Comment faire des photos dans l’Espace, depuis l’ISS

Pour sa seconde mission dans l’Espace Thomas Pesquet l’astronaute de l’Agence Spatiale Européenne (ESA) continue de nous faire rêver. Régulièrement, au cours de la mission Alpha, il partage des photos réalisées à bord de la Station Spatiale Internationale. Il montre comment vivent les astronautes, il présente certaines expériences qu’il réalise. Mais les photos qui ont le plus de succès restent les photos qui montrent la Terre vue de l’Espace, comme lors de la mission Proxima.

La très grande majorité les photos de la Terre sont réalisées depuis la Cupola, extension italienne du module Tranquility de la Station Spatiale Internationale qui permet notamment aux astronautes de commander le Canadarm 2, bras mécanique situé à l’extérieur de la station. Cette coupole permet aussi de voir défiler la Terre à 400 km sous l’ISS. La Station Spatiales Internationale file à 28’000 km/h. Faire des photos dans ces conditions ne peut se faire sans un peu d’entrainement et de préparation.

Quel matériel à bord de la Station Spatiale Internationale ?

À bord de la Station Spatiale Internationale, les astronautes utilisent des boitiers et objectifs haut de gamme de chez Nikon. Aujourd’hui ce matériel est numérique. Cela permet de transmettre rapidement les photos aux différentes agences. En effet, le matériel photographique sert avant tout à transmettre des photos des expériences et opérations de maintenance en cours de réalisation.

Les astronautes ne sont pas payés pour seulement faire des photos depuis l’Espace. Thomas Pesquet doit réaliser plus de 200 expériences lors de la mission Alpha. En parallèle, il doit assurer avec ses coéquipiers la maintenance de l’ISS. Enfin, il doit effectuer chaque jour 2 h 30 de sport obligatoire afin de réduire les effets négatifs de la micropesanteur.

Mais lors de leurs temps libres, en fin de journée ou le dimanche les astronautes peuvent faire des photos de la Terre.

Du matériel Nikon à bord de l’ISS

Si longtemps les astronautes ont utilisé du matériel Kodak et du matériel Hasselblad. Aujourd’hui la Station Spatiale Internationale ne dispose plus que de matériel Nikon. Selon la vidéo de l’astronaute japonais Soichi Noguchi, lors du tournage, il y avait 16 boitiers Nikon D5. Depuis il y a eu des arrivées et des départs. On sait par exemple que dans le Crew2 de SpaceX, la capsule qui a conduit Thomas Pesquet jusqu’à l’ISS, se trouvait au moins un Nikon D5. Ces boitiers professionnels ont montré leur solidité à bord de la station et même en dehors puisqu’ils sont aussi utilisés lors des sorties extra-véhiculaires (EVA).

Le Nikon D5 est un boitier professionnel. Doté d’un capteur CMOS de 20.8 Mpx, il offre la possibilité d’utiliser une sensibilité comprise entre 100 à 102’400 ISO.

Lors de la mission Proxima, Thomas Pesquet pouvait utiliser des Nikon D4 et D4s qui ne semblent plus être utilisés. On n’en trouve plus aucune trace de ces boitiers lorsque l’on étudie les exifs des photos publiées lors des missions de 2020. Les capteurs numériques souffrent des rayonnements solaires. Sur les photos on ne le voit presque jamais, mais sur les vidéos, notamment lors des conférences de presse, on peut apercevoir de nombreux pixels morts ou pixels bloqués.

À bord de l’ISS, les astronautes disposent d’un parc optique allant du 8 mm fisheye au 800 mm. De quoi permettre aux photographes de l’ISS de multiplier les cadrages lors de leurs prises de vue de la Terre. Ils disposent du 50-500 de sigma et de 50 mm f/1.2. Pour les plans rapprochés les astronautes utilisent généralement le Nikkor 14-24 mm f/2.8. Il y a sans doute des optiques spécifiques telles que des optiques macros.

Sur les longues focales les astronautes utilisent parfois des extenders. Lors de la mission Proxima, Thomas Pesquet expliquait qu’il appréciait beaucoup utiliser le 800 mm avec l’extender x 1.4.

À bord de la station, ils disposent aussi de flashs, de ring flash et de nombreux accessoires sont disponibles. Ils disposent de nombreux bras faisant office de trépieds pour réaliser des timelapses par exemple.

Du velcro pour ranger le matériel

Sur les boitiers et les optiques, les astronautes collent des bandes de velcro. Cela permet de ne pas avoir le matériel qui flotte n’importe où. Parfois le matériel est maintenu aux murs par des tendeurs. Dans la partie avant, le matériel est regroupé sur un mur à côté des chargeurs de batteries dans le module américain Destiny, juste a coté du nœud 1, Unity. Dans la partie russe, située à l’arrière de la station, les astronautes accrochent le matériel photographique au mur du module Zevzda.

Du matériel photo lors des sorties spatiales

Lors des sorties spatiales les astronautes utilisent un boitier et une optique fixe. Le boitier fonctionne en mode automatique et il n’est pas possible d’utiliser un zoom. Les astronautes utilisent un objectif de 28 mm. Pour les sorties extravéhiculaires les astronautes portent des gants très épais qui ne permettent pas de faire fonctionner les boutons qui permettent de faire les réglages.

Afin de protéger le matériel des variations de températures qui se produisent tout au long d’une sortie extravéhiculaire, le matériel est placé dans une housse spéciale. Cette housse ne permet l’accès aux boutons de l’appareil.

Les astronautes qui restent dans la station peuvent aussi faire des photos de l’EVA en utilisant tout le parc optique que l’on trouve dans l’ISS. Cependant, ils n’ont pas beaucoup de temps pour les photos ils participent, eux aussi, à la sortie ou réalisent d’autres expériences durant les sorties dans l’espace.

Quelles contraintes rencontre-t-on dans l’ISS pour faire des photos ?

Contrer la micropesanteur

La première contrainte que les astronautes rencontrent à bord de l’ISS consiste à se mouvoir en micropesanteur. Il faut en permanence être accroché pour ne pas s’envoler. Dans ces conditions si le matériel généralement lourd et encombrant est plus facile à manier il peut aussi rapidement y avoir des mouvements non désirés.

Si sur Terre on recommande aux photographe d’avoir des appuis solides au moment de faire une photo. Dans l’espace, il est impossible de s’appuyer pour se stabiliser. Les astronautes au moment de déclencher doivent se stabiliser au maximum. Il existe des poignées qui permettent de se maintenir en position. On peut imaginer que dans la Cupola se trouve aussi des systèmes qui permettent de se stabiliser.

Une grande vitesse à compenser

La Station Spatiale Internationale se déplace à 28’000 km/h soit 7777,7778 m/s. Il faut donc compenser la distance parcourue par l’ISS lors du déclenchement et ou utiliser des vitesses d’obturation importantes.

Une photo réalisée à 1/1000ᵉ de seconde se traduit par un déplacement de sept mètres de la station spatiale internationale durant l’obturation. À des vitesses d’obturation inférieures le déplacement est encore plus important.

Une alternance jour/nuit très fréquente

La vitesse de la Station Spatiale Internationale permet aux astronautes d’assister à 16 levés de soleil chaque jour. Il faut anticiper les changements de luminosité. Heureusement les astronautes savent à l’aide du logiciel de géolocalisation quand ils survolent une zone éclairée par le soleil et quand ils survolent une zone plongée dans la nuit.

L’utilisation du logiciel permet de choisir le matériel et les réglages en fonction de la situation.

La météo, trouble-fête des photographes

Enfin, il y a le problème de la météo. Pour photographier une ville, il est indispensable pour le photographe de choisir un jour sans nuages. La moindre brume peut rendre la photo moins lisible.

On le sait les couches de nuages s’étendent entre le sol et jusqu’à 10 km au-dessus du niveau de la mer. Cela donne de nombreuses journées au cours desquels il peut être difficile de faire des photos depuis l’Espace.

Un léger voile atmosphérique ne pose généralement pas trop de problème. Cela se corrige lors du post-traitement de la photo. Il faut cependant faire attention à la mise au point.

Éviter les reflets sur les vitres de la Station Spatiale Internationale

La station dispose de plusieurs hublots dans la partie russe de la station, un hublot dans le module américain et la Cupola pour observer et photographier la Terre. Pour éviter les reflets sur les vitres les astronautes disposent de plusieurs solutions techniques.

La première consiste à éteindre les lumières autour des vitres par lesquelles l’astronaute réalise ses photos. Cette solution est particulièrement simple à mettre en place. Mais dans certaines conditions, il n’est pas possible de couper toutes les sources de lumière parasite. Le hublot du module américain semble être protégé par un rideau. Cela permet de ne pas devoir plonger tout le module dans le noir.

La seconde est d’utiliser une sorte de ventouse appelée « Lens Hood Ultimate » qui opère comme un pare-soleil appuyé sur la vitre. Cela permet de bloquer les rayons des lumières parasites de la Cupola ou des modules où se trouvent les hublots.

Évidemment les vitres doivent être propres et il ne fait aucun doute que les astronautes disposent du matériel nécessaire pour garder les vitres et hublots parfaitement propres.

Une formation à la photo avant de partir dans l’espace

Thomas Pesquet l’astronaute français de l’ESA lors de la mission Alpha indique dans une publication que les astronautes reçoivent une formation avant de partir dans l’ISS. Difficile de connaitre le contenu de cette formation. Il ajoute que sa pratique photographique s’améliore avec l’expérience.

Quels réglages adopter pour faire des photos depuis l’ISS ?

Pour des raisons de facilité les astronautes utilisent rarement le mode manuel. Ils préfèrent utiliser le mode priorité ouverture. Bien sûr, ce choix dépend de l’astronaute et de ses compétences.

En analysant les EXIFs des photos visibles sur Flickr ou sur le site de la NASA, on peut extraire quelques tendances :

• Le plus souvent les boitiers sont paramétrés en mode priorité ouverture. Pourtant, les astronautes jouent peu avec la profondeur de champ. Les algorithmes du boitier fixent la vitesse d’obturation à 1/focale et adaptent la sensibilité suivant les besoins.
• Le jour le 800 mm a la préférence sauf pour certains paysages ou pour les très grandes agglomérations. Les astronautes utilisent parfois le 800 mm couplé à un extender x1.4. Dans ce cas, les astronautes disposent d’une longueur focale de 1200 mm.
• La nuit le 400 mm est plus utilisé pour les agglomérations. Son ouverture plus importante que celle du 800 mm permet d’augmenter la vitesse d’obturation
• Les photos qui montrent que Terre est ronde, sont réalisées avec 14-24 mm, voir avec le sigma 50-500 mm
• Il n’y pas de tendances concernant les photos des phénomènes météorologiques cependant la focale reste généralement inférieur à 100 mm

En 2013, Chris Hadfield, astronaute de l’agence canadienne, faisait lui des photos en mode manuel. Il utilise Sunny Rules pour régler son triangle d’exposition. Il précise les éléments importants pour lui : la mise au point et le cadrage.

Comment préparer et réaliser les photos depuis l’ISS

Pour préparer les prise de vue, les Astronautes utilisent un logiciel qui leur permet de prévoir les déplacement de la Station Spatiale Internationale. Cela leur permet de repérer les villes ou les régions qu’ils souhaitent photographier. Il suffit ensuite à l’astronaute de pouvoir se rendre disponible le moment venu et de faire les photos qu’ils souhaitent.

Par la suite les photos sont déchargées sur les ordinateurs. Elles sont automatiquement transmises sur le serveurs de la NASA qui partagent toutes les photos de la Terre. Mais les astronautes peuvent accéder aux photos pour les sélectionner et leur appliquer un post-traitement.

Thomas Pesquet rédige lui-même la légende de ses photos. Il transmet les photos et les légendes à des collaborateurs sur Terre qui se chargent de traduire les légendes et de partager les photos sur les différentes plateformes.

Pourquoi les astronautes font des photos ?

On peut se poser la question de manière légitime. La réalisation de photos ne semble pas être la priorité des astronautes cependant ils en font tous. Nous disposons pourtant d’outils qui permettent de photographier l’intégralité de notre planète avec des résolutions bien meilleures que celles obtenues par les astronautes. Mais ces outils ne disposent pas d’un truc qui fait encore la différence entre l’homme et la machine, c’est la sensibilité.

Une photo réalisée par un humain n’a pas la même portée que celle d’une machine. La photographie ce n’est pas juste de la technique, c’est aussi des choix, de l’émotion, du partage que n’arrivent pas encore à retranscrire les machines pourtant déjà présentes dans l’Espace.

Ces photos permettent au grand public de vivre les aventures des astronautes. Elles permettent d’attirer les regards vers la Station Spatiale Internationale, les expérimentations et les projets que cela génère. Les mauvaises langues diront que ces photos servent à convaincre ceux qui critiquent les voyages dans l’espace. Mais le cout des voyages dans l’espace ne représentait en 2015 que 2 € par européen.