Intérêt d'un gros télescope en VA

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Ubuntu
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Intérêt d'un gros télescope en VA

Message par Ubuntu » 24 mars 2021, 20:05

J'ai déplacé les réponses du Bar ici car elles étaient très intéressantes :closedeyes:

Juste une question bête: quand on fait du VA ou de l'astrophotographie, a quoi ça sert d'avoir un gros télescope si on ne fait que du CP, sachant qu'en général le seeing va toujours limiter les performances du télescope ? :?:
@clouzot @Greenood @Steph et aux autres :mrgreen:

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Message par sebb916 » 24 mars 2021, 20:35

à ramener plus de photons sur le même intervalle de temps à capteur équivalent

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Steph
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Message par Steph » 24 mars 2021, 20:45

Ubuntu a écrit :
24 mars 2021, 20:05
Juste une question bête: quand on fait du VA ou de l'astrophotographie, a quoi ça sert d'avoir un gros télescope si on ne fait que du CP, sachant qu'en général le seeing va toujours limiter les performances du télescope ?
1) à claquer tout son pognon :mrgreen:
2) à cumuler les emmerdes :D
3) un fort pouvoir de résolution. En AP si on prend du plaisir a traiter ses photos, un gros diamètre (même si il n'est pas exploité à 100%) permettra d'aller plus loin qu'un plus petit, mais entièrement d'accord avec toi avec la limitation du seeing.
sebb916 a écrit :
24 mars 2021, 20:35
à ramener plus de photons sur le même intervalle de temps à capteur équivalent
A f/d égal un 150 ou un 400 récoltera la même quantité de lumière, c'est le pouvoir de résolution qui est plus important sur le 400, pas sa rapidité.

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Message par sebb916 » 24 mars 2021, 20:50

Oui, bien sur à f/D égal (j'ai complètement omis ce point dans ma réponse bien trop rapide)

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Message par clouzot » 24 mars 2021, 20:51

Ubuntu a écrit :
24 mars 2021, 20:05
Juste une question bête: quand on fait du VA ou de l'astrophotographie, a quoi ça sert d'avoir un gros télescope si on ne fait que du CP, sachant qu'en général le seeing va toujours limiter les performance du télescope ? :?:
@clouzot @Greenood @Steph et aux autres :mrgreen:
Sur ce sujet, @Rickster a fait une excellente réponse circonstanciée sur CloudyNights il y a quelques jours : https://www.cloudynights.com/topic/7624 ... g-and-eaa/

Je vous reformule la chose, mais pas forcément plus simplement (désolé, il faut un peu de maths et de proba) :

- les effets de la diffraction (ie. pouvoir résolvant du télescope, principalement donné par son diamètre) et du seeing se combinent en s'ajoutant comme on peut le penser naïvement

- mais comme diffraction et seeing sont deux processus statistiques, avec chacun une "densité de probabilité normale" (c'est une courbe de Gauss, une "courbe en cloche"), leur addition s'obtient en prenant les carrés de chaque processus, en les sommant puis en prenant la racine carrée de la somme. J'imagine que mathématiquement parlant c'est plutôt un produit de convolution qu'une somme mais bref, un truc du genre résolution réelle = √(seeing^2 + diffraction^2)

On voit donc assez vite qu'à seeing égal, un télescope plus gros va toujours mieux se comporter qu'un télescope plus petit. Mais on voit aussi que si le seeing est vraiment horrible, c'est lui qui sera prépondérant et un gros télescope apportera assez peu, voire presque pas.

Notre ami américain rajoute également que ce qui précède est vrai pour une source ponctuelle (une étoile, quoi) et concerne uniquement la résolution atteignable. Pour un objet étendu, c'est le pouvoir de captation des photons qui joue, et là, rien ne remplace le diamètre (à focale égale) : un télescope d'1m captera toujours plus de lumière que mon réfracteur de 50mm, permettra de voir des galaxies plus faibles, etc.

Donc il faut trouver un équilibre entre seeing typique du lieu (s'il est affreux, un télescope d'1m ne fera pas mieux qu'un 130/650), pouvoir de captation (directement lié au diamètre), prix, praticité ...

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Message par Greenood » 24 mars 2021, 21:48

je crois que tout est dit :mrgreen:

je rajouterais qu'en VA on est toujours en sous échantillonnage et assez loin du seeing

en partant du principe que le seeing peu varier de 0.4" à 4" (selon la qualité du ciel)
cat V: <0.4
cat IV: ]0.4,1]
cat III: ]1,2]
cat II: ]2,4]
cat I: >4

pour une cam avec des pixels de 3.75 um
ça nous donne les focales suivantes:

cat V: >= 1900mm
cat IV: 1900 à 800mm
cat III: 800 mm à 400 mm
cat II: 400 mm à 200 mm
cat I: < 200 mm

suivant l'ouverture que l'on souhaite pas trop dur de trouver le diamètre ...

et comme la dit @clouzot les 2 seeing sont corrélés
donc avoir un plus gros diamètre pourra toujours apporter un plus (en adéquation avec le champ recherché)
mais à cause de rendements décroissent par rapport au seeing le gain ira en diminuant

cependant conseiller un 150/750 ou 130/650 reste toujours une bonne idée :mrgreen:

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Message par Ubuntu » 24 mars 2021, 22:58

Merci @Steph @clouzot @sebb916 et @Greenood ...
Je vais lire ce post sur CN alors :closedeyes:

Les ciels avec un seeing < 1 sont qudn même rares chez nous... faut pas de vent et être en altitude...

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Message par Petit Astro » 24 mars 2021, 23:04

J’ajouterai à toutes ces bonnes analyses déjà exprimées, qu’il y a un paramètre qui faut intégrer.

Augmenter le diamètre permet aussi de monter en focale de travail en conservant un rapport f/D équivalent et cela est valable sur tous les scopes. Si on veut éviter de se retrouver avec une galaxie minuscule au centre du capteur et devoir zoomer comme un porc pour y voir quelques choses au risque de perdre en résolution, il faut bien échantillonné.

Si on veut échantillonner correctement une optique de faible focale, il faut alors un capteur à petits pixel.

Bien que de grands progrès aient été réalisés en technologie CMOS, il y a encore la difficulté de fabriquer techniquement des capteurs à très petits pixels qui soient à la fois :
- sensibles,
- avec un full Well important pour éviter de saturer trop vite
- et avec un ADC de de grande capacité. (16 bits par exemple) et en plus à faible coût.

Une 294MM par exemple en mode Bin 1 débloquée perd sur ces 3 tableaux afin de gagner en résolution.

Sur un système rapide comme un Rasa / Hyperstar, si le diamètre du scope est faible ça induit forcément une petite focale et donc une difficulté à trouver le bon capteur compatible par exemple.

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Message par clouzot » 24 mars 2021, 23:26

Petit Astro a écrit :
24 mars 2021, 23:04
Sur un système rapide comme un Rasa / Hyperstar, si le diamètre du scope est faible ça induit forcément une petite focale et donc une difficulté à trouver le bon capteur compatible par exemple.
Et de fait il n'y en a pas 30000 tant qu'on ne parle pas d'un C14 Hyperstar avec une focale un peu longue. 183, 294MM bin1, 290... et c'est à peu près tout.

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Message par clouzot » 25 mars 2021, 10:31

Je relis ma réponse et me rends compte qu'elle est complètement incompréhensible :mrgreen:

Tentative de reformulation plus simple :
- le seeing va étaler l'étoile pour donner une courbe de luminosité en cloche. C'est comme ça qu'on mesure la FWHM d'ailleurs. On le note "S"
image.png
image.png (9.8 Kio) Consulté 2961 fois
- le pouvoir de résolution de chaque télescope va donner le même genre de courbe en cloche, avec de faibles "rebonds" sur les côtés (qui donnent les fameux anneaux de la figure d'Airy, utilisés pour collimater les télescopes par exemple). On le note "R"
image.png
image.png (9.63 Kio) Consulté 2961 fois
- ces deux effets (le seeing S, l'étalement dû au télescope R) s'additionnent pour donner une troisième courbe en cloche. Mais la largeur de cette courbe d'étalement ne se calcule pas en faisant simplement S + R. On doit ajouter les carrés. L'effet total est T = √(R² + S²)

- Exemple : seeing typique de 2 arcsec. Petit télescope avec une résolution de 2 arcsec (ma lulu de 50mm par exemple). L'effet total est T = √(2² + 2²) = √8 = 2.82 arcsec

- Exemple 2 : même seeing de 2 arcsec, mais résolution de 0.5 arcsec (avec un C9 par exemple). L'effet total est T = √(2² + 0.5²) = 2.06 arcsec

Ca montre donc que même si le seeing est le phénomène limitant, la résolution du télescope va permettre de ne pas rajouter d'imperfections supplémentaires.

- Exemple 3 : même seeing de 2 arcsec, mais télescope énorme de 1 mètre de diamètre ayant une résolution de 0.12 arcsec. L'effet total est de T = √(2² + 0.12²) = 2.003 arcsec

Là, on a droit à la loi des "rendements décroissants". Il a fallu utiliser un télescope quasi pro pour aller gratter 0.05 arcsec de résolution supplémentaire.

Donc la réponse à la question de @Ubuntu est que "plus c'est gros mieux c'est", mais qu'à partir d'un certain diamètre le gain en résolution diminue beaucoup.

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Message par kaelig » 25 mars 2021, 12:41

L'avantage des gros tubes, c'est aussi un plus fort grossissement car une focale plus longue, j'ai tort?

Moi, j'ai fait le contraire mais pour d'autres raisons: les gros tubes sont lourds et pas faciles à ranger :mrgreen: et puis
j'aime avoir du champs aussi ;)

J'ai aussi une réponse là:
https://diffractionlimited.com/how-to-c ... ng-camera/

Je recopie:
"
The first thing to consider is resolution: how much of the sky does each pixel see?

Smaller pixels will give you higher resolution, but they’ll also see less sky and collect fewer photons. In that respect, having a larger pixel is much like having a faster focal ratio. But if you make the pixels too large you’ll have little square stars—and your resolution will be very poor.

It turns out that you need to match your camera’s pixel size to your telescope’s focal length. Use this simple formula:

Pixel Size (arc-seconds) = 206 * pixel size (microns) / focal length (mm)

At premium mountaintop observing sites, atmospheric seeing limits your resolution to around 1 arc-second (usually measured as Full Width Half Maximum, or FWHM). Only the best sites like Mauna Kea can provide sub-arc-second seeing. If you are not on a mountaintop, your typical seeing is likely 2 to 3 arc-seconds.

Let’s assume you want good resolution for the best nights, when your seeing disk is 2 arc-seconds FWHM. (SBIG cameras come with MaxIm LT software, which can measure this for you.) The Nyquist Sampling Theorem tells us that for maximum resolution you need 3 pixels across the FWHM. Therefore, at 2 arc-seconds you need a pixel size that gives you around 0.7 arc-second sampling. You will want to select a camera that gives you 0.5 to 0.9 arc-seconds with your telescope.

This table will save you the trouble of finding a calculator:
Screen-Shot-2020-07-07-at-9.55.07-AM-488x800.png
Screen-Shot-2020-07-07-at-9.55.07-AM-488x800.png (265.34 Kio) Consulté 2930 fois

As an example, if you have a telescope with a 3000 mm focal length and seeing around 2 arc-seconds FWHM, then the table shows that you ideally want a pixel size in the 7 to 9 micron range.
...
"

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Message par Ubuntu » 25 mars 2021, 12:43

clouzot a écrit :
25 mars 2021, 10:31
Donc la réponse à la question de @Ubuntu est que "plus c'est gros mieux c'est", mais qu'à partir d'un certain diamètre le gain en résolution diminue beaucoup
Ok merci @clouzot pour cette explication très claire!
Pourquoi alors y a t-il eu une course au diamètre chez les professionnels avant même l'adoption de l'optique adaptative ?

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Message par clouzot » 25 mars 2021, 14:07

Ubuntu a écrit :
25 mars 2021, 12:43
clouzot a écrit :
25 mars 2021, 10:31
Donc la réponse à la question de @Ubuntu est que "plus c'est gros mieux c'est", mais qu'à partir d'un certain diamètre le gain en résolution diminue beaucoup
Ok merci @clouzot pour cette explication très claire!
Pourquoi alors y a t-il eu une course au diamètre chez les professionnels avant même l'adoption de l'optique adaptative ?
Déjà, parce qu'ils sont installés dans des coins où le seeing est très bas, ce qui fait que le diamètre a un intérêt substantiel.

Aussi, pour la seconde raison que je n'ai pas reprise dans mon explication simplifiée : à focale égale, un gros télescope concentrera plus de photons sur la caméra qu'un petit C9. On peut voir "plus loin" et "plus vieux".

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Message par turbojf » 25 mars 2021, 16:08

Vous connaissez peut-être déjà:
ccd_French.jpg
ccd_French.jpg (54.8 Kio) Consulté 2899 fois

Exemple d'utilisation:
ccd_RADA.jpg
ccd_RADA.jpg (64.58 Kio) Consulté 2899 fois
ccd_mak.jpg
ccd_mak.jpg (63.88 Kio) Consulté 2897 fois

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Message par Ubuntu » 25 mars 2021, 16:45

clouzot a écrit :
25 mars 2021, 14:07
Aussi, pour la seconde raison que je n'ai pas reprise dans mon explication simplifiée : à focale égale, un gros télescope concentrera plus de photons sur la caméra qu'un petit C9. On peut voir "plus loin" et "plus vieux"
Oui mais les F/D des gros telescopes ne sont pas petits... pour le VLT je crois qu'ils sont à F/D 8

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Message par sebastien85 » 25 mars 2021, 18:45

Entre deux instruments de diamètres différents, le plus grand diamètre récoltera plus de photons car sa surface "collectrice" est plus grande.
On peut faire une analogie simple avec la pluie : plus la surface collectrice est étendue plus on récolte de pluie sur une même unité de temps.

Le rapport f/d n'entre en jeu que pour la capacité à diriger ce flux de photons de manière plus ou moins "concentrée" sur une surface, exemple un T300 F4 récoltera autant de photons qu'un T300 F8 sur une même unité de temps et sous un même ciel (en faisant abstraction du "bruit" de photons pour simplifier), c'est simplement la façon dont on va diriger (concentrer) ces photons sur une autre surface (un capteur dans notre cas) qui change entre les deux tubes.

Et bien entendu le pouvoir de résolution d'un grand diamètre fait la différence... quand le ciel veut bien le permettre :mrgreen:

Mais comme dit @Steph plus haut, un gros diamètre c'est aussi des emmerdes en plus... en fait tous les emmerdes habituels sont démultipliés :D

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Message par John Mc Burn » 25 mars 2021, 19:06

Le seeing mesuré de Paranal et de la Silla, sur plusieurs années:
image.png
image.png (52.42 Kio) Consulté 2853 fois
ça fait rêver non?

@Ubuntu Les telescopes du VLT ont moults instruments et plusieurs foyers, Nasmyth et cassegrain, donc bien malin celui qui peut connaitre le f/d du biniou :D

(a la base c'est une formule RC) Les primaires du VLT sont taillés a F1.8, mais après ça se complique pour avoir la focale réelle des divers foyers. Quelques infos intéressantes, la réflectivité des primaires est de 85% en sortie d'aluminure, mais ça diminue assez vite, et au foyer Nasmyth il ne reste plus que 60% du flux :ninja:

Bon il en reste assez tout de même...

Edit, trouvé sur un doc ancien, F/d 13 au foyer cassegrain, F/d 15 aux foyers nasmyth, FD 49.9 au foyer coudé :o

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Intérêt d'un gros télescope en VA

Message par Djibi » 25 mars 2021, 20:08

J'aime beaucoup ces sujets, à moi, a moi ^^

En fait les 2 citations ci dessous sont vraies:
sebb916 a écrit :
24 mars 2021, 20:35
à ramener plus de photons sur le même intervalle de temps à capteur équivalent
Steph a écrit :
24 mars 2021, 20:45
A f/d égal un 150 ou un 400 récoltera la même quantité de lumière
C'est cette petite précision qui fait toute la différence : c'est la quantité de lumière reçue par pixel qui est fixée par le rapport F/D

Si je prends 1 heure de pose de M51 sur une ASI533 avec un 150/750 à F/D5 et un 300/1500 à F/D5, j'ai bien reçu 4 fois plus de photons de M51 avec le 300mm, l'entonnoir à photons est plus grand; ou le collecteur de pluie pour reprendre l'image de @sebastien85
Sauf qu'à 1500mm de focale, j'ai réparti ces "4 fois plus de photons" sur "4 fois plus de pixels" en comparaison de la capture avec 750mm de focale, d'où la meilleure résolution. Mais si je reprends cette même capture à 300mm et que je binne x2 par exemple, j'aurai une capture de M51 avec le même nombre de pixels comparé à la capture avec le 150/750 et un meilleur rapport signal sur bruit.

Au delà des limites du seeing longumenet abordé, un plus grand diamètre sera mieux ... maintenant, avec le numérique, à partir du moment où la limite du seeing est atteinte, on peux compenser un diamètre plus petit en posant plus longtemps. Et comme le prix d'un setup grimpe en flêche avec le diamètre, surtout la partie monture pour assurer un suivi de qualité, il semble logique de ne pas forcer au delà du raisonnable ... mais qui est raisonnable ici :mrgreen:

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