Petitt gu uide e pra atiq que des s nstrrum mentts d’ob d serrvation en in astro ono omie e Document syn nthèse pourr le choix et e l’utilisation d’un ins strument d’optique d ett d’une mo onture ptés à ses besoins. adap Mars s 2012 Réal Plante et Patrice Am myot Table des matières Préface ........................................................................................................................ 2 Qu’est qu’un instrument d’astronomie? ..................................................................... 2 Profils d’astronomes amateurs………...........................................................................3 L’optique ..................................................................................................................... 7 Les réfracteurs ...................................................................................................... 7 Les réflecteurs ....................................................................................................... 8 Les oculaires ............................................................................................................. 12 Définitions……………………………………………………………………………………………………………………………. 12 Qualité ou types de systèmes optiques……………………………………………………………………………… 13 Performance du système optique………………………………………………………………………………………. 14 Les montures…………………………………………………………………………………………………………………….……….. 15 Considérations générales……………………………………………………………………………………………………..15 Les différents types de montures…………………………………………………………………………………………15 Monture azimutale……………………………………………………………………………………….…………….15 Monture équatoriale……………………………………………………………………………………………………17 La fonction du trépied…………………………………………………………………………………………………………..20 Sources http://www.astrosurf.com/luxorion/menu-quel-tel-acheter.htm http://fr.wikipedia.org/wiki/Oculaire http://astro.vision.free.fr/oculaire.php http://fr.wikipedia.org/wiki/Lunette_astronomique http://fr.wikipedia.org/wiki/T%C3%A9lescope http://fr.wikipedia.org/wiki/Focalisation_(optique) Lunettes et télescopes mode d’emploi, Jean Lacroux, Denis Berthier, éditions Bordas Ciel et espace, Hors-série, numéro 10, juillet-août 2008 Correction : Michèle Aubin 1 Nous avons créé ce petit guide pratique pour les membres du Club d’astronomie maskoutain afin qu’il puisse les aider dans leurs démarches au moment de l’acquisition d’un système optique rencontrant leurs besoins. Une telle acquisition peut sembler laborieuse étant donné le vaste choix qui s’offre aux amateurs. L’objectif principal que nous visions était de démystifier le jargon utilisé sur Internet et en boutiques et d’offrir une base en optique et au sujet des montures pouvant ainsi guider l’amateur vers un choix judicieux de ce qui sera l’instrument optimal. Nous espérons avoir atteint cet objectif en rendant public ce document sur notre site Internet. Patrice Amyot Réal Plante Club d’astronomie maskoutain : http://www.astrosurf.com/cam/ Préface Qu’est-ce qu’un instrument d’astronomie? La fonction première d’un instrument d’astronomie est de rapprocher les objets du ciel afin d’en contempler les détails. Un instrument a deux fonctions différentes : • • collecter le plus de lumière possible (de loin la fonction la plus importante), agrandir l’image de l’objet visé pour discerner le plus de détails possible (pouvoir séparateur). Toujours s’informer avant d’acheter Prenez le temps nécessaire pour bien sonder vos besoins réels et sachez déterminer quel type d’observateur vous êtes afin de ne pas investir dans l’achat d’un instrument inadéquat pour vous. Le meilleur instrument est celui dont on se sert souvent! NB : Les modèles ici proposés ne représentent qu’un aperçu des multiples possibilités qui s’offrent aux amateurs. C’est pourquoi il faut s’informer avant d’acheter. 2 Profils d’astronomes amateurs 3 • Les jeunes astronomes amateurs débutants o Un petit télescope de type Newton fournira des heures de plaisir et des découvertes stupéfiantes. • Astronomes amateurs débutants (adultes) o Nous passons tous par ce stade! o Joindre un club d’astronomie serait le meilleur conseil à cette étape. o Prenez le temps de jeter un coup d’œil aux différents types d’instruments des membres qui en possèdent un. o La location peut aussi être une solution pour se faire une idée. Informez-vous auprès des boutiques spécialisées. Certains clubs possèdent aussi leur propre télescope qu’ils prêtent volontiers aux membres; informez-vous. • Astronomes occasionnels o Vous avez fait vos premiers essais comme débutant et voilà arrivé le moment de faire un choix. o L’astronomie vous intéresse, mais pour vous, il s’agit d’un passe-temps occasionnel à partager entre amis ou avec la famille. o Vous ne pensez pas investir beaucoup de temps dans l’apprentissage du repérage dans la voûte céleste, encore moins de temps ou d’intérêt à apprendre le mécanisme d’une monture complexe, des vis de réglage du tube optique ou d’un logiciel de pilotage pour votre système optique. o Donc, votre télescope doit être opérationnel facilement et rapidement sans vous compliquer la vie. Il doit être léger et vos cibles de prédilection seront la Lune et les planètes. Tube Newton (4’’, 6’’ ou 8’’) Monture Dobson • Les astronomes amateurs mordus d’observation visuelle o Les merveilles du ciel vous passionnent. o Vous cherchez toujours à pousser vos limites dans la capture des détails à l’oculaire. o La manipulation d’un ordinateur à l’extérieur n’est pas une option viable en ce qui vous concerne. o Le choix de votre instrument dépendra beaucoup de vos contraintes de transport et de votre budget. o Afin de réduire le budget alloué au télescope, vous pourrez toujours vous investir dans la construction de votre propre instrument. o La motorisation de la monture pourrait devenir une option souhaitable pour les télescopes de gros calibre. o Vous cherchez bien entendu un diamètre hors de l’ordinaire. Télescope Discovery Tube Newton (17,5’’) Monture Dobson 4 Maksutov-Cassegrain (4’’, 6’’ ou 8’’) Monture azimutale Meade Lightbridge Tube Newton (10’’, 12’’ ou 16’’) Monture Dobson (truss tubes) Les monstres… … Télescope e Obsessio on 25’’ ~ $18 8 000.00 US U 5 • Les adeptes de l’astrophotographie o Vous rêvez de capturer des souvenirs inoubliables du ciel profond ou des planètes. o Vous voulez pouvoir contempler des détails d’un objet que seul un capteur ultra-sensible pourrait vous offrir. o Vous désirez scruter la voûte céleste à la recherche d’objets diffus. o Vous aimez naviguer dans le monde numérique de l’informatique. o La photographie vous intéresse. Lunette apochromatique 80mm Monture équatoriale Takahashi Caméra CCD - QSI 6 Tube Ritchey-Chretien (8’’ ou 10’’) Monture équatoriale Losmandy Caméra CCD - SBIG L’optique aptent la lu umière et, à l’aide de dispositifs s optiques, en formen nt une Les instruments ca a so oit avec un n jeu de len ntilles (lune ette astron nomique), soit s avec un u jeu de image agrandie, miroirs (télescope). Dans les s deux cas,, un premie er élémentt optique (lentille ou miroir), m que nou us nommerrons objecttif, est charrgé de colle ecter la lum mière et de e la faire co onverger vers un seul point (foyer). Cette image e est finalem ment gross sie par une e loupe app pelée « oculaire » parce que l’œil regarde r à travers t elle e. d l’objectif qui déterrminera la quantité de e lumière absorbée a p par C’est le diamètre de l’instrum ment. Plus le diamètre e est grand d, plus la quantité q de e lumière est grande et e plus l’observateur sera en mesure e de disting guer des objets de fa aible lumino osité. En doublant le diamètre d’un obje ectif, on co ollecte 2² = 4 fois plu us de lumiè ère. Il n’y a pas de lie en direct entre le pouvoir de e grossisse ement et le e diamètre de l’instrument. • es réfracte eurs Le Dans un réfracteurr ou lunette e, l’objectiff est une le entille bicon nvexe (verrre ou système de verres convergen nts) qui estt traversé par p la lumière. 7 • Les réflecteurs Dans un télescope, l’objectif est un miroir concave (légèrement creux) qui focalise la lumière en la réfléchissant. Il existe de nombreuses variantes dans ce type d’optique. Voici celles rencontrées le plus souvent en astronomie amateur. 8 Newton Ce type de télescopes a été mis au point par Isaac Newton. Il utilise un miroir primaire parabolique et un miroir secondaire plan. C'est le montage le plus ancien. Il est utilisé actuellement dans beaucoup de constructions d'amateurs en raison de son coût modique. D'une manière plus générale, c'est le miroir secondaire plan, incliné à 45°, qui caractérise le montage Newton (qui peut être décliné sur d'autres types de télescope) ; il permet de renvoyer l'image focale à 90° de l'axe optique près de l'ouverture du tube, ce qui rend la position d'observation plus confortable. Les miroirs paraboliques génèrent une aberration optique, dite de coma ; elle déforme les étoiles en bord de champ, ce qui réduit le champ utile. Schmidt-Cassegrain Le télescope Schmidt-Cassegrain est un dispositif optique de type catadioptrique, composé de deux miroirs : un miroir primaire concave et sphérique et un miroir secondaire convexe hyperbolique, ainsi qu’une lentille appelée lame de Schmidt. Il s'agit d'une évolution du dispositif réflecteur proposé en 1672 par Laurent Cassegrain, développée en s'appuyant sur la chambre de Schmidt mise au point par Bernhard Schmidt en 1931. De conception proche du télescope de type Cassegrain, le télescope Schmidt-Cassegrain présente toutefois quelques particularités notables : 9 le miroir primaire parabolique sur le e télesc cope de Ca assegrain devient d un miroiir sphérique, plus sim mple et moiins coûte eux à fabriq quer ; pour corriger le es aberratio ons sphériques engendrées pa ar le miroirr prima aire, une la ame de Sch hmidt est placée p à l’e entrée du télescope. M Maksutov C'est une au utre variante du Cass segrain corrrectement corrigé. Le e primaire est oncave sph hérique et le secondaire est con nvexe sphérique, l'abe erration étant co co orrigée parr un ménisque (une le entille conc cave plus épaisse é surr les bords)). Le principal ava antage de ce type de e télescopes est sa facilité de réalisation par des oyens indus striels, carr il est mo com mposé uniq quement de surfaces sph hériques, donc d facilem ment réa alisables pa ar des mac chines et ave ec des résu ultats homogènes (ce e qui n'est pas toujours le e cas avec autres type es de télesc copes). Sa d'a con nception à 3 élémentts optiques (m ménisque, miroir m primaire et miroir second daire) appo orte une ès bonne co orrection du champ trè ave ec une plan néité bien meilleure que la formu ule Schmid dt-Cassegra ain. Son ra apport F/D =13 le des stine plus à l'o observation n planétairre et terres stre. 10 0 R Ritchey-Ch hrétien Le e télescope e RitcheyChrétien estt un télesco ope de ype Casseg grain partic culier ty co onçu pour éliminer l'a aberration optique app pelée coma. Ce type e télescope es fournit un u champ de d'observatio on relativem ment la arge compa aré à une co onception plus p conventionnelle. Dans le té élescope Ritchey-Chrétien, le miroir m primaire et le miroir se econdaire sont s hyperrboliques. Il I fut inventé au débu ut es années 1910 par l'astronome l e américain George Willis W Ritchey (1864–1945) et de l'a astronome français Henri H Chréttien (1879– –1956). Quelqu ues exem mples Newto on 11 1 Sch hmidtCassegrain Maksutov Ritchey-C Chrétien Les oculaires Quelques définitions • • Le coulant : Le coulant est la jupe cylindrique de l'oculaire qui réalise par serrage la liaison mécanique avec l'instrument sur lequel il est utilisé. Le format le plus courant est le standard américain de 1,25". On trouve également de plus en plus d'oculaires de 2". Le champ : il existe deux types de champs : le champ apparent et le champ réel. o Champ apparent (CA): il est propre à chaque oculaire. Il est généralement compris entre 30° et 55°. Il existe aussi des oculaires à grand champ dont le CA peut atteindre 84°. Plus le CA est large, meilleur est le confort d’utilisation. Oculaire de 25 mm avec 50° de champ apparent Oculaire de 25 mm avec 30° de champ apparent Le champ réel (CR) : il s’agit de la portion du ciel que l’on peut voir à travers un oculaire. Il dépend du CA de l’oculaire et du grossissement. Pour le calculer, il suffit de diviser le CA par le grossissement. La longueur focale: distance qu'il y aurait entre le foyer image de l'oculaire (point vers lequel convergent les rayons lumineux issus d'un point après leur passage dans un système optique) et une lentille de convergence équivalente. C’est de cette longueur focale que va dépendre le grossissement. La focale est inscrite sur l’oculaire (mm). Il faudra avoir en main quelques oculaires avec des longueurs focales différentes pour avoir une variété de grossissements. o • Formation de l’image (pupille de sortie) dans un oculaire. 1 Image réelle 2 – Diaphragme de champ 3 – Relief d’œil 4 – Image sortante (pupille de sortie) 12 La qualité ou les types de systèmes optiques La ou les lettres inscrites sur l’oculaire vous indiquent la qualité optique de ce dernier. o o o o o o H, HM, R, SR : qualité ordinaire AH, K, MA, SMA : qualité moyenne OR (orthoscopique) : très bonne définition OR HD, PL (Plössl), Super Plössl : haute définition Panoptic, AVW : très haute définition Nagler, Nagler 2, Wide field, SWA, UWA : grand champ à haute définition Entrée de gamme Kepler Moyen et haut de gamme 13 Performance du système optique Grilles de calcul Plus le grossissement augmente, plus il devient difficile d’utiliser son instrument. Une image petite et bien « piquée » est de loin meilleure qu’une image large et floue. Généralement trois à quatre oculaires bien choisis suffisent à l’astronome amateur. Exemple : o o o o Télescope Schmidt-Cassegrain D : diamètre: 254 mm (10’’) F : longueur focale de l’instrument : 2500 mm RF : rapport focal (F/D) : 10 Grossissement Minimum Moyen Utile Maximum Détails Formule C’est le plus lumineux et ayant le plus grand champ possible. Il est nécessaire pour localiser les objets du ciel. Utile pour observer la Lune en entier, les nébuleuses, les galaxies et les amas d’étoiles. Pour observer les détails à la surface de la Lune ou des planètes. Pour séparer les étoiles doubles ou à utiliser quand la turbulence est à son plus bas niveau pour la Lune et les planètes. Recherchez un oculaire ayant une focale de… 40 mm F/D * 3 30 mm F/D *1.5 14 mm F/D * 0.5 5 mm Calcul du grossissement Focale de l’instrument / focale de l’oculaire F (Oc) Champ réel Champ réel CA Grossissement ‐ (Ch(app) / Gross) (Ch(app) / Gross) degrés F (Obj)/F (Oc) minutes degrés Oculaires Oculaire Nagler Type 6 ‐ 5 mm Oculaire Nagler Type 6 ‐ 13 mm Oculaire Nagler Type 5 ‐ 31 mm Celestron Omni Series ‐ 40 mm 14 5 13 31 40 82 82 82 43 500 192 161 125 10 26 31 21 0,16 0,43 0,51 0,34 LA MONTU URE DES TÉLESCOP T PES Considéra ations gén nérales S’informerr avant d’ac cheter, pre endre le tem mps de bie en sonder vos v besoins s. - Un instrument de d qualité doit d être su upporté par une monture de bo onne qualité é, c'est-àe bonne fac cture et sta able. Lors de d l’achat de d votre instrument, considérez z dire : solide, de que vous v pouve ez acheter indépendamment l’op ptique, la monture m ainsi que les s oculaires.. es de montures Les différrents type - La mo onture azim mutale La mo onture équ uatoriale se de deux axes perp pendiculaire es La monture azimuttale dispos uvements en e élévation (haut en l’un à l’auttre, l’un pour les mou bas), l’autrre en azimut (gauche e à droite). Ce type de d monture e convient avant tout pour p l’obse ervation vis suelle des objets o du ciel. c s montures s azimutale es, il faut citer c le systtème dobso onien que Parmi les beaucoup p d’amateu urs ont ado opté en rais son de son faible coût. Le Dobson est e un téles scope de Newton N monté sur une e monture azimutale simplifiée e. 15 5 Les montures azimuttales peuve ent être mo otorisées afin a de com mpenser la rotation de e la voûte a compens sation est réalisée r par des mote eurs et un système s au utomatisé de céleste. La guidage. Avantage es de la monture az zimutale : - Facile e à utiliser par les déb butants Montu ure idéale pour l’obse ervation vis suelle Stable et plus fa acilement transportab t ble e à construire Facile Télescope dobso onien de grand diamè ètre (200m mm et +) a monture e azimuta ale : Désavanttages de la - 16 6 Impossible de suivre s méca aniquemen nt les objetts célestes ; v un objjet au zénith; Impossible de viser La monture équato oriale ale est la m monture idé éale pour assurer a un suivi sidérral durant une u longue e La monture équatoria pério ode d’obserrvation et est e recomm mandée pour réaliser des photos p astronomique es. Pour as ssurer un guidage, g il faut pointer l’ax xe polaire sur s la latitu ude du lieu u afin de er la montu ure équatoriale parallèlement à l’axe de la a place terre e. Il faut ensuite l’orienter vers le pôle sid déral (situé é à prè ès d’un deg gré de l’éto oile polaire)) autour du uquel semb ble tournerr toute la voûte v célestte. En faitt, la montture compe ense la rotation de la terre en tournant à la mê ême vitess se que celle e-ci, mais dans d la dire ection opposée, ce qui donne l’im mpression que les objjets astronomiques sont immob biles dans l’oculaire. Les montures les plus simples ne n disposent pas de moteurs d’entraînem d ment et c’es st l’observate eur qui actionne les axes. a En astroph hotographie e, le moteu ur devient vite indispensable si le ciel proffond vous intéresse. i De manièrre générale e, l’amateur a tout au utant besoin de stabilité que de e précision. C’est pourquoi certaines c marques m pro oposent de e placer votre optique e sur des montures m ro obustes conçues po our des télescopes de eux fois plu us grands. En plus de la stabilitté de la mo onture, il faut consid dérer la qualité des ré églages mé écaniques et e la conce eption de l’ensemble. Finalementt, il ne fautt pas oublier que si l’’apparence e d’une monture est une u chose, cet aspectt ne garantitt pas la précision de e l’entraîne ement ni la stabilité de la montture. 17 7 Les différrents type es de montures équ uatoriales ment trois types de montures m é équatoriale s: Il existe principalem urche - la monture à fou mande - la monture allem rceau - la monture à ber che a toujo ours eu la faveur f des télescopes s catadiopttriques en raison r de La monture à fourc ment et se retrouve sur s bon nombre d'instruments professionn p nels. Elle son faible encombrem cile à utilis ser, car le télescope, t ompact, vie ent se placer entre les deux souvent co est très fac bras de la fourche ett peut facile ement être e retourné tête en bas s ou même e retiré pou ur le transport. Si la fourche est un concept c trè ès ancien dans d le monde des té élescopes catadioptriiques, c'estt Celestron n qui a introduit ce modèle au début d des années a 197 70 avec le succès que e l'on connaît, bientôtt suivi par Dynamax et Meade. Les trois prin ncipaux types s de montures : à gauche,, un télescope catadioptriq que Meade Maksutov-Cas M ssegrain de 178 mm maintenu dans une u monture équatoriale à fourche fixé ée sur une ba ase équatoria ale; au centre e, un télescope Tak kahashi newttonien CN-21 12 US fixé surr une monturre équatoriale e allemande EM-200 et à droite, un télescope JMI NGT-6 de 150 1 mm f/5 monté m sur une monture éq quatoriale en fer à cheval. La monture équato oriale allem mande estt certainem ment la plus robuste. Elle est éq quipée d’un n ds situé du côté oppos sé au tube optique, dans d la lign ne de l'axe de déclinaison afin contrepoid d’assurer un u juste éq quilibre des s masses. Synonyme e de robusttesse, la monture m alle emande est parfois s très somm maire; trop p légère et disposant d'un mécanisme imp précis et de e mauvaise e qualité, elle peut trom mper l'ama ateur débutant par so on aspect complexe c e ses accessoires. et es de la monture éq quatoriale e: Avantage - Elle peutt être entra aînée à parrtir d'un seul moteur fixé en as scension drroite - La plupart des mod dèles peuve ent atteind dre et suivrre n'importte quel obje et du ciel m idéale pour l'astrophottographie. - C'est la monture 18 8 - Les cerclles de coorrdonnées équatoriales s permette ent de localliser des ob bjets invisibles à l'oeil nu et e sont plus faciles à utiliser par un systèm me de guid dage autom matique (sy ystème Goto). Désavanttages de la monture e équatorriale : atoriales pe erformantes ont tenda ance à être e massives s et imposa antes, les - Les monttures équa rendant beaucoup b moins m faciles à transp porter que les montures azimuttales. - Les monttures équa atoriales so ont souventt équipées de quatre systèmes de roulement et sontt souvent plus chères s que les montures m azimutales. age précis nécessite n u une mise à niveau et un alignem ment polairre minutieu ux. - Un guida - Pour un débutant, les axes éq quatoriaux sont moin ns intuitifs à manipule er que les axes a d'une monture azimutale. - La montu ure équato oriale ne co onvient pas s pour obse erver les ob bjets terres stres. Si vo ous êtes avant tou ut un naturraliste et un observatteur occasionnel du ciel, c choisis ssez une monture azimutale e. De gauche à droite : Taka ahashi CN212 2 f/12.4 monté sur une monture m EM-200. Meade newtonien n Sta arfinder de 400 mm f/4.5 et une lunette aprochromatique Takahashi FS de 152 mm m f/8 installée sur un ne colonne. E Enfin, citon ns la montu ure équato oriale à be erceau. Elle demande un peu d'espa ace, car la base est souvent ass sez ud. Le téles scope se place larrge et doit être orienttée nord-su ntants para allèles qui relient la base b enttre les mon nord à la base b sud. Ses S montan nts sont inclinés jus squ'à la lattitude du lieu. Cette mo onture se prête peu aux dé éplacements et reste en princip pe à demeu ure surr le lieu d'o observation n. Elle conn nut un certtain suc ccès il y a quelques q décennies mais m cela fa ait des s années maintenant m que les co onstructeurrs ne la proposent p plus dans leurs catalo ogues en rais son du dés sintérêt des s amateurs s pour cette e mo onture du fait de son encombrem ment. 19 9 La fonctio on du trép pied Si vous considérez que la trans sportabilité de votre instrument est essenttielle, la monture doitt ement être peu encom mbrante ett légère. En fait, le trrépied n'a qu'une q seu ule fonction n impérative : il s'adaptte facileme ent à n'importe quel terrain. t Ainsi que vous v le diro ont tous les photogra aphes profe essionnels, le trépied est cepend dant très utile pour l'observate eur occasio onnel équip pé d'un pettit instrume ent. Télescopique, le trépied se nstants et permet d'a aller observ ver à peu près p n'impo orte où, mê ême à monte en quelques in entier en lisière de bo ois. On peu ut dire que tous les amateurs flanc de montagne ou sur un se disposant d'un télesc cope catadiioptrique ont o acheté un trépied avec leur instrumentt. S les trépieds sont Si s synonymees de portabilité, les plus robuustes sont capaables de supporrter le poids d'uun télescope dee 400 mm d'ouuverture (env. 50 kg). De gau uche à droite : le trépied Héliios supportant une monture équatoriale é EQ1; le trépied Taakahashi supportant une moonture équatoriiale EM-200; le l trépied APM M Gemini ST3 et e le monstrueuux, mais efficacce, trépied Meaade supportantt leurr Schmidt-Casssegrain de 400 mm d'ouvertuure. 2012 ww ww.astro osurf.com/cam/ 20 0