Par Alice - Le 21-11-2022
3 différents types de télescopes expliqués
Vous êtes-vous déjà demandé combien de types de télescopes différents il existe ?
Le plus grand télescope sur Terre est le Gran Telescopio Canarias qui mesure 34 pieds de diamètre, 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 fixant les ténèbres de l'univers. Ce ne sont que deux exemples de la diversité de nos télescopes d'aujourd'hui, mais il y en a beaucoup 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 est appelée l'ensemble de 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 est appelé la monture. Il peut se présenter sous la forme d'un trépied ou d'un autre dispositif. L'OTA plus la monture s'appellerait un 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 du loisir astronomique. Ce sont :
- basés sur un objectif pour recueillir la lumière
- basés sur un miroir pour recueillir la lumière
- basés sur une combinaison de lentilles et de miroirs
Définissons trois termes ou spécifications qui sont communs à tous les tubes optiques.
Ceci est facile. Il s'agit du 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 visibles sont faibles, plus les détails sont visibles et plus le grossissement qui peut être appliqué à l'image est important. Les ouvertures typiques sur le marché des loisirs vont de 50 mm à environ 400 mm ou environ 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 outil principal de collecte de la lumière, cette lentille ou ce miroir est façonné pour focaliser la lumière en un point appelé foyer. Quelle que soit cette distance, elle s'appelle la distance focale, représentée par f' dans le diagramme. Il convient de noter que les oculaires, qui sont un ensemble de lentilles, ont également une longueur focale spécifiée.
Ratio focal
Prenez la longueur focale et divisez-la par l'ouverture et vous obtenez le ratio focal. Vous verrez des chiffres comme F5, F8, F10, F12, F15, et d'autres variations.
Une chose essentielle à garder à l'esprit concernant le rapport focal est que les tubes optiques à rapport focal numériquement élevé délivrent le flux lumineux à l'oculaire d'une manière beaucoup plus parallèle que les OTA à faible rapport focal. Là où cela entre en jeu, c'est la façon dont l'oculaire doit traiter la lumière.
Un rapport focal numériquement élevé, disons supérieur à F10, permet à l'oculaire de présenter assez facilement une image uniformément bonne sur tout le champ de vision. Un rapport focal numériquement faible, disons 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 sur tout le champ de vision. Ce point sera abordé plus tard lorsque nous discuterons de chacune des conceptions de tube optique.
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 vers le 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 chemin optique afin d'amener le flux lumineux au point approprié, créant ainsi une image nette. L'oculaire agrandit alors l'image et la présente à l'œil de l'observateur ou au capteur d'un appareil photo.
Une caractéristique clé de cette conception OTA est que rien n'obstrue le chemin optique, ce qui signifie que l'ouverture complète, l'envergure de la lentille frontale, est disponible pour recueillir la lumière et la présenter à l'oculaire. Il s'agit d'une différence essentielle par rapport aux autres conceptions dont nous allons parler.
Un caractère négatif de cette conception est que la lumière traversant la lentille d'ouverture est décomposée en ses couleurs respectives de manière similaire à un prisme qui projette des arcs-en-ciel sur le mur. Malheureusement, un effet secondaire de ceci est que tous les flux de couleurs n'arrivent pas à l'oculaire exactement en même temps. 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 la plus basique des réfracteurs modernes, le réfracteur achromatique, utilise deux lentilles qui réduisent considérablement mais n'éliminent pas complètement cette aberration chromatique. C'est la conception que l'on voit dans les réfracteurs à bas prix et de milieu de gamme. Cette aberration chromatique est plus évidente aux faibles rapports de focalisation et est plus perceptible 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 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 focal. Il en résulte un rendu plus fidèle des couleurs, ce qui est 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.
Sur le marché des loisirs, il est rare de voir des réfracteurs avec une ouverture de plus de 8 pouces car il est difficile et très coûteux de produire des objectifs plus grands que cela. Et les tailles les plus courantes sont 5 pouces, 127 mm, jusqu'à environ 50 mm, environ 2 pouces.
Le système de lentilles, lorsqu'il est utilisé avec une diagonale, produit une image correcte de haut en bas mais inversée de gauche 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 les cieux. Mais lorsque la conception du réfracteur est utilisée à des fins terrestres, comme les monoculaires et les jumelles, un prisme correcteur est introduit pour corriger l'image pour la gauche et la droite.
Réflecteur newtonien
Développé par Sir Isaac Newton au milieu des années 1600, il utilise un miroir plutôt qu'une lentille pour focaliser la lumière. Un avantage majeur est qu'aucune aberration chromatique n'est introduite.
Comme on le voit sur le schéma, la lumière entre par la gauche, frappe un miroir à l'arrière qui la focalise et l'envoie vers 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 du verre comme base sur lequel a été déposée une couche aluminisée 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 pour observer le ciel, mais cela signifie que le Newtonien n'est pas adapté à une utilisation terrestre de jour. Voir les bateaux sur le lac à l'envers ne serait pas souhaitable.
Par rapport à la lunette, nous pouvons voir que le Newtonien a 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 rassembler plus de lumière réelle dans une ouverture plus petite que le Newtonian. Là où le Newtonien gagne en avantage, c'est qu'il est plus facile de fabriquer de grands miroirs que de grandes lentilles. Ainsi, la conception du Newtonien s'adapte très bien. Il n'est pas rare de voir sur le marché de masse des réflecteurs newtoniens allant jusqu'à 16 pouces, soit environ 400 mm d'ouverture et plus. De toutes les conceptions d'OTA dont nous allons parler, le réflecteur newtonien offre le coût le plus bas par pouce d'ouverture.
Lorsque vous dépassez 16 pouces d'ouverture sur le marché des loisirs, notamment pour l'astronomie visuelle, les tubes optiques sont presque tous des réflecteurs newtoniens. Dans les modèles plus grands, généralement 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. Comme le montre la photo, une couverture souple est souvent placée sur le cadre pour contrôler la lumière parasite
.Télescopes catadioptriques
En termes simples, un assemblage de 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 ont tous deux une plaque correctrice avant, qui est une lentille, un miroir primaire arrière avec un trou au centre, et un réflecteur secondaire qui est généralement fixé à la plaque correctrice.
Le SCT est basé sur une plaque correctrice 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, puis 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 coûteuses.
Le MCT, comme le montre le schéma, semble similaire au SCT sauf que la plaque correctrice est basée sur une conception de plaque correctrice convexe plus épaisse et plutôt qu'un miroir sphérique comme le secondaire, une zone argentée à l'arrière de la plaque correctrice gère la réflexion en retour à travers le trou du miroir primaire sphérique.
Les MCT sont courants 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 le rend plus difficile à fabriquer économiquement dans des tailles plus grandes pour le marché des loisirs.
Comme vous pouvez le voir ci-dessus, les conceptions MCT et SCT ont toutes 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 chemin lumineux à l'intérieur du tube optique. Cela permet des distances focales plus longues dans un ensemble plus compact.
Comme la lunette, le MCT et le SCT, lorsqu'ils sont utilisés avec une diagonale, présentent une image correcte de haut en bas, mais inversée de gauche à droite. Vous pouvez ajouter une diagonale à image correcte pour une utilisation de jour.
Comment le MCT et le SCT se comparent-ils au Newtonien ?
Un Newtonien 8" F6 de taille populaire aurait une distance focale d'environ 1200 mm dans un tube optique de 48". Ce tube pèserait environ 20 livres.
Un SCT F10 de 8 pouces aurait une longueur focale d'environ 2000 mm dans un tube optique d'environ 17 pouces et pèserait environ 12 livres.
Un MCT F15 de 7 pouces aurait une longueur focale d'environ 2700 mm, une longueur de tube optique d'environ 22 pouces et pèserait 16 livres.
L'inconvénient du SCT et du MCT est un coût plus élevé par pouce d'ouverture que la conception du Newtonian. De plus, leurs distances focales plus longues limitent leur champ de vision à faible puissance par rapport au Newtonian. Nous considérons donc les MCT et les SCT comme des tubes optiques à champ de vision étroit par rapport à la plupart des Newtoniens d'ouverture similaire.
Comment le SCT, le MCT et le Newtonien se comparent-ils aux réfracteurs pour le rassemblement de la lumière ?
Les réfracteurs n'ont pas d'obstruction centrale, de sorte qu'un réfracteur à plus petite ouverture peut fournir un rassemblement de la lumière comparable à un Newtonien, un SCT ou un MCT plus grand. Je donne généralement au réfracteur un avantage d'environ 1" ou 25 mm, mais certains conseillent 2". Ainsi, un réfracteur de 4"-102 mm fournira approximativement la même collecte de lumière qu'un Newtonien de 5"- 127 mm, un SCT ou un MCT. Beaucoup diraient qu'elle est vraiment plus proche d'une 6"-150 mm.
Les Newtoniennes nécessitaient une collimation régulière, un processus d'alignement des miroirs. Cela ne prend que quelques minutes, une fois que vous en avez pris l'habitude. Normalement, vous ne devez pas le faire à chaque fois que vous utilisez la lunette, mais c'est un élément de maintenance. Certaines personnes le font à chaque fois parce que cela ne prend que quelques minutes.
Les MCT et les SCT nécessitent une collimation, mais seulement 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 ils font de bons télescopes de voyage.
Quel type vous convient ?
Le travail principal de l'ensemble du tube optique est de rassembler la lumière, et ils le font tous très bien. Chaque tube optique peut être utilisé pour les planètes ou les objets du ciel profond. Les réfracteurs, les SCT et les MCT peuvent être utilisés en journée lorsqu'ils sont utilisés avec une diagonale d'image correcte.
Les SCT et MCT, en raison de leurs longues distances focales, ont tendance à être plus optimisés pour les planètes et les DSO plus petits. Les Newtoniens et les réfracteurs occupent généralement les distances focales plus 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. Ces différences ici sont plus des nuances que des coupures 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 sur les oculaires, de sorte que vous pouvez utiliser des oculaires moins chers et moins corrigés et obtenir une bonne vue qui est assez propre d'un bord à l'autre.
Les Newtoniens sont généralement dans la gamme F4 à F8. Ils sont un peu plus exigeants sur 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 y remédier, ou vous pouvez simplement choisir de meilleurs oculaires, plus chers, afin d'avoir une image nette dans tout le champ. De nombreuses personnes estiment qu'une petite distorsion des bords est tolérable.
Les rétroréfracteurs peuvent exploiter toute la gamme des rapports focaux de F4 à F20. Donc, comme les Newtoniens, si vous êtes en dessous de F6, donnez une considération supplémentaire aux types d'oculaires que vous achetez ou à ce que votre tolérance est pour la distorsion des bords.
Pour les lunettes de voyage, les réfracteurs à tube court et les petits SCT et MCT fonctionnent le mieux. Il existe de petits Newtoniens, mais ils ont tendance à être plus encombrants que les autres et plus susceptibles de se désaligner en rebondissant pendant le voyage.
Les lunettes de visée qui sont généralement utilisées pour une utilisation diurne en extérieur sont basées sur la conception du réfracteur. Les jumelles sont également des conceptions basées sur le 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 obtenez un réfracteur avec une distance focale plus courte, il vous montrera de larges panoramas et beaucoup peuvent même tenir dans un bagage à main pour la compagnie aérienne. Si vous vous concentrez sur les planètes, vous préférerez peut-être une longueur focale plus longue du MCT ou du SCT. Les planètes ne nécessitent pas autant d'ouverture que les DSO moins lumineux.
Résumé
J'ai couvert les types de lunettes de visée que l'on voit généralement sur le marché des loisirs. Il en existe d'autres, mais ce sont les plus courants. Et j'ai essayé de faire ressortir certaines des forces et des 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 il est probable que vous aurez plus d'un type. Mon expérience est que la plupart des gens finissent par avoir :
Des jumelles - une mise en œuvre de la conception du réfracteur
Un télescope à saisir et à emporter - plus petit et plus léger, souvent dans la gamme de 70 mm à 150 mm
Un seau à lumière - généralement 8"-203 mm ou plus grand pour ces cibles moins lumineuses
Avec ce qui a été couvert dans cet article, vous serez mieux préparé pour choisir le type de tube optique qui répondra à vos besoins et à vos intérêts. Si vous en avez plus d'un, vous pouvez avoir plus d'un type. Vous pouvez alors choisir l'outil que vous voulez utiliser pour optimiser votre expérience pour cette session d'observation.
