Les différents types de télescopes pour astronomes amateurs

Le terme de télescope regroupe en fait deux systèmes optiques, les réflecteurs et les réfracteurs, chacun avec leurs points forts et leurs points faibles en fonction de l’usage qu’on en fait. Dans les deux cas, le système optique comporte un objectif et un oculaire, quoique l’oculaire peut parfois être remplacé par un appareil photo ou par une caméra dédiée à l’astrophotographie.

L’objectif capte la lumière et la concentre dans un point appelé le foyer. C’est là que se trouve l’oculaire, un dispositif optique à plusieurs lentilles. L’oculaire agrandit l’image ainsi formée et c’est dans l’oculaire que l’observateur regarde.

Plus le diamètre de l’objectif est grand, plus il va être capable de capter de lumière et donc mieux l’observateur verra les objets peu lumineux. D’un autre côté, plus le foyer est situé loin de l’objectif, plus le grossissement de l’image sera important. On appelle la distance qui sépare l’objectif du foyer, la longueur focale d’un instrument. Plus elle est importante, plus le grossissement de l’instrument sera fort. Malheureusement, plus la longueur focale est importante, plus l’image sera sombre. Si vous voulez observer une galaxie lointaine et diffuse, il vous faudra avant tout un objectif ayant un diamètre important. Si en revanche vous voulez observer des détails sur un objet brillant, par exemple les cratères sur la surface de la Lune ou les anneaux de Saturne, vous apprécierez une longue focale.

Réfracteurs : la lunette astronomique

Une lunette astronomique
Une lunette astronomique

Les lunettes fonctionnent toutes sur le même principe, mais la qualité des objectifs varie et par conséquent le coût de l’instrument varie également. La lunette astronomique est essentiellement une longue-vue dont le principe a été inventé aux Pays-Bas en 1608. C’est le mathématicien italien Galilée qui a eu le premier l’idée d’en faire un instrument d’observation du ciel. Il a amélioré la longue-vue des Néerlandais et s’en est servi pour faire des découvertes qui ont révolutionné l’astronomie.

Chemin optique dans une lunette atronomique
Chemin optique dans une lunette atronomique

Dans une lunette astronomique, l’objectif est une lentille et dans les instruments les plus sophistiqués il s’agit de plusieurs lentilles collées les unes aux autres. L’objectif est situé à une extrémité du tube et le foyer à l’autre.

Réflecteurs : le télescope

A Newtonian reflecting telescope
Un téléscope de Newton

Dans un réflecteur, l’objectif n’est pas constitué d’une lentille, mais d’un miroir. Il ne s’agit pas d’un miroir plat, mais un miroir incurvé qui remplit exactement le même office qu’une lentille c’est-à-dire qu’il concentre la lumière dans un foyer. À quelques rares exceptions près, avant d’arriver au foyer la lumière est déviée par un miroir secondaire qui peut être plat, mais pas forcément, afin que l’oculaire et par conséquent l’observateur ne se retrouvent pas devant le miroir. Contrairement aux lunettes astronomiques, il existe différents types de réflecteurs. Le premier a été inventé par Sir Isaac Newton en 1668 et ce type d’instrument porte d’ailleurs son nom : le télescope de newton. Il s’agit d’un type d’instrument simple et efficace, le miroir primaire est au fond d’un tube et le miroir secondaire, plat, est à l’entrée du tube.

Chemin optique dans un réflecteur de Newton
Chemin optique dans un réflecteur de Newton

Ce miroir secondaire renvoie la lumière à 90° et on place donc l’oculaire sur le côté du tube. Les télescopes de Newton sont très populaires parmi les astronomes amateurs en raison de leur faible coût de fabrication par rapport à d’autres types de télescopes, même lorsque leurs optiques sont de très bonne qualité. Les télescopes de type Schmidt-Cassegrain sont également très populaires parmi les astronomes amateurs bien qu’ils se situent généralement dans une fourchette de prix supérieure. Le système optique Schmidt-Cassegrain est plus complexe que celui des télescopes de Newton.

Chemin optique dans un réflecteur Schmidt-Cassegrain
Chemin optique dans un réflecteur Schmidt-Cassegrain

Le miroir principal a une courbure sphérique, c’est un type de miroir facile à fabriquer, mais qui provoque ce que l’on appelle une aberration sphérique. Il s’agit d’un effet de déformation de l’image provoqué par le fait que cette géométrie ne concentre pas vraiment tous les rayons lumineux en un même point et par conséquent, il n’y a pas à proprement parler de foyer. Pour corriger cette aberration optique, on place une lentille à l’entrée du tube. Au premier regard on pourrait penser qu’il s’agit d’une fine plaque de verre, mais il s’agit bien d’une lentille, taillée avec précision pour correspondre au miroir auquel elle est couplée. On appelle cet élément optique une lame de Schmidt. Grâce à elle, l’image dans un télescope Schmidt-Cassegrain est nette. En revanche, si la lame de Schmidt est abimée le télescope devient inutilisable, car comme elle a été taillée pour un miroir en particulier, il n’est malheureusement pas possible de la remplacer par une autre à moins de la faire fabriquer sur mesure ce qui coûterait très cher.

Finalement, le dernier type de réflecteur que nous allons voir dans cet article sera le Maksutov. Il s’agit d’un type de télescope qui ressemble beaucoup au Schmidt-Cassegrain, le principe est le même sauf que la lentille, que l’on appelle ménisque dans ce type de télescope, est courbe et on le voit aisément à l’œil nu. Les Schmidt-Cassegrain et les Maksutov sont des systèmes optiques relativement équivalents. L’avantage des Schmidt-Cassegrain c’est qu’il est facile de fabriquer des optiques de grand diamètre alors que dans le cas des Maksutov, les prix commencent à monter vite dès lors que le diamètre augmente.

Dans tous les cas, ces deux types de télescopes ont l’avantage de combiner une longue focale dans un tube compact, car la lumière captée par le miroir primaire est renvoyée par le miroir secondaire vers le centre du miroir primaire qui est percé en son milieu et le foyer vient se former derrière le télescope. D’une part la lumière fait ainsi un aller-retour dans le tube, dont la longueur est donc virtuellement doublée, mais d’autre part le miroir secondaire n’est pas plat, mais convexe et ajoute ainsi à la longueur focale de l’instrument. Si vous avez la curiosité de vous promener dans les rayons d’un vendeur de matériel astronomique, vous remarquerez peut-être des modèles hybrides. Vous verrez par exemple des télescopes de Newton avec une lame de Schmidt. C’est parce que les différents systèmes optiques ont chacun leurs avantages et leurs inconvénients et sont plus ou moins adaptés à certains usages qu’à d’autres. Les constructeurs font donc des choix et essayent de proposer des solutions qui répondent à des besoins différents.

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