Nous sommes en 1608 en Hollande, un opticien du nom de Hans Lippershey fait des expériences avec des lentilles. Il s'aperçoit qu'une lentille convexe et une autre concave placées à une certaine distance l'une de l'autre permet de « voir au loin ». il vient de réaliser la première longue-vue au monde.
Contrairement à une idée très répandue, ce n'est donc pas Galilée qui invente la lunette. Mais Galilée est prévenu par un de ses anciens étudiants de la rumeur de l'invention de cette lunette. Celle-ci n'est alors qu'une curiosité affublée d'énormes déformations, mais elle permet néanmoins un rapprochement de 7 fois. Galilée améliore la lunette Hollandaise et il est le premier a avoir l'idée de la diriger vers le ciel nocturne. Moins présentes, les déformations optiques sont toujours là et en quelques mois, le grossissement est porté jusqu'à 30 fois, devenant une lunette astronomique. Cette étape fait passer Galilée de mathématicien / physicien à astronome. En 1609 il achève la mise au point de sa 2ème lunette, et de fil en aiguille, ce sont pas moins d'une soixantaine d'instruments qui seront construits par Galilée, qui reconnaitra lui-même que très peu d'entre-eux étaient qualitatifs, certains étant même pratiquement inutilisables.
Galilée passe ses nuits à observer la lune, le ciel, et en 1610 il fait une découverte capitale : il aperçoit 4 petites "étoiles" bizarrement alignées autour de Jupiter. Il vient de découvrir les 4 premières lunes de Jupiter, qui seront plus tard nommées lunes Galiléennes. Grâce à cette observation, il va démontrer que « tout » ne tourne pas autour de la terre comme le prétendait Aristote, mais autour du soleil. Ce qui lui vaudra une lutte acharnée pour le restant de sa vie, les opposants de sa théorie (et le clergé) étant très remontés par la remise en cause de leurs fondements. (On est d'accord, « tout » ne tourne pas non plus autour du soleil, mais une chose à la fois).
A la fin des années 1600, les lunettes deviennent démesurées : Huygens découvre les anneaux de Saturne avec un instrument de 37 mètres, la palme revenant à un instrument de 46 mètres de long ! C'est là que les problèmes commencent : le besoin de forts grossissements implique le gigantisme des instruments, au point de ne plus être capable des les manier avec précision du fait de leur poids.
En 1672, Newton met au point un procédé révolutionnaire : plutôt que d'utiliser des lentilles, il utilise un jeu de miroirs. Son télescope grossit 38 fois pour une longueur de seulement 1,60 m avec un petit miroir de 37 mm de diamètre. Une lunette équivalente ferait presque 10 m de long. De plus, avec ce procédé, Newton se débarrasse de l’aberration chromatique dont souffrent les lunettes de l'époque.
Évidemment, les télescopes subissent la même course au gigantisme que les lunettes : de 37 mm de diamètre et 1,60 m de longueur focale, on passe à 230/3 puis à 1200/12 ! (Le premier chiffre est le diamètre en mm, le second la longueur focale en m). Herschel découvre Uranus en 1781. Fin 1800 on en vient à polir des miroirs de 1,80 m de diamètre, pesant 4 tonnes !
En 1923, Edwin Hubble, aux commandes d'un télescope de 2,50 m de diamètre, comprend que toutes les étoiles visibles ne font pas partie de notre voie lactée. Il vient de mettre en évidence qu'il existe d'autres galaxies que la nôtre, ce qui bouleverse encore la conception de l'astronomie de l'époque. Entre 1927 et 29, ses travaux lui permettent d'affirmer que l'univers est en expansion (grâce à l'observation du décalage vers le rouge [red-shift] ) et que l'univers a donc une origine : le big-bang ! Encore un bouleversement historique !
Le dernier gros télescope « old school » sera construit en 1948 au mont Palomar (Chili) à 1700 m d'altitude : un miroir de 20 tonnes pour 5 mètres et un tube de 17 mètres ! Comme à la fin de la période des grandes lunettes, les problèmes arrivent avec les grands télescopes : désormais, on est capable de déplacer avec précision des masses importantes. Le problème est ailleurs. Fondre un miroir de 30 ou 40 cm est facile, mais le polir dans les règles de tolérances dictées par les exigences astronomiques reste, de nos jours, coûteux. Un monstre de 5 m / 20 tonnes représente la limite technologique du savoir faire de l'humanité. Un miroir de plus grand diamètre se déformerait ou se briserait sous son propre poids. Sans parler de la dilatation thermique... Alors, vaincus les astronomes ? Bien sûr que non !
En 1970, un télescope d'un genre nouveau est mis en service : le télescope spatial Hubble ! Pourquoi envoyer un télescope dans l'espace ? Sur terre il ne fait nuit que 50 % du temps, et il faut composer avec la météo et les turbulences atmosphériques qui viennent gâcher la qualité des images. Tout ces problèmes sont gommés dans l'espace : le télescope peut imager 24/24 7/7 sans aucune contrainte météorologique !
Mais l'observation terrestre n'a pas dit son dernier mot : OK on ne sait pas fabriquer des miroirs de plus de 5 m, qu'à cela ne tienne : on va fabriquer des miroirs octogonaux que l'on va assembler en nid d'abeille. La somme des petits miroirs fera l'équivalent d'un très grand miroir. Et avec des commandes numériques automatiques, on va même pouvoir corriger la turbulence atmosphérique en temps réel en faisant se déplacer chaque miroir de façon infime et indépendante les uns par rapport aux autres. C'est ce que l'on appelle l'optique adaptative. Un peu comme la stabilisation d'un objectif photo. On règle 2 problèmes d'un coup : la taille et les turbulences ! Et c'est reparti pour l'escalade : de 8 m de diamètre pour la plus petite optique adaptative, le dernier projet en cours de construction aujourd'hui sera équipé d'un miroir composite de 39 m de diamètre !
Notons un dernier type de télescope : l'interférométrie : toujours au Chili, le VLT (Very Large Telescope) est en fait un ensemble de 4 télescopes ayant chacun un miroir de 8,20 m. La lumière collectée par chacun des 4 instruments est acheminée vers l'interféromètre, qui « additionne » les 4 sources. C'est très résumé, la réalité est d'une extrême complexité. L'avantage de l'interférométrie est que la résolution finale est la somme de la résolution de ses sous-ensembles.
Le 25 Décembre 2021, le télescope le plus complexe et le plus couteux de l'histoire a été envoyé dans l'espace et c'est notre Ariane qui s'en est brillamment chargé. Cocorico ! Son histoire est fabuleuse et fait l'objet d'un dossier à lui tout seul. Son nom ? le James Webb Telescope.
Pour finir, nous n'avons ici évoqué que l'observation de la lumière visible. Mais l'astronomie de nos jours c'est aussi l'étude de l'ensemble du spectre électromagnétique : rayons gamma, rayons X, infra-rouges, ultra violets, ondes radio...
Pour finir finir vraiment, promis après j'arrête, 2 dernières infos au sujet des télescopes :
1) Les étoiles sont tellement éloignées de nous (même la plus proche) que le plus puissant des instruments ne pourra jamais « grossir » une étoile. Elle restera un point lumineux. La seule étoile qui nous laisse observer sa surface, c'est... le soleil !
2) Un télescope, ça rapproche bien sûr. Mais sa qualité première est surtout de se comporter comme un entonnoir à lumière. (Un amplificateur). Le but n'est pas tellement de rapprocher les étoiles (puisqu'elles restent ponctuelles) mais d'en voir plus ! Faites l'expérience avec une simple paire de jumelles : pour 40 €, comme Galilée, vivez l'émotion de la découverte des 4 lunes de Jupiter !
3) On avait dit 2 infos, pas 3 ! non mais débranchez-moi !
Vous êtes attiré par l'astro et vous envisagez l'achat d'un télescope ? Mon conseil va vous surprendre : n'en achetez-pas. Si vous voulez autre chose qu'un jouet décevant, ça va être cher, lourd, fragile, compliqué et encombrant. Ça ne rentre pas dans le coffre d'une clio, prévoyez plutôt un kangoo. Pour faire de belles observations il faut fuir la pollution lumineuse, ça veut dire faire des km, l'idéal étant d'aller en montagne. L'été il y a de la turbulence, donc c'est mieux l'hiver, mais la nuit en hiver, ça caille ! La mise en œuvre d'un télescope n'est pas facile ; ça se domine, mais il faut être geek et ne pas avoir 2 mains gauche. Et quand vous allez regarder dans l'oculaire, il y a des chances que vous soyez déçu. Ben oui, votre instrument de 35 kg pour 30 cm de diamètre qui vous a coûté entre 500 et 1000€ ne peut pas rivaliser avec les magnifiques photos qu'on trouve sur le net. Petit à petit vous allez espacer vos sorties, jusqu'à réaliser que vous auriez mieux fait d'investir votre argent ailleurs.
Par contre, contactez les clubs astro de votre coin, participez à des nuits d'observation, vous serez guidé par des amateurs passionnés qui sauront vous éduquer et au bout d'un an, si la passion est encore plus forte alors là oui, vous pouvez craquer, en toute connaissance de cause !
Pour savoir pourquoi on construit des télescopes de plus en plus grand, c'est ici !
Michel Havez, Mai 2021.
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