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Vidéos 4K immersives filmées depuis l'espace avec l'α7S II 

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

L'α7S II a capturé avec succès les toutes premières vidéos 4K prises dans l'espace avec un appareil de type commercial.

Le nouveau système d'appareil photo, qui comprend un α7S II, a été installé sur la plateforme extérieure (EF) du module d'expérimentation japonais (KIBO) de Station spatiale internationale (ISS). 

Le H-II Transfer Vehicle ou KOUNOTORI, un vaisseau cargo spatial japonais au service de la Station spatiale internationale, a été lancé le 9 décembre 2016 depuis le centre spatial de Tanegashima, la plus grande base de lancement de fusée au Japon, avec un appareil photo α7S II Sony révolutionnaire en son bord. Cet appareil nous offre la possibilité de voir, sur terre, des images capturées dans l'espace en 4K ou dans une résolution vidéo Full HD, ainsi que des photos de 12 mégapixels.
La Station spatiale internationale orbite à environ 400 km au-dessus de la terre, à une vitesse approximative de 8 km/s. La rotation autour de la terre prend environ 90 minutes (16 orbites par jour), soit une vitesse plus rapide qu'une balle de fusil.
Comment expliquer le choix de l'α7S II pour une utilisation dans l'environnement incroyable qu’est celui de l'espace et quel type de sujets l'équipe espère-t-elle capturer ? Nous avons discuté avec Toshimati Ikeda, ingénieur supérieur adjoint de JAXA et responsable du système d'appareil photo extérieur.

(Entretien réalisé le 13 décembre 2016)

Fournir des images visibles uniquement de l'espace

Phénomènes naturels inhabituels et apparence changeante de la planète.

- Pour commencer, pouvez-vous nous en dire plus sur la mission, le rôle et le but de l'appareil photo installé à l'extérieur du module spatial ?

La mission de cet appareil est d'enregistrer des images claires de la Terre depuis la Station spatiale internationale. En capturant des images exceptionnelles et immersives depuis l'espace de phénomènes terrestres tels que des catastrophes de grande envergure, vous pouvez saisir certains aspects de la situation qui sont invisibles sur le terrain, comme les dégâts et l'ampleur de l'impact. Nous pouvons par ailleurs explorer les changements environnementaux en prenant des photos continues d'un endroit spécifique, comme un point d'observation fixe. Nous pouvons par exemple étudier les changements de couleur de la mer en photographiant un volcan sous-marin ou suivre les mouvements des glaces à la dérive. En reconnaissant ces types d'évolution de la Terre, nous pouvons contribuer à la compréhension des enjeux environnementaux mondiaux. Nous pensons également que transmettre des images invisibles depuis la Terre suscitera un intérêt accru pour le développement spatial. 

- L'α7S II peut capturer des films et des photos. Comment allez-vous séparer ces applications ?

Je pense que les scènes dynamiques des véhicules de transfert de cargaison, tels que KOUNOTORI à l'approche ou au départ de la Station spatiale internationale, ou encore de l'archipel japonais depuis la Station en pleine traversée entre le Sud et le Nord, peuvent être saisies de manière très réaliste avec des vidéos. En revanche, les photos offrent une meilleure reproduction des nuances de couleurs, qui peuvent être utilisées lors de l'analyse d'évolutions subtiles, tels que les couleurs des océans et des forêts.

Attentes en matière de haute sensibilité de l'α7S II et première vidéo 4K filmée depuis l'extérieur de la Station spatiale internationale

Possibilité de capturer des images lumineuses de l'espace et de la planète Terre la nuit

- Pourquoi l'α7S II a-t-il été choisi comme appareil photo pour cette mission ?

Le système d'appareil photo à l'extérieur de la station est contrôlé depuis la Terre via des commandes à distance et transmet des données d'images. C'est pour cette raison que l'α7S II, qui dispose déjà une d'interface USB intégrée et qui prend en charge les commandes de fonctionnement, s'est révélé être le choix idéal comme appareil photo extérieur offrant une grande facilité d'utilisation d'un point de vue technique. De plus, les phénomènes tels que les aurores ou météores, ou encore la terre vue la nuit depuis l'espace, sont quelque peu différents de ce que l'on voit au sol, et la haute sensibilité offerte par l'α7S II est idéale pour les prises de vue de nuit. La Station spatiale internationale orbite autour de la terre toutes les 90 minutes. Avec notre ancien système, il était impossible d'effectuer des prises de vue la nuit, qui se produisait toutes les 45 minutes. Je suis impatient de profiter des performances de l'appareil et de sa capacité à fonctionner la nuit par très faible luminosité.

- Je pense que les attentes en matière de vidéos 4K filmées dans l'espace sont également élevées.

La possibilité d'enregistrer des films 4K est aussi un aspect important. Ce sera la première fois que des vidéos 4K seront filmées à l'aide d'un appareil du commerce installé à l'extérieur de la Station spatiale internationale, et je me réjouis de capturer des séquences plus vives que jamais. Au début, il était prévu que nous utilisions l'α7S. Puis, en 2016, il a été décidé de le remplacer par un modèle de 2e génération, l'α7S II, qui offre un enregistrement vidéo 4K interne. Nous disposions de peu de temps pour l'installation, et les nouveaux tests furent très difficiles. La compatibilité des commandes des appareils α7S et α7S II et le fait qu'ils utilisent les mêmes capteurs nous ont permis de réutiliser quelques éléments. En revanche, certaines pièces et aspects logiciels différaient légèrement, comme la séquence lors de la mise sous tension, et des ajustements ont été nécessaires.
Les ingénieurs Sony nous ont fourni des informations sur les modifications partielles du microprogramme et les différences entre l'α7S et l'α7S II, nous permettant de réaliser les évaluations et ajustements nécessaires avant de l'intégrer à KIBO.
Nous nous réjouissons des possibilités de prises de vue en 4K offertes par cet appareil.

- A part la fonction de vidéos 4K, existe-t-il d'autres différences avec l'appareil photo précédemment installé ?

Avant, l'appareil photo fixé sur la plateforme extérieure de KIBO était installé de façon à être toujours face à la Terre. Désormais, nous disposons d'une fixation permettant à l'appareil de se déplacer sur 2 axes, ce qui signifie que même lorsque nous sommes face à la Terre, nous avons la liberté de bouger et de capturer l'espace. Cette possibilité d'effectuer des prises de vue de la Terre et de l'espace à partir de différents angles nous offre des images qui étaient jusqu'à maintenant impossibles à saisir.

α7S II et objectif [FE PZ 28-135 mm F4 G OSS], appareil photo extérieur de l'ISS 

[Vue extérieure du module d'expérimentation japonais et emplacement de la fixation de l'appareil photo]

La fixation de l'appareil photo est placée à l'extrémité du module d'expérimentation japonais KIBO. Cet emplacement permet de capturer des images de la Terre et de l'espace. Le module KIBO est équipé d'un sas et d'un bras robotique qui permettent diverses expériences ainsi que l'installation ou la mise sous tension de matériel d'observation, sans recourir à l'activité extravéhiculaire des astronautes.

Source : JAXA

Source : JAXA

Module d'expérimentation japonais (JEM)

Module d'expérimentation japonais (JEM)

1. Module pressurisé 2. Module d'expérimentation logistique-Section pressurisée 3. Sas du JEM 4. Système de manipulation à distance du JEM 5. Plateforme extérieure 6. Emplacement de l'α7S II

Module i-SEEP (IVA-replaceable Small Exposed Experiment Platform) et installation de l'appareil photo


Module i-SEEP et installation de l'appareil photo 

Une batterie de tests pour garantir un fonctionnement sûr et stable dans l'espace

- Comment l'α7S II a-t-il été acheminé vers la Station spatiale internationale ?

L'espace étant une zone de vide, la chaleur n'est pas dissipée par la convection de l'air. Pour surmonter ce phénomène, l'appareil et son objectif ont été placés dans un boîtier en aluminium, le module de l'appareil photo, et l'optimisation du contact avec ce boîtier en aluminium contribue à l'évacuation de la chaleur. Le module de l'appareil photo, protégé par des matériaux matelassés, se trouvait dans le cargo pressurisé transporté par le module japonais KOUNOTORI.

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

Tout d'abord, nous avons commencé par des tests visant à garantir que les radiations cosmiques n'entraîneraient pas le dysfonctionnement ou la rupture de l'appareil. Nous avons également fait des essais pour déterminer si ce dernier pouvait fonctionner dans le vide et dans les températures extrêmes de l'environnement spatial. Nous nous sommes assurés que l'appareil puisse résister aux vibrations du décollage et fonctionner sans causer d'interférences électromagnétiques.
De plus, nous avons testé la tolérance de l'appareil photo aux bruits électriques et électromagnétiques produits par les autres équipements de l'ISS, et avons vérifié qu'il pouvait être contrôlé facilement depuis la terre, et que nous pouvions extraire nos images. Avant l'installation de l'appareil sur la plateforme extérieure, ce dernier a passé quelque temps sur le module d'expérimentation, dans lequel les astronautes vivent et travaillent dans une tenue vestimentaire ordinaire. Toutes sortes de tests ont été effectués pour s'assurer qu'aucun élément ne les affecterait, comme par exemple l'émission de gaz nocifs.

Appareil photo extérieur. La forme circulaire inférieure est l'objectif. Le trou circulaire du boîtier permet à l'objectif de prendre des photos

De manière générale, le matériel n'a pas été modifié

Une technologie fiable qui offre une excellente résilience environnementale  

- Disposez-vous d'installations d'équipements spéciales qui facilitent le fonctionnement de l'appareil photo dans les circonstances uniques que sont celles de l'espace ? 

Dans cet environnement, si l'appareil photo est orienté vers le soleil, la lumière de ce dernier entraîne une augmentation progressive et considérable de la température. Inversement, éloigner l'appareil du soleil engendre des températures extrêmement basses. Les écarts de température pouvant dépasser 200 °C, nous utilisons un radiateur pour réguler la chaleur et un appareil chauffant pour faire face au froid, afin de rester dans une plage de températures propice au fonctionnement.
Le matériel de l'appareil photo n'a subi pratiquement aucun changement. Nous avons effectué de nombreux tests et avons rencontré très peu de problèmes. Le fait que nous ayons pu utiliser l'α7S II tel quel dans cet environnement est un gage de sa fiabilité et sa résilience.

- Pouvez-vous nous expliquer comment l'α7S II a été paramétré pour une utilisation dans l'espace ?

Etant donné que l'appareil est contrôlé à distance depuis la Terre, nous avons modifié une partie du microprogramme pour pouvoir changer les paramètres de prise de vue via les commandes de fonctionnement. Pratiquement tous les réglages d'exposition et autres paramètres peuvent être contrôlés à distance. Nous utilisons désormais l'objectif à zoom motorisé SELP28135G, et le réglage de ce dernier peut être effectué sur terre. En outre, comme nous disposons désormais de la fonctionnalité de vidéos 4K, nous pouvons enregistrer des fichiers vidéo et les transmettre sur terre, ce qui est une fonction supplémentaire du système général. Enfin, nous utilisons une alimentation externe, car il serait délicat de changer la batterie étant donné son emplacement, et l'appareil peut être éteint ou allumé depuis notre planète.

Même équipé de l'objectif à zoom motorisé (FE PZ 28-135 mm F4 G OSS), l'α7S II tient dans le boîtier, sans modification.

Enrichir les capacités d'imagination et éveiller des aspirations avec des images de l'espace

- Vous aimeriez que vos images soient vues par quel genre de personnes ?

Par toutes sortes de personnes. Il est difficile de se rendre compte des problèmes de la planète Terre dans notre vie quotidienne mais, vus de l'espace, ceux-ci sont saisissants. Je souhaite enrichir l'imagination des gens à travers les images et éveiller leur curiosité. Je serais également enchanté si un plus grand nombre d'enfants décidait de travailler dans le domaine de l'espace après avoir vu nos images, et peut-être d'inventer un appareil photo destiné à une utilisation spatiale. Ce serait une réelle satisfaction que de savoir que nous avons contribué à façonner des carrières.

La méthode d'alimentation a été modifiée, en remplaçant la batterie par une alimentation externe

Toshitami Ikeda

Toshitami Ikeda

Ingénieur supérieur
Mission opérations & centre d'intégration,
Direction technologique des vols spatiaux
Agence japonaise d'exploration spatiale (JAXA)

A rejoint NASDA (Agence nationale de développement spatial du Japon, désormais JAXA) après l'université. Impliqué dans le développement et les activités promotionnelles du module d'expérimentation japonais, KIBO. Titulaire du poste depuis 2015.

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