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Vidéos 4K immersives de l’espace capturées avec le α7S II 

Depuis le module d’expérimentation japonais « KIBO » sur la Station spatiale internationale 

Le α7S II a réussi les premiers tournages 4K dans l’espace jamais réalisés au niveau commercial.

Le nouveau système de caméra, dont un α7S II, a été intégré dans l’installation d’exposition au vide spatial (EF) sur la Station spatiale internationale (SSI) du Module d’expérimentation japonais KIBO. 

Le véhicule H-II, KOUNOTORI, vaisseau de transfert de cargaison japonais qui dessert la Station spatiale internationale, a été lancé depuis la base de lancement de fusée la plus grande du Japon, le Centre spatial de Tanegashima, le 9 décembre 2016, embarquant un appareil photo Sony révolutionnaire, le α7S II. Cela nous donne l’occasion de voir des vidéos capturées depuis l’espace en résolution plein HD ou 4K, ainsi que des photos 12 mégapixels.
La Station spatiale internationale est en orbite à environ 400 kilomètres (249 miles) de la terre à une vitesse d’environ 8 km/s (5 miles/s) et effectue un tour complet de la terre en 90 minutes environ (16 orbites/jour); plus rapide qu’une balle!
Pourquoi le choix du α7S II comme appareil photo dans l’environnement spatial? Quel genre de sujets espère-t-on prendre avec le α7S II? Nous avons discuté avec Toshitami Ikeda, ingénieur principal associé de JAXA, responsable du système de caméra extérieure.

(Interviewé le 13 décembre 2016)

Livrer des images visibles seulement depuis l’espace

Phénomènes naturels inhabituels et aspect changeant de la Terre.

- Dans un premier temps, pourriez-vous nous dire la mission et le rôle de l’appareil photo extérieur?

La mission de cet appareil est d’enregistrer des images nettes de la Terre depuis la Station spatiale internationale. En capturant depuis l’espace des images immersives exceptionnelles de phénomènes comme une catastrophe terrestre de grande ampleur, on peut saisir des aspects de la situation invisibles depuis le sol, tels que les dommages et l’étendue de l’impact. On peut également percevoir des changements environnementaux en prenant des images continues d’un endroit précis, comme une observation d’un point fixe. Par exemple, observer le changement de couleur dans la mer en prenant des photos d’un volcan sous-marin ou regarder le mouvement des glaces en dérive. Repérer ces types de changements de la Terre contribue à la compréhension des problèmes environnementaux mondiaux. Par ailleurs, la transmission d’images invisibles depuis la terre ne pourra qu’accroître l’intérêt pour le développement spatial. 

- Le α7S II peut capturer des films et des photos. Comment répartissez-vous ces applications?

Les scènes dynamiques des véhicules de transfert de cargaison comme KOUNOTORI approchant ou quittant la Station spatiale internationale, ou de l’archipel nippon pris du sud au nord depuis la Station spatiale internationale, peuvent être transmises de façon très réaliste par des images en mouvement. En revanche, les photos offrent une meilleure reproduction des nuances de couleur, et cela peut être utile pour l’analyse de changements plus subtils, comme dans les couleurs des océans et des forêts.

Attentes autour de la haute sensibilité du α7S II et de la première vidéo 4K tournée de l’extérieur de la Station spatiale internationale

Capacité de capturer clairement la terre de nuit et l’espace

- Dites-nous pourquoi le α7S II a été choisi comme appareil photo extérieur.

Le système de l’appareil photo à l’extérieur de la station est commandé depuis la terre par télécommande et transmet des images. Cela fait du α7S II, déjà doté d’une interface USB et capable de gérer les opérations de commande, un excellent choix comme appareil photo extérieur et en termes de facilité d’utilisation sur le plan technique. En outre, des phénomènes tels qu’une aurore boréale ou des météores, ou encore la terre vue de nuit depuis l’espace, sont un peu différents de leur vision depuis la terre; la haute sensibilité du α7S II est parfaite pour les prises de vue de nuit. La Station spatiale internationale accomplit une orbite complète autour de la Terre toutes les 90 minutes, et avec notre système précédent, nous ne pouvions même pas envisager les prises de vue de nuit, laquelle se produit toutes les 45 minutes. Je suis impatient de voir ses performances et sa capacité de capture même par très faible luminosité pendant la nuit.

- Je pense que les attentes en matière de capture vidéo 4K dans l’espace sont aussi élevées.

Bien sûr, la capacité d’enregistrer des films 4K est aussi importante. Ce sera la première réalisation d’images 4K au moyen d’un appareil photo de niveau commercial, installé à l’extérieur de la Station spatiale internationale. Nous avions en fait prévu d’utiliser le α7S à l’origine. Puis en 2016, nous l’avons remplacé par le modèle de deuxième génération α7S II car il offrait la prise en charge interne de l’enregistrement de films 4K. Il nous restait que très peu de temps pour l’installer et faire de nouveaux tests. Heureusement, les commandes du α7S et du α7S II sont compatibles, et ils utilisent les mêmes capteurs. Cependant, quelques pièces et logiciels diffèrent légèrement; par exemple, la séquence de mise sous tension est subtilement différente, ce qui nécessitait quelques réglages.
Comme les ingénieurs Sony nous fournissaient les informations sur les points tels que les changements partiels dans le micrologiciel et les différences entre le α7S et le α7S II, nous avons pu effectuer les évaluations et ajustements nécessaires pour KIBO.
Nous sommes très enthousiasmés par les possibilités de prise de vue en 4K.

- En dehors de la vidéo 4K, y a-t-il d’autres différences avec l’appareil photo extérieur précédent?

Précédemment, l’appareil photo extérieur fixé sur l’installation d’exposition au vide spatial de KIBO était configuré de sorte à toujours faire face à la Terre, mais nous avons maintenant un montage qui nous permet le déplacement sur 2 axes, ce qui signifie que même lorsque l’appareil est dirigé vers la terre, nous pouvons toujours le déplacer pour capturer l’espace. Cette capacité de capturer la Terre et l’espace sous différents angles permettra des images auparavant impossibles.

α7S II et objectif [FE PZ 28-135 mm F4 G OSS] utilisés comme appareil photo externe de la SSI 

[Vue extérieure du Module d’expérimentation japonais KIBO et emplacement de montage de l’appareil photo]

L’appareil photo est installé à l’extrémité du Module d’expérimentation japonais KIBO. De là, il est possible de capturer la terre et l’espace. Le module KIBO est doté d’un sas et d’un bras robotique permettant des expériences et la mise en place ou l’échange du matériel d’observation selon les besoins, sans nécessité d’une activité extravéhiculaire par les astronautes.

Source : JAXA

Source : JAXA

Module d’expérimentation japonais (JEM)

Module d’expérimentation japonais (JEM)

1. Module pressurisé 2. Module logistique pressurisé d’expérimentation 3. Sas du JEM 4. Télémanipulateur du JEM 5. Installation d’exposition au vide spatial 6. Emplacement de montage du α7S II

IVA-replaceable Small Exposed Experiment Platform (i-SEEP) et unité caméra


IVA-replaceable Small Exposed Experiment Platform (i-SEEP) et unité caméra 

Batterie de tests pour assurer un fonctionnement sûr et stable dans l’espace

- Comment le α7S II s’adapte-t-il effectivement à la Station spatiale internationale?

Comme l’espace est vide, la chaleur n’est pas dissipée par convection de l’air. Pour y remédier, l’appareil photo et son objectif sont placés dans un boîtier en aluminium, l’unité caméra, et la maximisation du contact avec ce boîtier permet l’évacuation de la chaleur. L’unité caméra est protégée par des matériaux de rembourrage et fait partie intégrante de la charge pressurisée de KOUNOTORI fournie par le Japon.

- Quels types de tests ont été nécessaires afin de pouvoir utiliser l’appareil photo sur la Station spatiale internationale?

Tout d’abord, nous avons commencé avec des tests pour nous assurer que le rayonnement cosmique ne provoque aucun dysfonctionnement ou panne de l’appareil photo, et nous avons aussi testé sa capacité à fonctionner dans le vide et dans le contexte thermique extrême de l’espace. Nous avons dû vérifier qu’il puisse supporter les vibrations au décollage et qu’il fonctionne sans causer d’interférence électromagnétique.
En plus de cela, nous avons vérifié si l’appareil lui-même tolérait le bruit électrique ou électromagnétique produit par les autres équipements de la SSI; il a fallu aussi nous assurer qu’il puisse être contrôlé sans problème depuis la terre, et que nous pourrions extraire nos images. Avant d’intégrer l’appareil photo à l’installation d’exposition au vide spatial, il était transporté dans le module d’expérimentation où les astronautes vivent et travaillent en portant des vêtements ordinaires, donc il a fallu mener toutes sortes de tests pour s’assurer que rien ne les affecterait, par exemple des émanations de gaz nocifs.

L’unité caméra extérieure. La forme circulaire inférieure est l’objectif. Le trou circulaire dans le boîtier permet les prises de vues extérieures

Le matériel est fondamentalement inchangé

Technologie fiable offrant une résilience environnementale exceptionnelle  

- Y a-t-il des arrangements spéciaux de l’équipement qui facilitent le fonctionnement de l’appareil photo dans les circonstances particulières de l’espace? 

Dans cet environnement, si on pointe l’appareil photo vers le soleil, la lumière du soleil provoque progressivement une élévation très élevée de la température. À l’inverse, le diriger loin du soleil entraîne une chute extrême de la température. La différence de température pouvant dépasser 200 °C (390 °F), nous utilisons un radiateur pour gérer la chaleur et un chauffage pour le froid afin de rester dans une fourchette exploitable.
Le matériel de l’appareil lui-même est gardé quasiment inchangé. Nous avons effectué beaucoup de tests, sans rencontrer pratiquement aucun problème, preuve de la fiabilité et de la résilience du α7S II utilisable tel quel dans cet environnement.

- Dites-nous comment le α7S II était réglé pour l’utilisation dans l’espace.

Comme il est télécommandé depuis la terre, nous avons modifié une partie du micrologiciel afin de pouvoir changer les paramètres de prise de vue au moyen de commandes de fonctionnement. Presque tous les réglages d’exposition et d’autres paramètres peuvent être télécommandés. Nous utilisons maintenant l’objectif avec zoom motorisé SELP28135G, et le facteur de zoom peut être commandé depuis la terre. Et comme nous avons maintenant la capacité vidéo 4K, nous pouvons enregistrer un fichier vidéo et le transmettre au sol comme fonction supplémentaire du système. Enfin, l’alimentation est externe, car il serait difficile de changer la pile étant donnée sa position, et nous pouvons l’allumer et l’éteindre depuis la terre.

Même équipé de l’objectif zoom motorisé (FE PZ 28-135 mm F4 G OSS) le α7S II s’ajuste dans le boîtier non modifié.

Développer l’imagination avec des images de l’espace

- Quel genre de personnes d’après vous bénéficieront des images que vous prenez?

En fait, toutes sortes de gens. Bon nombre de problèmes de la terre sont difficiles à apprécier dans la vie quotidienne, mais si on regarde depuis l’espace, cela devient frappant. Je souhaite que ces images stimulent l’imagination, éveillent la curiosité. Je serais également ravi que les enfants voient ces images et que cela donne envie à certains de travailler dans un domaine lié à l’espace – peut-être fabriquer une caméra pour une utilisation dans l’espace. Ce serait vraiment gratifiant de voir que nous avons encouragé des projets d’avenir.

La méthode d’alimentation a été modifiée, en remplaçant la pile par une alimentation externe

Toshitami Ikeda

Toshitami Ikeda

Ingénieur principal associé
Centre d’exploitation de mission et d’intégration
Direction des technologies des vols spatiaux habités
Agence japonaise d’exploration spatiale

Diplômé d’études supérieures, il a rejoint la NASDA (National Space Development Agency of Japan, actuellement JAXA). Impliqué dans les activités de développement et de promotion sur le Module d’expérimentation japonais KIBO depuis 2015.

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