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ASTAP, le plate-solving et sa base d'étoiles

La monture annonce qu'elle est sur la cible, le capteur montre un champ d'étoiles anonyme, et la soirée part en allers-retours entre la raquette et l'écran. Un solveur astrométrique met fin à ce tâtonnement : il lit les étoiles de l'image, retrouve les coordonnées exactes du champ, et la monture apprend enfin où elle regarde vraiment. Ce tutoriel installe ASTAP, calcule le champ réel de votre train optique pour choisir la base d'étoiles qui convient, déclare le solveur dans NINA puis dans Ekos, et déroule la boucle de recentrage jusqu'à la minute d'arc.

0.15 °: le champ le plus étroit que la base la plus dense sait encore résoudre
1.25 Go: ce que cette même base occupe sur le disque de la machine de terrain
500: les étoiles au maximum retenues dans une image pour bâtir les figures de comparaison
1 ′: la tolérance de recentrage courante : sous cette minute d'arc, la séquence part
3: les tours de boucle qui suffisent à poser une cible au centre du capteur

Le service rendu

Une image d'étoiles entre, des coordonnées sortent

Le solveur travaille sur l'image telle qu'elle vient, et ce qu'il en tire reste inscrit dans le fichier, disponible pour tout ce qui viendra après.

Le problème que la résolution supprime

Un pointage automatique arrive sur sa cible avec l'erreur que lui laissent sa mise en station, la flexion du tube et son modèle interne : comptez 10′ sur une monture soignée, 30′ et davantage quand la mise en station a été menée au chronomètre. Sur un capteur qui couvre 0,90° de haut, l'objet est encore dans le champ ; sur un montage à longue focale qui en couvre 0,32°, il est dehors, et l'observateur passe vingt minutes à balayer au hasard. Un solveur astrométrique retourne le raisonnement : il prend l'image telle qu'elle vient, isole ses étoiles les plus brillantes, les assemble en quadrilatères, compare les proportions de ces figures à celles d'un catalogue embarqué, et rend la position vraie du centre. ASTAP fait ce travail hors ligne depuis 2017 — programme libre écrit en Object Pascal sous Lazarus par Han Kleijn, publié sous licence Mozilla, disponible pour Windows, Linux, macOS et les cartes ARM.

Quatre nombres, écrits dans le fichier

Une résolution réussie livre bien plus qu'un point de visée. Elle produit l'ascension droite et la déclinaison du centre de l'image, l'échelle en secondes d'arc par pixel, l'angle de rotation du champ par rapport au nord, et le sens de lecture — le miroir que provoque un renvoi coudé se lit dans le signe des coefficients. ASTAP inscrit tout cela dans l'en-tête du fichier au format WCS : CRVAL1 et CRVAL2 pour le centre, la matrice CD pour l'échelle et la rotation réunies. L'option de polynôme SIP au troisième ordre ajoute la carte de distorsion d'un correcteur de champ, ce qui intéresse quiconque construit une mosaïque. Le fichier devient dès lors autonome : n'importe quel logiciel d'annotation y retrouve les objets, et l'échelle mesurée remplace celle que vous aviez calculée à la main.

La base d'étoiles

Le champ décide, la focale seule ne dit rien

La densité d'étoiles retenue par chaque base fixe l'étendue de ciel qu'elle sait reconnaître, et la place qu'elle réclame sur la machine de terrain.

Une densité d'étoiles, pas une magnitude limite

Les quatre bases de navigation portent un nombre qui dit leur densité : D05 retient 500 étoiles par degré carré, D20 en garde 2 000, D50 5 000, D80 8 000. Le tri par densité plutôt que par magnitude est un choix d'ingénierie fin : il garantit des étoiles de repère jusque dans les régions désertes du ciel austral, tout en évitant qu'un champ du plan galactique noie le solveur sous des dizaines de milliers de références. La matière vient du catalogue Gaia DR3 de l'Agence spatiale européenne, reconditionné dans le format binaire du planétarium HNSKY. Le prix se lit sur le disque : 135 Mo pour D05, 430 Mo pour D20, environ 900 Mo pour D50, 1,25 Go pour D80. Une seule base suffit — celle qui couvre votre champ.

Échelle logarithmique des champs de vision de 0,1° à 20° portant les domaines des quatre bases d'étoiles d'ASTAP : D80 de 0,15 à 6 degrés, D50 de 0,2 à 6 degrés, D20 de 0,3 à 6 degrés et D05 de 0,6 à 20 degrés, avec trois montages repères positionnés sur l'échelle — Domaine de résolution de chaque base, d'après la documentation d'ASTAP — schéma astronoguide. Image de titre : champ d'étoiles au-dessus de La Silla — ESO/M. Zamani (CC BY 4.0, Wikimedia Commons)

Cinq trains optiques, le champ que donne le calcul, et la base qui va avec
Train optique	Focale	Hauteur du capteur	Champ calculé	Base à installer
Objectif photo grand champ	50 mm	15,7 mm	18,0°	D05
Lunette-guide utilisée pour résoudre	242 mm	3,1 mm	0,73°	D05
Lunette apochromatique de voyage	250 mm	11,3 mm	2,59°	D05
Newton d'astrophotographie	1000 mm	15,7 mm	0,90°	D20
Schmidt-Cassegrain de 203 mm	2032 mm	11,3 mm	0,32°	D80
Aucune ligne ne correspond au filtre.

Le cas qui tombe sous le plancher

Descendez encore et le calcul devient impitoyable. Une caméra à petite matrice de 3,1 mm de haut derrière un Maksutov de 1500 mm couvre 0,12°, soit sept minutes d'arc : la valeur passe sous le plancher de 0,15° que D80 sait traiter, et aucune base ne rattrapera l'affaire. La sortie par le haut consiste à résoudre avec un autre champ que celui de la caméra principale — la lunette-guide, solidaire du tube, offre ses 0,73° à ASTAP pendant que le grand instrument garde son cadrage. La synchronisation profite alors aux deux, puisque c'est la monture qui apprend. Second réflexe, applicable partout : un capteur plein format derrière une focale réduite par un correcteur ramène le champ dans le domaine confortable, et l'échelle passe de 0,40 ″/px à quelque chose de raisonnable pour un ciel qui bouge.

Trop dense coûte aussi cher que trop maigre

L'erreur de départ la plus fréquente consiste à prendre la plus petite base pour aller vite : sur un champ étroit, D05 n'a tout simplement pas assez d'étoiles à proposer, et le solveur rend un échec sec après avoir balayé son rayon de recherche. L'excès inverse se paie autrement. Une base de 1,25 Go sur la carte mémoire d'un ordinateur embarqué mange l'espace réservé aux poses brutes, et chaque lecture ajoute son délai sur un support lent. ASTAP tranche seul quand on le laisse faire : au-delà de 20° de champ il va chercher la base de magnitude 8, au-delà de 6° la base des galaxies, sous 0,5° il réclame D80, et dans l'intervalle il prend ce qu'il trouve de plus dense. Cette sélection automatique n'invente rien : elle choisit parmi ce que vous avez installé.

Le montage

Installer, poser la base, déclarer le solveur

Installer le programme selon la machine

Le paquet Windows dépose l'exécutable dans C:\Program Files\astap, le paquet Debian dans /opt/astap, l'installateur macOS dans /usr/local/opt/astap. Sur une carte ARM, le paquet destiné à l'architecture aarch64 s'installe de la même façon et tourne sans émulation. Notez ce chemin sur un papier : trois logiciels vont vous le redemander.
Poser la base dans le même dossier

La base s'installe comme un second programme et vise, par défaut, le dossier de l'exécutable. Gardez ce couplage : ASTAP et sa base habitent le même répertoire, et le message « no star database found » disparaît de votre vie. La préférence qui pointe le chemin se trouve dans l'onglet Alignment des réglages, à modifier seulement si vous avez délibérément rangé la base ailleurs.
Vérifier par une résolution à froid

Prenez une pose de la nuit précédente et lancez la résolution depuis l'interface. Un champ correctement exposé se résout en une à deux secondes. En cas d'échec, ouvrez le rayon de recherche à 180° pour une résolution en aveugle : si elle aboutit, le problème venait des coordonnées de départ ; si elle échoue aussi, il vient de la base ou de l'exposition.
Déclarer ASTAP dans NINA

Rubrique Plate Solving des options : choisissez ASTAP comme solveur principal et désignez l'exécutable. Deux valeurs conditionnent la réussite, et elles vivent ailleurs — la taille de pixel en micromètres dans la section caméra, la focale effective en millimètres dans la section télescope, correcteurs et réducteurs compris. Une focale déclarée à 1000 mm pour un train qui en fait 800 fabrique un échec permanent.
Déclarer ASTAP dans Ekos

Le module Align travaille par défaut avec StellarSolver ; ASTAP se sélectionne dans les options du module, en changeant le type de solveur. Renseignez focale, diamètre et taille de pixel dans le profil optique : Ekos en déduit le champ, le passe au solveur, et le temps de résolution tombe d'un ordre de grandeur par rapport à une recherche sans indication. Le pilotage général de la suite est traité dans le tutoriel KStars/Ekos.

La boucle

Pointer, résoudre, synchroniser, repointer

Chaque tour de boucle absorbe une part de l'écart restant, et la tolérance choisie décide du moment où la monture cesse de le réduire.

Quatre gestes qui convergent

La monture part sur les coordonnées de la cible. Une pose de deux à cinq secondes, gain poussé, suffit à donner de la matière au solveur. ASTAP rend le centre réel ; le logiciel de pilotage le compare à la cible, envoie une synchronisation qui corrige le modèle de pointage de la monture, puis relance un pointage. Le premier tour absorbe l'essentiel de l'erreur, le deuxième descend sous la minute d'arc, un troisième arrive quand la mise en station laisse à désirer. La tolérance se règle : 1′ convient à un champ de 0,90°, et desserrer à 3′ évite les cycles interminables sur les montures dont le modèle de pointage additionne les synchronisations au lieu de les remplacer.

Schéma de la boucle de recentrage en quatre étapes : pointage de la monture, résolution du champ par ASTAP, synchronisation de la monture, nouveau pointage, avec un retour vers l'étape de résolution tant que l'écart au centre dépasse une minute d'arc — Le cycle que NINA nomme « Slew and center » et Ekos « Slew to target » — schéma astronoguide

Ce que le recentrage change sur une nuit entière

Le gain visible tient en une phrase : la cible arrive au centre du capteur du premier coup, à toute focale. Le gain réel apparaît ailleurs. Une séquence interrompue par un passage nuageux reprend au même cadrage, au pixel près. Un retournement au méridien, qui inverse le champ à 180°, se conclut par une résolution qui replace la cible et vérifie l'angle — sans quoi la moitié des poses de la nuit sort décalée. Un projet mené sur cinq nuits d'octobre sur NGC 7331 empile ses vingt heures sans rogner les bords, parce que chaque soir a démarré sur les mêmes coordonnées et le même angle de rotation. Une mosaïque de six tuiles autour de M31 demande la même rigueur : le recouvrement prévu tient parce que chaque tuile a été posée par résolution, jamais par pointage sec. Et l'alignement polaire assisté d'Ekos s'appuie sur ces résolutions successives, ce qui remplace la lunette polaire par trois poses.

Les réglages qui font gagner du temps

Le solveur retient par défaut 500 étoiles au maximum et compare les figures avec une tolérance de 0,007 sur leurs proportions — deux valeurs qu'on laisse tranquilles. Le sous-échantillonnage, lui, mérite un regard : réglé sur automatique, ASTAP regroupe les pixels par 2× dès que l'image dépasse 2500 pixels de haut, ce qui divise le temps de calcul sans rien coûter à la précision du centre. Le rayon de recherche est l'autre levier : maintenu serré autour des coordonnées annoncées par la monture, il rend la réponse quasi instantanée ; ouvert à 30°, il pardonne une monture qui a perdu son alignement ; ouvert à 180°, il résout une image venue de nulle part, en quelques dizaines de secondes. ASTAP embarque aussi un module d'empilement, utile pour un contrôle rapide en fin de nuit ; l'empilement soigné reste l'affaire des logiciels dédiés, et notre tutoriel Siril s'en occupe.

Le matériel

Ce que la résolution demande au reste du train

La caméra qui pose l'image à résoudre

Le solveur travaille sur ce que le capteur lui donne, et une matrice compacte complique la tâche par son champ étroit. La Svbony SV305C, à 179,99 €, illustre le compromis : sa matrice de 3,1 mm de haut et ses pixels de 2,9 µm excellent en planétaire, et demandent un champ d'appoint dès qu'on veut recentrer derrière une longue focale. La Sky-Watcher EvoGuide 50DX (342,19 €) joue précisément ce rôle : 242 mm à f/4,8, un champ de 0,73° qui se résout avec la plus légère des bases, et une fixation solidaire du tube principal. Le Celestron StarSense Autoguider, à 798,15 €, propose la démarche inverse : la reconnaissance de champ vit dans le boîtier, sans logiciel à déclarer ni base à télécharger.

Télescope Ritchey-Chrétien de 203 mm sur monture équatoriale allemande, équipé pour l'imagerie avec sa caméra, ses câbles et son boîtier de pilotage, installé sur un court de tennis pour une nuit d'acquisition — Train d'imagerie complet prêt pour la nuit — Brainandforce (CC BY 4.0, Wikimedia Commons)

La monture reçoit, l'énergie tient la nuit

Une synchronisation ne vaut que par la mécanique qui la reçoit. Une Sky-Watcher EQ6 SynScan (1 401,24 €) accepte la correction et la conserve d'un côté du méridien à l'autre ; une tête légère chargée au maximum dérive entre deux résolutions, et la boucle se rallume toutes les dix minutes. Côté alimentation, la machine qui héberge le solveur consomme en continu, du crépuscule à l'aube, en plus de la monture et du refroidissement : une TalentCell LiFePO4 12 V à 69,99 € couvre un ordinateur embarqué et sa liaison sans fil sur une nuit complète, et le dimensionnement d'ensemble est traité dans notre guide d'alimentation nomade. Quant au support de stockage, il porte à la fois la base et les poses : réservez-lui la place, une base D80 et une nuit de poses cohabitent mal sur une carte de faible capacité.

L'avis de Luc

Un train de 250 mm de focale avec un capteur de 11,3 mm couvre 2,59° : la base D05 et ses 135 Mo suffisent largement, quand D80 en réclame 1,25 Go et sature une carte mémoire en trois nuits — pour des résolutions plus lentes. Le calcul se pose donc avant le téléchargement, jamais après. Un second réflexe paie encore mieux : garder le paquet d'installation sur une clé dans la caisse de matériel. Le soir où un disque lâche sur le causse, le solveur et sa base se réinstallent en huit minutes à la lampe rouge, et la première cible est centrée avant minuit.

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Autour du solveur, le reste de la chaîne

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Schéma de la boucle de recentrage en quatre étapes

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