Sommaire :

1 - Constitution de Sol’Ex

2 - L’optique

    2.1 - Fente

    2.2 - Lentilles

    2.3 - Réseau

 3 - La mécanique

4 - Les accessoires

5 - Les logiciels

6 - Les chaines vidéo, les listes de discussion, le forum

Partie 1 : constitution de Sol’Ex

La vue ci-après montre les éléments constitutifs du kit optique Shelyak Instruments :

Azur3DPrint propose, sur demande, la version originale du kit Sol’Ex, dite « historique » ou V1, mais également des versions plus récentes, fidèles au concept initial, tout en intégrant de nombreuses améliorations. Ces évolutions concernent aussi bien la facilité des réglages, la rigidité mécanique de l’ensemble, que l’esthétique générale de l’instrument. Ces modèles sont désignés V2 et V2 Pro.

La figure ci-après illustre l’apparence de Sol’Ex assemblé à partir d’un kit V2 fourni par Azur3DPrint :

Notez que vous avez toujours la possibilité d’imprimer vous-même la version historique de Sol’Ex, dont les fichiers STL sont librement accessibles (voir plus loin). Vous trouverez également sur le Web différentes déclinaisons du projet. Toutefois, seules celles désignées par la mention « Sol’Ex by xxx » sont reconnues et cautionnées par les auteurs du projet.

Concernant les accessoires complémentaires, il s’agit principalement d’un système de mise au point standard et d’une caméra CMOS (nous reviendrons plus loin sur les modèles recommandés). Ces éléments sont disponibles chez la plupart des revendeurs spécialisés en matériel astronomique.

Il vous faudra également un logiciel pour piloter la caméra, ainsi qu’un autre pour traiter les données acquises. Dans les deux cas, il existe des solutions performantes et gratuites.

En particulier, le logiciel INTI, développé par Valérie Desnoux, permet un traitement automatisé et efficace de vos observations.

Voyons tout cela plus en détail.

Partie 2 : l’optique

Conformément à ce qui est expliqué à la page « Théorie » de cette documentation, l'instrument Sol'Ex nécessite quatre éléments pour fonctionner. Dans l’ordre :

• Une fente étroite sur laquelle est projetée une image nette du Soleil à l'aide de votre lunette. La fonction de cette fente est de fixer la résolution spectrale de l’instrument.
• Une lentille collimatrice, dont la fonction est de rendre parallèles les rayons lumineux provenant d'un point donné de la fente étroite d'entrée dans l’espace du réseau de diffraction.

• Le réseau de diffraction, qui à la manière d’un prisme de verre, réalise la dispersion angulaire du spectre (les angles de sortie des rayons après ce composant dépendent de la longueur d’onde.

• Une lentille d'objectif qui forme une image nette du spectre dans le plan d'un détecteur électronique (celui de votre votre caméra de prise).

2.1 - La fente

La dernière version de la fente Sol’Ex, incluse dans le kit proposé par la société Shelyak Instruments, est le modèle dit GEN2. Il s’agit d’une double fente gravée dans une fine couche de chrome déposée sur l’une des faces d’une lame à faces parallèles de 2 mm d’épaisseur, et de 12 mm × 8 mm de côté. L’autre face est traitée antireflet.

Ce composant comporte deux fentes de largeurs différentes : l’une de 10 microns, l’autre de 7 microns. Pour les applications courantes, on privilégiera la fente de 10 microns, plus adaptée à la majorité des situations. Les deux fentes ont une longueur de 6 mm, mais en pratique, compte tenu des caractéristiques optiques de Sol’Ex, seulement 4,5 mm sont exploitables.

Pour plus d’informations sur cette fente Sol’Ex GEN2, y compris les recommandations de nettoyage en cas d’incident, vous pouvez consulter le document suivant :

https://buil.astrosurf.com/starex/fente_solex_gen2.pdf

À noter : la fente fournie par Shelyak est un composant de très haute qualité, fabriqué spécifiquement ; un atout essentiel pour garantir le confort d’utilisation et les performances globales de Sol’Ex.

2.2 - Les lentilles

Les lentilles utilisées sont des doublets achromatiques dont les faces externes sont traitées antireflet au fluorure de magnésium (MgF₂).

La lentille collimatrice présente une longueur focale de 80 mm et un diamètre d’environ 25 mm. Cette lentille est commune à toutes les configurations d’observation : que vous utilisiez Sol’Ex pour l’observation solaire ou Star’Ex pour l’analyse spectrale du ciel profond. Cette approche permet de rationaliser l’investissement et simplifier la configuration optique : une fois cette lentille montée et correctement réglée, il n’est normalement plus nécessaire d’y toucher, que vous passiez de Sol’Ex à Star’Ex ou inversement.

La lentille d’objectif, quant à elle, possède une longueur focale de 125 mm, également pour un diamètre d’environ 25 mm.

Les objectifs inclus dans le kit optique Sol’Ex de Shelyak Instruments sont spécifiquement fabriqués pour cet instrument. Cependant, il est tout à fait possible de se procurer des composants équivalents, offrant des performances comparables, auprès de la société ThorLabs , sous les références suivantes :

    •    Objectif collimateur : AC254-080-A

    •    Objectif de caméra : AC254-125-A

Comme le montrent les spot-diagrammes ci-dessous, la taille des taches image est très similaire entre les lentilles fournies par Shelyak et celles de Thorlabs, aussi bien pour un angle de champ de 0° (centre du disque solaire) que pour un angle de champ de 0,26° (limbe solaire), lorsque Sol’Ex est monté sur une lunette EVOSTAR 72ED de SkyWatcher utilisée à pleine ouverture :

2.3 - Le réseau

Le réseau de diffraction utilisé dans Sol'Ex est un composant de 25 mm x 25 mm et d'épaisseur 6 mm. Il est de type holographique, avec une densité de 2400 traits/mm et optimisé pour la partie visible du spectre.

Vous pouvez acheter ce réseau indépendamment du kit Shelyak Instruments auprès de ThorLabs sous la référence :  GH25-24V

Partie 3 : la mécanique

La conception mécanique de Sol’Ex repose essentiellement sur l’impression 3D. 

La CAO de la version originelle a été réalisée sous le logiciel OpenScad en veillant à ce que le nombre de pièces soit limité et et quelles soient très faciles à imprimer soi-même.

De très nombreux exemplaires de Sol’Ex sont imprimés en filament PETG, un matériau qui offre une excellente stabilité mécanique et thermique, et qui donne pleine satisfaction pour cet usage. Il est cependant essentiel d’utiliser un filament de couleur noire, réputé opaque non seulement au rayonnement visible, mais également au proche infrarouge (invisible à l’œil humain). Ce choix est crucial pour éviter les infiltrations de lumière parasite, qui pourraient altérer le contraste des images solaires obtenues. Des filaments noirs des marques REAL ou SUNLU ont, par exemple, donné d’excellents résultats — mais ce ne sont que des références parmi d’autres.

Certains utilisateurs choisissent d’imprimer Sol’Ex avec du PETG chargé en carbone afin d’augmenter la rigidité structurelle. Cette approche est tout à fait pertinente, mais il convient de noter qu’elle nécessite l’usage d’une buse spéciale en acier trempé, en raison de l’abrasivité du filament, ainsi qu’un temps d’impression plus long. Il existe par ailleurs un large éventail de filaments techniques qui offrent des performances remarquables en termes de rigidité et de stabilité thermique — c’est notamment le cas du matériau utilisé dans la version V2 Pro proposée par Azur3DPrint.

L’ensemble des fichiers STL de la version originale (V1 historique) de Sol’Ex est regroupé dans une archive ZIP : stl_solex_v2. Une vue d’ensemble des pièces composant cette version est présentée ci-après :

Si vous vous lancez dans l’impression par vos propres moyens, sachez que la plupart des pièces sont réalisées avec un remplissage de type "gyroïde" à 15 ou 20%, une précision de 0,2 mm et 2 couches pour les parois. Les exceptions sont :

• Les tubes collimateur et caméra sont recommandés à imprimer avec 3 ou 4 couches.

• Les parties filetées doivent être imprimées localement avec une précision de 0,15 mm. 

Le bloc collimateur nécessite des supports pour être imprimé (c’est la seule pièce de l’ensemble).

Les éléments du Sol’Ex initial en cours d’assemblage et le résultat fini :

 Si vous ne disposez pas d’imprimante 3D, ou si vous souhaitez une version très soignée, préassemblée et facile à régler, rappelez-vous qu’il est tout à fait possible de vous adresser à la société Azur3DPrint.

Cette entreprise propose un kit complet prêt à l’emploi, mais également un véritable écosystème d’accessoires autour de Sol’Ex : porte-filtres, interfaces variées, et bien sûr, la possibilité d’évoluer vers l’instrument Star’Ex en toute simplicité.

Ci-après, un Sol’Ex en version imprimé Azur3DPrint en opération sur une lunette Askar FRA300 :

Partie 4 : les accessoires

Du côté de la caméra de prise de vue, le choix est vaste et en constante évolution : les modèles deviennent rapidement obsolètes au gré des avancées technologiques. À la date de rédaction de ces lignes, l’un des meilleurs capteurs pour une utilisation avec Sol’Ex est le Sony IMX585 (à noter : ce capteur n’est pas fabriqué par Kodak, mais bien par Sony).

Idéalement, il convient d’opter pour un capteur monochrome avec des pixels de petite taille, typiquement inférieurs à 3 microns. Cela optimise à la fois la résolution spectrale et l’échantillonnage. Toutefois, il est important de souligner que tout type de caméra peut convenir pour débuter. Une caméra couleur, bien que légèrement moins performante en raison de la matrice de Bayer, reste parfaitement exploitable : nul besoin d’investir immédiatement dans un modèle dédié.

L’interface caméra de Sol’Ex a été conçue de manière à être universelle, permettant ainsi la compatibilité avec une grande variété de modèles. L’exemple ci-dessous illustre l’utilisation d’une caméra SEDNA-M de la marque Player One.

Le choix de la caméra peut également dépendre de l’objectif de capturer l’intégralité du disque solaire en une seule passe (un seul « scan »), sans troncature. L’alternative consiste à reconstruire l’image complète du Soleil a posteriori par assemblage de plusieurs bandes, une méthode plus fastidieuse mais qui peut aboutir à une image plus détaillée.

Pour une capture en une seule prise, la longueur focale de la lunette utilisée dépend à la fois de la taille du capteur de la caméra et de la longueur effective de la fente, limitée à 4,5 mm dans le cas de Sol’Ex. En raison de l’orientation optimale du capteur (le grand côté du détecteur étant aligné avec le déplacement du spectre pour maximiser la vitesse de lecture), c’est cette plus grande dimension qu’il faut prendre en compte — un atout lorsqu’on utilise des capteurs rectangulaires.

Cependant, même avec un capteur large, la focale maximale permettant de capturer le disque solaire en entier est fondamentalement limitée par la hauteur de la fente d’entrée de Sol’Ex, soit 4,5 mm en pratique. Cette dimension fixe le champ angulaire maximal observable, à comparer au diamètre apparent du Soleil, qui est d’environ 0,5°.

Pour plus d’explications sur ce point, reportez-vous à la section Théorie de cette documentation.

Vous trouverez ci-dessous quelques configurations courantes associant caméras et lunettes, avec les longueurs focales maximales permettant de saisir le disque solaire en entier en une seule passe :

L’exemple d’une caméra ASI178MM

Taille de l’image : 3896 pixels x 2080 pixels - Taille des pixels : 2,4 microns

Echantillonnage spectral (en blnning 1x1) : 0,0626 A/pixel

Distance focale maximale de la lunette pour observer le disque solaire en entier en une passe : 480 mm (limitée par la largeur de fente).

L’exemple d’une caméra ASI290 Mini ou ASI462MM