La construction d'un T500
Pendant que je tournais en rond, à essayer de paraboliser convenablement mon miroir de 300 mm, je me suis dit : « plus jamais çà! ». Pourtant, 4 ans plus tard, je décidais de recommencer, poussé par la passion. Cette fois-ci j’ai décidé de frapper fort, le miroir sera tout simplement, le plus gros que je puisse raisonnablement faire! La première limite est le poids du miroir. En effet, durant la fabrication le miroir est soulevé plusieurs centaines voire milliers de fois. L’espace de travail n’étant pas toujours adapté et m’étant déjà fait mal au dos, un miroir de 20 kg serait déjà irraisonnable. La deuxième contrainte est l’encombrement, il faut penser en terme de télescope terminé, car ce dernier devra passer les portes! Le plus gros diamètre possible semblait donc être un 500 mm.
La fabrication du miroir
Le verre choisit est un borosilicate aux caractéristiques similaires à celles du Pyrex (Supremax 33) provenant de chez Schott et vendu par le célèbre astronome amateur Stathis Kafalis. J’ai fait, sur les conseils de Stathis, un choix que certains jugent irraisonnable : une épaisseur de seulement 34,9 mm, c’est la même...que celle de mon 250 mm! Par rapport à son diamètre, ce miroir est donc extrêmement flexible à l’échelle de la précision optique. Il faudra donc prendre d’énormes précautions pour éviter l’astigmatisme lors du polissage. Aussi, le barillet du miroir devra être irréprochable. L’avantage, outre le coût modéré (environ 600 euros), est la mise en température plus rapide, et le poids de seulement 15 kg environ. Le premier août 2011, jour de la fête nationale suisse, je prends ma 106 du vice direction München, pour récupérer le miroir chez Stathis.
Les travaux préliminaires
Je me suis construit un poste de travail en bois pour pouvoir travailler le miroir. Je profite de l’occasion pour pousser un petit coup de gueule. Le bois du poste de travail (contreplaqué et lattes) et de l'outil (contreplaqué) sont du pin, de l'épicéa et du sapin provenant d'Europe et labellisés FSC. Malheureusement les magasins de bricolage français ne proposent que rarement ce genre de produit, ils préfèrent le bois tropical souvent importé illégalement. Ceux qui habitent près de la frontière suisse ont donc le choix (magasins Coop Brico). La première constatation, c’est qu’un miroir de 15 kg, c’est très lourd. 15 kg en soi ce n’est pas grand chose, mais si on considère les difficultés et les précautions nécessaires aux manipulations, ce n’est pas évident. Une telle masse de verre ne se pose pas directement sur le sol, mais sur une planche ou 3 cales : le moindre choc sur le carrelage peut endommager le miroir. Il faut aussi penser à comment le soulever par la suite. Bref, çà ne se manipule pas comme un sac de pommes de terre!
Le miroir a été découpé au jet d’eau haute pression d’une grande plaque. Cette grande plaque a été façonnée sur des rouleaux et a été recuite. Ce n’est donc pas du fin recuit astronomique, avec Stathis on a vérifié les contraintes au polarisateur. Il y en a, mais elles sont dans la limite du raisonnable. Ce processus de fabrication laisse la tranche très rugueuse, le premier travail sera donc de la rectifier à la pierre à carbo 120. Cela évitera qu’elle ne piègent des abrasifs. Le second travail est de réaliser les chanfreins, également à la pierre à carbo 120. Ça avance relativement rapidement.
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Avant d’ébaucher la face optique il faut égaliser le dos du miroir, c’est très important surtout sur un miroir mince, car un dos irrégulier peut déformer la surface optique de manière irrégulière, ce qui entraînerait de l’astigmatisme lors du polissage. La tâche est difficile car les 2 surfaces ressemblent à des vagues. J’utilise pour cela un outil de pleine taille en contreplaqué (3 planches, pour un total de 42 mm d’épaisseur) sur lequel sont collés à l’Araldite des carreaux de carrelage en gré céramique. Le bois est recouvert de vernis pour éviter qu’il ne prenne l’humidité. Pour le nettoyage du miroir la douche est très pratique, et le miroir y rentre tout juste!
Après quelques heures de travail j’ai épuisé mes 500 g de carbo 60, et ce n’est pas encore terminé puisque qu’il reste encore une grande partie de la surface non dépolie. C’est très lent, malgré l’utilisation d’un poids de 10 kg. Je passe au carbo 80. Je l’avais oublié, mais le carbo 80 çà fait du bruit! J’ai donc déplacé le chantier à la cave pour en limiter les conséquences. Je remarque que je n’arrive pas à obtenir une surface parfaitement plane, elle est légèrement concave, le creux au centre est de 200 µm. Il n’est pas impossible que cela soit dû à une déformation de l’outil, il est peut-être trop mince! Cette légère concavité n’est pas gênante puisqu’elle est de révolution. Une fois que toute la surface est dépolie, je doucis le dos au corindon 120 puis au corindon 180. Le miroir est prêt pour l’ébauchage, après près de 22H de travail éprouvant!
L’ébauchage
Là commence la phase la plus malpropre et la plus dure physiquement : le creusage de la concavité. Ayant prévu le miroir entre f/4 et f/4,5, il me faut entre 7 et 7,5 mm de flèche au centre du miroir. J’utilise l’outil de pleine taille qui m’a déjà servi à aplanir le dos. J’entame avec le carbo 36, que j’aurais dû logiquement utiliser pour le dos également. Cet abrasif, le plus gros disponible, mérite vraiment son surnom de gravier! J’effectue les fameuses courses dites en corde : miroir dessus, le centre du miroir frotte le bord de l’outil. Les séchées sont assez courtes, je mets un peu de carbo (conservé à l’état de boue humide dans un récipient) de préférence à l’endroit du contact, je fais légèrement pivoter le miroir (attention c’est risqué), et je frotte en appuyant très fort. J’ai constaté qu’en mettant beaucoup de carbo le travail était moins efficace! Probablement parce-que l’énergie dépensée servait d’avantage à casser les grains les uns contre les autres plutôt que d’abraser la surface du miroir. Au plus fort j’atteignais un rendement de 0,2 mm par heure!
Apres de nombreuses heures de travail éprouvant j’obtiens une flèche de 4,75 mm, il ne reste plus grand chose des carreaux du bord de l’outil! Il faut donc soit réaliser un nouvel outil, soit coller une couche de carreaux neufs par-dessus l’ancienne. Je décide d’expérimenter un outil de petite taille, 20 cm de diamètre, réalisé sur le même principe que le grand. Position miroir dessous, je frotte le petit outil avec des courses en W. Ce n’est pas du tout reposant car il faut appuyer très fort sur l’outil! L’avantage c’est que çà va bien plus vite, la pression étant répartie sur une petite surface. L’usure de l’outil est énorme, la forme initialement plane des carreaux s’adapte assez vite à la courbure du miroir. Pendant les premières heures je balaye toute la surface du miroir afin de bien réunir l’outil et de commencer le réunissage du miroir. Après j’adopte des courses de 40 cm d’amplitude. Cette méthode ne touche donc pas les bords du miroir. Après quelques heures à peine il faut recoller une couche de carreaux! Vers la fin j’obtenais un rendement de 0,5 mm par heure!
Lorsque la flèche atteinte est comprise entre 6,5 et 7 mm je décide d’arrêter de creuser pour passer au réunissage. Les méthodes d’ébauchage que j’ai utilisées sont les plus rapides mais produisent une surface grossièrement hyperbolique car les bords ne sont pas attaqués, et les parties intermédiaires ne le sont pas assez! En fait seul le centre est assez creusé.
Il faut donc ramener tout çà vers la sphère.
Le réunissage
Je continue avec le petit outil mais cette fois-ci j’élargie les W de manière à pleinement toucher les bords. Le travail avance vraiment lentement, je désespère. Il me faut repasser au grand outil!
Le grand outil doit avoir la même courbure que le miroir. Il est bien entendu hors de question de commencer avec un outil plan comme cela avait été le cas pour le petit outil. Ce grand outil sera réalisé en plâtre synthétique Staturoc, directement coulé sur le miroir. 10 kg seront nécessaires pour obtenir une épaisseur acceptable (3 cm). Ce plâtre durcit très vite, il faut donc utiliser de l’eau très froide et, pour une telle quantité, être à deux pour le préparer. Ma compagne Emilie m’a apporté son aide pour cette étape délicate. Je colle à nouveau des carreaux, à l’Araldite. Cet outil servira également au doucissage.
Le réunissage se poursuit, avec des courses en 8, de 1/6 D d'amplitude, miroir dessous. Après d’innombrables heures de travail l’hyperbole a bien diminué mais est toujours présente, pour preuve seules les zones intermédiaires (entre le centre et le bord) s’usent lors des séchées! Je n’ai pas terminé la totalité de mes 5 kg de carbo 36, je décide de passer au carbo 80. Pendant le nettoyage de l’outil, un carreau se détache, je prends le risque de le recoller. J’allonge mes courses à 1/3 D. Ça avance de plus en plus, seul le bord n’est pas réuni, sur environ 1 cm. A présent j’inverse la position des disques à chaque séance. Le 12 juillet 2012, je déclare l’harassante épreuve du réunissage terminée! 31H de travail et plus de 400 séchées! L’ébauchage a nécessité également une trentaine d’heures. Il reste quelques échancrures mineures vers les bords, elles partiront au prochain grade. La flèche obtenue est de 7,45 mm environ.
Après plus de 80 heures de travail j’obtiens un miroir à peu près sphérique. En raison de la profondeur des accidents laissés par les gros grains de
carborundum, il est loin d’être prêt pour le polissage. Il faut améliorer la surface en utilisant successivement des abrasifs de plus en plus fins : c’est le doucissage.
Le doucissage
Afin d’éviter les rayures, un nettoyage minutieux est nécessaire lors de chaque changement de grain.
Le doucissage commence au carborundum 120.
Le tableau suivant indique le nombre de séchées effectuées pour chaque grain, ainsi que le temps effectif de doucissage (sans prendre en compte les temps de nettoyage et de contrôle).
Le nombre de séchées a été majoré, afin d'être sûr de ne pas avoir à revenir en arrière!
Grade |
Nombre de séchées |
Temps effectif |
Carbo 120 |
18 |
1H30 |
Corindon 120 |
23 |
1H30 |
Corindon 180 |
36 |
3H00 |
Carbo 320 |
31 |
4H00 |
Carbo 400 |
21 |
3H45 |
Microgrit 9 µm |
15 |
2H00 |
Outre l'état de la surface, il faut également veiller à la forme. Le test du marqueur permet de s'assurer que la surface reste parfaitement sphérique.
Le microgrit s'avère très efficace, en raison de l'homogénéïté de la taille de ses grains. Ainsi, il n'est pas nécessaire d'enchainer toute la série d'abrasifs,
comme décrit dans les livres. L'outil en céramique étant fastidieux à nettoyer, le gain de temps est notable.
Le 9 septembre 2012, après plus de 100 heures de travail réparties sur 13 mois, le miroir est enfin prêt pour le polissage!
Le premier polissage
Pour le polissage, il a fallu couler un nouvel outil en plâtre. Comme pour l'outil de doucissage, j'ai bénéficié de l'aide de ma chérie. Cette fois-ci j'ai obtenu un outil vraiment parfait, je maîtrise enfin la préparation du Staturoc!
La poix est de la Gugolz 64, les carreaux font environ 85 mm de côté et sont passés sous 4 bougies chauffe-plat avant d'être pressés sur l'outil. Etant donné que cette poix est dure, il a fallu plusieurs pressages (avec poids de 10 kg) et rognages pour
obtenir la bonne forme. Une couche supplémentaire de vernis a été déposée sur le poste de polissage, afin de piéger d'éventuels émeris.
Le travail a pu commencer début novembre 2012, il est pénible et semble avancer lentement. L'adhérence de l'outil est telle qu'on ne peut que le pousser ou le tirer, ce qui quelques fois soulève
le poste de polissage (qui pèse près de 70 kg en comptant les disques et les 2 caisses d'eau minérale servant de lest). Après quelques séances,
le miroir commence à briller autant au centre qu'au bord, le doucissage a donc généré une forme correcte, ouf!
J'aurais du faire des carreaux plus petits, mais je ne le savais pas à l'avance. Le travail est légèrement moins pénible en chauffant la pièce à
25°C (au lieu des 20 habituels). Sur les conseils de Franck Grière, je réalise au gaufrage de l'outil (assez sommaire pour le moment), et miracle,
l'adhérence est un peu moins forte! Mes mouvements sont maintenant plus réguliers, et de temps en temps je peux réaliser de courses en 8,
qui sont les meilleures pour la régularité du travail. Je me suis rendu compte avec horreur, après plus de 10 heures de travail acharné, que le poste
de polissage était en train de se déglinguer! Et comme par hasard les jeux étaient du côté que je n'avais pas triangulé avec des lattes.
Après avoir installé les lattes manquantes, çà ne bouge plus du tout. Je polis en moyenne 1 heure par séance. Je parle temps de polissage effectif, sans tenir compte de
tout le travail annexe. En effet, entre les pressages, les rognages, etc, il faut compter une heure de travail environ pour une heure de polissage.
Après 15 heures de polissage, le miroir réfléchis bien la lumière, mais un examen attentif à l'aide d'une lampe puissante révèle qu'il reste encore beaucoup de gris.
Il me faut donc continuer à travailler dur!
Finalement, après de nombreuses heures supplémentaires, je décide de m'arrêter. Le gris semble avoir disparu, la forme du miroir n'est pas sphérique mais légèrement parabolique, ce qui n'est pas un inconvénient.
Par contre un bord rabattu s'est invité. Il est assez fin (2 mm de rayon) mais d'une amplitude phénoménale, pour le supprimer il faudrait revenir au doucissage!
Il sera masqué à l'aide d'un diaphragme dans le télescope. Ce défaut semblant courant, il est d'ailleurs étonnant de constater que les télescopes newton équipés d'un diaphragme sont extrêmement rares!
Le second polissage
A l’automne 2013, après avoir bien avancé la construction de la structure du télescope, j’ai hâte d’en découdre
avec l’étape la plus intéressante mais aussi la plus incertaine de ce projet : la parabolisation du
miroir. Le préalable est de s’assurer de l’absence d’astigmatisme. Pour ce faire, j’installe sur un support
une petite bille en acier de 6 mm de diamètre, éclairée à l’aide d’une Maglite. Un oculaire de 10 mm de focale
est placé à proximité pour examiner le retour de cette étoile artificielle de fortune.
Les plages intra et extra-focale sont ovalisées, trahissant de l’astigmatisme. Mais pas de panique,
cet astigmatisme est normal, il est dû à la finesse du miroir, qui plie littéralement sous son poids
lors du contrôle en position horizontale. L’astuce consiste à faire tourner le miroir dans son support
et de vérifier ensuite si l’astigmatisme reste orienté de la même manière ou s’il tourne avec le miroir.
Malheureusement, je dois bien me rendre à l’évidence, les figures observées tournent avec le miroir,
mon miroir est donc astigmate!
Plutôt que de tenter une longue et difficile retouche, et étant donné la présence du bord rabattu, je prends
la difficile décision de revenir aux dernières étapes du doucissage. En quelques secondes, le beau polissage
fut complètement ravagé par le carbo 400. Je fais 12 séchées pour être sûr de tout bien reniveler. Je termine
avec 6 séchées (environ 1 heure de travail effectif) au microgrit 9 microns. J’étais si pressé d’en finir que
j’en ai oublié d’effectuer le test au marqueur! Après coup j’ai constaté que par rapport à ce qu’il se fait d’habitude,
j’y ai passé peu de temps. Mais il est vrai que je démarrais d’une surface déjà polie. Malgré tout, le doucis semble bon,
le miroir reflétant de la lumière en incidence rasante. A la loupe, le grain est homogène. Voilà mon miroir prêt
pour un nouveau polissage!
Il s’agit de ne pas reproduire la même erreur qui a rendu le polissage très pénible, et qui
est probablement à l’origine de tous les déboires : les carreaux trop grands, produisant une adhérence
beaucoup trop forte. A la place des énormes carreaux de 80 mm de côté, j’envisage des carreaux de 50 mm
de côté, espacés de 20 mm. Il faut tout d’abord enlever ces fichus carreaux et ce n’est pas une mince affaire.
La seule solution que j’ai trouvé a été les passer à l’eau brulante sous la douche, puis de les décoller à
l’aide d’une spatule. La poix se trouvant sur la spatule est enlevée à l’aide de papier essuie-tout. Le travail
est pénible et salissant, et durera plus de 3 heures en comptant le nettoyage de la salle de bain.
Le deuxième polissage s'est passé sans accros majeur. Après 11 heures de polissage effectif, la parabole a été amorcée, le tirage est de presque 3 mm!
Malheureusement, le bord rabattu est toujours présent. Des mesures précises
(avec l'écran de Couder) montrent qu'en fait, tout la dernière zone est rabattue!
Je prends le risque de m'attaquer à ce défaut avec les fameuses retouches au pouce. Le risque s'est avéré payant puisque
la dernière zone est maintenant cohérente avec les autres. Par contre le bord rabattu est toujours présent, limitant le diamètre utile du miroir à 486 mm environ.
J'ai réussi à diminuer l'astigmatisme de montage de mon dispositif de contrôle à l'étoile artificielle, de même que celui induit par le support de contrôle du miroir. La bille en acier est remplacée par un trou calibré de 8 µm de diamètre (Edmund Optic).
L'astigmatisme détecté est relativement faible et ne tourne pas avec le miroir. Le miroir ne présente donc pas d'astigmatisme, bonne nouvelle!
Plutôt que de tenter une retouche infructueuse du bord rabattu, et qui plus est, risquerait d'induire de l'astigmatisme, il est grand temps d'entamer la parabolisation avec le petit outil!
La parabolisation
Il est illusoire de vouloir paraboliser un tel miroir avec le grand outil.
J'ai donc coulé 3 kg de plâtre Staturoc pour confectionner un outil demi-taille. L'expérience a failli virer à la catastrophe,
car le plâtre a coulé par le dessous du moule, sur le miroir et sur la terrace! Heureusement que la froideur de la fin de l'hiver a retardé la prise.
Avec l'aide de ma chérie, j'ai pu enlever le plâtre avant qu'il ne durcisse comme de la pierre.
Suite à cette déconvenue, j'ai réalisé le petit outil en bois. La difficulté est qu’il faut réaliser une surface convexe correspondant à la courbure du miroir. Mais l’outil étant plus petit que le miroir, la différence entre le centre et le bord n’est que de 2 mm environ. Il n’est donc pas trop difficile de réaliser cette forme à l’aide d’un Dremel, avec une précision inférieure à 1 mm. L’épaisseur des carrés de poix est d’environ 8 mm.
La parabolisation avance doucement, mais la surface du miroir présente un peu de mamelonnage. Il faut veiller à ce que l’avance des 11 zones soit progressive, en menant les retouches adéquates après chaque contrôle. En effet, chaque retouche est suivie d’un contrôle. L’adhérence de l’outil sur le miroir n’étant pas toujours bonne, un poids de 1 kg y repose en permanence.
Tout allait bien lorsqu’un problème se posa : l’écart entre les 2 dernières zones externes augmente beaucoup trop rapidement (bord sur-corrigé), c’est inacceptable. J’essaye différentes méthodes, rien n’y fait. J’attaque donc la dernière zone au pouce. Les retouches au pouce sont très efficaces et çà fonctionne de manière rationnelle, mais elles ont la fâcheuse tendance à laisser un sillon dans le miroir. Après la retouche, je constate avec horreur que la retouche a été trop efficace! J’ai perdu de nombreuses heures avec le petit outil de 7 cm de diamètre, à essayer de rattraper les zones externes, souvent par tâtonnement. Après cela, la parabolisation peut continuer. Mais l’action du petit outil a complètement ravagé la surface du miroir! Arrivé à la moitié de la parabolisation, un autre problème se pose : la parabolisation n’avance plus du tout! Courses en W, courses en I, rien n’y fait! Je décide donc d’appliquer une autre méthode : sévèrement creuser le centre avec de petites courses en I ou en W, puis reprendre des courses en W à large débord pour étaler cette déformation sur toute la surface du miroir, et ainsi de suite. Et çà marche! Mais au fur et à mesure de l’avancement de la parabolisation, cette méthode est de moins en moins efficace, les zones externes refusent de prendre d’avantage de correction. Le bon point, c’est que l’état de surface du miroir s’est amélioré, sans doutes en raison de l’affaissement progressif des carrés de poix et le passage de l’oxyde de cérium à l’oxyde de zirconium, vers les ¾ de la parabolisation. J’emploie une nouvelle méthode : je fais des W allant jusqu’à au bord de la zone 9 par exemple. Les zones 10 et 11 n’étant pas touchées, l’écart entre les zones 10 et 9 devrait automatiquement augmenter. Dans la pratique, c’était plutôt l’écart entre les zones 9 et 8, voire 7 et 6, qui augmentait. Les résultats obtenus n’étaient pas toujours rationnels, mais au moins la parabolisation des zones externes augmentait. Arrivé à 90% de la parabolisation, je coupe l’oxyde de zircomium avec un peu d’opaline.
Coïncidence ou pas, je n’en sais rien, mais le travail est devenu plus rapide lors de l’apparition de fortes chaleurs, amenant la température dans le local de travail (le salon) à près de 25°C. Le travail avance régulièrement, mais l’écart entre les zones 11 et 10 reste trop petit. Depuis la retouche malheureuse, j’ai eu le plus grand mal à faire monter cet écart…alors qu’il montait trop vite auparavant! A ne rien y comprendre! Il aura fallu 103 retouches pour arriver à une parabole satisfaisante. A ce stade, l’épaisseur des carrés de poix n’est plus que de 1,5mm.
Début juillet 2014, près de 3 ans après le début du chantier et plus de 300 heures de travail, le miroir est enfin terminé! Le miroir a été mesuré sur 2 axes à l’appareil de Foucault (chaque série de mesure a été faite 3 fois et moyennée, afin de minimiser les erreurs), sur un diamètre de 486 mm pour s’affranchir du bord rabattu, qui sera masqué dans le télescope. Les mesures sur les 2 axes sont cohérentes, et le critère de Couder est respecté sur toutes les zones. Le « plus mauvais axe » a été mesuré à lambda/7 PTV et lambda/21 RMS (strehl de 0,91). La surface est douce et régulière, exempte de mamelonnage. Le test à l’étoile artificielle ne montre pas d’astigmatisme, et confirme la grande intensité du bord rabattu, qu’il faudra donc impérativement masquer lors du montage du miroir. La mission est accomplie, j’ai obtenu un bon miroir de 486 mm de diamètre! La distance focale est de 2054 mm, ce qui porte le rapport f/d à 4,2.
La fabrication de la structure
Une fois le miroir primaire péniblement réalisé, il faut se remettre au travail pour construire la structure. La tentation est grande de passer cette étape le plus vite possible, mais c’est une erreur car une bonne optique ne vaut rien sans une bonne mécanique. De plus, une mécanique mal optimisée rend l’instrument pénible à utiliser, et ce d’autant plus qu’un télescope de ce diamètre est lourd et encombrant. La conception et la réalisation doivent être soignées. Un tel projet demandant de l’endurance, il vaut mieux que chaque étape soit parfaitement réussie, augmentant sa satisfaction au fur et à mesure de l’avancement. Cela implique de refaire une pièce si on constate qu’elle ne donne pas entièrement satisfaction. Des erreurs jusque-là sans conséquences sur des instruments plus petits, peuvent ici se révéler catastrophiques.
Une difficulté majeure est l’approvisionnement des matériaux, en raison de la pauvreté du choix dans les magasins de bricolage. Pour des instruments plus petits, certaines pièces telles que les triangles de flottaison peuvent se trouver tels quels dans les magasins de bricolage. Pour les gros instruments, il faut faire ces pièces sur mesure dans de l’acier inoxydable voire de l’aluminium. Les matériaux peuvent se commander sur Internet, mais les frais de porc salent l’addition. L’idéal est de se fournir dans un atelier d’entreprise. Quelque soit la solution adoptée, faire couper les pièces aux bonnes dimensions fait gagner un temps précieux.
Pour le bois, le contreplaqué est le meilleur choix. Il n’a nul besoin d’être « marine » ou « extérieur », car le télescope sera vernis et/ou peint. Mais de grâce, n’achetez pas n’importe quoi, ne vous rendez pas complices du saccage des forêts tropicales! Le contreplaqué d’okoumé que l’on trouve trop souvent en grandes surfaces de bricolage, est le plus souvent issu de coupes illégales. Et cerise sur le gâteau, ce bois pourtant vendu au prix fort, est transformé dans un pays où les normes sociales et environnementales sont quasiment inexistantes! De plus, ce contreplaqué est souvent de piètre qualité : trous dans la tranche et planches gondolées sont légion!
Il vaut mieux se tourner vers du contreplaqué de bouleau, ou mieux de hêtre. Le pin ou le sapin pourrait convenir pour un petit instrument. Le problème, c’est que ce genre de produit est parfois difficile à trouver en France. Pour ceux qui habitent à proximité de la Suisse, ces produits sont commercialisés à des prix honnêtes, dans les enseignes Coop bricolage.
Il n’est pas nécessaire de faire appel à un tourneur pour réaliser un grand télescope fonctionnel. Les seuls outils que j’ai utilisés sont : une perceuse colonne (indispensable), une perceuse standard équipée d’un guide permettant de percer droit (tout le monde a déjà çà chez soi), une visseuse (vivement souhaitable), une ponceuse vibrante (non indispensable), une cale à poncer (pas cher), une scie sauteuse, une scie circulaire (souhaitable), un jeu de tarauds (indispensable), une scie à métaux, un étau, un Dremel (on ne l’utilise jamais assez!) ainsi que des limes à bois et à métal (indispensables).
L’acier inoxydable (l’acier standard n’est pas pratique car il faut le peindre pour éviter qu’il ne rouille) est difficile à usiner. Il faut des forêts de haute qualité, bien lubrifiées à l’huile de coupe.
Une petite mise en garde : il ne faut pas négliger la sécurité. Il serait vraiment dommage de perdre un œil…en construisant une machine pour mieux voir! Il ne s’agit pas d’imiter les bureaucrates qui pondent des règles absurdes sur de sujets qu’ils ne connaissent pas (et l’expérience montre que dans le domaine de la sécurité, il est contre-productif d’en faire de trop), mais un peu de bon sens permet d’éviter les accidents. La première règle est de porter des lunettes de sécurité lorsque l’on utilise une machine qui tourne à grande vitesse (perceuse, scie sauteuse). Une poussière dans l’œil n’est jamais agréable, mais un copeau ou un bout de forêt se détachant, peuvent faire des dégâts. Bien entendu, les lunettes doivent êtres propres! La seconde règle est de ne jamais mettre les mains (ou le câble d’alimentation) dans le trajet de la coupe. Les pièces à percer avec la perceuse colonne doivent être fermement arrimées dans un petit étau plutôt qu’avec les doigts, si vous ne me croyez pas, vous comprendrez déjà! Si la machine utilisée est bruyante (scie sauteuse ou scie circulaire), il est préférable de porter un casque anti-bruit, qui protégera aussi les oreilles contre les poussières. Un masque à poussière n’est pas indispensable pour des travaux occasionnels, sauf à travailler avec des matériaux dangereux tels que la fibre de carbone. Prenez votre temps, ne travaillez pas dans l’urgence car vous risquez au mieux de rater la pièce et donc de perdre 10 fois plus de temps que vous aviez espéré en gagner, au pire de vous blesser avec une machine ou un outil. Enfin, pensez à nettoyer et à ranger l’atelier après chaque séance, le confort du travail en sera nettement amélioré.
Le barillet
Après le miroir, la pièce la plus importante du télescope est le barillet.
Il supporte le miroir et permet son orientation fine, et ne doit pas provoquer de contraintes sur le miroir.
La difficulté ici, est que le miroir est extrêmement fin par rapport à son diamètre. A l’échelle de la précision
optique, il plie carrément sous son propre poids ! Les travaux commencent début mars 2013.
Plutôt que de réaliser le classique 18 point que tout le monde fait, je choisis une voie quelque peu
atypique : le système astatique.
Plutôt qu’un empilement de barres et de triangles, le système astatique se veut simple : si la collimation s’effectue en poussant
ou en tirant les triangles, on n’utilise pour cela que 3 triangles. Les autres triangles, nécessaires pour répartir le poids du miroir,
sont indépendants. Afin qu’ils appliquent au miroir la bonne force, l’astuce consiste à placer au-dessous un petit levier muni d’un contrepoids.
Si le barillet est muni de 6 triangles, il faudra appliquer à chacun des triangles non montés sur un pivot de collimation, une force égale à 1/6
du poids du miroir, lorsque l’instrument pointe au zénith. Plus l’instrument pointe vers l’horizon, moins les contrepoids transmettent de force,
et le poids du miroir est pris en charge par les appuis latéraux du barillet.
La première difficulté technique a été les inserts filetés liant les vis de collimation à la structure. La résistance de ces pièces est moins
critique que dans le cas d’un barillet classique, puisqu’ici chacun d’entre eux ne devra pas supporter 1/3 du poids du miroir mais seulement 1/6.
J’ai choisi des vis de 10 mm au pas standard. Puisqu’il est impossible de trouver dans le commerce de bons inserts filetés de 10 mm, je les ai réalisés
moi-même dans de l’acier inoxydable. Le perçage et le taraudage de ce matériau est difficile, d’excellents outils bien lubrifiés sont indispensables.
Le fond du barillet n’est pas un mécano soudé, mais une simple planche de contreplaqué de bouleau de 24 mm d’épaisseur.
Que ceux qui doutent de la solidité essayent de casser à la main une planche de 5 mm! Rappel : la rigidité d’une planche augmente avec le cube de
son épaisseur. Autrement dit, une planche de 10 mm est 8 fois plus rigide qu’une planche de 5 mm.
Les triangles ont été découpés à la scie à métaux (les devis pour une découpe au laser étant exorbitants) dans de l’inox de 4 mm d’épaisseur. Les triangles
de collimation reposent sur des écrous borgnes de 10 mm.
Les triangles astatiques reposent sur des écrous borgnes de 5 mm, vissés sur des pistons en inox de 5 mm de diamètre seulement afin de minimiser les frottements.
Ils coulissent dans une douille en laiton.
Les axes des leviers sont des cylindres en laiton de 6 mm de diamètre, ils s’insèrent dans les trous du support en inox avec un
jeu de 0,2 mm afin de permettre un mouvement doux.
Les contrepoids sont en laiton. La densité est proche de celle de l’inox, mais le laiton est beaucoup plus facile à percer. La position des contrepoids sur leur axe devra être finement
ajustée lors de la première observation.
Les 2 supports latéraux bas doivent être assez solides pour encaisser la totalité du poids du miroir lorsque l’instrument ponte à l’horizon. Il s’agit de cornière en inox de 5 mm d’épaisseur. Le contact avec la tranche
du miroir s’effectue par des vis de 10 mm munies de bouts de Téflon.
Mi-mai 2013, après 40 heures de travail, le barillet est enfin terminé. Plus de 12 kg et plus de 300 pièces!
La cage du secondaire
Le rôle de la cage du secondaire est de porter le miroir secondaire, ainsi que les accessoires indispensables à la visualisation
de l'image (porte-oculaire, oculaire). La conception de cette pièce est délicate car le champ de pleine lumière de l'instrument ne
doit pas être vignetté, et le bafflage suffisamment efficace pour ne pas laisser les lumières parasites ou même le fond du ciel
traverser le trajet optique. La cage secondaire ne doit pas être trop lourde sur un newton de type dobson, sous peine de devoir
ajouter des contrepoids au barillet du télescope. En effet, en raison de la position de l'axe de rotation du tube, chaque gramme
ajouté à la cage secondaire doit être compensé par environ 4 grammes au niveau du barillet!
Pour assurer un bon bafflage, une cage secondaire assez haute comme celle réalisée pour le T300 est nécessaire.
Mais pour un T500, le poids et l'encombrement seraient démesurés. C'est pour celà que la cage sera minimaliste.
Les deux anneaux font 15 mm d’épaisseur et 40 mm de largeur (diamètre intérieur 540 mm ; diamètre extérieur 620 mm). Ils sont reliés entre eux par la platine du porte-oculaire et 5 pylônes en aluminium. 2 d’entre eux servent aussi d’attache pour l’araignée. Le poids, sans l'araignée ni le porte-oculaire, est de 3 kg. Le porte-oculaire est incliné à 45°, afin
d'user le tube du crayford de manière à peu près homogène des 2 côtés.
L’araignée est une 3 branches sous tension, car c’est ce qu’y m’a paru le plus simple à réaliser. les lattes en acier inoxydable de 1 mm d’épaisseur et 50 mm de largeur sont pliées à l’étau, et fixées entre elles à l’aide de boulons M4.
En considérant les ratées, il aura fallu environ 25 heures de travail pour en arriver à une cage secondaire quasiment finalisée.
Le tube
La première étape est de monter sur le barillet, les paroies de la caisse primaire. Cà parait facile au premier abord,
mais ce montage doit être réalisé avec le plus grand soin pour avoir des parois bien parallèles entre elles. Autant celà est facile
lorsqu'il s'agit de panneaux de petite dimension, autant ici çà s'est avéré plus long et plus difficile que prévu. 40 vis à bois ont été nécessaires pour
cet assemblage. Suite à une erreur d'achat, je me suis retrouvé avec des têtes de vis en étoile plutôt que cruciformes.
Cette erreur a finalement été une révélation, car pour peu de disposer du bon embout, le vissage est alors beaucoup plus
efficace et beaucoup plus agréable, avec moins de dérapages de l'embout sur la tête. Si j'avais su, j'aurais acheté toutes
mes vis en étoile! Finalement, des vis en étoile pour réaliser un télescope, c'est logique!
Des trous ont été réalisés dans les panneaux avant et arrière, afin de laisser circuler l'air autour du miroir.
Ils permettent aussi de contrôler visuellement certains mécanismes du barillet, évitant ainsi de construire une "trappe de service".
Les tubes sont de l’aluminium de 30 mm de diamètre et de 2 mm d’épaisseur. Les cornières en aluminium y sont fixées à l’aide d’inserts en bois. N’ayant pas trouvé de ronds en bois ou en autre chose de la bonne dimension (25 mm est très courant mais 26 mm est inexistant), je les ai construits suivant une méthode proposée par Pierre Desvaux : un rond de 25 mm de diamètre est percé d’un trou de 7 mm en son centre, puis coupé en deux parties égales suivant un angle de 45º. La partie basse reçoit un écrou à frapper M6. Les 2 parties sont traversées par une vis M6. Lors du serrage de la cornière sur le tube, les 2 parties du rond vont s’éloigner l’une de l’autre en glissant sur le plan à 45º, et se bloquer dans le tube. J’étais un peu dubitatif au début, mais çà semble bien tenir ! Les pièces en bois ont été vernies pour en assurer la longévité.
De simples trous dans la caisse primaire assurent les fixations basses des tubes, via les cornières d’attache. Les trous sont renforcés par des cornières en aluminium, servant également à rigidifier la caisse.
Pour les fixations hautes, des blocs de chêne massif sont utilisés, vissées à la cage secondaire. Les cornières des tubes sont fixées à la caisse et à la cage à l’aide de visserie M6.
La monture
La monture est exactement dans la lignée des télescopes Obsession. Les parois latérales font 30 mm d’épaisseur
(2 morceaux collés de 15 mm d’épaisseur). Un écart de 6 mm est laissé entre la caisse du miroir primaire et chaque paroi, afin
de palier aux inévitables imperfections de la monture. Les premiers tests ont montré que çà frottait malgré tout d’un côté.
Un petit patin de téflon a été fixé sur ce côté de la caisse, afin d’éviter que les deux parties en bois ne frottent l’une sur
l’autre. Le fond du rocker est une planche de 24 mm d’épaisseur. L’axe de rotation est un manchon recevant un boulon M10 pour y
être fixé à l’embase. Le fond du rocker est percé en son centre d’un trou de 13 mm de diamètre, pour recevoir le manchon avec un très léger jeu.
Les planches de renfort avant et arrière auraient gagnées à être plus hautes, mais l’ensemble semble déjà suffisamment rigide.
L’embase de la monture fait 18 mm d’épaisseur, les pieds ont été réalisés dans des blocs de chêne massif de 26 mm
d’épaisseur (les mêmes que pour les blocs de fixation de la cage secondaire), ils mesurent 45 X 45 mm de côté, soit la même
dimension que les patins de téflon de 5 mm d’épaisseur, placés dans le même plan. Le téflon frotte sur un anneau découpé dans
de l’Ebony-star, collé à l’Araldite sous le rocker.
Les tourillons font 36 mm d’épaisseur (3 morceaux collées de 12 mm d’épaisseur). Les bandes d’Ebony-star ont également été collées à l’Araldite, des
sangles de serrage ont été employées pour le maintien durant le séchage. Ce matériau est difficile à découper proprement, et est très friable.
J’ai quelques doutes quant à sa durée de vie! Les tourillons reposent sur les parois latérales, via des patins de téflon 30 X 45 mm, de 4 mm d’épaisseur.
Tous les patins de téflon sont poncés au grain fin, afin de rendre les arrêtes douces et d’éliminer d’éventuelles imperfections.
La brouette de roulage, sensée permettre le chargement du télescope dans la voiture par une personne seule, a du être abandonnée. Le "grip" des roues sur les rampes était beaucoup trop important. Du coup, le miroir voyage séparémment de son barillet, dans une caisse en bois, et le chargement dans la voiture de la partie la plus lourde du télescope, nécessite deux personnes. Inutile de préciser que ce télescope ne sortira pas à la première éclaircie...
Premières observations
Après plusieurs phases de test et de modifications, le télescope a reçu sa première lumière le jeudi 5 mai 2016. Il subsiste un léger astigmatisme qui provient certainement du barillet astatique (les contrepoids ne pousseraient pas assez). Malgré celà, Jupiter montrait 4 bandes avec de beaux détails à 233X. L'une des bandes principales se divisait en deux, et le transit de Ganymède était facilement observable. On est probablement bien loin du potentiel d'un T500, mais j'ai rarement obtenu celà avec le T300.
En ciel profond les conditions n'étaient pas des plus optimales (magnitude limite de 5 environ), mais les galaxies M65 et M66 montraient facilement leur noyau brillant ainsi que leur extension à 93X. La galaxie voisine NGC 3628 laissait apparaitre faiblement une bande d'absorption.
Et surtout, la célèbre galaxie M51 montrait ses bras spiraux. Certes en vision décalée, mais sans ambigüité contrairement au T300 même avec un très bon ciel. Voir les bras spiraux des galaxies était l'une de mes motivations pour construire cet instrument, l'objectif est donc atteint!
Deuxième observation le 23 août, sous un ciel correct de campagne. L'amas globulaire M13 est totalement résolu en vision directe et la galaxie NGC 6207 est brillante. Les Dentelles du Cygne (Panoptic 22 et filtre OIII Astronomik) sont incroyablement détaillées. Par contre, Saturne n'offrait pas une belle image, manquant cruellement de piqué. La turbulence (déjà trop forte pour vérifier les réglages du barillet astatique) n'explique peut-être pas tout, il faudra daurénavant prendre davantage le temps d'installer proprement le miroir sur son barillet avant l'observation, et bien s'assurer que tous les points sont bien en contact avec le dos du miroir.
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