L’invention s’inscrit dans le domaine de l’observation et de la visée des astres et des satellites au moyen d’une optique d’observation, et en particulier, des plateformes sur lesquelles sont installées ces optiques d’observation.

L’observation des étoiles est réalisée à l’aide d’une optique d’observation (par exemple un télescope ou une lunette astronomique) montée sur une monture. La monture est généralement installée sur un trépied. Afin de suivre le déplacement d’une étoile durant un intervalle de temps donné, l’optique d’observation doit être correctement orientée mais également sa direction constamment corrigée. L’orientation et la correction sont rendues possibles par l’utilisation d’une monture, c’est-à-dire d’un support permettant de fixer l’optique d’observation tout en maintenant des degrés de liberté de mouvement.

Il existe deux grands types de monture : les montures azimutales et les montures équatoriales (de type allemandes, à fourche, anglaises, etc.), bien connues de l’homme du métier.

Il existe également un autre ensemble de monture que l’on qualifie de table ou plateforme, la table équatoriale étant la plus connue. Une table équatoriale est une monture comprenant un plateau destiné à recevoir une optique d’observation et dont le mouvement spécifique autour de l’axe polaire (i.e. l’axe passant par les pôles Nord et Sud de la Terre) permet de contrebalancer le mouvement apparent des corps dû à la rotation de la terre. Les tables équatoriales se déclinent en différentes conception dont les plus connues sont la planchette équatoriale à charnière et la table équatoriale selon

Adrien Pon cet. On connaît de US5062699 une version améliorée de la table équatoriale selon Adrien

Poncet. US5062699 expose une table équatoriale dépourvu de pivot comprenant une plateforme supportée par 5 roulements dont le mouvement en rotation se fait autour d’un axe virtuel aligné avec l’axe polaire.

Etant données les distances en jeu lors de l’observation astronomique, ces tables équatoriales requièrent une grande précision lors de leur construction afin de ne pas engendrer des décalages de suivi dues à des erreurs de conception.

Lorsque l’on désire observer des corps dont l’éloignement par rapport à la terre est fini (par exemple le soleil ou un satellite géostationnaire), il est nécessaire de corriger cet éloignement afin de les suivre correctement tout au long d’un intervalle de temps donné.

Cependant, les montures traditionnelles telles que US5062699 n’intègrent pas la possibilité d’une correction de l’éloignement des astres ou des satellites.

La demanderesse a donc jugé nécessaire de proposer une nouvelle plateforme pour une optique d’observation permettant de suivre de façon fiable le mouvement apparent des étoiles ou du soleil ou des satellites géostationnaires pendant une longue durée. SOLUTION DE L’INVENTION

L’invention concerne donc une plateforme d’observation ou de visée spatiale pour une optique d’observation comprenant :

Un axe principal dont l’inclinaison est réglable ;

Un disque traversé en son centre par l’axe principal et dont le plan d’inclinaison est réglable, le disque étant mobile en rotation autour de son axe de révolution ; Un moyen de support d’une optique d’observation agençable parallèlement à une droite passant par un point A de l’axe principal et un point B fixe du pourtour du disque, la position du point A de l’axe principal étant ajustable le long de cet axe pour ajuster l’angle 3 entre la droite et le plan du disque, et

Une plateforme spatiale correspond à tout dispositif mécanique destiné à manipuler une optique d’observation, généralement un télescope ou une lunette astronomique.

Il s’agit d’une plateforme « spatiale » car elle permet le suivi correct de plusieurs types de corps spatiaux, c’est-à-dire au-dessus du sol, quelle que soit la distance par rapport à la surface de la terre (e.g. les étoiles, les satellites géostationnaires, le soleil ou tout objet physique présent dans l’espace) en corrigeant la trajectoire de visée par rapport aux dérives engendrées par leur mouvement apparent autour de la Terre. En effet, selon la distance, finie ou infinie, entre le corps spatial et l’observateur, la dérive des objets observés n’est pas la même. La plateforme de l’invention permet toutes les corrections et est donc très flexible.

La position de la plateforme sur la surface terrestre est ici appelée « point d’observation ».

La plateforme peut être installée sur un trépied.

La plateforme de l’invention comprend un premier axe principal dont l’inclinaison est réglable, c’est-à-dire qu’il est possible d’incliner cet axe d’un angle rp. Un zéro de référence peut par exemple être une normale à un plan horizontal de référence, par exemple le plan de l’horizon. Dans ce cas, lorsque rp = 0° , l’axe principal est purement vertical, cet axe est donc confondu avec le zénith du point d’observation. La déviation ou inclinaison de cet axe principal d’un angle rp implique que tous les éléments de la plateforme s’inclinent également d’un angle rp. En pratique, l’inclinaison selon rp se fait toujours dans l’axe du méridien du point d’observation.

Cet angle rp constitue donc un premier degré de liberté de la plateforme.

L’axe principal est un élément physique de la monture, qui peut par exemple être une tige ou un tube en métal, ou en plastique.

Le « disque » de la monture doit être ici entendu en un sens large, conceptuel. Il s’agit de toute pièce mécanique mobile en rotation dans un plan, autour d’un axe de révolution permettant de donner un mouvement de rotation à au moins un point (le point B) dans un plan perpendiculaire à l’axe de révolution, par exemple un disque plein troué en son centre, un tore ou encore un simple bras rigide dont une extrémité est en porte- à-faux et dont l’autre est fixé sur l’axe principal.

Le centre du disque de la monture est agencé pour être complètement traversé par l’axe principal décrit ci-dessus. Il peut par exemple être percé en son centre pour y installer une pièce de liaison de type rotule entre l’axe principal et le disque.

Ce disque peut être incliné selon un angle a par rapport à l’axe principal. Lorsque que le plan du disque et l’axe principal sont orthogonaux, a = 90° .

Cet angle a constitue le deuxième degré de liberté de la plateforme ; théoriquement, a varie entre 0° et 90° .

Ce degré de liberté permet principalement de corriger les dérives de suivi découlant de la latitude du lieu d’observation.

Ce disque est mobile autour de son axe de révolution. En d’autres mots, le disque peut tourner « sur lui-même ». Cet axe de révolution n’est pas confondu avec l’axe principal, excepté lorsque a =

90° .

L’axe de révolution est un axe virtuel, centré et orthogonal au plan de disque, qui lui est une pièce physique de la monture.

La plateforme comprend finalement un moyen de support d’une optique d’observation, par exemple une plaque ou un plateau.

Ce moyen de support est agencé de manière à être aligné avec une droite passant par un point A de l’axe principal et un point fixe B du pourtour du disque.

La position du point A de l’axe principal est ajustable le long de cet axe. Cette position du point A définit une hauteur (hauteur du point A) donnée par rapport à un zéro de référence qui est défini comme étant la hauteur du point A lorsque la droite passant par les points A et B est parallèle au plan du disque ( ? = 0° ).

Lorsque la hauteur du point A est non-nulle, le moyen de support forme un angle 3 non-nul avec le plan du disque.

Cet angle 3 est le troisième degré de liberté de la plateforme. Théoriquement, 3 varie entre 0° et 90° .

Le moyen de support est solidaire de l’axe principal et du disque, au niveau des points A et B respectivement, aux moyens d’articulations, par exemple des charnières ou des rotules, afin de permettre la révolution du disque sans déconnection des points A et B. A cette même fin, le moyen de support peut en outre être de longueur variable.

Le moyen de support peut accueillir une optique d’observation alignée avec la droite passant par les points A et B. L’optique d’observation est fixe par rapport au moyen de support. De cette manière, à chaque mouvement de la plateforme est associé un mouvement de l’optique d’observation.

La plateforme spatiale selon l’invention peut en outre comprendre une équerre optique pour estimer et/ou confirmer la distance de l’objet observé.

L’équerre optique correspond à tous les instruments permettant de repérer une perpendiculaire, par exemple un prisme droit. L’équerre optique est pivotable autour d’un axe pour donner l’angle d’incidence du point d’observation sur le disque tout en permettant une projection de ce point à l’infini. L’équerre optique est utilisée pour connaître l’angle d’incidence de la cible sur le disque et la projection de ce point à l’infini, pour inclure ce point de visée dans un système tangente - cotangente. Elle permet ainsi de vérifier si l’objet observé est à l’infini ou pas.

L’invention concerne également une méthode d’utilisation de la plateforme spatiale.

Un point d’observation donné peut être défini par une latitude et une longitude et l’altitude. Ces trois paramètres permettent de procéder à une première mise en station de la plateforme. En pratique, il s’agit de rendre le plan du disque parallèle à l’équateur en faisant varier l’angle alpha et d’aligner la visée de l’optique d’observation dans l’axe du méridien. Cette première mise en station est réalisée indépendamment de l’objet visé et implique toujours que l’axe principal soit au zénith (rp=O° ).

Ensuite, dépendamment de la nature d’objet que l’on désire observer, il peut être nécessaire d’effectuer une seconde mise en station. Cette seconde mise en station correspond à fixer les angles / et cp tel que l’agencement final de la plateforme d’observation puisse corriger la dérive de l’objet visé. Une fois cette seconde mise en station réalisée, il suffit d’appliquer une rotation au disque de la plateforme de vitesse égale à la vitesse de rotation de la terre afin de suivre l’objet cible.

La méthode concerne donc une méthode d’observation d’un objet spatial depuis une latitude L et un méridien M, à l’aide de la plateforme spatiale de l’invention, comprenant les étapes de :

- On incline le disque d’un angle a de manière à ce que le disque soit parallèle au plan équatorial de la terre ;

- On dispose l’optique d’observation selon un angle 3 dépendamment de l’éloignement de l’objet spatial et de sa déclinaison ;

- Si nécessaire, on incline l’ensemble de la plateforme d’observation selon un angle rp dépendamment de la position de l’objet spatial par rapport au plan équatorial, et

- On vise l’objet spatial en appliquant si nécessaire une rotation au disque de la plateforme.

Pour observer un objet non-géostationnaire, après les réglages, on suit le déplacement de l’objet spatial en appliquant une rotation au disque pour compenser la dérive par rapport au point d’observation.

Pour l’observation du soleil, il peut être nécessaire préalablement d’installer un filtre de protection sur l’optique d’observation.

Selon les cas il peut aussi être nécessaire l’aligner la visée de l’optique d’observation avec l’axe du méridien, par exemple avant de disposer l’optique d’observation selon l’angle 3 . Dans tous les cas, dans une première étape, on peut fixer la plateforme spatiale à un trépied dont la plateforme est horizontale.

La présente invention permet donc, à l’aide d’une optique d’observation unique, simplement en ajustant les valeurs de a , fi et rp de suivre le mouvement d’un corps céleste dont l’éloignement est infini ou non et dont le plan de l’orbite est parallèle ou non au plan équatorial. Ceci est rendu possible car la plateforme, via son mécanisme, « reprend » la dérive de trajectoire de l’objet spatial. Cette dérive est notamment due au fait que le point d’observation n’est pas le centre de la terre.

La plateforme permet également de simuler la trajectoire du soleil en tenant compte des éphémérides.

Lorsque l’on désire observer le ciel depuis un point d’observation sur terre, il est possible de regarder vers le nord ou vers le sud (pour une longitude et une latitude donnée). Lors d’une révolution complète de la terre, le zénith du point d’observation forme un cône dont l’axe de révolution est l’axe polaire et qui a pour sommet le centre terrestre (NB : si rp n’est pas nul, le cône est décalé du zénith réel). Pour observer ce qui se trouve compris dans le cône depuis l’hémisphère nord (sud), il faut regarder vers le nord (le sud) et pour regarder ce qui n’est pas compris dans le cône, il faut regarder vers le sud (le nord). Evidemment, ces zones visées sont limitées par la ligne d’horizon. En pratique, ceci a pour conséquence de devoir appliquer une rotation de 180° à la plateforme d’observation suivant la zone que l’on désire observer.

Ainsi, lorsqu’une mise en station précise de la plateforme de l’invention est faite, la dérive du sujet est nulle par rapport à la mire tant que l’on compense la rotation de la terre. Les mesures ou observations se rapprochant du zénith deviendront délicates dues aux limites mécaniques de la plateforme. Comme illustré sur la figure 9, une variation de l’angle rp permet de se dégager du zénith réel (correspondant à la latitude L). Il conviendra alors de faire une correction du disque pour ramener son parallélisme avec l’équateur et considérer que le cône et son sommet auront évolué d’autant. L’axe principale du cône dans tous les cas sera confondu avec l’axe de rotation nord-sud terrestre, à l’exception du cas ou l’angle rp additionné à l’angle de latitude formeront deux angles complémentaires (total 90° ). A ce moment, le cône devient un cylindre parallèle à l’axe nord-sud terrestre. L’implémentation d’un angle rp place l’observateur a une latitude virtuelle sur un globe virtuel dont le rayon est modifié par rapport au rayon terrestre, le centre du cône d’observation étant le centre de ce globe virtuel. Les points 102, 107 et 108 ainsi que le disque auxquels il est fait référence sur la figure 9 sont ceux définis sur les figures 1 à 8.

La plateforme de l’invention permet non seulement l’observation d’objets spatiaux, mais peut servir comme outil de visée pour orienter une parabole de réception télécom, focaliser les rayons solaires sur un foyer à l’aide d’une parabole ou comme cadran solaire de haute précision ou calendrier solaire.

L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description suivante en référence aux dessins sur lesquels :

La figure 1 est un schéma d’une plateforme spatiale dans une position quelconque et sur laquelle est fixée une optique d’observation;

La figure 2 est un schéma de la plateforme spatiale de la figure 1, dans une autre position dont rp, a et 3 ont des valeurs quelconques ; La figure 3 est un schéma de la plateforme spatiale utilisée pour observer une étoile à une latitude L donnée ;

Les figures 4 et 5 sont des schémas de la plateforme spatiale utilisée pour observer l’orbite géostationnaire à une latitude L donnée;

Les figures 6 et 7 sont des schémas de la plateforme spatiale utilisée pour observer le soleil à une latitude L,

La figure 8 illustre une position d’observation variante de la figure 2, et

La figure 9 illustre des déviations de l’angle pour pallier aux contraintes mécaniques de l’optique d’observation.

La description d’un mode de réalisation de l’invention, dans deux configurations différentes, va être présenté.

Une étoile située sur la voûte céleste est localisée par une ascension droite et une déclinaison dont l’équateur céleste et le point vernal sont les références, respectivement.

En référence aux figures 1 et 2, une plateforme spatiale 1 pour une optique d’observation 2, ici un télescope, est un assemblage mécanique comprenant premièrement un socle 100 qui peut être fixé sur un trépied.

Ce socle comprend des moyens de fixation (ici non représentés) dudit socle au trépied. La plateforme comprend également un premier axe 101 immuable reliant le socle 100 à une articulation 102, qui solidarise l’axe 101 à un axe principal réglable 103. Cette articulation possède un unique degré de liberté en rotation, ici un pivot. Ce pivot est donc le premier degré de liberté permettant d’impartir un angle rp entre l’axe 101 et l’axe principal 103. Ce pivot peut être pourvu d’un système de serrage (ici non représenté) permettant de maintenir l’axe principal 103 incliné.

Avantageusement, un système de graduation en degré (ici non représenté) peut être agencé sur l’articulation 102.

L’articulation 102 pourrait être différent d'un pivot, comme par exemple un point mobile sur une courbe, comme par exemple un U, un col de cygne ou un fer à cheval.

La plateforme comprend également un disque 104 traversé en son centre par l’axe vertical réglable 103 et dont le plan d’inclinaison est réglable d’un angle a par rapport à la normale, le disque étant mobile en rotation autour de son axe de révolution. Un moyen de support 105, ici un plateau circulaire, est utilisé pour fixer la monture d’observation 2 sur la plateforme. Ce moyen de support est agencé sur une glissière 106, dont les extrémités sont fixées à des articulations 107 et 108, ici des rotules. Une équerre optique 109, optionnelle, est ici également associée au disque 104.

La première articulation 107 est fixée sur la surface supérieure et proche du pourtour du disque.

L’inclinaison de l’axe principal 103 est réglable par rapport à la normale, l’axe 101 étant destiné à être aligné sur la normale. L’inclinaison de cet axe principal permet donc de basculer ensemble tous les éléments de la partie supérieure de la plateforme. Généralement, ce degré de liberté est utilisé afin de corriger la différence angulaire entre la plan équatorial et le plan de l’écliptique.

La hauteur de l’extrémité dudit axe principal est réglable. Dans le mode de réalisation présenté, l’axe 103 est un axe télescopique pouvant être réglé à une hauteur donnée par rapport à un zéro de référence qui est défini comme étant la hauteur de l’extrémité de l’axe 103 permettant de placer le moyen de support 105 parallèle au plan du disque.

La rotation du disque autour de son axe de révolution peut être manuelle.

Avantageusement, la rotation du disque peut être motorisée à l’aide d’un moteur électrique qui entraine le disque par le biais d’un engrenage ou d’une courroie.

Ce degré de liberté permet d’aligner le plan du disque avec le plan équatorial de la terre. La valeur de l’angle a dépend donc de la latitude du lieu d’observation.

Le disque est ici par exemple évidé en son centre, d’un évidement au moins égal à la taille de la section de l’axe 103 permettant le passage de l’axe 103.

Le disque est fixé à l’axe principal 103 à l’aide d’un système de fixation (ici non représenté). Avantageusement, ce système de fixation comprend un roulement mécanique qui facilite la rotation du disque sur lui-même.

Un disque est ici illustré, mais il pourrait s’agir d’un bras.

Un système de graduation en degré associé à l’inclinaison a du disque peut être intégré à la plateforme spatiale, afin de régler avec précision et faciliter l’inclinaison du disque.

La variation de la longueur de la glissière permet de gérer les variations de distance entre les points de fixation 107 et 108, lors de l’allongement de l’axe principal 103 ou lors de la rotation du disque, dont l’axe de révolution n’est pas confondu avec l’axe principal 103. Ici, la glissière est une glissière de section rectangulaire composée de deux éléments imbriqués l’un dans l’autre (ici non représentés) et mobiles en translation l’un par rapport à l’autre.

Alternativement, la glissière 106 peut être un tube télescopique ou une glissière dont la section est en forme de U.

La glissière 106 permet de relier le disque 104 et l’axe principal 103, tout en permettant au disque d’avoir une inclinaison variable et d’être mobile en rotation et en permettant à l’axe 103 d’avoir une hauteur variable.

La première articulation 107 est ici fixée sur la surface supérieure et proche du pourtour du disque. Alternativement, l’élément 107 pourrait être fixé sur le bord du disque. La seconde articulation 108 est ici fixée à l’extrémité de l’axe principal 103. Par assemblage, la hauteur de l’élément 108 est donc variable et engendre, pour une inclinaison donnée du disque, un angle 3 entre le plan du disque et le moyen de support 105 : c’est le troisième degré de liberté de la plateforme.

Un système de graduation en degré (ici non représenté) associé au degré de liberté 3 peut être agencé sur l’articulation 107.

Lorsque rp est nul et que a corrige la latitude d’observation (c’est-à-dire que le plan du disque est parallèle au plan équatorial), pour un angle 3 nul, la plateforme est une plateforme équatoriale, bien connue de l’homme du métier.

Alternativement, lorsque rp est nul et que a corrige la latitude d’observation (c’est-à- dire que le plan du disque est parallèle au plan équatorial), un angle 3 non-nul permet de viser une orbite située sous le plan équatorial mais dont le rayon est fini. Alternativement encore, lorsque rp est non-nul et que a corrige la latitude d’observation un angle 3 non-nul permet de viser une orbite située dans un plan incliné d’un angle rp par rapport au plan équatorial mais dont le rayon est fini.

Dépendamment des valeurs données de a et 3 , une révolution complète du disque implique que le moyen de support se déplace en glissant sur l’enveloppe d’un cône droit ou oblique formé par le mouvement de la glissière, et donc du moyen de support, autour de l’axe principal 103. Ce mouvement est indépendant de l’inclinaison de l’axe principal 103, donc de rp. Le cône décrit est oblique lorsque a est différent de 90° . Dans le cas d’un cône oblique, la distance séparant les articulations 107 et 108 varie donc, ainsi que l’angle 3 , au cours d’une révolution du disque.

La figure 1 présente la plateforme pour une position par défaut, c’est-à-dire pour rp =0° , a = 90° et 3 = 0° . Par exemple, cela représente la configuration de la plateforme spatiale lorsqu’elle est utilisée au pôle Nord.

La figure 2 présente la plateforme illustrée à la figure 1 pour des valeurs quelconques de rp, a et 3 et met en avant les trois degrés principaux de liberté de la plateforme. La méthode d’utilisation de la monture de l’invention pour des observations de trois corps spatiaux de nature différentes va maintenant être expliquée.

En référence à la figure 3, la méthode est utilisée lorsqu’un utilisateur désire observer les étoiles alors qu’il se trouve à une latitude L. Dans ce cas, l’utilisateur fixe la plateforme 1 sur un trépied 30. Dans cette configuration, l’axe 101 est aligné à l’axe principal vertical réglable 103, les deux étant alignés avec la normale à la surface de la Terre (cp=O). Ensuite, l’utilisateur incline le disque d’un angle a = L° par rapport à cette normale. A cette étape, le plan du disque est mis parallèle au plan équatorial et son axe de révolution est parallèle à l’axe polaire. L’équerre optique 109 est utilisée pour viser l’étoile afin de confirmer qu’il s’agit bien d’une étoile située à l’infini.

Une première rotation du disque est alors réalisée afin d’aligner l’axe de visée de l’optique avec le corps -cible. Finalement, une fois tous ces réglages sécurisés, pour suivre parfaitement le mouvement apparent de l’étoile sur la voûte céleste, il suffit d’appliquer au disque une rotation pour compenser la dérive de la rotation de la terre.

La figure 2 illustre la disposition de la lunette pour observer sous le plan du disque. La figure 8 illustre quant à elle la disposition de la lunette pour observer au-dessus du plan du disque. La direction de visée de la lunette est inversée, les réglages décrits ci- dessus restant par ailleurs les mêmes.

En référence aux figures 4 et 5, la plateforme peut également être utilisée pour observer, à un latitude L, un satellite géostationnaire. Dans ce cas, l’utilisateur fixe la plateforme 1 sur un trépied 30. Comme pour la méthode précédente, l’axe principal réglable 103 est donc aligné avec la normale à la surface de la Terre (cp=O). Ensuite, l’utilisateur incline le disque d’un angle a = L par rapport à cette normale. A cette étape, le plan du disque est parallèle au plan équatoriale et son axe de révolution est parallèle à l’axe polaire. L’utilisateur incline ensuite le moyen de support de l’optique en ajustant la hauteur de l’extrémité de l’axe principal 103, déplaçant ainsi le point 108 vers le haut et plaçant le moyen de support 105 à un angle 3 avec le disque. L’inclinaison (l’angle ? ) est déterminée selon la latitude et le rayon de l’orbite géostationnaire. L’angle est déterminé à partir de formules trigonométriques, du reste bien connues de l’homme du métier. A cette étape, l’axe de visée de l’optique n’est plus parallèle au plan équatorial et cet axe de visée intercepte le plan équatorial à une distance du centre de la terre équivalente au rayon de l’orbite géostationnaire. Cependant, l’angle a étant resté inchangé, le plan du disque est toujours parallèle au plan équatorial. L’observateur tourne ensuite le disque de la plateforme une unique fois afin d’aligner la visée du télescope avec le satellite géostationnaire, comme le montre la figure 4. Compte-tenu des propriétés intrinsèques à l’orbite géostationnaire, le disque ne doit plus être mis en rotation afin de suivre le mouvement du satellite et l’observation peut commencer. Dans le cas d’un satellite géostationnaire, son orbite étant dans le plan équatorial, aucune correction par le biais de l’angle rp ne doit être appliquée.

En référence aux figures 6 et 7, la plateforme de l’invention peut également être utilisée pour observer le soleil depuis une latitude d’observation L. Dans ce mode d’utilisation, l’utilisateur fixe la plateforme sur un trépied 30. Ensuite il incline le disque d’un angle a = L par rapport au zénith. L’utilisateur incline ensuite le moyen de support de l’optique en ajustant la hauteur de l’extrémité de l’axe principal, ce qui correspond à augmenter l’angle 3 . Comme précédemment, la valeur de cet angle est déterminée grâce à la latitude et à la distance terre-soleil au moment T de l’observation. A ce stade, l’axe de visée du télescope pointe donc sur un endroit de l’orbite (apparente) céleste. L’observateur aligne la visée avec la position du soleil sur son orbite en tournant une première fois le disque (figure 5). Finalement, pour suivre le mouvement apparent du soleil dans le ciel, il suffit d’appliquer au disque une rotation d’une vitesse égale à la vitesse de rotation de la terre.