Les 3 différents types de télescopes
Vous êtes-vous déjà demandé combien il existe de types de télescopes différents ?
Le plus grand télescope sur Terre est le Gran Telescopio Canarias qui mesure 10.4 mètres, est situé sur les îles Canaries en Espagne, et a été construit en 2009. Le télescope spatial Hubble tourne autour de notre planète tout en scrutant les profondeurs de l'obscurité de l'univers. Ce ne sont là que deux exemples de la diversité de nos télescopes actuels, mais il en existe bien d'autres.
Il est temps de découvrir combien de types de télescopes différents il existe réellement.
En termes de télescope, la partie du télescope qui recueille la lumière s'appelle l'ensemble du tube optique, l'OTA. Celui-ci aura une lentille à l'avant, un miroir à l'arrière, ou les deux.
Le dispositif qui maintient l'OTA et vous permet de le pointer et de le contrôler s'appelle la monture. Celle-ci peut prendre la forme d'un trépied ou d'un autre dispositif. L'OTA et la monture sont appelés télescope.
Dans cette discussion, je vais me concentrer sur l'assemblage du tube optique. Il en existe trois types qui sont les plus courants sur le marché des loisirs astronomiques. Il s'agit des suivants :
Les réfracteurs - basés sur une lentille d'objectif pour recueillir la lumière
Réflecteurs newtoniens - basés sur un miroir pour recueillir la lumière
Catadioptrique - basé sur une combinaison de lentilles et de miroirs
Définissons trois termes ou spécifications qui sont communs à tous les tubes optiques.
Ouverture
Celui-ci est facile. C'est le diamètre de la lentille primaire à l'avant ou du miroir primaire à l'arrière du tube. Plus l'ouverture est grande, plus l'OTA recueille de lumière. Plus la lumière recueillie est importante, plus les objets sont visibles, plus les détails sont visibles et plus le grossissement peut être appliqué à l'image. Les ouvertures typiques sur le marché des loisirs vont de 50 mm à environ 400 mm ou de 2 pouces à environ 16 pouces. Il existe des tubes optiques de plus de 16 pouces sur le marché des loisirs, mais ils sont plus l'exception que la règle.
Longueur focale
Que le télescope utilise une lentille ou un miroir comme principal outil de collecte de la lumière, cette lentille ou ce miroir est façonné pour focaliser la lumière en un point connu sous le nom de foyer. Quelle que soit cette distance, elle est appelée la distance focale, indiquée par f' dans le diagramme. Il convient de noter que les oculaires, qui sont un ensemble de lentilles, ont également une longueur focale déterminée.
Rapport de focalisation
Prenez la distance focale et divisez-la par l'ouverture et vous obtenez le rapport de focalisation. Vous verrez des nombres comme F5, F8, F10, F12, F15 et d'autres variations.
Un élément clé à garder à l'esprit concernant le rapport de focalisation est que les tubes optiques à rapport de focalisation élevé numériquement délivrent le flux lumineux à l'oculaire d'une manière beaucoup plus parallèle que les OTA à faible rapport de focalisation. C'est la façon dont l'oculaire doit traiter la lumière qui entre en jeu.
Un rapport focal numériquement élevé, par exemple supérieur à F10, permet à l'oculaire de présenter assez facilement une image uniformément bonne tout au long du champ de vision. Un rapport focal numériquement bas, par exemple F6 et moins, présente les rayons lumineux au bord du champ à l'oculaire à un angle plus raide, ce qui rend plus difficile pour l'oculaire de présenter une image uniformément bonne tout au long du champ de vision. Cette question sera abordée plus tard lors de l'examen de chacun des modèles de tubes optiques.
Télescopes réfracteurs
Développé au début des années 1600, c'est l'OTA qui a été popularisé par Galileo Galilei quelques années seulement après l'invention du télescope. Il possède une lentille incurvée à l'avant qui recueille la lumière et la courbe au point focal le long de la longueur focale du tube optique. La lumière frappe généralement un miroir ou un prisme, appelé diagonale, qui la dirige vers l'oculaire. Un dispositif de mise au point déplace une partie du trajet optique afin de mettre au point le flux lumineux, créant ainsi une image nette. L'oculaire agrandit ensuite l'image et la présente à l'œil de l'observateur ou au capteur d'une caméra.
Une caractéristique clé de cette conception OTA est que rien n'obstrue le chemin optique, ce qui signifie que l'ouverture complète, la portée de la lentille frontale, est disponible pour recueillir la lumière et la présenter à l'oculaire. C'est une différence essentielle par rapport aux autres modèles dont nous allons parler.
Le caractère négatif de ce modèle est que la lumière traversant l'ouverture de la lentille est décomposée en ses couleurs respectives, comme un prisme qui projette des arcs-en-ciel sur le mur. Malheureusement, un des effets secondaires de ce système est que tous les flux de couleur n'arrivent pas exactement en même temps à l'oculaire. En conséquence, le réfracteur présente une aberration chromatique ou une fausse couleur dans l'image. Un développement ultérieur a impliqué l'ajout d'une ou plusieurs lentilles supplémentaires afin de minimiser l'aberration chromatique.
La conception moderne plus basique de la réfracteur, la réfracteur achromatique, utilise deux lentilles qui réduisent considérablement mais n'éliminent pas complètement cette aberration chromatique. C'est la conception que nous voyons dans les réfracteurs à bas ou moyen prix. Cette aberration chromatique est la plus évidente aux faibles rapports de focalisation et se remarque surtout autour des objets brillants. La Lune, par exemple, peut avoir un bord bleu/violet qui n'est pas vraiment là. Il s'agit d'une aberration chromatique résultant du système de lentilles. Le principal avantage de cette conception est qu'elle est peu coûteuse et permet d'obtenir un tube optique assez léger.
La forme de réfracteur la plus avancée, le réfracteur apochromatique, introduit un verre spécialisé et peut-être une troisième lentille pour réduire davantage l'aberration chromatique, en particulier dans les conceptions à faible rapport de focalisation. Il en résulte un rendu des couleurs plus vrai, nécessaire pour l'astrophotographie et les observateurs visuels qui exigent la meilleure image. Cependant, cela se traduit également par un tube optique plus lourd en plus d'être beaucoup plus cher.
Le système d'objectif, lorsqu'il est utilisé avec une diagonale, produit une image correcte de haut en bas mais inversée à gauche et à droite. Pour l'astronomie, ce n'est pas un problème car il n'y a pas de haut ou de bas, de gauche ou de droite dans le ciel. Mais lorsque la conception du réfracteur est utilisée à des fins terrestres, comme les jumelles et les télescopes, un prisme correcteur est introduit pour corriger l'image pour la gauche et la droite.
Réflecteur newtonien
Développé par M. Isaac Newton au milieu des années 1600, ce système utilise un miroir plutôt qu'une lentille pour focaliser la lumière. Un avantage majeur est qu'il n'y a pas d'aberration chromatique introduite.
La lumière entre par la gauche, frappe un miroir à l'arrière qui la concentre et l'envoie à un miroir plat secondaire incliné à 45 degrés pour la diriger vers l'oculaire. La conception originale utilisait du métal poli, mais aujourd'hui nous utilisons comme base du verre une couche aluminisée déposée sur le verre pour créer une surface hautement réfléchissante, le miroir.
Le miroir primaire peut être de forme sphérique mais les miroirs plus grands, généralement supérieurs à 100 mm, sont généralement paraboliques.
L'image produite par un réflecteur newtonien est inversée. Cela n'a pas beaucoup d'importance lorsqu'on regarde le ciel, mais cela signifie que le Newtonien n'est pas adapté à une utilisation terrestre diurne. Il ne serait pas souhaitable de voir les bateaux sur le lac à l'envers.
Par rapport au réfracteur, on peut voir que le Newtonien présente une obstruction centrale sous la forme du miroir secondaire. Cela signifie qu'une partie de la lumière entrant dans le tube optique est bloquée par le miroir secondaire.
En raison de cette obstruction centrale, le réfracteur peut recueillir plus de lumière réelle dans une ouverture plus petite que le Newtonien. L'avantage du Newtonien est qu'il est plus facile de fabriquer de grands miroirs que de grandes lentilles. La conception du Newtonien est donc bien adaptée. Il n'est pas rare de voir sur le marché de masse des réflecteurs newtoniens allant jusqu'à 16 pouces, avec une ouverture d'environ 400 mm et plus. De toutes les conceptions OTA dont nous parlerons, le réflecteur newtonien est celle qui offre le coût le plus bas par pouce d'ouverture.
Au-delà de 16 pouces d'ouverture sur le marché des loisirs, en particulier pour l'astronomie visuelle, les tubes optiques sont presque tous des réflecteurs newtoniens. Dans les modèles plus grands, généralement de 14 pouces ou plus, ils passent d'un tube solide à une conception en treillis qui permet de démonter l'OTA pour faciliter le transport.
Télescopes catadioptriques
En termes simples, un tube optique catadioptrique est une combinaison de lentilles et de miroirs. Les deux modèles les plus courants sur le marché des loisirs sont le télescope Schmidt-Cassegrain, SCT, et le télescope Maksutov-Cassegrain, MCT. Ils sont tous deux dotés d'une plaque de correction avant, qui est une lentille, d'un miroir primaire arrière avec un trou au centre, et d'un réflecteur secondaire qui est généralement fixé à la plaque de correction.
Le MCT est basé sur une plaque de correction sphérique à l'avant, un miroir primaire sphérique et un miroir secondaire sphérique. Le secondaire renvoie la lumière à travers un trou dans le miroir primaire, vers la diagonale et ensuite vers l'oculaire.
Les SCT sont extrêmement populaires sur le marché des loisirs. Les tailles vont généralement de 4"/102 mm à 16"/400 mm. Des tailles plus grandes sont possibles mais très chères.
Le MCT, semble similaire au SCT, sauf que la plaque de correction est basée sur une plaque de correction convexe plus épaisse et qu'au lieu d'un miroir sphérique comme secondaire, une zone argentée au dos de la plaque de correction gère la réflexion à travers le trou du miroir sphérique primaire.
Les MCT sont courantes dans la gamme de 4"/102 mm à 7"/180 mm. Le MCT utilise un correcteur plus épais, et donc plus lourd que le SCT, ce qui rend plus difficile la fabrication économique dans des tailles plus grandes pour le marché des loisirs.
Les modèles MCT et SCT présentent tous deux une obstruction centrale, comme le Newtonien. Par conséquent, une partie de la lumière est bloquée par cette obstruction centrale.
Le principal avantage du MCT et du SCT est qu'ils replient le trajet de la lumière à l'intérieur du tube optique. Cela permet d'obtenir des distances focales plus longues dans un ensemble plus compact.
Comme la lunette, la TCM et la TCS, lorsqu'elles sont utilisées avec une diagonale, présentent une image correcte de haut en bas, mais inversée à gauche et à droite. Vous pouvez ajouter une diagonale d'image correcte pour une utilisation de jour.
Comment la TCM et la TCS se comparent-elles au Newtonien ?
L'inconvénient de la SCT et de la MCT est un coût par pouce d'ouverture plus élevé que la conception newtonienne. De plus, leur plus grande longueur focale limite leur champ de vision à faible puissance par rapport au Newtonien. Nous considérons donc que les MCT et les SCT sont des tubes optiques à champ de vision étroit par rapport à la plupart des Newtoniens d'ouverture similaire.
Comment la TCS, la TCM et le Newtonien se comparent-ils aux réfracteurs pour la collecte de lumière ?
Les réfracteurs n'ont pas d'obstruction centrale, donc un réfracteur à petite ouverture peut fournir une collecte de lumière comparable à un Newtonien, une TCS ou une TCM plus grand. Je donne généralement à la réfracteur un avantage d'environ 1" ou 25 mm, mais certains conseillent 2". Ainsi, un réfracteur de 4 pouces/102 mm fournira approximativement la même collecte de lumière qu'un Newtonien, SCT ou MCT de 5 pouces/127 mm. Beaucoup diraient qu'il est vraiment plus proche d'un 6"/150 mm.
Collimation
Les Newtoniens exigeaient une collimation régulière, un processus d'alignement des miroirs. Cela ne prend que quelques minutes, une fois que vous avez compris. Normalement, vous n'avez pas à le faire à chaque fois que vous utilisez l'oscilloscope, mais c'est un élément de maintenance. Certaines personnes le font à chaque fois parce que cela ne prend que quelques minutes.
Les TCM et les TCS nécessitent une collimation, mais rarement. Les intervalles de temps peuvent être mesurés en années dans la plupart des cas.
Les réfracteurs n'ont généralement pas besoin de collimation. Le montage rigide des lentilles a tendance à tenir pendant toute la durée de vie de la lunette. C'est l'une des raisons pour lesquelles elles font de bonnes lunettes de voyage.
Quel type de lunette vous convient le mieux ?
La principale fonction de l'assemblage des tubes optiques est de recueillir la lumière, et ils le font tous très bien. Chaque tube optique peut être utilisé pour des planètes ou des objets du ciel profond. Les réfracteurs, les SCT et les MCT peuvent être utilisés pendant la journée lorsqu'ils sont utilisés avec une diagonale d'image correcte.
Les SCT et les MCT, en raison de leurs grandes longueurs focales, ont tendance à être plus optimisés pour les planètes et les petits DSO. Les Newtoniens et les réfracteurs occupent généralement les distances focales moyennes à courtes, de sorte qu'ils présentent souvent des champs de vision plus larges. Cela peut constituer un avantage pour les DSO larges, mais ils peuvent également être utilisés sur les planètes. Les différences sont ici plus de l'ombre que du noir et blanc sur ce que les tubes optiques peuvent être utilisés pour quelles cibles.
Les MCT et SCT ont tendance à avoir des rapports focaux de F8 à F15. Cela signifie qu'ils sont moins exigeants pour les oculaires, ce qui permet d'utiliser des oculaires moins chers et moins corrigés tout en obtenant une bonne vue assez nette d'un bord à l'autre.
Les Newtoniens se situent généralement entre F4 et F8. Ils sont un peu plus exigeants en ce qui concerne la capacité de correction de l'oculaire. En dessous de F6, cela devient un facteur plus important. Il existe un dispositif appelé correcteur de coma qui peut vous aider dans ce domaine, ou vous pouvez simplement choisir des oculaires plus performants et plus chers afin d'obtenir une image nette sur l'ensemble du champ. Beaucoup de gens pensent qu'une petite distorsion des bords est tolérable.
Les réfracteurs peuvent fonctionner avec toute la gamme des rapports de focalisation, de F4 à F20. Donc, comme les Newtoniens, si vous êtes en dessous de F6, tenez compte des types d'oculaires que vous achetez ou de votre tolérance à la distorsion des bords.
Pour les lunettes de voyage, les réfracteurs à tube court et les petits SCT et MCT fonctionnent mieux. Il existe de petits Newtoniens, mais ils ont tendance à être plus volumineux que les autres et risquent davantage de se désaligner en raison de leur rebondissement pendant le voyage.
Les lunettes de repérage qui sont généralement utilisées en plein air pendant la journée sont basées sur la conception du réfracteur. Les jumelles sont également basées sur la conception du réfracteur. Ces réfracteurs et les réfracteurs astronomiques sont très populaires pour les voyages car ils sont assez robustes et ne nécessitent aucun entretien.
Si vous achetez une lunette avec une distance focale plus courte, elle vous permettra d'avoir une vue large et beaucoup d'entre elles peuvent même tenir dans un sac de transport pour la compagnie aérienne. Si vous vous concentrez sur les planètes, vous préférerez peut-être une distance focale plus longue de la MCT ou de la SCT. Les planètes n'ont pas besoin d'une ouverture aussi grande que les DSO plus faibles.
En résumé
J'ai couvert les types de portées que l'on voit généralement sur le marché des loisirs. Il y en a d'autres, mais ce sont les plus courants. Et j'ai essayé de faire ressortir les forces et les défis que chaque type présente.
Si vous devenez un amateur d'astronomie à long terme, vous finirez probablement par avoir plus d'un télescope. Et vous aurez probablement plus d'un type de télescope. D'après mon expérience, la plupart des gens finissent par en avoir plusieurs :
Jumelles - une implémentation de la conception du réfracteur
Une lunette de visée "grab and go" - plus petite et plus légère, souvent de 70 mm à 150 mm
Un godet léger - généralement de 8"/203 mm ou plus pour les cibles peu lumineuses
Grâce à ce qui a été couvert dans cet article, vous serez mieux préparé à choisir le type de tube optique qui répondra à vos besoins et à vos intérêts. Si vous en avez plus d'un, vous pouvez en avoir plusieurs types. Vous pouvez alors choisir l'outil que vous voulez utiliser pour optimiser votre expérience pour cette session d'observation.