PHOBOS-GRUNT AVANT RENTREE ATMOSPHERIQUE
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Cette vidéo de Phobos-Grunt
a été réalisée depuis l’Observatoire de la Côte d’Azur (plateau de
Calern) le 1er janvier 2012 durant un passage au zénith (culmination
à 88,5° de hauteur à 6h17m24s UTC, direction NNE). Distance : 237 km.
Vitesse : 7,75 km/s (sans système de suivi, à l’échelle de la vidéo
le satellite traverserait votre écran en 1/30 s). Phobos-Grunt est hors de
contrôle et sa rentrée atmosphérique est actuellement prévue pour mi-janvier.
Sur l’image et la vidéo ci-dessous, grâce à une
orientation spécifique de l’instrument (calculée avec www.calsky.com),
le mouvement du satellite durant tout son passage reste strictement horizontal,
de gauche à droite. Aux alentours de la culmination, le Soleil se trouve à
droite de l’image et la trajectoire de Phobos-Grunt est dirigée vers le
Soleil (azimut du plan de l’orbite apparent : 122° ESE ; azimut du Soleil :
114° ESE). Ces images montrent que Phobos-Grunt se déplace à l’envers,
avec ses panneaux solaires déployés mais pas éclairés par le Soleil. Il
n’y a pas de signe de rotation rapide du satellite, et une vidéo prise 24
heures auparavant (le 31 décembre) le montre dans une orientation similaire.
Selon les experts, cela correspond à une orientation dominée par les forces
aérodynamiques : les parties les plus lourdes (réservoirs) à l'avant et les
parties subissant le plus fort freinage atmosphérique (les panneaux solaires)
à l'arrière. L’image ci-dessous est un compositage de 30 images brutes, avec agrandissement
de 50%.
Instrument : Schmidt-Cassegrain Celestron EdgeHD C14
(355mm), focale 7000 mm, sur système de poursuite automatique décrit sur
cette page. Caméra :
Lumenera Skynyx L2-2 (fichiers fits 12 bits). Les images brutes sont disponibles
sur demande.
Cette vidéo montre Phobos-Grunt dans sa taille
d’acquisition originale, elle commence à 6h16m41s et se termine à 6h18m01s
UTC, pour 963 images (vitesse d’acquisition : 12 images/s, vitesse de la vidéo
: 25 images/s). Au
début de la vidéo, Phobos-Grunt vient du ouest-nord-ouest (direction opposée au Soleil),
il est bien éclairé et on voit principalement le dessous du réservoir
principal et l'envers des panneaux solaires. At la fin de la vidéo, il est
moins brillant car éclairé en contre-jour et on voit principalement le bord du
réservoir principal et le bord des panneaux solaires (les panneaux eux-mêmes
ne sont pas éclairés).
Le site d’observation (43°45'05"N,
6°55'26"E), avec les coupoles jumelles de l’interféromètre Soirdete
et, à leur gauche, le laser-Lune destiné
à mesurer la distance de la Lune grâce à des réflecteurs installés lors des
missions Apollo. Cet observatoire est à 850 km de chez moi.
Notes sur la fiabilité des images de petits satellites aux limites de la résolution instrumentale
Au zenith, la taille angulaire maximale de
Phobos-Grunt, qui est 5 fois plus petite que la Navette Spatiale, est de
seulement 6 secondes d’arc. Cette taille est à comparer avec le diamètre du
disque d’Airy pour un télescope de 355mm : 0,78” (1,1” pour un télescope
de 250mm). Cela implique que le satellite couvre un très petit nombre de pixels
sur les images brutes et que des artefacts de toutes origines peuvent survenir
et même masquer les détails pouvant être enregistrés : atmosphériques
(turbulence, dispersion…), instrumentaux (diffraction, divers aberrations
optiques telles que chromatisme, coma, astigmatisme, bougé dû au suivi manuel…),
électroniques (bruit, compression d’image…).
Pour éviter au maximum ces risques et garantir que tous les détails visibles sont réels, les solutions suivantes ont été choisies :
- un télescope de grande ouverture (355 mm) d’une excellente qualité optique, et une simple lentille de Barlow devant le capteur,
-
une
camera vidéo monochrome (images en format fits non compressé 12 bits) avec
filtre vert. En plus de la turbulence atmosphérique qui est capable de créer
n’importe quelle distorsion sur les images brutes
(comme
illustré sur
cette page), l’atmosphère agit comme un prisme, en étalant
les couleurs le long d’un axe vertical (bleu vers le zénith, rouge vers
l’horizon). At 45° de hauteur sur l’horizon, cette dispersion des couleurs
dépasse 1,5”, à comparer avec la taille apparente de Phobos-Grunt (moins de
4” à 45° de hauteur). Cela signifie qu’une caméra couleur est inutile
pour un si petit objet, toute variation réelle de couleur étant masquée par
cette dispersion atmosphérique. De plus, la matrice de Bayer d’un capteur
couleur introduit, sur un objet couvrant un très petit nombre de pixels, des
artefacts qui peuvent subsister même si l’image est convertie en noir et
blanc.
- application d’un traitement destine à améliorer la fiabilité des images : tous les astrophotographes planétaires utilisent le compositage d’image, ils savent qu’une image brute unique contient inévitablement du bruit et qu’aucun traitement ne peut lui être appliqué. Chaque image de la vidéo ci-dessus est un compositage de 10 images brutes consécutives, dans le but d’améliorer le rapport signal sur bruit et de lisser les effets de la turbulence (le traitement est réalisé à l'aide de scripts dans le logiciel astronomique Prism). Sur une image brute unique, la turbulence créé des tavelures ("speckles") qui sont des groupes de points brillants dupliqués de la tache d'Airy, comme décrit ici :http://en.wikipedia.org/wiki/Speckle_imaging.
- la séquence vidéo complète est présentée, et pas seulement une seule image choisie arbitrairement, afin de montrer la persistance des détails enregistrés.
A l’inverse, les images de Phobos-Grunt de Ralf
Vandebergh prises le 29 novembre 2011 cumulent tous les handicaps. Un caméscope
du commerce (JVC) est utilisé, fournissant des vidéos 8 bits compressées.
L’objectif du caméscope est placé derrière un oculaire (sur un télescope
de 250mm), ce qui représente une grande quantité de verre et d’aberrations
optiques hors-axe et qui contribue à des artefacts colorés causés par les
optiques et par le capteur, comme démontré dans cette analyse
des images de Nanosail du même auteur (cette analyse montre que les
couleurs, de même que les formes visibles sur les images, ne correspondent à
aucun détail réel). Bien que le suivi manuel sur un objet se déplaçant à près
de 2°/s et la turbulence atmosphérique (un fort gradient de pression et des
rafales de vent à 50 km/h, conditions régnant sur Les Pays-Bas le 29 novembre,
sont toujours associées à une forte turbulence) sont capables de générer
n’importe quelle forme distordue, une seule image brute est choisie
arbitrairement et traitée par très fort agrandissement (5 à 10 fois) et
autres traitements capables de transformer des artefacts (bruit, compression des
images…) en détails semblant réels. Le suivi manuel du télescope impique
que l'objet se balade dans le champ de la caméra et même peut en sortir et y
rentrer, le problème étant ges hors-axe données par un oculaire et par un
objectif de caméscope souffrent d'aberrations, notamment l'astigmatisme qui
peut générer des formes étendues et très complexes. Les détails visibles
sur ces images sont douteuses également pour les raisons suivantes :
- compte tenu de l’équipement utilisé, la taille
de Phobos-Grunt sur la vidéo brute est de moins de la moitié de sa taille sur
mes propres images et ces “détails” sont plus petits que les plus petits détails
jamais détectés par le même auteur sur l’ISS ;
- la correspondance de ces “détails” avec les
structures de Phobos-Grunt visibles sur les dessins et photos de référence
sont vagues : en l’absence de toute indication d’échelle et
d’orientation du satellite par rapport à sa trajectoire et par rapport au
Soleil (et grâce à la faculté du cerveau humain à trouver des coïncidences
imaginaires entre des groupes de taches lumineuses), de nombreuses et invérifiables
interprétations sont possibles. Choisir une image qui "semble jolie"
et essayer toutes les possibilités d'orientation du satellite jusqu'à trouver
une vague correspondance, et ensuite en déduire que cette image comtient des
détails réels, est un raisonnement qui se mord la queue.
Le très fort agrandissement de l'image est effectué au moins en deux étapes : une avec rééchantillonnage des pixels, une autre avec simple duplication des pixels. Au final, l'image traitée donne l'illusion que le satellite couvre beaucoup plus de pixels sur l'image brute que dans la réalité.
Malheureusement, l’auteur n’accepte pas de fournir ses séquences vidéo brutes, pour ce satellite ou pour n’importe quel autre, empêchant ainsi toute possibilité d’analyse de cohérence et de fiabilité des données brutes par d’autres personnes.