TimeBox II : un petit boîtier pour de grandes ambitions
La TimeBox II est une version simplifiée
– et tout aussi précise – de la TimeBox originale qui était au catalogue de Shelyak depuis plusieurs années. Elle est nettement moins chère, et c’est là un élément de nature à transformer radicalement les observations d’occultations d’étoiles.
François COCHARD
Directeur général de Shelyak Instruments
Janvier 2025
Nouveau – avril 2025 – Fichier de log
A partir de la version 1.1.5, le logiciel TimeBox II produit un fichier de log qui garde une trace précise des actions du logiciel. Cela permet de vérifier que tout s’est bien passé, mais c’est aussi un moyen efficace de vérifier qu’aucun autre logiciel ne change les paramètres de l’horloge du PC.
Foire aux Questions – FAQ
Vous trouverez à la fin de cet article une FAQ, pour aller plus loin sur quelques aspects techniques – n’hésitez pas à nous transmettre vos propres questions.
La solution apportée par la TimeBox II a deux avantages majeurs : elle est très simple à mettre en oeuvre, et elle est peu coûteuse. Bien entendu, elle apporte une précision suffisante pour observer la plupart des événements de ce type (quelques milli-secondes par rapport à un temps absolu). Ces deux avantages vont permettre de rendre ces mesures accessibles au plus grand nombre, ce qui est de nature à profondément transformer la recherche sur les astéroïdes dans les prochaines années.
Notre volonté, au sein de Shelyak Instruments, en mettant cet équipement à votre disposition est donc simple et ambitieuse : multiplier fortement le nombre d’observateurs dans le monde, pour apporter un « outil nouveau » (que constitue la communauté des astronomes amateurs) à la communauté scientifique.
Au cours d’échanges avec les experts de ce domaine – la mesure des occultations d’étoiles – j’ai compris que c’est vraiment le nombre qui fait la force. Plus il y aura d’observateurs répartis sur tous les territoires, plus on pourra multiplier les observations concertées, et plus on apportera de données à la science. Plus les observateurs seront aguerris, plus on pourra faire des observations « ambitieuses » (par exemple des objets plus petits, dont les temps d’occultation sont courts, et dont l’orbite est moins bien connue).
Cette première version a fait ses preuves – elle a permis de nombreuses observations précises – mais son prix a été rapidement perçue comme un frein. En accord avec César, nous avons donc « repris notre copie », et on a cherché à utiliser au mieux les outils et technologies d’aujourd’hui pour réduire fortement les prix ; l’objectif était de proposer une solution à moins de 200€TTC.
Il se trouve qu’on vit – au moins dans le domaine de l’astronomie – une époque formidable, et que les outils à notre disposition sont magiques : conception intégrée de cartes électroniques, impression 3D, logiciels libres… c’est grâce à ces outils que la TimeBox II existe aujourd’hui.
Pour notre part, nous restons à l’écoute de toutes vos expériences pour améliorer encore nos solutions techniques ; en particulier, on peut faire évoluer le logiciel si cela peut vous aider.
Vous trouverez dans ce chapitre des éléments techniques qui ont fait l’objet récemment de questions ou de remarques à propos de la TimeBox II. L’occasion d’aller dans le détail de certains sujets intéressants.
Quelle est la précision de datation ?
La TimeBox II assure un écart de temps entre l’horloge de votre PC Windows et le temps GPS (UTC) inférieur ou égal à 2 millisecondes. Vous pourrez d’ailleurs observer vous mêmes dans le fichier de log du logiciel les écarts effectifs et les corrections apportées. Néanmoins, la datation des images ne dépend pas exclusivement de la précision de l’horloge. Il est aussi dépendant du logiciel d’acquisition et de sa manière de « marquer » les images avec l’information de date. Ainsi que de toute la « mécanique » de l’OS (en l’occurrence Windows), entre le moment où l’horloge du PC est interrogée et où l’information de temps est « livrée » au logiciel. En pratique, il peut y avoir des écarts de l’ordre de la dizaine de millisecondes, si le PC ne fait pas tourner trop de logiciels « gourmands en ressources » en même temps. Cette latence entre l’horloge et la date effectivement enregistrée dans les images peut être mesurée, par exemple en utilisant la LED ‘PPS’ de la TimeBox II. On peut alors corriger la datation effective des images, soit dans le logiciel, soit a posteriori. On atteindra alors une précision effective de quelques millisecondes.
Quelle précision est requise pour les occultations d’étoiles par des astéroïdes ?
Il n’y a pas de réponse simple à cette question, parce que ça va dépendre de plusieurs paramètres ; par exemple la durée de l’occultation, ou le nombre d’observateurs. Ce que j’ai entendu des spécialistes, c’est que la plupart des occultations requièrent une précision d’une dizaine de millisecondes, voire même un peu plus (100ms ?). Disposer d’une précision de quelques millisecondes (ce qu’apporte la TimeBox II) est dont largement suffisant dans une grande majorité de cas.
Une précision importante. On parle bien d’une datation absolue, c’est à dire par rapport à une référence « universelle » (en l’occurrence le temps UTC donné par le réseau GPS). Le but est que plusieurs observateurs répartis sur la trajectoire de l’astéroïde aient tous une datation identique, à quelques millisecondes près.
Une datation GPS intégrée à la caméra, c’est mieux, non ?
En toute rigueur, oui, puisque la référence de temps est « plus proche de la caméra », et la datation des images est moins dépendante de l’OS (Windows). Mais cela se fait au détriment de quelques autres paramètres :
- Les caméras avec datation intégrée sont rares, et imposent un type de capteur. Or les capteurs CCD et maintenant CMOS évoluent vite… disposer d’une caméra plus sensible est un autre atout important pour des observations de qualité. Avec la TimeBox II, on choisit la caméra que l’on veut, sans restriction ; et même la caméra que l’on a déjà chez soi !
- Ces caméras sont chères (par rapport à des caméras adaptées aux occultations).Et certes il y a probablement une plus grande précision dans une caméra intégrée, mais la TimeBox II est suffisante pour faire des mesures d’occultation de grande qualité dans la majeure partie des cas.
La TimeBox II, c’est juste un module GPS, non ?
Oui et non. Sur le plan matériel, la TimeBox II est un module GPS et un micro-contrôleur (en l’occurrence un RP2040 de la fondation Raspberry Pi), et une connexion USB, le tout dans un petit boîtier. Mais la TimeBox II c’est aussi un logiciel très simple d’utilisation, qui permet une mise en oeuvre rapide et fiable. Cette simplicité de mise en oeuvre est centrale pour nous : on manque tous de temps, et on n’a pas envie de lire des documentations pendant des heures. Tout a été mis en oeuvre de notre côté pour pouvoir vous dire avec aplomb : allez-y, faites des observations d’occultations, c’est facile et gratifiant ! Je sais d’expérience que c’est une clé principale si on veut de plus en plus d’observateurs.
La solution TimeBox II dispose-t-elle d’un fichier de log ?
Oui, depuis la version 1.1.5. Non seulement il enregistre toute l’activité du logiciel, mais en outre il vous dit si un autre logiciel a changé les paramètres de l’horloge – c’est un cas que l’on a rencontré pour de vrai, et qui n’a pas été facile à comprendre !
Un serveur NTP fait-il la même chose que la TimeBox II ?
D’une certaine manière, oui. Un serveur NTP est un « serveur de temps » sur internet, et la TimeBox est en quelque sorte un serveur de temps sur l’USB. Le principe de départ est le même, c’est juste la solution technique qui diffère. Mais je vois deux arguments en faveur de la TimeBox II :
- Comme un serveur NTP est sur internet, les temps de latence sont potentiellement encore plus grands qu’à l’intérieur de l’ordinateur. Je n’ai pas d’expérience pratique, mais j’ai entendu que la précision effective n’était pas toujours au rendez-vous.
- Les observations d’occultation se font souvent en rase campagne… là où internent ne va pas forcément. Alors si on doit se connecter à internet par le biais de son téléphone, les écarts de temps sont encore plus grands. A l’inverse, un module GPS, ça marche très bien en rase campagne.
Pourquoi recaler l’horloge du PC ? Il dispose bien d’une horloge à quartz ?
Oui, bien sûr un PC dispose d’une horloge à Quartz. Mais ce sont des quartz de piètre qualité, qui dérivent souvent de plusieurs secondes par jour. Cela ne pose pas de problème au quotidien, surtout si le PC se remet à l’heure régulièrement par un serveur NTP. Mais tout cela ne permet pas la précision absolue de quelques millisecondes.
La simplicité de mise en oeuvre… vrai argument ou poudre aux yeux ?
C’est une question importante. Faire une observation d’occultation est réellement simple, avec le matériel disponible aujourd’hui. La principale difficulté « résiduelle » est celle de la datation absolue. La TimeBox II a l’ambition de résoudre cette difficulté, et donc de rendre les observations encore plus simples.
Cet argument est à nos yeux un élément de nature à augmenter sensiblement le nombre d’observateurs d »occultations, et cela n’est pas un détail. Plus il y aura d’observateurs, plus les données scientifiques recueillies seront solides et pertinentes. Plus les opportunités d’observations seront grandes (parce qu’il faudra aller moins loin de chez soi pour observer).
Si donc on met en avant la simplicité d’observation, c’est vraiment pour permettre à la communauté des occultistes de grandir fortement, et donc au plus grand nombre de contribuer très concrètement à la recherche.
Peut-il y avoir des conflits de temps entre plusieurs logiciels sur mon PC ?
Oui ! Et on a pu le constater très concrètement avec un des premier utilisateurs de la TimeBox II. Il nous a fallu un moment pour comprendre – et surtout pour détecter et confirmer – qu’un autre logiciel intervenait sur les paramètres de l’horloge du PC. C’est suite à cette expérience que l’on a ajouté cette fonction importante dans le fichier de log : vous verrez très clairement (par un message d’erreur explicite) si un autre logiciel essaie de faire la même chose que la TimeBox II.
Evidemment, si deux logiciels font le même type de corrections sur l’horloge, ça ne va pas bien se passer.
Est-ce que la TimeBox II fonctionne sous Linux et Mac ?
A ce jour (mars 2025), seule une version Windows est disponible. La raison est simple et pragmatique : la grande majorité des observateurs est sous Windows. Mais si les demandes d’une version Linux se multiplient (on en a déjà reçu quelques-unes), il est possible qu’on y travaille ; de fait il n’y a pas d’impossibilité technique de faire ce type de portage (même si la gestion du temps sous Linux est assez différente ce celle de Windows). C’est la même chose pour le Mac… mais là je doute que beaucoup d’observations d’occultations se font sous cet OS (je peux me tromper et je reste à l’écoute). Alors dans les faits, je doute qu’on ait un jour une version Mac.
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