de pikonic
En utilisant un tube de 800mm de long (que nous pourrons réduire de moitié avec un miroir approprié), nous avons un angle de vue (image nette) de 0.26°.

Pour observer entièrement la lune, nous aurons besoin de 31 minutes d'arc. Comme une minute d'arc = 0.016°, voir la lune entièrement représente 31 * 0.016 soit 0.51°

En gros, comme nous disposons d'un angle de vue de 0.26° nous pourrons observer la moitié de la lune avec notre dispositif. C'est déjà pas si mal. 

Pour les plus curieux, voici le développement mathématique complémentaire mettant en relation:
  • La longueur du tube (800mm)
  • Le diamètre du tube (a déterminer)
  • L'angle de vue (0.26°, connu par notre caméra Pi puisqu'elle sera à l'autre bout du tube).
Source: Caligary.rasc.ca (canada)
Pour raccourcis le tube, nous pouvons utiliser un miroir concave (sphérique) à mi-longueur.
Ce dernier reverra et concentrera la lumière vers le senseur de la caméra Pi
Source: MakeZine
A l'autre bout du tube, nous retrouverons notre caméra Pi monté sur un système de mise au point rudimentaire mais efficace.
Source: MakeZine
Quel logiciel utiliser?
Il ne faut pas de logiciel particulier pour utiliser cet outil. Raspbian (le système d'exploitation recommandé pour Raspberry-Pi) dispose de l'utilitaire RaspiStill.
Raspistill s'utilise en ligne de commande et permet de faire des prises de vues et dispose surtout d'un mode "Prévisualisation" bien pratique pour faire la mise au point.

Derrière, vous pourrez utiliser vos propres scripts en Python et combiner les images avec Gimp (ou Photoshop) pour augmenter le niveau de détail.

Facteur de grossissement
Comme indiqué dans l'article de Make Magazine, le télescope PiKon dispose d'un facteur de grossissement d'environ 120X (basé sur une longueur focale de 600mm et un senseur 3.6mm×2.4mm sur la camera Pi) et un angle de vue de ¼ degré (0.25°). Comme déjà précisé, l'angle de vue nécessaire pour observer la lune à l'oeil nu est d'environ 0.5° degré, PiKon permet donc d'observer 1/2 lune en une fois.

Il est possible d'utiliser un miroir parabolique ou sphérique. Différentes longueurs focales peuvent également être utilisés (il suffit de couper le tube à la bonne longueur). Pour déterminer la longueur focale d'un autre miroir, regardez un objet distant dans le miroir, faite un copie de ce objet distant sur une feuille de papier (alors que vous le regardez dans le miroir) puis relevez la distance entre le miroir et la feuille de papier. A l'aide de la hauteur d'origine de l'objet, de la hauteur sur la copie papier et de la distance papier miroir, il doit être possible de calculer la distance focale de ce miroir. C'est ce que prétend Make Magazine... mais il faudra creuser le sujet avec l'aide de quelqu'un.
Etant donné que le PiKon est conçu avec un assez long trajet jusqu'au senseur, les petites erreurs/inexactitudes de mesures seront sans grandes conséquences.

Quelques références