Partie 13 - Quels télescopes sont adaptés à l'astrophotographie

Trouver le télescope adapté à ses propres besoins tout en respectant le budget disponible parmi la vaste gamme de produits est une tâche difficile.

Partie 13 : Quels télescopes conviennent à l'astrophotographie

Les amateurs d'astronomie en général et d'astrophotographie en particulier ressentiront tôt ou tard le désir de posséder leur propre télescope. Bien que des observations visuelles soient déjà possibles à l'œil nu ou avec des jumelles, et que même des photos astronomiques impressionnantes puissent être prises sans télescope (voir parties 1 à 4 de ce tutoriel), c'est seulement avec un télescope qu'on a accès à d'innombrables objets célestes plus petits et/ou plus faibles en lumière.

L'offre de télescopes est énorme et semble initialement difficile à appréhender, les promesses publicitaires sont vantardes. Ce tutoriel vise donc à répondre à la question de savoir quels télescopes conviennent à l'astrophotographie et peuvent être recommandés. Pour anticiper, il n'existe pas de "meilleur" télescope pour tous les usages. Les différents types de constructions et de systèmes optiques ont chacun des avantages et inconvénients spécifiques, certains peuvent être utilisés de manière satisfaisante pour un large éventail d'applications, d'autres sont des spécialistes et tirent parti de leurs points forts uniquement lors de l'observation de certains objets. Même un télescope grand et puissant peut être un mauvais choix s'il est rarement utilisé en raison de sa taille et de son poids, car sa manipulation et son transport demandent trop d'efforts et de travail.

À noter que les télescopes destinés à l'astrophotographie requièrent des exigences bien plus élevées que les instruments destinés à l'observation visuelle du ciel. Alors que certains télescopes d'entrée de gamme peuvent convenir à l'observation visuelle, pour la photographie seule l'option de modèles de meilleure qualité mais aussi plus coûteux reste disponible.

Voici une sélection de points importants à considérer :

• Qualité de l'image

Sur l'axe optique, chaque télescope avec une optique précise offre une qualité d'image acceptable. Cela suffit pour des observations visuelles, mais pour la photographie, il est important que les étoiles soient nettes même en dehors de l'axe optique - de préférence jusqu'aux coins de l'image. Plus le capteur utilisé dans l'appareil photo est grand, plus il est difficile de remplir cette condition.

• Champ éclairé

La plupart des télescopes ne parviennent pas à éclairer sans vignettage un capteur "plein format" de taille 24x36 millimètres ; cela crée des coins sombres sur chaque image. Même avec des capteurs au format "APS-C" (facteur de recadrage 1,6, 15x22 millimètres), certains télescopes présentent encore des faiblesses dans ce domaine.

• Tirage du porte-oculaire

Lors de l'utilisation d'un appareil photo reflex numérique (DSLR), un tirage du porte-oculaire d'un diamètre minimal de deux pouces est requis. La conception mécanique du tirage du porte-oculaire est également importante. Il doit être suffisamment stable pour éviter tout basculement après la connexion d'une DSLR (beaucoup plus lourde qu'un oculaire). Une réduction du mécanisme de mise au point est avantageuse pour une mise au point précise et sensible.

Tirage du porte-oculaire de 2 pouces stable avec mécanisme de mise au point : la grande roue noire est utilisée pour une mise au point grossière, la dorée est réduite dix fois et permet un réglage fin.

Ce tirage du porte-oculaire de Meade propose également une réduction par engrenage lors de la mise au point. Il est possible de faire pivoter la zone autour de l'axe optique dans le secteur de l'anneau bleu pour obtenir le meilleur cadrage d'image.

Ce tirage du porte-oculaire de 1,25 pouce est trop petit pour connecter un appareil photo reflex numérique. Le fini chromé trompe sur le fait qu'il est entièrement fabriqué en plastique et ne répond pas aux exigences de stabilité pour la photographie.





• Stabilité thermique

En général, la température diminue progressivement au cours d'une nuit. En fonction des matériaux utilisés pour le tube et le tirage du porte-oculaire, cela peut déplacer le point de mise au point, nécessitant une mise au point fréquente. Un appareil qui nécessite peu ou pas de réajustement de la netteté malgré la baisse de température procure plus de satisfaction.

• Correction de champ

La plupart des systèmes optiques des télescopes amateurs souffrent de courbure de champ, c'est-à-dire que le plan de netteté n'est pas plat mais une demi-sphère. Cela entraîne inévitablement des flous partiels sur les photos, selon le point de focalisation. Plus le capteur est grand, plus le problème devient problématique. Un correcteur de champ spécialement conçu pour un système optique peut résoudre ce problème, mais il n'est pas disponible pour tous les télescopes.

• Rapport d'ouverture

Le rapport d'ouverture est obtenu en divisant la distance focale par l'ouverture libre de l'objectif ou du miroir principal. Le résultat est un nombre identique à l'ouverture d'un objectif photo. Plus le nombre est petit, plus le télescope est lumineux. Une grande luminosité signifie des temps d'exposition courts, ce qui est un avantage majeur pour photographier des objets célestes de faible luminosité. En raison des temps d'exposition courts, les optiques lumineuses sont également appelées "rapides", tandis que celles avec une faible luminosité sont appelées "lents".

• Erreurs d'image (aberrations)

Seuls les télescopes dont les erreurs d'image (aberrations) sont si faibles qu'elles ne sont pas ou difficilement perceptibles sur les photos sont utilisables pour la photographie.

La capacité de résolution et la capacité à collecter le plus de lumière possible dépendent uniquement du diamètre libre de l'objectif du télescope (lentille ou miroir), appelé "ouverture" par les astronomes et exprimé en pouces (1 pouce = 2,54 centimètres). Pour la photographie, cependant, le rapport d'ouverture, c'est-à-dire l'ouverture, est plus important car il détermine le temps d'exposition. Bien sûr, si l'on souhaite des longues focales avec un rapport d'ouverture "rapide", de grandes ouvertures sont automatiquement nécessaires.

Il reste à noter que le prix, le poids et les dimensions d'un télescope augmentent très rapidement avec l'ouverture.





Évolution du poids et du prix en fonction de l'ouverture du télescope. Le graphique est basé sur la série d'appareils ACF de Meade, mais la tendance observée est pratiquement transposable à tous les autres télescopes. Les prix et poids absolus ne sont pas pris en compte dans cette représentation et ont été omis.

Outre ces exigences, les souhaits et préférences individuelles sont bien sûr également pris en compte dans le choix du télescope. La distance focale combinée au format du capteur détermine l'angle de champ effectif. Alors que les objets célestes étendus comme la galaxie d'Andromède ou la nébuleuse d'Orion peuvent être capturés en plein format avec une distance focale de 500 mm, des objets plus petits comme la nébuleuse de l'Anneau ou une planète demandent une distance focale nettement plus longue.

Lentilles ou miroirs?

Une distinction fondamentale dans les télescopes se produit lorsque l'on examine les composants optiques qui produisent l'image. Si l'objectif est constitué uniquement de lentilles, on parle de télescope à lentilles ou de réfracteur. Si seuls des miroirs fonctionnent comme objectif, il s'agit d'un télescope à miroir ou d'un réflecteur. Si à la fois des miroirs et des lentilles produisent l'image, on parle d'un système catadioptrique.

1. Le télescope à lentilles (réfracteur)

Le réfracteur correspond le mieux à ce que le profane se représente d'un télescope : à l'extrémité avant du tube se trouve un objectif composé d'au moins deux lentilles, tandis qu'à l'extrémité arrière, la caméra est connectée sans autres éléments optiques. Un télescope à lentilles est donc une forme fortement simplifiée d'un téléobjectif à focale fixe. Les téléobjectifs sont cependant construits de manière plus complexe, de sorte que leur longueur est plus courte que leur focale effective. Ce n'est pas le cas des réfracteurs, donc la longueur correspond approximativement à la focale réelle.

Illustration schématique d'un réfracteur. La lumière des étoiles entre de la gauche, rencontre l'objectif composé de lentilles en verre et est concentrée par celles-ci sur le capteur de la caméra en un seul point focal.





Les réfracteurs souffrent de la problématique de l'aberration chromatique, un défaut de longueur d'onde qui se produit lorsque la lumière est réfractée de manière différente dans les lentilles en fonction de la longueur d'onde.



Illustration schématique de l'aberration chromatique : Une lentille agit également comme un prisme, décomposant la lumière en ses composantes. Chaque longueur d'onde (=couleur) génère un point focal différent.



Une lentille agit donc simultanément comme un prisme, décomposant la lumière en ses composantes spectrales. En résulte qu'un objectif monoculaire n'a pas de véritable point focal, mais rassemble les couleurs bleue, verte et rouge en des points focaux décalés; au total, une "ligne de foyer" est obtenue. La focale effective pour la lumière rouge est ainsi plus longue que celle pour la lumière bleue. Un tel objectif, appelé chromatique, est tout simplement inutilisable pour l'observation visuelle ou la photographie, car la qualité de l'image est rendue inacceptable par des halos colorés très prononcés autour des étoiles. Les chromates se trouvent donc au mieux dans "des télescopes-jouets."

Une amélioration est obtenue par un objectif composé de deux lentilles, fabriquées à partir de verres différents. Cela permet d'unir au moins deux des trois longueurs d'onde principales en un seul point focal. La position focale de la troisième (pratiquement celle de la lumière bleue) reste cependant différente, de sorte que même avec une mise au point optimale, des halos bleus apparaissent gênants autour des étoiles lumineuses. Les télescopes de ce type sont appelés Achromatiques ou télescopes de Fraunhofer, et sont proposés à un prix relativement abordable. Pour des besoins photographiques, ils ne conviennent pas ou très peu en raison du défaut chromatique restant. Plus le télescope réfracteur est lumineux, plus l'effet de l'aberration chromatique est important.



Illustration schématique d'un Achromat: Deux lentilles de verres différents sont combinées de sorte qu'au moins deux longueurs d'onde principales (ici rouge et vert) soient unies en un seul point de focalisation, tandis que la lumière bleue conserve une autre position focale.

Le réfracteur achromatique de Bresser avec une ouverture de 5 pouces et une lentille de correction de champ intégrée est déjà un instrument impressionnant. Le défaut chromatique restant se manifestera sous la forme d'halos bleus autour des étoiles lumineuses. Coût: 480 euros.

L'objectif de ce réfracteur présente, après avoir retiré le capuchon anti-tau trois paires de vis de réglage (une vis de traction et une vis de pression). Cela permet de positionner l'objectif de manière à aligner l'axe optique avec la ligne médiane du tube. En pratique, un tel ajustement sera rarement nécessaire. Le revêtement verdâtre des lentilles évite de grandes pertes de lumière par réflexion.

La forme la plus parfaite du réfracteur est l'APOCHROMAT, où un objectif le plus souvent à trois lentilles garantit l'élimination totale de l'aberration chromatique ou la réduit au point qu'elle ne joue plus aucun rôle en pratique. Une des lentilles est fabriquée à partir d'un type de verre exotique et coûteux, ce qui permet de regrouper trois longueurs d'onde en un seul point focal. Il en résulte une image complètement exempte de défauts de couleurs autour des objets lumineux. Malheureusement, les termes Apochromat et l'adjectif correspondant apochromatique ne sont soumis à aucune norme de l'industrie, de sorte que des appareils sont effectivement en vente, portant le nom d'Apochromat, mais présentent une aberration chromatique résiduelle visible en pratique.



Illustration schématique d'un apochromat: Un objectif (le plus souvent) à trois lentilles est capable de regrouper pratiquement toutes les longueurs d'onde en un seul point focal - un résultat est une photo sans défaut de couleur apparent. Une des lentilles doit être fabriquée à partir d'un verre spécial coûteux.

Cet apochromat reproduisant largement les couleurs a un diamètre de 90 millimètres. Le fabricant est William Optics, son prix est supérieur à 800 euros.

Un examen de l'objectif révèle un revêtement de haute qualité, car les lentilles sont presque imperceptibles. La distance focale est de 621 millimètres, le rapport d'ouverture est de 1:6,9.

Les apochromats du fabricant LZOS sont parmi les réfracteurs les mieux corrigés au monde. Ici, un objectif avec une ouverture de 115 millimètres (4,5 pouces) et une distance focale de 805 millimètres (rapport d'ouverture 1:7) est représenté. Le prix, y compris le tube et le porte-oculaire, est estimé à plus de 3000 euros.

Deux apochromats d'Astro-Physics : Le télescope blanc est un réfracteur de 6,1 pouces (ouverture de 155 millimètres) avec un rapport d'ouverture de 1:7, le télescope plus petit monté dessus est un apochromat avec une ouverture de 4,1 pouces à une ouverture de 1:6 (distance focale de 630 millimètres). On peut clairement voir la différence que deux pouces d'ouverture font en termes de taille et de poids.

Les réfracteurs avec une ouverture de plus de 7 pouces sont à peine transportables. Le grand équipement sur la photo suivante est un apochromat de 10 pouces avec une ouverture de 1:14, le petit appareil monté dessus est un apochromat de 5,1 pouces avec une ouverture de 1:8. Ils sont solidement fixés dans le dôme de l'observatoire de Welzheim.

Les semi-apochromats ou ED sont classés entre les achromats et les apochromats, où avec un objectif généralement à deux lentilles, une correction des couleurs visiblement améliorée par rapport aux achromats est obtenue, sans toutefois atteindre la perfection d'un véritable apochromat.

Cela est rendu possible grâce à l'utilisation d'un verre spécial pour l'une des deux lentilles. Ces appareils ont un intérêt sur le plan tarifaire, et les performances photographiques de certains modèles ne laissent pas à désirer.

Les semi-apochromats portent souvent la désignation « ED ». La correction de l'aberration chromatique est nettement meilleure que celle d'un achromat, sans atteindre la perfection d'un véritable apochromat. Le rapport qualité/prix doit être qualifié d'équilibré et attrayant. Cet appareil, avec une ouverture de 80 millimètres et une distance focale de 600 millimètres, est disponible à partir de 350 euros :

Ce réfracteur ED a une ouverture de 100 millimètres (4 pouces) et une distance focale de 900 millimètres (rapport d'ouverture 1:9). Son prix est d'environ 700 euros.

Vue sur l'objectif (non ajustable) du réfracteur ED-60/800 montré ci-dessus :

À gauche, une image de la nébuleuse d'Orion avec un achromat. Les halos bleus autour des étoiles lumineuses, dus à l'aberration chromatique, sont clairement visibles. Un semi-apochromat (ED, image de droite) réduit considérablement cette erreur d'aberration :

Les avantages et inconvénients du réfracteur se situent dans les domaines suivants :

• Manipulation simple
• Ajustement de l'optique rarement ou jamais nécessaire
• Disponibilité rapide sans temps de refroidissement prolongé
• Meilleur choix pour la photographie solaire (voir le tutoriel numéro 6)
• Insensible à la lumière parasite latérale
• Aucune obstruction sur le chemin des rayons par un miroir secondaire (voir également les télescopes à miroir)
• Haute transmission sans perte de lumière significative due à la diffusion et à la réflexion
• Image stellaire sans "rayons"
• La meilleure performance d'imagerie possible théoriquement pour une ouverture donnée (apochromat)
  
  
• La taille et le poids, à partir de six pouces d'ouverture au plus tard, compliquent la manipulation
• Aberration chromatique des achromats
• Prix élevé des apochromats
• Les ouvertures à partir de 7 pouces ne sont plus pratiques que pour les installations astronomiques
  
  

2. Le télescope à miroir (réflecteur)

L'objectif d'un télescope à miroir est constitué d'un miroir concave, qui est taillé en approximation sphérique dans un matériau en verre ou en céramique de verre, puis recouvert d'une surface réfléchissante. Une observation plus précise révèle que selon le type de construction, la surface diffère légèrement de celle d'une sphère concave.

Comme le foyer d'un miroir concave se trouve dans le chemin des rayons, la caméra (du moins pour les télescopes de classe amateur) ne peut pas être directement montée à cet endroit, car elle bloquerait une trop grande partie de la lumière incidente. C'est pourquoi les réflecteurs disposent d'un second miroir, appelé miroir secondaire ou miroir de capture. Il est placé avant le foyer et dirige la lumière concentrée du miroir principal hors du tube, où elle est ensuite focalisée au foyer pour permettre le montage de la caméra.

Comme le miroir secondaire est situé au milieu du chemin des rayons, il doit être retenu par des tiges, la "toile d'araignée" du miroir de capture, qui est elle-même fixée à la paroi intérieure du tube. Le miroir de capture avec la "toile d'araignée" dans le chemin des rayons est donc un mal nécessaire, dont les conséquences doivent être discutées ici.

Il est d'abord important de noter que le miroir de capture n'est pas reconnaissable sur la photo, ni sous forme de silhouette nette ni floue. Selon son diamètre, il ombrage cependant une partie du faisceau lumineux incident, ce qui entraîne une perte de luminosité. Cependant, celle-ci est limitée : Même un miroir de capture dont le diamètre linéaire représente 30 % du diamètre du miroir principal n'ombre que neuf pour cent de la lumière incidente.

Le deuxième effet du miroir de capture est une diminution du contraste général de l'image, plus importante lorsque le diamètre du miroir de capture est plus grand. Cet effet est négligeable en photographie, mais peut être important en observation visuelle des planètes avec leurs détails déjà peu contrastés. En revanche, les tiges du miroir de capture laissent des traces visibles sur les photos, sous la forme de "rayons" autour des étoiles lumineuses.

La forme de la compas est représentée en double, la seconde image étant décalée de 180 degrés par rapport à la première. Une araignée à quatre bras crée ainsi quatre rayons autour des étoiles lumineuses, tandis qu'une avec trois compas en crée six.



Un réfracteur forme des étoiles sans "rayons" (à gauche). En revanche, les compas à miroir de renvoi d'un réflecteur de Newton produisent une image en rayons par diffraction de la lumière des étoiles (à droite).



Les télescopes à miroir sont généralement exempts d'aberration chromatique, car la réflexion de la lumière se fait indépendamment de sa longueur d'onde.

Les trois types courants de télescopes à miroir seront présentés ci-après.

2.1 Réflecteur de Newton

Les plus petits appareils de ce type possèdent un miroir principal sphérique bon marché, tandis que les plus grands possèdent un miroir parabolique dont la forme diffère de celle d'une sphère pour améliorer la qualité de l'image. Avant d'atteindre le foyer, un miroir secondaire elliptique mais plan-parallèle dévie la lumière de 90 degrés à travers un trou dans la paroi du tube. Cela signifie que la position de l'observation ou de la caméra se trouve à l'extrémité avant latérale du tube du télescope, une configuration initialement quelque peu inhabituelle. Comme un seul des deux types de surface des téléscopes de ce type est optiquement actif, ils peuvent être fabriqués à un prix relativement bas.

Pour la photographie, les modèles avec un grand miroir secondaire sont plus adaptés que ceux avec un petit, pour éclairer même les plus grands capteurs d'image jusqu'aux coins. On parle alors de télescopes de Newton optimisés pour la photo ou tout simplement d'un «Photo-Newton». Les Newton peuvent être fabriqués avec une grande ouverture et des rapports d'ouverture "rapides", mais présentent inévitablement, en dehors de l'axe optique, l'erreur d'image coma, se traduisant par des étoiles déformées de manière semblable à une comète sur le bord de l'image. Un système de lentilles supplémentaire dans le porte-oculaire, appelé correcteur de coma, remédie à ce problème.



Représentation schématique d'un réflecteur de Newton : La lumière incidente de gauche frappe d'abord le miroir creux, est concentrée par celui-ci et déviée avant d'atteindre le foyer par un miroir secondaire incliné de 45 degrés avec une surface plane hors du tube.

L'observation dans un réflecteur de Newton est située sur le côté à l'extrémité avant du télescope (flèche rouge).

Vue dans l'ouverture d'un réflecteur de Newton. On y voit le miroir secondaire suspendu à quatre fines compas. Le miroir principal est à peine visible à l'arrière. Le porte-oculaire dépasse vers le haut à droite.

Un réflecteur de Newton optimisé pour la photographie de la société Vixen. Encore une fois, le porte-oculaire auquel est fixé l'appareil photo est marqué d'une flèche rouge. Cet appareil a une ouverture de 8 pouces (200 millimètres) et une distance focale de 800 millimètres, ce qui donne un rapport d'ouverture "rapide" de 1:4. Le télescope coûte environ 1100 euros sans un support.

La vue dans l'ouverture du réflecteur photo-Newton Vixen montre que le miroir secondaire a un diamètre relativement grand pour éclairer également de plus grands capteurs d'image. Les compas sur lesquels le miroir secondaire est suspendu sont assez épais, mais aussi très robustes.

Une version très simplement montée du réflecteur de Newton est connue sous le nom de «Télescope Dobson». En raison de la monture, de tels dispositifs sont cependant exclus pour des fins de photographie.



Pour des observations visuelles, les télescopes dits «Dobson» sont très populaires. Il s'agit de réflecteurs de Newton très simplement montés, mais qui, en raison de la monture, ne conviennent pas pour des photos astronomiques longuement exposées.

2.2 Réflecteur Cassegrain

Même dans ce type, le miroir principal est de forme parabolique. Cependant, le miroir secondaire n'est pas, comme dans le cas du Newton, plat, mais convexe-hyperbolique (donc optiquement actif) et est disposé de manière à réfléchir le faisceau lumineux en direction du miroir principal. Ce dernier est percé au milieu, de telle sorte qu'un oculaire ou une caméra est fixé à l'extrémité arrière du tube. La position d'observation correspond ainsi à celle d'un réfracteur.



Représentation schématique d'un réflecteur Cassegrain : Le miroir principal (à droite) focalise la lumière incidente sur le miroir secondaire (à gauche). Celui-ci la réfléchit à travers un trou central du miroir principal, où elle est enfin réunie en un point focal à l'extérieur du tube.

Le porte-oculaire d'un réflecteur Cassegrain, auquel une caméra peut également être connectée, se trouve à l'arrière dans la direction de vue du télescope (flèche rouge), comme dans un réfracteur:





Les réflecteurs Cassegrain se retrouvent désormais seulement sporadiquement dans le commerce. Le champ de vision est incurvé et présente des erreurs d'image hors de l'axe optique, notamment le coma. Seuls un correcteur correspondant provenant d'un système de lentilles coordonné peuvent réduire ces erreurs afin de créer un télescope photographiquement utilisable avec une zone d'image suffisamment grande pour le format de capteur d'un appareil photo reflex numérique.

2.3 Réflecteur Ritchey-Chrétien

Il ressemble beaucoup au réflecteur de Cassegrain, mais utilise deux formes de miroirs hyperboliques, l'un pour le miroir principal et l'autre pour le miroir correcteur. Cela permet d'éliminer le coma des Cassegrains, mais pas la courbure du champ d'image, qui doit toujours être corrigée par un correcteur à lentilles. Cependant, ce type de construction offre une bonne qualité d'image jusqu'aux coins même des grands capteurs d'image. C'est peut-être pourquoi de nombreux plus grands télescopes terrestres et le télescope spatial Hubble sont réalisés en tant que réflecteurs Ritchey-Chrétien.

Des instruments conçus de manière aussi intransigeante pour les besoins photographiques sont parfois également appelés astrographes. Beaucoup des réflecteurs Ritchey-Chrétien ne sont fabriqués qu'avec une ouverture relativement grande et sont assez chers. Ils restent donc réservés aux amateurs ambitieux.

Représentation schématique du réflecteur Ritchey-Chrétien : Le trajet des rayons est absolument identique à celui d'un réflecteur Cassegrain ; seuls les deux miroirs ont une forme de surface légèrement différente, de sorte que les aberrations hors axe soient mieux corrigées :

Un réflecteur Ritchey-Chrétien avec une ouverture de 20 pouces (50 centimètres) est presque un équipement professionnel. Rien que le télescope de RCOS, USA, coûte 46000 euros sans monture.

Les avantages et inconvénients d'un réflecteur peuvent être résumés comme suit :

• Grandes ouvertures à des coûts d'achat relativement bas (Newton)
• Aucune aberration chromatique
• Des versions à grande ouverture disponibles dans certains cas (Newton)
• Temps de refroidissement moyens en raison d'un tube ouvert vers l'avant
• Très haute qualité d'imagerie pour de grands capteurs d'image (Ritchey-Chrétien avec correcteur de champ)
• Longueur totale significativement plus courte que la distance focale effective (Cassegrain, Ritchey-Chrétien)
  
  
• La saleté peut s'accumuler sur le miroir principal en raison du tube ouvert
• L'ajustage des miroirs (collimation) est nécessaire de temps en temps
• Perte de lumière et de contraste due au miroir secondaire sur le trajet optique
• Perte de lumière en raison du taux de réflexion limité des miroirs
• Utilisation limitée pour l'observation solaire
• Utilisation limitée pour l'observation terrestre en journée (par exemple, oiseaux)
• Formation de rayons autour des étoiles brillantes en raison des entretoises du miroir correcteur
  
  
  
  Trois paires de vis (une vis de pression et une vis de traction) permettent un ajustement fin du miroir principal sur un réflecteur Newton. L'image montre l'arrière du tube.
  
  
  
  

Avec trois vis supplémentaires, le miroir correcteur d'un réflecteur Newton peut être placé dans sa position optimale. L'ajustage de l'optique d'un télescope Newton n'est pas sorcier, mais doit d'abord être appris.

3. Le système catadioptrique

Les télescopes catadioptriques utilisent des miroirs et des lentilles pour l'imagerie, mais sont basés sur les réflecteurs de Newton et de Cassegrain décrits ci-dessus. Derrière l'idée d'utiliser un élément lentille supplémentaire à l'avant, c'est-à-dire dans la région de la pupille d'entrée, se trouve le désir d'améliorer la qualité d'image hors axe, souvent en combinaison avec une forme de surface du miroir principal plus simple et donc moins coûteuse à produire. L'élément lentille utilisé entraîne une erreur de longueur chromatique résultante, qui cependant – comparée à celle d'un réfracteur achromatique – est minimale et pratiquement imperceptible en pratique. Si la lentille introduite en plus est mince et moulée de manière asphérique, elle est également appelée "Plaque de Schmidt" et la désignation du télescope est précédée de "Schmidt-". Si la lentille est un élément de ménisque relativement épais et sphérique, on parle de "télescope Maksutov".

La lentille sert également de support pour le miroir correcteur, de sorte que le support du miroir correcteur peut être supprimé et aucun rayonnement n'apparaît avec les étoiles brillantes.

3.1. Cassegrain-Schmidt

La construction est grossièrement similaire à un réflecteur de Cassegrain, complété par une plaque de Schmidt asphérique. Cela permet une forme sphérique du miroir principal, qui est ainsi moins coûteux à fabriquer. En même temps, la coma est réduite, ce qui théoriquement permet une bonne performance d'imagerie. Malheureusement, la fabrication de la plaque de Schmidt asphérique est problématique. Ce n'est pas toujours réalisé avec la précision souhaitée, ce qui signifie que la performance effective de certains télescopes Cassegrain-Schmidt reste en dessous des attentes. Néanmoins, ce type de télescope a longtemps été très apprécié des amateurs, car il permet de réaliser des ouvertures et des distances focales relativement grandes avec des dimensions modérées du télescope. Un autre problème de nombreux modèles est que l'éclairage des grands capteurs des appareils photo reflex numériques n'est pas réussi – des vignettages importants sous forme de coins sombres ternissent l'image.



Représentation schématique d'un télescope Cassegrain-Schmidt: Contrairement à un réflecteur de Cassegrain, il existe une lentille frontale, appelée plaque de Schmidt. Elle a une forme asphérique et permet des miroirs moins chers ainsi qu'une correction des aberrations hors axe.

Celestron est le fabricant le plus connu de télescopes Schmidt-Cassegrain. Le modèle illustré ici a une ouverture de 8 pouces (200 millimètres) et une distance focale de 2000 millimètres, soit une ouverture de 1:10. Le miroir principal est visible grâce à la plaque de Schmidt traitée. Le tube sans la monture est disponible pour environ 1150 euros.

Seul le miroir secondaire de ce télescope est ajustable. Une fois que le couvercle central est retiré, les vis de réglage correspondantes apparaissent.

3.2 Maksutov-Cassegrain

En principe, il est similaire au Schmidt-Cassegrain, sauf qu'une lentille ménisque est utilisée au lieu de la plaque de Schmidt. Toutes les surfaces sont sphériques, donc elles peuvent être fabriquées à bas prix et avec une grande précision. Le miroir secondaire est constitué d'une surface revêtue d'une couche réfléchissante à l'arrière de la lentille ménisque. Le principe optique permet une grande qualité d'image et est particulièrement utilisé dans des télescopes très compacts et plus petits, ainsi que dans certains objectifs photo. Avec une ouverture croissante, un télescope Maksutov-Cassegrain devient assez lourd en raison de l'épaisse lentille ménisque.

En raison des rapports d'ouverture généralement "lents", les objets célestes faibles en lumière doivent être exposés longtemps. Les avantages du Maksutov-Cassegrain se manifestent particulièrement dans la photographie de la lune et des planètes.



Représentation schématique du télescope Maksutov-Cassegrain : La trajectoire des rayons est similaire à celle d'un Schmidt-Cassegrain, mais une lentille ménisque sphérique est utilisée à la place de la plaque de Schmidt, sur la face arrière de laquelle le miroir secondaire est vaporisé.

Ce télescope compact Maksutov-Cassegrain de Meade a une ouverture de 5 pouces (exactement 127 millimètres) et une distance focale de 1800 millimètres, ce qui le rend assez peu lumineux avec un rapport d'ouverture de 1:15. La lune et les planètes sont des cibles particulièrement adaptées à une telle optique. Malheureusement, ce télescope n'est disponible qu'avec la monture fourche ; le prix est alors de 900 euros.

La vue de l'avant du télescope Maksutov-Cassegrain permet de reconnaître la lentille ménisque traitée, sur la face arrière de laquelle est vaporisé le miroir secondaire, ici bien visible comme un disque réfléchissant lumineux.

3.3. Schmidt-Newton

La trajectoire des rayons est essentiellement la même que celle d'un réflecteur Newton, sauf qu'une lentille correctrice est placée dans la zone de l'ouverture d'entrée du télescope. Beaucoup de ce qui a été dit à propos du Schmidt-Cassegrain s'applique également au Schmidt-Newton. La lentille correctrice permet l'utilisation d'un miroir principal sphérique et réduit le coma apparaissant. Cependant, la fabrication délicate de la plaque de Schmidt peut également affecter les performances globales de ce système. Des optiques rapides et lumineuses sont disponibles.



Représentation schématique du télescope Schmidt-Newton : Contrairement à un réflecteur Newton, ce télescope contient une plaque de Schmidt comme lentille frontale. Celle-ci sert de point d'attache au miroir secondaire, permettant ainsi d'éliminer les tiges de soutien.

Ce télescope Schmidt-Newton de Meade a une ouverture de 8 pouces (200 millimètres) et une distance focale de 810 millimètres, ce qui donne un rapport d'ouverture "rapide" de 1:4. La lentille correctrice de Schmidt est clairement visible, au centre de laquelle le miroir secondaire est attaché. Le prix d'un tel télescope est d'environ 715 euros.

3.4 Maksutov-Newton

Ici encore, le réflecteur Newton sert de base, complété par une lentille ménisque dans l'ouverture d'entrée pour corriger les erreurs d'image du miroir principal sphérique. Dans le commerce, on trouve surtout des dispositifs avec de très petits miroirs secondaires. Ces derniers conviennent particulièrement bien pour des prises de vue haute résolution de la lune et des planètes, tandis qu'en raison de la taille limitée du miroir secondaire, ils ne parviennent pas à éclairer de manière homogène le capteur d'un reflex numérique.



Représentation schématique du télescope Maksutov-Newton : Une lentille ménisque sert de lentille frontale, sinon il est essentiellement identique au télescope Schmidt-Newton.

Ce télescope Maksutov-Newton d'Intes Micro a une ouverture de sept pouces (180 millimètres) et une distance focale de 1080 millimètres (ouverture 1:6). L'observation se fait latéralement et par le haut (flèche rouge). L'appareil illustré, avec une optique de première qualité, coûte environ 1800 euros.

La lentille ménisque du Maksutov-Newton présenté ci-dessous porte au centre le très petit miroir secondaire, qui ne représente linéairement que 18 pour cent du diamètre total. En option, l'appareil peut également être commandé avec une ouverture à f/8, auquel cas le miroir secondaire est encore plus petit (13 pour cent de l'ouverture). Bien que ces petits miroirs secondaires garantissent un excellent contraste d'image, ils n'éclairent pas eux-mêmes le capteur d'un appareil photo reflex numérique avec un "facteur de recadrage". Ce sont donc des spécialistes des prises de vue détaillées de la Lune et des planètes.

Ressemblant presque à un réflecteur Newton normal, ce Maksutov-Newton de Bresser semble avoir son miroir secondaire en suspension dans l'air, car le traitement de la lentille ménisque supprime presque tous les reflets lumineux de manière très efficace. La vue se fait - de manière typique pour un Newton - latéralement (flèche rouge). L'appareil a une ouverture d'environ 6 pouces (152 millimètres) et une distance focale de 740 millimètres, ce qui correspond à un rapport d'ouverture de 1:5. Son prix est d'environ 1000 euros.

Le miroir secondaire du Maksutov-Newton de Bresser est significativement plus grand que celui du modèle de Intes Micro. Cependant, il permet l'éclairage des capteurs au format APS-C (appareil photo reflex numérique avec un facteur de recadrage de 1,6x).

Variations

En plus des formes de construction décrites, il existe de nombreuses variations qui doivent être considérées comme exotiques. Beaucoup d'entre elles promettent une amélioration encore plus importante des performances d'imagerie par une légère modification de la forme de surface du miroir principal et/ou secondaire et/ou de la lentille correctrice par rapport au "modèle" initial.

Un exemple en sont les télescopes "Advanced Coma-Free" de Meade, dont les performances d'imagerie ont pu être améliorées par rapport à un Schmidt-Cassegrain.

Les télescopes de Meade, appelés "Advanced Coma-Free", sont relativement nouveaux sur le marché. En raison de ce développement, Meade n'a plus de télescopes Schmidt-Cassegrain dans son programme. Le modèle avec une ouverture de 8 pouces (200 millimètres) est présenté. La distance focale est de 2000 millimètres (rapport d'ouverture de 1:10). Il est conseillé de commencer avec une focale plus courte, car le suivi précis d'un tel télescope lors de longues expositions n'est pas une tâche facile. Environ 1380 euros sont nécessaires pour le tube sans monture.

Vue de l'avant du télescope Advanced Coma-Free. Le traitement de la lentille frontale est de très haute qualité, car elle élimine presque tous les reflets - le miroir secondaire semble flotter dans l'air. On peut également voir les vis de réglage du miroir secondaire et du miroir principal plus en arrière dans le tube. Le diamètre linéaire du miroir secondaire est un impressionnant 38% de l'ouverture. Il occulte 14 pour cent de la surface de la pupille d'entrée - les deux aspects sont acceptables pour une utilisation photographique.

Les avantages et inconvénients des télescopes catadioptriques en quelques mots:

• Système fermé, donc peu de risque de salissure pour le miroir principal
• Pratiquement pas d'aberration chromatique
• Longueur de construction significativement plus courte que la distance focale effective (sauf pour les Schmidt-Newton et les Maksutov-Newton)
• Absence de diffraction autour des étoiles lumineuses, car il n'y a pas de supports de miroir secondaire
• Haute qualité d'imagerie en cas de finitions soignées
  
  
• Temps de refroidissement prolongé (par exemple après le transport de l'intérieur chauffé à l'extérieur)
• Réglage des miroirs (collimation) nécessaire de temps en temps
• Perte de lumière et de contraste due au miroir secondaire dans le trajet des rayons lumineux
• Perte de lumière en raison du faible taux de réflexion des miroirs
• Utilisation limitée pour l'observation du Soleil
• Utilisation limitée pour l'observation terrestre en plein jour (par exemple des oiseaux)
• Grande lentille frontale sensible à la formation de buée
• Poids élevé (en particulier pour les instruments Maksutov)
  
  
  
  Le tableau suivant répertorie les principaux systèmes et leur pertinence pour l'astrophotographie, avec deux réfracteurs, réflecteurs et systèmes catadioptriques. Comme aucun type de télescope n'est également adapté à toutes les applications, le tableau est divisé en fonction des différents sujets astronomiques.

Recommandation

Les faits sont une chose, les opinions en sont une autre. C'est pourquoi je ne veux pas me dérober à une recommandation concrète de mon point de vue subjectif.

Pour les débutants en astrophotographie équipés d'un appareil photo reflex numérique et souhaitant réaliser des prises de vue longue exposition d'objets célestes faiblement éclairés, je recommanderais un petit réfracteur apochromatique dont la focale devrait être comprise entre 400 et 600 millimètres. Cela limite les problèmes de suivi précis pendant le temps d'exposition, tout en offrant une riche variété de sujets attractifs (amas d'étoiles, nébuleuses, galaxies). Un tel appareil est compact et facile à manipuler, si son ouverture est au maximum de quatre pouces. Le montage nécessaire (cf. Tutoriel numéro 9 de la série "Astrophotographie et photographie du ciel") reste également raisonnable en termes de poids et de prix. En cas de problème budgétaire, un demi-apochromatique ou un réfracteur ED peut constituer une alternative valable. Dans tous les cas, assurez-vous avant l'achat que l'objectif correcteur de champ de l'image est disponible pour le modèle de votre choix.

Un objectif de Barlow peut prolonger la focale effective d'un tel réfracteur, ce qui permet des prises de vue détaillées de la lune. De plus, vous aurez la possibilité de prendre des photos du soleil en lumière blanche ou en lumière H-alpha avec un tel télescope (cf. Tutoriel numéro 6 de la série "Astrophotographie et photographie du ciel").

Si, avec l'expérience acquise, vous souhaitez utiliser des focales plus longues (de 1000 à 1500 millimètres) à l'avenir, il est plus difficile de formuler des recommandations concrètes. Pour les objets du ciel profond nécessitant de longs temps de pose, un réflecteur Newton avec correcteur de coma, un Schmidt-Newton ou un télescope Maksutow-Cassegrain sont des options, à moins que vous ne souhaitiez investir davantage pour acquérir un grand réfracteur apochromatique (jusqu'à six ou sept pouces d'ouverture) ou un réflecteur Ritchey-Chrétien en tant que solution ultime.

Si vous vous intéressez principalement à la photographie des planètes et à la prise de détails de la lune, vous devrez utiliser des focales longues voire très longues, et préférerez peut-être travailler avec une webcam ou une caméra vidéo (cf. Tutoriel numéro 14 de la série "Astrophotographie et photographie du ciel") plutôt qu'avec un appareil photo reflex numérique. Vous n'aurez alors pas besoin d'un grand champ d'image bien éclairé, ce qui élargira vos options. Vous pourrez alors opter pour un Schmidt-Cassegrain, un Maksutow-Cassegrain, un Maksutow-Newton et un réflecteur Newton à longue focale, chacun avec des ouvertures de huit à quatorze pouces.

Remerciement

Je tiens à remercier l'entreprise Fernrohrland, Fellbach (www.fernrohrland.de). J'ai eu l'occasion d'y prendre un grand nombre des images de télescopes incluses dans ce tutoriel et de discuter de la situation actuelle du marché lors de longues conversations, sans lesquelles ce tutoriel ne serait pas complet.

Toutes les indications de prix données sont des valeurs approximatives au mois d'avril 2009.