Historique du télescope (4)
par Gaétan Herbinaux
publié le 22 février 2003

Un télescope est essentiellement un instrument qui sert à recueillir la lumière, et à en recueillir le plus possible sans dégrader la qualité du message lumineux. Contrairement à ce que croient les profanes, le grossissement du télescope importe peu. Ce qui compte avant tout, c'est la qualité d'information lumineuse que l'instrument réussit à amener au foyer, où se trouve l'œil de l'observateur, une plaque photographique ou un récepteur électronique. Le pouvoir de résolution, c'est-à-dire la capacité du télescope de séparer deux points très voisins, est directement lié au diamètre du télescope. La turbulence atmosphérique limite cependant ce pouvoir de résolution. Quant au grossissement, il est difficile en pratique de dépasser le facteur mille. Le facteur sur lequel on peut le plus facilement agir est donc la quantité de lumière recueillie, qui varie comme le carré du diamètre de l'objectif. Intervient aussi, cependant, le besoin d'une focale courte afin d'obtenir, avec des poses relativement brèves, une grande concentration de lumière sur un champ étendu (de quelques degrés plutôt que les 10 à 20 minutes d'arc des télescopes habituels). Pour obtenir ces deux caractéristiques, l'opticien d'origine estonienne Bernhard Schmidt inventa un nouveau type de télescope, qui est un compromis entre le réflecteur et le réfracteur : le miroir y est sphérique plutôt que parabolique et les aberrations sont corrigées par une lame dite " correctrice ", de forme particulière. On doit aux télescopes de Schmidt une grande partie des progrès de l'astronomie récente ; le télescope de Schmidt installé au mont Palomar a notamment photographié tout le ciel boréal jusqu'à la magnitude 21. Naturellement, les difficultés de construction sont immenses. Le télescope de Schmidt du CERGA (Centre d'études et de recherche en géophysique et en astronomie), situé sur le plateau de Calern, au-dessus de Grasse, a un miroir de 150 cm et une lame correctrice de 90 cm, transparente à l'ultraviolet ; l'accessibilité à ces longueurs d'ondes lui donne un atout précieux vis-à-vis des autres télescopes de Schmidt du monde entier.

Le plus grand télescope " conventionnel " du monde a été, jusqu'en 1975, le télescope de 5 m du mont Palomar, capable de recueillir un million de fois plus de lumière que l'œil humain, et donc de voir des étoiles un million de fois plus faibles. Sa réalisation est due à la ténacité de George Ellery Hale.

L'histoire du géant optique situé à 1800 m d'altitude, dans les montagnes de Californie, entre Los Angeles et San Diego, appartient désormais à l'histoire de la technologie. Hale obtint de la fondation Rockefeller le financement nécessaire et lança dès 1928 le projet du nouvel instrument. Les premières tentatives visant à couler un miroir de quartz échouèrent : la General Electric de Lynn, dans le Massachusetts, jeta l'éponge. La société de fonderie de verre Corning, dans l'état de New York, essaya à son tour. Cette fois, le matériau choisi fut du verre Pyrex. Après les préparatifs nécessaires, la fusion advint le 25 mars 1934. Cette tentative ne fut pas satisfaisante, de sorte qu'un second miroir fut fabriqué ; celui-ci réussit parfaitement. Le refroidissement du miroir, de la température initiale de 3000° à la température ambiante, demanda environ dix mois, durant lesquels la Corning fut menacée d'une inondation. Transporté dans un wagon spécial à Pasadena, le disque de verre fut soumis à dix années de travail visant à lui donner une forme d'abord sphérique (de 34 m de rayon de courbure, le centre étant creusé de 10 cm par rapport au bord), puis parabolique. Celle-ci diffère de la précédente d'un dixième de millimètre.

La réalisation de la partie mécanique ne fut pas facile, elle non plus. Le tube du télescope, long de 17 m, pèse à lui seul 125 tonnes ; le tout pèse 400 tonnes. Un tour de 44 m de diamètre a été nécessaire pour fabriquer la fourche de la monture équatoriale. Le diamètre de la coupole qui abrite cet œil gigantesque est de 42 m. L'ensemble fut inauguré le 3 juin 1948, alors que Hale lui-même, dont le télescope porte à juste titre le nom, s'était éteint depuis dix ans.

Depuis 1975, le record, en terme de surface collectrice, est détenu par le télescope de 6 m placé par les Soviétiques sur le mont Pastoukov, dans le Caucase, à l'altitude de 2070 m. L'optique y est encore conventionnelle, mais la monture est de conception différente. Généralement les télescopes ont une monture équatoriale, c'est-à-dire qu'ils tournent autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation terrestre. Ainsi, le mouvement apparent de la voûte céleste peut être compensé par un seul mouvement. Mais, avec les grands télescopes, les choses ne sont pas si simples. Ils tendent à fléchir sous leur poids, de sorte que le miroir subit des sollicitations diverses suivant l'inclinaison. Les techniciens soviétiques ont donc choisi un autre type de monture, dite altazimutale : le télescope est mobile dans le plan horizontal et dans le plan vertical. La monture est plus sobre et plus robuste, et n'exige pas de plan d'étude spécifique au lieu d'observation. Il y a certes le désavantage que le suivi de la voûte céleste demande deux mouvements différents suivant deux axes de rotation, mais aujourd'hui les ordinateurs résolvent très aisément ce problème.

Pour le reste, le télescope soviétique, connu sous le sigle BTA (Bolchoï teleskop altazimoutal'nyi, grand télescope altazimutal) est simplement une version agrandie de celui du mont Palomar. Tous les chiffres y sont imposants, tout à fait conformes au désir soviétique de gigantisme. Le télescope pèse 840 tonnes. Malgré cela, il glisse sur un très mince film d'hélium sous pression et peut être déplacé avec un moteur électrique d'à peine quatre cents watts. La coupole a un diamètre de 46 mètres et pèse 1000 tonnes : deux couches métalliques séparées d'un interstice de 2 m garantissent l'isolement thermique. Le miroir principal pèse 42 tonnes. Il a fallu deux années entières pour que le verre qui le forme (de 65 cm d'épaisseur) se refroidisse sans tension interne et sans former de bulle. La réalisation optique du miroir primaire, aux usines LOMO de Leningrad, ne donna pas de résultat satisfaisant au début. LOMO changea alors de matériel et choisit le Sitall, l'équivalent du Cervit utilisé dans les pays occidentaux. Cette fois, l'entreprise réussit.

Le BTA est en mesure de distinguer des étoiles un million et demi de fois plus faibles que celles qui sont visibles à l'œil nu. Une bougie placée à trente mille kilomètres ne lui échapperait pas. C'est beaucoup, mais ce télescope ne " descend " qu'une demi-magnitude plus bas que le télescope de 5 m du mont Palomar. Le BTA, sous de nombreux aspects, apparaît en fait comme un épigone. Les télescopes " conventionnels " (mais plus modernes) construits aujourd'hui ont des diamètres d'environ 4 m, ce qui représente le meilleur compromis entre coût et prestation. A cette catégorie appartiennent le télescope Mayall de Kitt Peak, celui de Cerro Tololo au Chili, celui de l'observatoire européen austral, également au Chili, le télescope anglo-australien (AAT) à Siding Spring, en Australie, le télescope hispano-allemand à Calar Alto, en Espagne, ainsi que le télescope Canada-France-Hawaii, situé sur la grande île d'Hawaii, au sommet du volcan Mauna Kea, à 4200 m d'altitude.