Photographier la Station Spatiale Internationale [Tutoriel]

La Station Spatiale, en plus d'être l'une des plus grandes collaborations internationales, est le satellite artificiel le plus grand jamais construit par l'homme, avec une envergure de la taille d'un terrain de football.

Passage de l'ISS photographié avec un Canon 600D + objectif 18-55 mm + trépied |  20 secondes de pose, ISO 1600

Cette station est très facilement visible à l’œil nu et peut atteindre la luminosité d'une planète telle que Vénus.
Nous allons voir dans ce tutoriel comment la photographier à l'aide de n'importe quel appareil photo disposant d'un mode manuel et d'un trépied standard.

Ce tutoriel s'adresse à tout le monde et en particulier à tous les curieux du ciel et l'espace.
Après l'avoir lu, photographier l'ISS n'aura jamais été aussi accessible !
Alors le compte à rebours est lancé. Embarquons sans plus attendre vers la station orbitale !

Voici le plan interactif de ce tutoriel. Vous êtes bien sûr libre de vous rendre à la partie la plus intéressante.

Partie Théorique

★ Qu'est-ce que la Station Spatiale Internationale (ISS) ?

★ Pourquoi l'ISS est-elle visible depuis la Terre ?

Partie Pratique

★ Les bons outils pour suivre l'ISS 

★ Préparer le terrain (choix du lieu | matériel | installation du matériel)

★ Photographier le passage de la Station (réglages généraux | exemples | prise du vue)

► PARTIE THÉORIQUE

★ Qu'est-ce que la Station Spatiale Internationale ? ★

L' ISS, c'est un vaste laboratoire scientifique spatial, continuellement habité par trois astronautes au minimum et d'une dimension de 108 mètres x 73 mètres x 20 mètres. Elle est l'une des structures les plus complexes jamais mises au point par l'Homme.

Le projet de l'ISS fut officiellement adopté en 1995 et sa construction débuta en 1998 lorsque les modules américain et russe Unity et Zarya se rejoignirent depuis l'espace. Bien entendu, la station a été assemblée par morceaux (modules) apportés par des lanceurs américains et russes.

En chiffres, l'ISS c'est 420 tonnes en orbite, évoluant à 27 600 km/h soit environ 7,7 km/s !

★ Pourquoi la Station Spatiale est-elle visible depuis la Terre ? ★

Bien que située entre 330 et 435 km d'altitude, la station peut être aisément observable à l’œil nu depuis la Terre ! Ceci s'explique par ses 2 500 m² de panneaux solaires qui réfléchissent intensément la lumière du soleil tels de puissants miroirs.

Ainsi lorsque l'orientation des panneaux solaires est bien adaptée, il est possible que la réflexion de la lumière solaire soit dirigée vers la Terre, et donc vers nous !

Bien qu'il fasse nuit depuis votre point d'observation, l'ISS ne se trouve pas toujours dans l'ombre de la Terre, et encore moins à 400 km d'altitude. C'est pourquoi elle est régulièrement visible entre une heure et trois heures après le coucher de soleil ou avant le lever du soleil.

Selon les conditions d’éclairement, l'ISS peut être visible de 1 minute lorsqu'elle passe juste au-dessus de l'horizon et jusqu'à plus de 5 minutes lors d'un passage total, c'est-à-dire d'horizon à horizon en passant par le zénith (verticale à 90° par rapport à l'horizon).

La magnitude (ou luminosité) de l'ISS peut varier de 0.0 à -3.5. Plus cette magnitude est négative plus l'ISS brille dans le ciel.  A titre de comparaison, l'étoile la plus brillante du ciel Sirius a une magnitude de -1.

► PARTIE PRATIQUE

★ Les bons outils pour suivre la Station Spatiale ★

Il est essentiel avant toute chose de se renseigner sur l'heure précise du passage de l'ISS car elle ne passe pas toujours au même endroit dans le ciel et à la même période.

Voici ci-dessous, une liste non exhaustive des logiciels smartphone et ordinateurs les plus fiables pour prévoir le passage de la station spatiale. Pour chacun d'entre eux, il est nécessaire de rentrer en paramètre votre localisation, afin d'obtenir avec exactitude l'heure et la luminosité du passage de la station.

• Site internet Heavens Above : à consulter ici 

Ce site est sans doute le meilleur service proposé pour suivre avec précision l'ISS. Vous devez dans un premier temps rentrer votre situation géographique (en haut à droite) puis vous disposez d'un accès à de nombreuses prévisions sur les passages de satellites artificiels dont la Station Spatiale bien évidemment.

• Application ISS Detector (Android) : à télécharger ici 

Gratuite et complète, cette application est la meilleure de toutes pour les prévisions des passages de l'ISS. Un "must have" !

• Application ISS Finder (iOS) : à télécharger ici 

L'équivalent de ISS Detector mais pour les produits Apple.

• Logiciel Stellarium : à télécharger ici 

Ce logiciel gratuit très populaire pour les simulations d'éphémérides se révèle également très puissant pour des prévisions précises de l'ISS, notamment sur la position exacte de son passage dans le ciel au cours du temps.

• Application Stellarium Mobile (Android) : à télécharger ici 

Payante, cette version smartphone du logiciel stellarium convient pour suivre l'ISS mais n'est pas aussi fonctionnelle et complète que ISS Detector par exemple. Cependant, pour vous repérer dans le ciel étoilé et visualiser les nébuleuses, galaxies , c'est la meilleure application de ce type.

★ Préparer le Terrain ★

• Choix du lieu •

Puisqu'il s'agit de photographie de nuit, il est impératif de s'éloigner de toute source lumineuse artificielle telle que les lampadaires, phares de voiture...etc

Si possible, choisissez un endroit particulièrement noir et dépourvu de pollution lumineuse des villes environnantes. (Si vous vous déplacez, n'oubliez pas de changer le lieu dans les logiciels de prévisions de l'ISS !)

Il est également judicieux de bien décider de votre emplacement pour installer votre trépied car vous n'aurez certainement pas assez de temps lors du passage de l'ISS pour changer d'endroit.

Étudiez donc bien votre lieu d'observation et vérifiez avec les logiciels que le champ de vue est assez dégagé pour voir l'intégralité du passage (arbres, obstacles à proximité...etc)

Pour plus d'informations, reportez-vous à mon tutoriel sur la voie lactée ici.

• Le Matériel •

Voici les quelques outils dont vous avez uniquement besoin :

Un appareil photo numérique équipé d'un mode de réglage manuel (reflex recommandé),

Un objectif grand angle ayant une grande ouverture de diaphragme (typiquement un objectif de base 18-55 mm suffit largement). Ne pas aller au-delà des 80 mm de focales car vous serez limités par le "déplacement des étoiles"...

Un trépied standard pour stabiliser l'appareil photo

Une montre ou un smartphone pour surveiller le passage de l'ISS (voir " Les bons outils pour suivre l'ISS") 

• Installation du matériel et préparatifs •

Installez votre matériel environ 10 minutes voir un quart d'heure avant le rendez-vous avec l'ISS. Cela vous permettra de réfléchir à des idées de composition et de cadrage de vos photos.

Surtout, s'installer en avance vous autorisera à faire des photos tests en jouant avec les paramètres de votre appareil photo. 

★ Photographier le Passage de la Station ★

On rentre donc dans le vif du sujet ! Les étapes sont classées par ordre chronologique.
 Pour toute question, n'hésitez pas à commenter cette article ou à vous rendre sur la communauté AstroSpace.

• La Mise au Point à l'infini •

L'étape la plus délicate, selon moi, c'est le réglage manuel de la mise au point à l'infini, pour que les étoiles et la station spatiale soient nettes.

Il existe donc deux méthodes : 

⇒ Utilisation du Live View (visée à l'écran)

1) Activez le mode Manuel de votre appareil photo

2) Réglez le plus long temps de pose possible (~30 secondes) avec une sensibilité très élevée (~3200 ISO)

3) Activez le live view (visée à l'écran)

4) Placez une étoile très lumineuse au centre de l'écran. 

5) Appuyez sur le zoom numérique 5x voire 10x.

6) Jouez avec la bague de mise au point dans un sens puis dans l'autre pour que l'étoile soit la plus ponctuelle possible (c'est-à-dire que l'étoile ait la taille la plus petite)

7) Une fois l'étoile petite et bien nette, ne touchez plus à rien ! (désactivez simplement le live view)

⇒ Utilisation du repère  de l'objectif

Certains objectifs sont dotés d'un cadran de mise au point avec une échelle de distance. Vous pouvez utiliser le repère  (infini) pour faire la mise au point.

Attention cependant pour cette méthode, car la mise au point est variable suivant les conditions de température. Ainsi il se peut que vous ne soyez pas exactement à la bonne distance de mise au point en utilisant ce repère. Je vous conseille de vérifier la mise au point avec la méthode du live view.

• Les Réglages de l'Appareil Photo •

Malheureusement, il n'existe pas de réglage universel, applicable à chaque cas de figure car l'ISS peut traverser le ciel à n'importe quelle heure de la soirée ou de la nuit et les conditions de lumière ne sont pas les mêmes. 

Ainsi, la lumière du crépuscule ou de l'aube peut impacter votre temps de pose ou pire encore, la lune qui peut alors jouer le rôle d'un énorme projecteur !

⇒ Réglages Généraux

D'une manière générale, on peut définir des réglages de base autour desquels vous pouvez vous fier. Cela dit je vous conseille de suivre mes trois exemples développés ci-dessous pour vous donner une idées des réglages à opérer dans différentes conditions de lumière.

- Distance focale maximale

80 mm (grand maximum) | Idéalement entre 14 et 24 mm

- Temps d'exposition

Il dépend de votre focale utilisée. Pour ne pas obtenir des étoiles allongés par le mouvement de la Terre (comme ici), utilisez cette formule qui calcule le temps de pose maximal avant que étoiles ne commencent à s'allonger :

Temps de pose maxi = 600 / focale en mm 

(focale en équivalent capteur plein format 24x36).

- Ouverture (diaphragme)

Pleine ouverture de votre objectif. Pour éviter les aberrations optiques et le vignettage, fermez votre diaphragme à un stop supplémentaire.

Idéalement entre F/1.8 - F/4

- Sensibilité

entre 400 ISO et 3200 ISO

⇒ Exemple 1 : Ciel noir, sans pollution lumineuse et sans Lune

Magnitude ISS : -3.5

Matériel : 

Canon 600D + objectif 18-55 mm

Focale : 18 mm 

Temps d'exposition : 30 secondes

Ouverture : F/3.5

Sensibilité : ISO 3200

⇒ Exemple 2 : Crépuscule (moins d'une heure après le coucher du soleil)

Magnitude ISS : -3.5

Matériel : 

Canon 600D + objectif 18-55 mm

Focale : 18 mm 

Temps d'exposition : 30 secondes

Ouverture : F/3.5

Sensibilité : ISO 100

⇒ Exemple 3 : Ciel noir, Lune quasiment pleine

Magnitude ISS : -0.7

Matériel : 

Canon 600D + objectif 18-55 mm

Focale : 18 mm 

Temps d'exposition : 15 secondes

Ouverture : F/3.5

Sensibilité : ISO 400

• Les Prises de Vue •

Deux méthodes de prises de vue s'offrent à vous :

⇒ Le Time Stacking (ou photographie unique longue pose)

C'est la méthode la plus simple à réaliser, et celle qui ne demande pas l'utilisation de logiciels.

Elle consiste à prendre une photo de la station spatiale en mettant en évidence le trait lumineux de l'ISS.

Vous devez donc effectuer un temps de pose relativement long (30 secondes à 18 mm par exemple).

Entre chaque photo, vous pouvez changer les réglages, le cadrage et changer le trépied de position.

Astuce : N'hésitez pas à déclencher votre appareil un peu avant l'heure de passage prévue par le logiciel. Vous ne voyez peut-être pas encore l'ISS, mais votre capteur photo peut déjà la voir !

⇒ Le Time Lapse (ou l'empilement)

ISS | le 9 avril 2017 | empilement de 10 photos de 15 secondes d'exposition chacune

Cette méthode s'appuie sur le même principe que la photographie circumpolaire (tutoriel ici) : vous allez empiler plusieurs images du passage de l'ISS en utilisant un logiciel.

Pour cela, lors de la prise de vue, le cadrage doit être identique sur chacune de vos photos. Vous devez bien positionner votre trépied ainsi que votre appareil photo et ne plus les bouger une fois la série de photos lancée.

Il vous faudra nécessairement un intervallomètre ou fonction logicielle qui vous permettra de déclencher des séries de photos sans intervalle de temps entre deux photos consécutives (ceci est très important afin d'éviter qu'il y ait un espace régulier entre les traits de l'ISS lors de l'empilement)

Astuce : Pour le time lapse, il est intéressant d'effectuer des poses plus courtes (~5 secondes). Cela vous autorisera à faire une animation gif ou vidéo du mouvement de la Station Spatiale.

Après avoir capturer vos images, il vous faudra les importer dans le logiciel gratuit "StarMax" sous windows (à télécharger ici).
Il est possible d'empiler en utilisant Adobe Photoshop mais je ne développerai ici que la méthode Starmax :

1) Exécutez le logiciel
2) Cliquez sur Files > New list (Standard Explorer)
3) Sélectionnez vos images à empiler puis Ouvrir
Les images se sont importées dans la colonne de gauche
4) Cliquez sur Process (Left Column) > Processing > AddMax
5) Une fois l'empilement terminé, l'explorateur de fichiers s'ouvre et vous propose de sauvegarder le résultat

L'inconvénient de cette méthode est la mise en évidence du mouvement de rotation de la Terre sur les étoiles. Les filés (ou cercles circumpolaires) seront bien visibles.

★ Conclusion ★

Vous êtes désormais prêt(e) à photographier la célèbre Station Spatiale Internationale !
Si vous avez trouvé ce tutoriel utile, n'hésitez pas à le partager.

A vos appareils photos ! Prêts, Shootez !

Astronomicalement

Guillaume