Détails du SM-4
Le moniteur Seeing SM-4 est essentiellement identique aux anciens modèles SM-2 et SM-3, à l'exception de la nouvelle caméra. Son fonctionnement est par ailleurs identique à celui du SM-3. Le SM-4 utilise une nouvelle caméra CMOS QHY5III462M de 2 mégapixels, avec un QE exceptionnellement élevé (90 %) et un bruit de lecture exceptionnellement faible (~1 à 3e-). L'objectif est un Kowa 100 mm f/2.8 à monture C de haute qualité, fabriqué au Japon, idéal pour cette application.
Le moniteur de vision SM-4 est particulièrement utile pour les installations fixes, mais aussi pour ceux qui doivent s'installer chaque nuit pour prendre des images astronomiques. En rapportant et en cartographiant le seeing nuit après nuit et heure après heure, l'utilisateur peut déterminer le moment optimal pour réaliser des images haute résolution et les moments où un équipement plus adapté à l'imagerie grand champ et basse résolution serait conseillé. Le moniteur de vision intègre le matériel nécessaire dans un boîtier étanche et inclut un logiciel personnalisé. Le seeing est affiché en unités de largeur à mi-hauteur (FWHM) au zénith, en secondes d'arc, pour une image d'étoile à longue exposition.
Théorie de fonctionnement
La plupart des observatoires professionnels utilisent la technique DIMM (Differential Image Motion Monitor) pour mesurer le seeing. Cette technique est implémentée matériellement en utilisant un masque à deux trous sur une ouverture de télescope Schmidt-Cassegrain de 8 à 11 pouces, et en mesurant la variation quadratique moyenne (rms) de l'espacement des deux taches observées lorsqu'une étoile brillante est imagée légèrement hors foyer avec une caméra rapide. La mesure de deux taches est nécessaire pour que le mouvement cumulé des deux taches, dû à un mauvais suivi ou aux vibrations du vent, puisse être rejeté. Cependant, le système résultant est complexe à automatiser et nécessite systématiquement une enceinte automatisée pour abriter également le télescope, ce qui représente un coût total pouvant atteindre plusieurs milliers de dollars. L'un des problèmes de cette approche est qu'elle ignore complètement les courants du tube dans le SCT, qui ne sont ni faibles ni corrélés à travers l'ouverture. L'approche utilisée avec le SBS Seeing Monitor consiste à utiliser un système à ouverture unique fixe fixant Polaris, monté sur un pilier solide et lourd. De cette façon, le mouvement du vent et l'erreur de suivi sont éliminés. Polaris se déplace dans l'espace de mesure ; la dérive linéaire du centroïde de sa position est donc déterminée et corrigée. C'est ce que nous appelons la technique SIMM.
Une mesure précise du seeing nécessite des expositions de 0,01 seconde ou moins pour figer le seeing et éviter les erreurs dues au mouvement moyen de l'étoile sur une longue exposition. Dans le cas du SM-4, le logiciel collecte 256 images de données, chacune avec une exposition de 0,01 seconde. Le mouvement de l'image quadratique moyenne est ensuite déterminé. La collecte et le traitement de 256 images nécessitent environ une minute. Un objectif de haute qualité (Fig. 1, ci-dessus) avec une focale de 100 mm permettra d'atteindre une précision subpixel pour le calcul du centroïde, et le mouvement de l'étoile Polaire au cours d'une nuit peut être contenu sur le capteur CMOS avec une focale de 100 mm. Au cours d'une nuit, l'étoile Polaire peut se déplacer sur un arc de 180 degrés ; son mouvement doit donc être pris en compte dans tout plan de surveillance à long terme.
Figure deux : Deux expositions cumulées du champ Polaris prises avec SM-2
(Le contour rouge indique le champ de vision du SM-4)
À la latitude de Santa Barbara, en Californie (35 degrés), le niveau de bruit d'un SM-3 équipé d'un objectif de 100 mm est d'environ 0,6 seconde d'arc FWHM. Ce niveau est mesuré de nuit en intérieur, en observant une LED de luminosité comparable à celle de l'étoile Polaire, orientable lentement horizontalement. Il est important de noter que cette faible valeur s'ajoute, en valeur quadratique moyenne, au seeing réel à faible intensité. Ainsi, si un objectif de 100 mm mesure un seeing de 1,0 seconde d'arc, il faut soustraire le biais mesuré de 0,6 seconde (en valeur quadratique moyenne) pour obtenir un seeing réel de 0,8 seconde d'arc. La conversion du seeing mesuré à l'altitude de l'étoile Polaire en valeur zénithale s'effectue à l'aide d'une formule bien établie : le seeing au zénith est égal au seeing mesuré à l'étoile Polaire divisé par la masse d'air à la puissance 0,6. La masse d'air est égale à 1 divisé par le cosinus de 90 degrés moins la latitude.
Figure trois : Menu de configuration
Menu « Observation » : vous pouvez choisir de démarrer immédiatement l'enregistrement de l'observation. Pour démarrer à une heure précise, sélectionnez « Temporisé » et le programme s'exécutera pendant la durée indiquée. Au début de l'enregistrement, un graphique affichant la largeur à mi-hauteur du zénith (largeur à mi-hauteur de l'image de l'étoile) apparaît, avec une heure de début correspondant à l'heure précédente et affichant 12 heures de données. La longueur de ce graphique est fixée à 12 heures. Le graphique et un fichier texte enregistrant les données d'observation sont enregistrés dans le répertoire C:\SeeingMonitor toutes les 5 minutes. Le nom du graphique d'observation est immuable ; vous pouvez donc demander à un programme externe de surveiller ce dossier et de publier le fichier sur un site web, si vous le souhaitez. Le nom du fichier de données enregistré est le même à chaque fois que vous démarrez l'enregistrement immédiat et écrasera le fichier de la nuit précédente. Modifiez donc manuellement le nom du fichier texte de la nuit précédente si vous souhaitez l'enregistrer. En mode multi-nuits avec démarrage et fin programmés, le nom du fichier est personnalisé avec la date, de sorte que les données de la nuit précédente ne sont pas écrasées. Le graphique de visualisation est toujours écrasé.
Figure quatre : écran principal
Figure cinq : Voir le graphique
Sur le graphique de la figure 5 ci-dessus, les points blancs indiquent l'indice de seeing en secondes d'arc. Les points bleus représentent la luminosité de l'étoile Polaire au moment de chaque mesure. On peut voir sur le graphique que cette nuit-là, le seeing a commencé à se dégrader vers 3 heures du matin et s'est rapidement dégradé au cours des 45 minutes suivantes, jusqu'à ce qu'il soit impossible de l'imager. La luminosité de l'étoile Polaire a également commencé à se dégrader au même moment, ce qui indique la présence de nuages ou de brouillard. Même avec un échantillonnage de 100 fois par seconde, lorsque le seeing est VRAIMENT mauvais, le moniteur de seeing sous-estime probablement sa gravité, car l'image n'est qu'une tache en ébullition. Même si le moniteur de seeing sous-estime ces nuits terribles, il indique clairement qu'il serait préférable de faire autre chose que de l'astro-imagerie cette nuit-là. L'utilité du moniteur de seeing est clairement illustrée par la figure suivante, ci-dessous. Il s'agit d'une animation de 13 graphiques réalisés sur une période de deux semaines. Comme vous pouvez le constater, la vision et les schémas de vision bonne ou mauvaise par nuit varient considérablement, ce qui rend presque impossible de se fier à l'histoire ou à l'expérience pour prédire quand la nuit méritera ou non des efforts d'exposition d'une heure.
Modèle SM-4 EX
Le modèle SM-4EX ajoute une rallonge USB 3 via un câble Cat 6, 7 ou 8 à un SM-4 standard pour un fonctionnement jusqu'à plusieurs centaines de mètres de l'ordinateur de contrôle*. Une alimentation auxiliaire est utilisée sur l'ordinateur, fournissant une alimentation suffisante via le câble Ethernet pour alimenter le récepteur distant et la caméra. Le fonctionnement à distance s'effectue donc uniquement à l'aide d'un câble Ethernet fourni par l'utilisateur.
Le SM-4 EX comprend un SM-4 standard, un émetteur USB 3 vers Ethernet, un récepteur Ethernet vers USB 3 installé dans le boîtier avec la caméra, une alimentation secteur et des câbles USB. L'utilisateur fournit la longueur de câble Cat 6, 7 ou 8 nécessaire à ses besoins*.
* REMARQUE : nous avons testé le SM-4 EX en utilisant les longueurs de câbles CAT suivantes :
150' de CAT 6 enfouissable sans problème apparent
200 pieds de câble CAT 7 enfouissable avec des problèmes de connexion intermittents - cela pourrait être juste à la limite du CAT 7
Dans la boîte
Moniteur scientifique de vision de Santa Barbara (SM-4)
Adaptateur USB3 vers Ethernet (intérieur) (SM-4 EX UNIQUEMENT)
Garantie et manuels
Garantie scientifique de Santa Barbara
Manuel
