Télescope à grand diamètre et faible surface

[vinvin]

Bonjour !

Nous sommes ici nombreux à avoir jeté un oeil dans un télescope de grand diamètre amateur, et ce qu'on y a vu laisse des traces dans la mémoire. Toutefois, nous sommes peu à pouvoir en acheter ou en fabriquer un.

 

Les grands diamètres offrent permettent de collecter plus de lumière et d'offrir une meilleur résolution. Leur construction pose souvent problème à cause du prix, mais aussi du poids du miroir principal. Ainsi, je me demande s'il n'est pas possible de combiner la haute résolution d'un grand diamètre avec une construction légère, à bas coût, mais avec une faible surface. Au lieu d'utiliser un grand miroir d'un mètre, peut-on utiliser plusieurs petits miroirs espacés d'un mètre, comme le croquis ci-dessous ?

 

 

Avantages :

• le pouvoir séparateur (résolution) d'un grand télescope, pourquoi pas 1,5m de diamètre,
  
• le coût de fabrication des miroirs est assez bas, vu qu'ils sont petits,
  
• les miroirs sont légers, ce qui élimine les problèmes de leur déformation dû à leur propre poids, et limite les problèmes de déformation de structure et donc d'alignement lors de la manoeuvre du télescope.
  

 

Inconvénients :

• la courbure des miroirs doit suivre la parabole à la distance où ils sont du centre, et donc on ne peut pas reprendre un petit miroir du marché directement parce qu'il n'aura pas du tout la même focale,
  
• luminosité d'un petit diamètre, équivalente à celle d'un 200 pour 3 miroirs de 114, ou d'un 346 pour 3 miroirs de 200.
  
• la collimation probablement complexe,
  
• formule newton impossible, cassegrain nécessaire, donc pas pratique pour l'observation visuelle vu sa taille.
  

 

Pour les objets lumineux ça doit être assez intéressant. Je pense par exemple au planétaire et les aux systèmes d'étoiles multiples, et même aux nébuleuses planétaires les plus lumineuses.

 

Ca ressemble en fait à la structure du James Webb Telescope, avec plusieurs petits miroirs légers mis ensemble pour en former un grand, à part que dans la version de base modélisée ci-dessus, c'est comme s'il n'y avait que les miroirs des bords. Je ne sais pas comment ils ont calculé la courbure de chacun des miroirs, mais si le primaire est parabolique il doit y en avoir une différente pour chacune des rangées de miroirs, au fur et à mesure que l'on s'éloigne du centre. En fait c'est comme si on découpait des petits trous dans un hypothétique miroir géant parabolique, dans cet exemple 3 :

 

 

Peut-être qu'un primaire sphérique est aussi une bonne solution, cela simplifierait la fabrication des petits miroirs, et permettrait d'en ajouter plusieurs autres tout autour ou au centre du primaire.

 

Qu'en pensez-vous ? Avez-vous déjà eu vent d'amateurs fabriquant des miroirs de grand diamètre à partir de tuiles plus petites ? Quelle est la faisabilité de tout cela ? Si vous pensez que ça peut marcher, et si quelqu'un veut fabriquer les miroirs (ou qu'ils existent déjà à la vente), je veux bien essayer de fabriquer le reste. Je n'y connais pas grand chose en optique, alors peut-être que l'aberration de sphéricité serait trop grande avec des rapports f/d courts auxquels je pense, dans l'exemple du croquis c'est environ 1,6m de diamètre pour 2m de focale, ce qui prend déjà de la place.

 

Merci, Vincent

Modifié 12 octobre 2011 par vinvin

[scope power]

C'est marrant, je me posais justement les mêmes questions il y a quelques jours.

 

 

Un autre type de télescope que le Newton devient compliqué à construite par un amateur et, surtout, le prix augmente. Or, le Newton est la formule optique la plus simple et donc la moins chère. L'inrérêt économique qui motive cette réflexion devient alors moins évident si on cherche une autre solution.

Qu'on me corrige si je me trompe, mais les petits Newton 114/900 ont généralement un miroir primaire sphérique. Ils ont l'avantage d'être faciles à construire et sont donc susceptibles d'être de bonne qualité. Cela peut éventuellment t'aiguiller dans tes idées.

Mais, comme tu le fais justement remarquer, la collimation semble compliquée à mettre en oeuvre et ce quelque soit la solution envisagée...

En tout état de cause, cela paraît difficile pour un amateur d'envisager de construire un télescope à miroirs multiples. En prenant tous les éléments en compte, on se rend compte que c'est se compliquer la vie.

Je préfère pour ma part opter pour le choix de l'éparnge pour pouvoir m'acheter le télescope à gros diamètre qui me fait rêver, comme un bon gros dobson, quitte à bricoler une table équatoriale.

 

Mais je ne suis pas un spécialiste, un érudit pourrait peut-être nous éclairer.

En tout cas, je vais suivre cette discussion!

Modifié 13 octobre 2011 par scope power

[fred-burgeot]

Salut,

 

belle idée, effectivement ! Avec les avantages que tu énumères.

Mais ça comporte de sacrées difficultés techniques.

A ma connaissance, faire des miroirs qui n'ont pas de symétrie de révolution n'est pas à la portée des amateurs. Les pros en font peut-être, mais à quel prix ?

Par contre, des calottes de sphères réunies reconstituent bien un miroir lui-même sphérique, en supposant que chaque morceau soit positionné en phase avec les autres.

Mais pour que l'aberration de sphéricité devienne indétectable sur un grand diamètre, bonjour la longueur focale nécessaire (plusieurs dizaines de mètres) ! A moins qu'il y ait un correcteur à lentilles près du foyer, mais à concevoir et réaliser entièrement.

Et puis, à quoi peut bien ressembler la figure de diffraction d'une telle optique, composée de 3 petits miroirs très distants ? C'est comme si on avait un grand miroir résultant doté d'une énorme obstruction, de forme inhabituelle de surcroit.

 

Mais bon, ça coûte rien d'imaginer ! Les bonnes idées sont souvent décriées au départ, avant de s'imposer au final.

 

Fred.

[jgricourt]

Ou alors on garde la symétrie de révolution et on en fait un interféromètre optique à longue base comme le VLT ... Sans rire, je crois qu'on ne pourra pas contrôler la forme parabolique du miroir résultant sans l'utilisation de vérins contrôlés en temps réel par l'informatique. Non ce ne sera pas une solution économique seul les grands télescope modernes inclue cette technologie.

 

Modifié 13 octobre 2011 par jgricourt

[Lasilla]

Ou alors on fait 2 scopes de petits diamètres: un pour chaque oeil, et c'est le cerveau qui s'occupe de recombiner les images, ce qui est impossible à faire pour une amateur dans le cas d'un interféromètre optique.

 

Ca s'appelle un binoculaire, les miroirs sont facile à faire et ça marche...

[jgricourt]

Ou des lentilles et cela s'appelle une paire de jumelles

[CATLUC]

Bonjour

Et ça c'est quoi ? http://www.obs-hp.fr/~lardiere/carlina/Carlina-CE-Oct05.pdf

 

Avec la structure adapté rien n'empêche ton télescope d'être un newton, il me semble, puisqu'il pourrait l'être avec un grand miroir.

Et rien l'oblige à être un Cassegrain autant mettre une caméra au sommet ce qui le simplifie.

En tout cas il ne sera pas simple à régler.

Bonne journée.

Luc;)

[jgricourt]

Ah les grands enfants il jouent encore avec des ballons ...

[sastitix]

Bonjour

Et ça c'est quoi ? http://www.obs-hp.fr/~lardiere/carlina/Carlina-CE-Oct05.pdf

 

Avec la structure adapté rien n'empêche ton télescope d'être un newton, il me semble, puisqu'il pourrait l'être avec un grand miroir.

Et rien l'oblige à être un Cassegrain autant mettre une caméra au sommet ce qui le simplifie.

En tout cas il ne sera pas simple à régler.

Bonne journée.

Luc;)

 

On est Bon dans le Sud ....

[Daube-sonne]

Salut,

 

Je ne suis pas convaincu car l'avantage mis en avant (la résolution) n'est pas ce que l'on recherche en priorité avec les grands diamètres amateurs.

C'est bien le flux lumineux qui nous excite la pupille.

La résolution maximale que permet le ciel en visuel est souvent bien vite atteinte. C'est mieux évidemment si on peut l'améliorer mais pas sans le flux nécessaire à sa perception. N'oublions pas qu'on a seulement des yeux pas des ccd.

 

Imaginons un 115mm ayant une résolution d'un 400. Il faut grossir 600x (1,5xD) pour aller chercher la résolution du 400.

Qu'est ce qu'il reste comme lumière à x600 dans un 115. Perçoit-on encore le moindre contraste...?

 

Amicalement Vincent

[syncopatte]

Avec une turbulence de 1", on atteint déjà la résolution max (théorique) avec un 100mm si je ne me trompe?

 

Patte.

[vinvin]

Merci pour vos réponses !

En résumé, c'est bien plus facile avec des miroirs sphériques, mais il faut des lentilles de correction. Pour un miroir parabolique je me disais que ça serait quand même possible de le fabriquer en asymétrique comme ça, grâce à des machines de la taille du rayon du miroir entier imaginaire, mais peu importe du coup. Avec un miroir parabolique il faut quand même corriger l'optique en sortie, donc ça n'a pas un grand avantage si je comprends bien.

 

J'arrive un peu tard du coup par rapport à Carlina, qui est un super projet ! Quels résultats en ont-ils tirés ? Où en sont-ils par rapport aux travaux futurs qui sont mentionnés dans l'article ? Ils sont allés à Calern, ils ont fait un instrument encore plus grand ? La stabilité avec un ballon doit vraiment être affreuse.

 

Daube-sonne, c'est une grosse limitation oui, c'est pour ça qu'on ne peut viser que des objets très lumineux avec. Pour venus ou la lune pour prendre les deux meilleurs exemples, et avec le télescope du croquis, la luminosité d'un 200 avec une résolution de miroir de 1.6m (en fait c'est moins que 1.6m vu que c'est un triangle, c'est plutôt 1.4m) on doit pouvoir grossir à 1000 fois (5D de luminosité, 0.7D de résolution, ce qui est suffisant il me semble) et avoir quand même de la lumière sur l'image finale.

 

La turbulence est assez génante oui, mais ça n'empêche pas des gros télescopes amateur d'exister et d'être utilisés à 800x ou 1000x de temps en temps. C'est sûr que ça ne serait pas un instrument à sortir n'importe où et n'importe quand.

 

CATLUC: pour la camera au sommet, je pensais quand même m'en servir pour du visuel, d'où le cassegrain. C'est sûr, il faudra une sacrée monture... Par contre, je ne vois pas comment tu peux faire un newton avec plusieurs rayons qui ne viennent pas de la même direction. Si tu peux développer, ça m'intéresse !

 

Le MMT est intéressant et a une formule optique très différente, qui utilise un tertiaire pour rediriger les rayons de chaque télescope vers un combineur. Ca me semble encore plus difficile à faire, et plus coûteux vu qu'il y a plus de miroirs encore.

[CATLUC]

CATLUC: pour la camera au sommet, je pensais quand même m'en servir pour du visuel, d'où le cassegrain. C'est sûr, il faudra une sacrée monture... Par contre, je ne vois pas comment tu peux faire un newton avec plusieurs rayons qui ne viennent pas de la même direction. Si tu peux développer, ça m'intéresse !

 

Bonjour

Toi même tu dis que ces miroirs ne sont que des portions d'un miroir parabolique qui aurait un grand diamètre, il peut donc être monté en newton comme le miroir parabolique correspondant s'il était entier. Cela peut simplifier la structure puisque le télescope peut être au niveau du sol.

A noter que grâce à cette configuration l'observateur peut même se placer entre les petits miroirs pour observer ce qui peut simplifier encore le système, bon il générera peut être des turbulences suivant les positions mais sûrement moins qu'avec des grosses binos ou l'observateur est entre les ouvertures avants.

Si tu mets les 3 miroirs à 90° au lieu de 120° l'observateur peut être dans la partie libre.

Bonne journée.

Luc;)

Modifié 13 octobre 2011 par CATLUC

[vinvin]

Ah ben oui. Ca me parassait pas évident avec le modèle 3D parce que la focale est courte par rapport à l'écartement des miroirs. Un newton de moins de 1.5 d'ouverture, ça se fait ? Parce que le miroir du secondaire sera presque aligné avec le faisceau venant du bord opposé du primaire; il sera même parallèle à f/0.5, mais est-ce qu'il n'y a pas une déformation causée par le secondaire plat dans ces conditions ?

Sinon c'est vrai que ça serait plus pratique pour observer !

[CATLUC]

Ah ben oui. Ca me parassait pas évident avec le modèle 3D parce que la focale est courte par rapport à l'écartement des miroirs. Un newton de moins de 1.5 d'ouverture, ça se fait ? Parce que le miroir du secondaire sera presque aligné avec le faisceau venant du bord opposé du primaire; il sera même parallèle à f/0.5, mais est-ce qu'il n'y a pas une déformation causée par le secondaire plat dans ces conditions ?

Sinon c'est vrai que ça serait plus pratique pour observer !

 

Et oui il devrait y avoir de la coma donc correcteur obligatoire.

[serge vieillard]

c'est de l'intéféro optique ce genre de projet.

Ca veut dire que l'intégralité de la struture doit être callée à quelque fraction de longueur d'onde près.

Sur la papier, c'est magnifique,

dans la vraie vie, c'est le VLT et d'autres trucs du genre à la pointe de la science. Et tous ne fonctionnent pas correctement (grand tecan)

et pour sûr, le papa de ce concept y travaille toujours, mais on est dans des choses qui dépassent et de très loin les capacités de amateurs - aujourd'hui.

[Moot]

Et même avec des miroirs sphériques, il faut que les rayons de courbure de chaque miroir soient égaux avec une très grande précision.

[copex30]

Avoir les bénéfices d'un tout grand miroir sans les inconvénients (budget, poids, réalisation...), c'est un doux rêve... mais ce n'est qu'un rêve.

 

Serge et Moot ont tout dit.

 

Aucun télescope professionnel n'est capable de faire de l'interférométrie quotidienne dans le visible. J'ai eu la chance de discuter une fois avec un astronome pro venant de mission du VLT et, d'après lui, c'est déjà tout un bazard pas possible pour faire de l'interféro dans l'infrarouge. Il pense qu'il n'y a quasi aucune chance de pouvoir en faire dans le visible avec cette génération d'instruments (alors que c'était une des grandes pubs faites autour du VLT lors de sa conception).

 

Le principe est simple mais la réalisation est plus que délicate.

Il faut placer 2 miroirs de façon adéquate l'un par rapport à l'autre à +- 1/2 millième de micron près....

 

Autrement, pour l'amateur, la seule possibilité de combiner 2 petits instruments est la vision binoculaire. Mais on gagne en luminosité (2 images pour le cerveau au lieu d'une) et pas en résolution.

 

 

Et même avec des miroirs sphériques, il faut que les rayons de courbure de chaque miroir soient égaux avec une très grande précision.

[vinvin]

Ok ! Tant pis, mais je me disais aussi que si c'était si simple ça existerait déjà depuis longtemps. Si une telle précision est nécessaire, c'est que les miroirs pleins (normaux) ont la même précision, je pensais qu'il y avait quand même une marge un peu plus grande que ça. Ca fait quoi si on n'a pas de chance dans l'alignement, ça annule l'image de l'un avec l'image de l'autre (inversion de phase) aux turbulences près ?

 

Peut-être que c'est plus facile de faire un réglage fin avec des miroirs légers comme ça qu'avec des gros télescopes de plusieurs mètres aussi ? Mais je comprends bien que c'est quasi impossible. C'était intéressant de demander. Merci !

[Adonfff]

Oui je pense qu'on est plusieurs a cette poser ce genre de questions

 

Bon...puisqu'on est parti dans le délire...je suis fatigué donc je pense surement n'importe quoi n'étant pas opticien mais :

 

Mais est ce possible d'utiliser un miroir tertiaire pour combiner le flux des miroirs?

 

Chaque primaire avec son secondaire qui renvoie le flux sur un tertiaire qui combine le tout au foyer.

Une bino...mais dans un seul oeil quoi, même problème? Ou alors seulement totalement inutile

[CATLUC]

Bonjour

Adonfff il y a plus simple : prendre deux télescopes et regarder dedans avec une binoculaire à l'envers. On aura donc le flux lumineux de deux télescopes dans un seul oeil.

Un petit test à faire pas trop cher.

Bonne journée.

Luc;)

[Franck34]

La mise en oeuvre de la taille des miroirs pourrait peut-être être résolu de la façon suivante, on peut même penser à la construction nid d'abeille avec plein de petits miroirs.

 

Positionner le miroir d'après sa position dans le support principal pour le polissage, Par contre l'outil devra être à la taille du support principal...

[Moot]

Oh ben, évidemment, on peut tailler un seul grand miroir, et en évacuer la plus grande partie en ne gardant que quelques petits bouts par ci par là. Par exemple, on fait un Cassegrain avec un trou énorme dans le miroir primaire.

Mais quel intérêt, franchement ?

[Thierry Legault]

Avoir les bénéfices d'un tout grand miroir sans les inconvénients (budget, poids, réalisation...), c'est un doux rêve... mais ce n'est qu'un rêve.

 

de toute façon, on n'aurait aucun des bénéfices d'un grand miroir.

 

Ni le pouvoir collecteur de lumière (pour voir les objets faibles), 3 petits miroirs de diamètre d étant équivalents à un seul miroir de diamètre 1,7d (avec les inconvénients d'encombrement et de réglages en moins !).

 

Ni même le pouvoir de résolution. Il faut bien comprendre que mettre deux ou trois petits miroirs espacés de D n'équivaut absolument pas à un grand miroir de diamètre D, contrairement à ce que la vision simplificatrice de l'interférométrie souvent véhiculée par les médias peut nous laisser croire. En fait si on observe une étoile, le miroir de diamètre D donnera une tache d'Airy d'un diamètre inversement proportionnel à D, alors que le groupe de deux ou trois petits miroirs donnera une tache d'Airy d'une taille égale à celle donnée par un seul petit miroir, avec à l'intérieur des franges d'interférence (à supposer qu'on arrive à aligner tout ça à la fraction de longueur d'onde, ce qui suppose une structure très fiable et solide et pose des difficultés pratiques considérables). Amusant et instructif sur le plan pédagogique, mais pour les "belles images" on repassera... D'ailleurs c'est facile à expérimenter, il suffit de mettre devant une lunette ou un télescope un masque avec 2 ou 3 petits trous bien espacés, et de voir ce qui se passe par exemple sur la Lune. La résolution est celle d'un des trous, il y a donc une très grosse perte, et une étoile montre des franges d'interférence.

 

[Adonfff]

Je pense que tous ceux qui débutent en astro se posent ce genre de question et du coup ce sujet est tout a fait instructif.

Ça devrait même resté épinglé dans la section débutant

 

Merci a tous de vos lumières

Modifié 15 octobre 2011 par Adonfff

[vinvin]

Merci Thierry, très instructif. Ces notions d'optique ne sont pas évidentes au premier abord.