Le Clavius 166


Sommaire

Le télescope Clavius est un télescope Cassegrain "à relais". Il a été distribué par Kinoptik et Astronomix dans les années 2002-2006. Cet article est relatif au Clavius 166 distribué par Kinoptik.

La formule optique du Clavius

A la différence d'un Cassegrain classique, le foyer principal d'un télescope à relais se trouve au centre du tube optique et est relayé vers l'oculaire par un ensemble de lentilles constituant le "relais". Par ailleurs, le miroir primaire est sphérique et le secondaire est un miroir sphérique de type Mangin (formant lentille à l'avant et argenté à l'arrière). Le relais agit également en correcteur d'aberrations et de champ et fourni une image redressée.

Schéma optique du Clavius 166
Schéma de principe

Cette disposition peu courante a les avantages suivants :

En optique, les avantages se payent généralement par des inconvénients ; ici, cette formule multiplie le nombre de surfaces optiques et nécessite une réalisation et surtout un réglage géométrique très rigoureux ; sans doute pour ces raisons, si le principe du télescope à relais a bien fait l'objet de développements théoriques par le passé (voir historique ci-après), il n'a jamais fait l'objet de beaucoup de développements industriels et a surtout été appliqué par des amateurs. Mais les progrès dans le design de pièces optiques et dans la conception des systèmes d'objectifs ainsi que la détermination de ses concepteurs ont permis au Clavius de voir le jour, enfin surtout la nuit... et de lui donner des performances originales grâce à un relais à large champ de haute résolution de 1°.

Historique du télescope à relais

Etablir l'historique du télescope à relais avec exactitude n'est pas une tâche aisée car différents concepts s'en approchent plus ou moins, par exemple le choronographe de Lyot conçu dans les années 30 et même, d'un certain point de vue, le télescope de James Gregory (c'est à dire le premier télescope de type Cassegrain) conçu au dix septième siècle... Enfin, des grands télescopes d'observatoires utilisent des relais pour certains foyers ou certaines utilisations mais il ne s'agit pas de "télescopes à relais" au sens de cette page...

C'est vraisemblablement Horace Dall qui a compris l'intérêt des relais pour les petits télescopes ; il a ainsi conçu et réalisé des télescopes Cassegrain (y compris Maksutov) à relais, dans le but probable de réduire l'obstruction et/ou de redresser l'image.

Mais c'est surtout Richard Buchroeder dans les années 68 (Sky and Telescope April 1968) qui semble avoir stabilisé le concept du télescope à relais ; Richard Buchroeder est un opticien américain peu connu pourtant il est le concepteur d'un certain nombre d'optiques estampillées... Meade. A l'origine, le télescope de Buchroeder comprenait un primaire et un secondaire sphériques et un correcteur d'aberration de sphéricité à sept lentilles relayant le foyer. Buchroeder imaginait d'ailleurs, ce qui est astucieux, un télescope Cassegrain à géométrie variable dont on pouvait remplacer, selon l'utilisation, le secondaire hyperbolique par un miroir sphérique et un relais... Un an plus tard, R Buchroeder a modifié et stabilisé son concept par utilisation d'un secondaire de type Mangin compensant l'aberration sphérique, et diminuant ainsi la complexité du relais correcteur mais au prix d'une chromasie : quatre lentilles seulement étaient alors utilisées pour relayer le foyer et corriger cette chromasie. Bushroeder signale tout de même le caractère critique du concept notamment en ce qui concerne les distances entre miroirs et/ou lentilles. Le centrage des deux miroirs sur l'axe optique (collimation) était aussi signalé comme particulièrement difficile (7" d'arc...) mais sur ce point, les catadioptriques sont à la même enseigne...

Une dizaine d'années plus tard Donald Dilworth a repris le principe général du télescope à relais mais avec un secondaire Mangin introduisant une surcorrection sphérique et un relais correcteur relativement simple à deux lentilles seulement. Le Dilworth était alors de réalisation nettement plus abordable pour les amateurs mais avec toutefois quelques compromis. Le principe du relais de Dilworth est toutefois très différent de celui du Clavius (voir ci-après).


Schéma optique du Dilworth
(cliquer sur l'image pour le tracé des rayons)

Une modélisation sur Oslo donne un strehl polychromatique de 0.89 (avec obstruction). Le champ est moins bien corrigé que pour le design de Buchroeder... tout en étant déjà meilleur que celui d'un Newton. Globalement le design de Dilworth est astucieux et efficace.

D'autres descriptions par Sigler existent également et suivent un principe similaire notamment l'utilisation d'un miroir Mangin.

Il faut saluer l'entrain des amateurs américains qui se sont lancés dans ce type de constructions, étant entendu que toutes les lentilles, correcteurs et accessoires mécaniques étaient réalisés à la main (voir le Dilworth Relay Telescope). Les réglages (notamment l'espacement entre les lentilles) se faisaient aussi à la main, sur une étoile, par tâtonnement... jusqu'à obtenir un start test symétrique et dépourvu d'aberrations. Mais malgré l'enthousiasme des premiers concepteurs et les premiers brevets déposés au profit de Baush and Lomb Optical Co par Buchroeder, il n'y a pas eu, à ma connaissance, de réalisations commerciales outre-atlantique suivant les principes exposés par Bushroeder, Dilworth ou Sigler. La délicate reproductibilité du système (par exemple la sensibilité à l'indice des verres) qui nécessitait alors de nombreux réglages ou ajustements mécaniques pourrait être une des raisons de la désaffection des industriels.

A signaler tout de même, au début des années 1990, le développement par Takahashi d'une gamme de télescopes à relais optique : les petits télescopes portables orientés "observations terrestres" (tirant ainsi parti du redressement complet de l'image) Teegul TG100 et TG150 ainsi que le Mewlon T-300 ; mais ces formules ont été abandonnées depuis et remplacées par des Dall-Kirkham ; à croire que Takahashi a suivi les évolutions de Dall lui-même !

Un artisan suisse réalise encore des télescopes à relais sur mesure.

Il est à noter qu'il ne faut pas confondre les télescopes à relais avec les télescopes à correcteurs beaucoup plus nombreux... à base de Chromacors, Paracorr ou d'autres types de correcteurs placés devant le foyer tel cet étonnant Zerochromat ! Dans un télescope à relais, le correcteur est, en principe, placé derrière le foyer.

Différents concepteurs Buchroeder, Takahashi (mais aussi d'autres) y compris M Paramythioti ont breveté leur formule de télescope à relais. Effectivement, on peut comprendre qu'il n'existe pas de design unique de télescope à relais : le degré de correction introduit par le secondaire Mangin et le rôle du correcteur varient sensiblement pour les différentes réalisations exposées ci-dessus compte tenu du très grand nombre de degrés de liberté d'un tel système.

Pour autant, le point commun de ces différentes formules et qui permet ainsi de caractériser un télescope à relais est l'utilisation d'un miroir Mangin et de surfaces toutes sphériques et, sur ces points, c'est bien à Richard Buchroeder que revient l'antériorité. L'avantage d'une correction poussée de la coma et de l'astigmatisme d'une part, de la réduction de l'obstruction et de l'amélioration du bafflage qui résultent de la position du second foyer d'autre part sont également bien décrits par tous les auteurs.

Sans connaître le détail de la conception du Clavius, il me semble que l'on peut décomposer son système optique en trois éléments : (1) le miroir sphérique et son secondaire Mangin, (2) le correcteur et (3) le relais. Le relais qui comprend deux systèmes convergents à chaque extrémité est conçu comme neutre dans le système et permet de diminuer l'obstruction centrale en allant chercher le foyer au milieu du tube (quoiqu'il introduise quelques aberrations supplémentaires à prendre en compte) ; le correcteur est un ménisque divergent placé au milieu du relais dans une zone afocale où les rayons du système sont parallèles : ce principe évoque le correcteur d'un Maksutov ou d'un Klevtsov qui est également associé à un miroir secondaire Mangin. Dans le fond, on peut voir le Clavius comme une "variante" du Kelvtsov (dérivé du Maksutov), à relais... En tout état de cause, il s'agit de toute évidence d'un des concepts les plus élaborés de télescope à relais et l'on peut penser que les concepteurs ont particulièrement travaillé sa reproductibilité afin de simplifier son réglage : reproductibilité probablement facilitée par l'apparition sur le marché de verres de haute qualité...

Distribution

Le Clavius 166 est donc un télescope à relais conçu d'après une formule optique de M Paramythioti. Ce design se distingue des précédents par une correction poussée du champ sur 1° ou plus, l'utilisation de verres et de traitement de hautes qualités.

Le Clavius a tout d'abord été réalisé et commercialisé par Kinoptik sous la marque Clavé en partenariat avec Astronomix ; toutefois, après la production d'une trentaine d'exemplaires (dont celui testé ci-après), Kinoptik, en dépôt de bilan, a cessé la fabrication du Clavius.

Astronomix a alors repris la marque Clavé et a réalisé et commercialisé quelques Clavius II sur une gamme élargie aux 166, 254 et 400 mm. Il n'y a que peu ou pas d'informations disponibles sur ces Clavius de seconde génération. Cependant, pour en avoir vu un prototype en 2006, je peux indiquer que les caractéristiques du modèle de 166 mm étaient très proches de l'exemplaire décrit sur cette page avec un diamètre effectif de 166 mm (au lieu de 160), un F/D réduit à 6.2 et un poids abaissé (sans accessoires) à 3.2 kg avec utilisation d'un barillet en carbone (ce qui n'était peut être pas une riche idée étant donné que le principe du collage du miroir était conservé) ! Les modèles de 254 et 400 mm ont été initialement conçus avec des miroirs en céramique, complication technologique qui porte quelques avantages, pas forcément indispensables, mais entraîne un prix élevé et pourrait être à leur origine de leur indisponibilité et échecs commerciaux... Certains existent néanmoins.

Ainsi, si les Clavius se distinguent des autres télescopes par l'utilisation d'une formule utilisant un relais, ils se distinguent aussi et peut être surtout, par une conception mécanique en matériaux ultra-légers ce qui n'est pas leur moindre intérêt...

Présentation générale

L'exemplaire décrit ici est un Clavius 160 mm de la première génération (réalisation Kinoptik) délivré en mai 2002.

Le tube est réalisé en fibre de carbone, pour la faible dilatation thermique et diminuer le poids ; le beau fini du tube est toutefois un peu gâché par la découpe des attaches de l'araignée et du barillet. Toutes les pièces mécaniques sont usinées en Dural. L'ensemble est donc très léger et facilement transportable. La qualité de fabrication est bonne. On verra en outre que le tube en fibre de carbone atténue sensiblement les turbulences internes.

Kinoptik a indiqué avoir réalisé la totalité du télescope, ses accessoires mécaniques et optiques y compris traitements ; mais le miroir primaire est vraisemblablement d'une autre origine.

Le tube du Clavius 166
Le Clavius 166

Caractéristiques principales

(*) Pour tenir compte des remarques des utilisateurs, Clavé a porté le champ maximal à 1.°3 sur les derniers modèles en production ; mon exemplaire a d'ailleurs été modifié par Kinoptik.

Le chercheur

Il s'agit d'un 8X50 d'origine asiatique... Le support comporte six vis assez largement dimensionnées et se positionne sur le tube par une queue d'aronde facilement démontable. Il se repositionne tout aussi facilement sans décalage pour autant que le chercheur ne se soit pas déréglé de son propre support... A ce propos, les vis de réglage ne comportent pas de contre-écrou, ce qui ne me gêne pas car le chercheur est d'autant plus rapide à régler mais cela pourrait être souhaité par d'autres utilisateurs.

Le chercheur 8X50 du Clavius 166
Le chercheur 8X50

Les images fournies par le chercheur sont bonnes avec une coma faible et limitée au tiers externe du champ. A l'usage, après divers démontages, le réglage du chercheur reste inchangé très longtemps.

Le porte oculaire

La mise au point se fait par déplacement de l'oculaire à l'aide d'un porte oculaire à friction (type Crayford) à mouvement très doux, sans jeu, réglable en dureté et pouvant être bloqué en position. L'extrémité du porte oculaire est munie d'une bague de serrage en laiton de 50 mm et de trois vis permettant de fixer efficacement des accessoires lourds. Le tirage derrière le porte oculaire est important pour permettre, par exemple, l'utilisation d'une tête binoculaire.

Porte oculaire et renvoi coudé du Clavius 166
Bague de serrage - Ensemble porte oculaire type Crayford et renvoi 50mm

Le principe du Crayford fait qu'il n'y a aucun jeu et c'est un confort appréciable. Toutefois, à l'usage et l'humidité aidant, j'ai remarqué que le Crayford peinait parfois "tracter" le renvoi coudé et un oculaire très lourd.

2014 : ce PO passait en "2002" car les Crayford démarraient leur hégémonie mais il va de soi qu'en 2014 celui du Clavius est totalement en deça des standards modernes.

Le renvoi coudé

C'est un renvoi coudé à miroir de diamètre 50mm. Une bague allonge réductrice (diamètre 31.75mm) et crantée se place dans le renvoi coudé afin d'adapter le tirage à n'importe quel type d'oculaire (tirage supplémentaire 0 à 50 mm environ). J'ai remarqué que l'engagement du renvoi coudé ménage un peu de jeu : il faut donc veiller à le plaquer contre le porte oculaire faute de quoi le champ peut être tronqué... Cette manipulation et la visibilité des bords du champ du télescope a toutefois l'avantage de permettre d'assurer une parfaite coïncidence entre l'axe optique du télescope et celui de l'oculaire, condition rarement réalisée lorsque l'on utilise un renvoi coudé.

Secondaire

L'araignée très fine garantit la collimation et le réglage de la distance entre le secondaire et le primaire. Ces deux réglages sont critiques, notamment la collimation, comme pour tous les télescopes à relais. La position longitudinale du secondaire est réglée en usine. Seule la collimation doit et peut être ajustée par l'utilisateur ; à cet effet, le support comporte trois vis latérales et un mécanisme à rotule ; le réglage est effectivement délicat à obtenir mais en revanche il s'avère très stable et il n'y a, évidemment, aucun risque de faire chuter le secondaire lors des réglages !

Araignée support du secondaire du Clavius 166
Araignée

A l'usage, en presque un an d'utilisation, diverses manipulations et transports, la collimation est restée stable. Toutefois, il a été noté que le réglage n'est pas totalement insensible à l'orientation du tube mais sans que le léger désalignement qui en résulte ne nécessite une correction systématique du fait d'une valeur de Strehl élevée sur un large champ.

Primaire

De 20 mm d'épaisseur, il est collé sur son support et "garanti à lambda/8 en interférométrie laser" (*). Le barillet n'est pas réglable mais il faut rappeler qu'il s'agit d'un miroir sphérique, sans axe de symétrie, ce qui devrait permettre une collimation moins critique. Néanmoins, pour en avoir fait l'expérience, je peux indiquer que le réglage angulaire du primaire est une "galère". Cela est certainement lié au déréglage de l'ensemble de l'axe optique qui en résulte notamment à l'entrée dans le relais. Le moindre écart angulaire introduit alors un chromatisue bien visible. En pratique, ce réglage n'est pas à refaire, et, seul le relais doit être collimaté sur le secondaire, ce qui peut se faire en auto-collimation avec un laser classique. Le gros défaut de la conception du primaire, est le collage qui génère à plus ou moins long terme - toujours - (que l'on se le dise) de l'astigmatisme.

Par ailleurs, le miroir aluminé et protégé, n'est pas accessible à l'utilisateur pour son nettoyage ce qui constitue un inconvénient de l'instrument. Toutefois, en pratique, la désolidarisation du tube du bloc optique principal (miroir + relais) reste possible pour le nettoyage mais un désalignement avec le secondaire et/ou l'apparition de contraintes sur le barillet sont possibles lors du remontage. C'est pourquoi, une solution permettant le remontage sans désalignement avait été trouvée pour les nouveaux Clavius.

(*) selon documentation, ce qui en toute franchise ne veut pas dire grand chose... car la formule complète n'est pas garantie.

Relais optique

Le relais est une sorte de "gros oculaire" placé au foyer du télescope. Il est afocal et comprend le correcteur divergent de type "maksutov" ; le champ se trouve corrigé sur sensiblement 1°... Sa formule comprend des verres ED et un traitement multi couches large bande (*) sur toutes les lentilles. On ne voit que l'arrière du relais par le porte oculaire et le baffle à l'intérieur du tube. Il est dommage que les bords des lentilles ne soient pas noircis... défaut en principe corrigé sur la deuxième série de Clavius (pour autant qu'elle a existé).

Le relais optique est centré en usine par autocollimation laser sur l'axe optique du secondaire ; il est lié physiquement au barillet par six vis "poussant/tirant" et il est prudent de retenir que le réglage est assez critique. Aussi, le démontage (au demeurant inutile et donc forcément intempestif) du relais du barillet est à déconseiller aux non-initiés (mais comme je suis curieux... je l'ai démonté et remonté et j'ai constaté que que la mécanique n'est pas top de ce côté là...).

Le tube ne comprend pas de bafle et la formule de télescope à relais est par design bien protégée des entrées de lumière et réflexions parasites. Mais cela ne vaut que pour le tube principal et encore faut il que le relais lui même soit bien protégé des entrées de lumières car c'est lui qui est le plus exposé pour des raisons évidentes. Mon Clavius n'était pas parfait de ce côté là et a été modifié par Kinoptik à ma demande. Cette amélioration a alors été appliquée sur tous les Clavius.

(*) Clavé interrogé indique une transmission de 97% pour le relais ; il s'y ajoute toutefois la transmission de la lentille du miroir traversée deux fois par les rayons soit 95% au total.

Oculaires

Le télescope n'est fourni avec aucun oculaire. Il est utilisable avec des oculaires de 2" et 1.25" ; toutefois son champ étant limité à 1°3, l'utilisation de d'oculaires 2" à grand champ et de faible focale n'a pas d'intérêt pratique. Un oculaire de 14 mm à grand champ embrasse presque tout le champ disponible et est particulièrement recommandé car il correspond au grossissement résolvant. Le grossissement planétaire idéal se trouve aux environs de 180X soit un oculaire de 6 mm environ (*). La Barlow se place dans le renvoi coudé.

(*) l'équipement utilisé avec le Clavius se compose d'oculaires Panoptic 19mm, Speers-Waller 14 et 10 mm (champ 70°) pour le ciel profond et de LV 6mm (champ 50°), UWA 6.7 et 4.7 mm (champ 82°) en planétaire.

Utilisation avec caméra CCD

N'étant pas utilisateur de caméra CCD je ne parle pas en connaissance de cause !... Mais le Clavius semble posséder deux caractéristiques favorables à la photographie CCD :

- la correction du champ sur 1°
- l'absence de vignettage sur 1°3

Souvent, cette dernière caractéristique ne peut pas être obtenue sur un télescope Mak ou SC "visuel" du fait du baffle placé derrière le porte oculaire ou de l'obstruction du secondaire disposé à une distance relativement importante du foyer. Le champ réellement exploitable tant en résolution qu'en pleine lumière est alors bien plus faible.

Mais il faut malgré tout vérifier que les dimensions du capteur n'excèdent pas le cercle image car, au delà, le relais formant diaphragme de champ, c'est le noir... en effet, 1° avec 1m de focale, c'est un peu juste aujourd'hui. Il faudra aussi s'assurer auprès du constructeur, de la transmission et de la correction spectrale du relais (donnée que je ne connais pas précisément).

Divers

Le tube est fourni avec deux bonnettes/couvercles de protection en tissus synthétique pour le porte oculaire et le tube. La bonnette du tube se clipse avec un élastique soit une opération plutôt difficile à réaliser (il faudrait trois mains) ! A l'usage toutefois, l'habitude est prise mais cette bonnette révèle un autre défaut plus gênant : elle ne ferme pas le tube de façon hermétique et il m'est arrivé, après avoir mis le tube en température sous une météo humide, de retrouver le secondaire embué et le télescope inutilisable. Il faut donc placer le tube dans un sac en plastique... Un couvercle classique serait nettement préférable (c'est prévu).

Le télescope, numéroté, est fourni avec une notice de douze pages. La notice pourrait être un peu plus détaillée sur le principe optique (à titre d'information), le traitement des surfaces, etc. Enfin, le télescope est fourni avec un certificat d'assurance qualité ISO 9000 et une garantie écrite pour le miroir à lambda/8 en interférométrie laser.

Accessoires

Deux sacs souples ont été disponibles, un pare-buée et un oculaire de 14mm à 70° de champ. Une bague allonge pour la photo a été également proposée mais je n'ai jamais pu en avoir une. Le sac compact a pour dimensions 250X250X750 mm ce qui excède tout de même la norme acceptée pour les bagages cabines...

Sac compact pour Clavius 166
Sac modèle compact

Monture pour le Clavius

Du fait de son poids de 5 kg, le Clavius peut s'adapter facilement à des montures économiques type GP ou clones d'autant qu'il est fourni avec une queue d'aronde de type Vixen. Il est ici monté sur une GP-DX Vixen équipée de l'ordinateur de pointage SkySensor 2000 PC. L'ensemble s'avère être un vrai régal par la douceur et la précision du pointage.

Clavius 166 sur monture GP-DX
Clavius 166 sur monture GP-DX

Tests optiques

A l'époque (2002), j'ai réceptionné le Clavius chez Kinoptik sur un banc optique (collimateur avec étoile artificielle à 800X) : il était parfaitement corrigé et réglé sans aucun astigmatisme.

Effectivement, (le Clavius étant neuf), l'image de diffraction théorique est facilement visible sur des étoiles brillantes (Régulus, Polaire, Deneb) si la turbulence le permet ; elle montre bien le faux disque de diffraction et un premier anneau évident mais relativement discret. La mise au point est franche ce qui est en faveur d'une bonne optique. L'araignée support de secondaire n'amène que très peu de diffusion et se fait complètement oublier (mais je suis un habitué des télescopes). La diffusion autour d'une étoile brillante (Véga) est limitée et l'étoile se détache bien sur le fond du ciel ; en plaçant Véga juste en dehors du champ, aucune diffusion n'est perceptible. L'examen attentif des plages intra et extrafocale démontre une bonne correction de l'aberration de sphéricité mais parfois un léger astigmatisme, suivant la position du tube : ovalisation indistincte à +/- 2 lambdas, plages rondes au delà ou rien du tout.


Plages intra et extrafocales
à +/- 25lambda avec obs augmentée à 33%

La mise en température est finalement assez rapide. Clavé préconise deux heures mais en moyenne et s'il ne fait pas trop froid, il me semble que le télescope est utilisable en 45 minutes. Par contre les effets thermiques autour du secondaire ou du relais (peints en noir) évoluent très lentement et peuvent persister. La turbulence interne du tube est quasi-inexistante.

2014: Il se trouve cependant, qu'avec le temps (soit maintenant plus de dix ans après avoir commencé cette page), cet astigmatisme a sensiblement augmenté ; j'ai alors d'abord démonté le relais puis je l'ai réaligné ce qui n'est pas une opération triviale. L'astigmatisme a diminué mais la tension sur les vis du barillet sur le tube a une influence notable sur le réglage ce qui semble, objectivement, incriminer le collage. L'ajustement de la tension des vis de liaison du barillet métallique au tube carbone permet de rattraper plus ou moins cet astigmatisme, probablement en jouant également sur la plasticité de la colle... Par ailleurs, la queue d'arronde est solidaire du barillet et dans certaines positions du tube défavorable (tube vers l'horizon, queue verticale : soit observation horizon sud sur une monture allemande), tout le poids du télescope se reporte sur le barillet et des déformations se transmettent au miroir ce qui dégrade alors l'image... J'ai donc finalement retiré la vis de liaison entre la queue d'arronde et le barillet (la queue d'arronde ne tient que par le tube)... En testant plusieurs positions du tube, les résultats d'un test de Roddier sont plutôt satisfaisants :


Après un réglagle soigneux du barillet et suivant la position du tube ,
WinRoddier 3.0 (étoile artificielle à 48m) donne entre ~0.85 et 0.9 de Strehl
(Cliquer pour le rapport complet)

Il est possible que, un jour, j'ai le courage de refaire le barillet de façon classique mais il me faut décoller le miroir et je ne sais pas trop comment procéder car il est bordé par le barillet et donc son dos est inaccessible au cuter... Cela me tente parce que, en sphéricité pure, la correction est ahurissante (1/12PV) mais... parfois, il ne faut pas être trop perfectioniste d'autant que je ne connais pas la part de l'astigmatisme éventuellement "gravée" dans les verres (de l'ensemble de la formule !) et que je compense aussi avec mon réglage... En tout état de cause, après ces derniers ajustements, les images sont tout à fait bonnes et, en planétaire, relativement proches de celles données par la TEC140 et au dessus de celles données par la TEC110 (j'ai toujours considéré le Clavius comme équivalent à une APO de 120/125mm environ) ; il y a donc peu à gagner en pratique.

En Aout 2014, j'ai eu l'opportunité de rencontrer Frédéric à Airylab et nous avons discuté autour du Clavius. Frederic dispose également d'un Clavius mais de la deuxième génération et a fait différentes mesures sur son exemplaire ainsi que sur une version (rarissime) de 250mm... Bien entendu, mon Clavius I a été installé sur le banc optique (HASO) et les résultats sont cohérents avec ceux du Roddier à quelques dizièmes de strehl près ; en fait, la "qualité" varie un peu suivant la tension dans le barillet, c'est pourquoi j'ai indiqué une fourchette !.. Les résultats complets de ce test, des Clavius II et de 250mm ainsi que différentes considérations sur la conception (qui confirment notamment l'appartenance à la famille Maksutov/Klevtsov mentionnée ci-dessus) font l'objet d'un article dans le n°76 d'Astrosurf Magazine. Je vous invite à vous y reporter si ce sujet (historique) vous intéresse.


Test du Clavius à Airylab... cf. Astrosurf n°76

Sensibilité à la buée

Le secondaire du Clavius est sensible à la buée. Un pare-buée est alors recommandé et permet alors d'observer plusieurs heures sans être gêné (suivant le taux d'humidité).

Test en astronomie

Mon instrument de comparaison est un Newton T210/6 de construction personnelle dont l'optique a été retouchée fin 2003 par Astrotélescope. Les deux miroirs disposent d'une aluminure protégée classique. A titre indicatif, les observations décrites ci-après correspondent sensiblement à ce qui peut être vu avec un bon télescope Newton de 150mm.

Mercure a été visée au coucher du soleil par 10° d'élévation grâce au SkySensor ; pour information, l'initialisation de l'ordinateur a été faite sur la Lune ; cet alignement est suffisant pour viser une étoile brillante (Véga ou Arcturus) qui est alors visible au chercheur ou dans le télescope et permet l'alignement deux points et même trois points : Mercure est ensuite visée et apparaît presque au centre du champ à 230 X !

Aucun détail n'a été vu sur cette planète mais le petit croissant brillant est bien net (enfin autant que la turbulence à 10° d'élévation le permet) et aucune irrisation colorée n'est perceptible...

Aucun détail n'est visible sur Vénus en général et le Clavius ne fait pas exception. A noter que la diffusion autour de cette planète très brillante constatée avec le Clavius est légèrement plus importante que sur le Newton. Aucun défaut de chromatisme n'est perceptible... alors que ils se révèlent facilement sur cette planète.

Mars en 2003, au Clavius, fut une révélation... Après différents essais infructueux en campagne, j'ai finalement obtenu des images beaucoup plus belles en ville sous un ciel très légèrement voilé ! Les images très stables montraient alors une image quasi "spatiale" avec une grande finesse des détails comme je n'ai, malheureusement, que trop rarement eu l'occasion des les observer. Il est vrai que l'opposition exceptionnelle de 2003 avec un disque de Mars de 25" peut aider aussi... J'ai été particulièrement impressionné par Sinus Meridiani et sa fourche, la finesse de Sinus Sabaeus et les différentes nuances de gris sombre des tâches d'albédo. Mars est très lumineuse et permet des grossissements élevés (250X les meilleurs jours).

Une autre fois j'ai pu sortir le Clavius et le T200 ensemble ; malheureusement les conditions de turbulence n'étaient pas aussi satisfaisantes. Dans ce cas, la résolution étant bornée par la turbulence, les deux instruments donnaient des images identiques, seulement plus brillantes dans le 200...

Anecdote : lorsque j'ai rentré le tube, avec une lampe, je voyais une multitude de rayures sur le miroir !... En fait, une "araignée" (une vraie) avait élu domicile dans le tube. Sans doute, perturbée par le miroir, a t'elle abandonné car le réseau était totalement anarchique... On parle souvent de l'inconvénient des araignées pour les tubes ouverts, en voilà une illustration. Balayette et aspirateur en sont venu facilement à bout.

Jupiter est un des objets astronomiques les plus difficiles du fait de la faiblesse de ses contrastes ; Jupiter nécessite en effet une très bonne optique, une turbulence très modérée (1/5 à 2/5) et de la patience pendant l'observation car ses détails et ses couleurs ne se révèlent que par instants plus ou moins longs. En définitive, sur un site ordinaire et pour des instruments de diamètre supérieurs à 150mm, les conditions nécessaires ne se trouvent réunies que une ou deux fois par saison...

Les observations ci-dessous ont été faites avec un UWA 6.7 mm (160X - pupille 1mm) ou un LV 6mm (178X). Il est à noter que le grossissement de 228X (pupille 0.7mm) est praticable mais commence à délayer les contrastes et n'apporte rien de plus ; surtout il fait apparaître mes défauts cornéens qui me gênent pour l'observation.

La nomenclature des détails de Jupiter peut se trouver ici.

Par conditions courantes (turbulence 3/5 mini), le Clavius 166 permet d'observer les bandes principales, leur contours, les condensations, la grande tâche rouge (vue pâle), des rayures (nodosités allongées sur les bandes), l'ombre bien nette des satellites et même les satellites devant le globe. L'aspect planétaire de satellites est évident en particulier Ganymède qui apparaît nettement plus gros. Par ces conditions, une bonne lunette de 90-100mm doit permettre d'observer sensiblement la même quantité et qualité de détails.

Par conditions exceptionnelles (*), le spectacle est saisissant : les contours se précisent, les contrastes et couleurs dégradées se renforcent et surtout près des pôles, la planète semble striée ou granuleuse avec de nombreux ovales (WOS) ; les très délicats festons sont visibles. La tâche rouge (vue rose) montre également des nuances. Tous les détails habituellement présentées sur les photos en haute résolution peuvent alors être approchés sans qu'ils "sautent aux yeux" bien entendu.

Les phénomènes mutuels des satellites de Jupiter s'observent assez facilement avec le Clavius et sont toujours intéressants. Ici, le passage d'Europe devant Ganymède (simulé sur Redshift 4) a été observé de bout en bout. L'allongement de Ganymède ne faisant alors que une demi seconde d'arc au minimum (0.5"s pour 2" au total) était encore nettement visible.

Par conditions de turbulence médiocres ou mauvaises, le T200 et le Clavius font jeu égal. Par conditions moyennes et dans les trous de turbulence, le T200 laisse déjà mieux percevoir les détails ; ceci se confirme par bonnes conditions : le T200 améliore très sensiblement le contraste et les couleurs et semble moins sensible à la turbulence externe (peut être du fait de son exceptionnelle qualité optique) ; en pratique il permet alors un grossissement plus élevé (250X à 300X) rendant ainsi l'image plus lumineuse, plus colorée et plus facile à observer ou à dessiner. Malgré tout, le Clavius se défend bien et le rapport des images est bien dans le rapport des performances théoriques (Clavius / Newton standard haute résolution).

(*) en particulier un jour de pic de pollution !

Saturne été observée dans de bonnes conditions plusieurs soirs de suite : élévation supérieure à 40° et turbulence faible, site urbain (mag limite = 3.5 à 4). Les images offertes par le Clavius à 230 X sont magnifiques et stables, très "ciselées". Outre les détails classiques de l'anneau (division de Cassini sur toute la circonférence, anneau de crêpe dans les anses et devant le globe, ombre découpée de la planète sur l'anneau comme je n'avais jamais pu l'observer car située à l'axe de la planète en ce moment), j'ai été surpris par l'évidence des variations de teintes sur le globe sous la forme de bandes irrégulières ; l'aplatissement et l'assombrissement du pôle est également bien marqué. Quatre satellites sont aisément visibles et un cinquième perceptible fugitivement (suivant leurs positions) ; Titan est nettement vu orange et à l'aspect quasi planétaire : disque d'Airy grossi, assombri aux bords et entouré d'un pâle anneau de diffraction. Par turbulence nulle, l'éclairement du disque transparaît au travers de la division de Cassini sur un tout petit arc en ce moment.

La division d'Encke n'est pas à la portée du Clavius... Tout au plus sont perceptibles quelques différences de contraste ou la luminosité décroissante de l'anneau A souvent confondues par les observateurs avec une séparation. Jusqu'à présent, je n'ai eu le sentiment de déceler la division d'Encke (ou plus vraisemblablement le "minima") qu'une fois ou deux avec le T200 par turbulence nulle à très fort grossissement : c'est une observation très difficile en dessous de 250mm et de 350X.

J'ai remis mes deux télescopes côte à côte dans les mêmes conditions et par bonnes conditions atmosphériques : G=214X sur Clavius, pupille de 0.78mm - G=255X sur T200 pupille(identique) de 0.78mm. Le T200 fourni alors une image évidemment un peu plus grosse mais avec une sensation de luminosité accrue et surtout une perception supérieure des couleurs ; Cassini et les bandes paraissent alors plus contrastées avec le T200 ; la lumière délicate du globe au travers de Cassini, mieux découpée, est plus évidente ; l'anneau de crêpe est visible sur toute la circonférence de l'anneau ; de même les satellites les plus faibles sont évidents avec le T200. A l'avantage du Clavius cependant, des images stables et exploitables plus longtemps.

Pour terminer, j'ai diaphragmé le T200 à 160 mm qui devient alors équivalent au Clavius en terme d'obstruction (25%). Les deux images de la planète affichent la même résolution avec une stabilité thermique meilleure dans le Clavius. Toutefois, les deux satellites les plus faibles (sur cinq) restent un peu plus évidents dans le Newton du fait soit d'un halo de diffusion un peu moins prononcé ou d'une luminosité très légèrement supérieure ; cette différence de perception reste assez subtile à constater et permet de conclure que la transmission de l'optique, nettement plus complexe que celle du Newton, est bien maîtrisée.

Cet été 2002, j'ai eu l'occasion d'observer Uranus et Neptune dans des conditions satisfaisantes. Evidemment, aucun détail n'est visible mais l'aspect planétaire est tout à fait évident sous la forme de petites boules couleur Cyan (bleu vert) à la luminosité dégradée sur les bords.

- Dzéta Bouvier (SAO 101145) : à la limite théorique (0.72" en 2002) et qui comporte des composantes d'égales magnitudes (3.8) est dédoublée sans ambiguïté et offre une très belle image. Le couple est vu sous forme de 8 (étranglement très marqué, évident et discret assombrissement médian fugitif) à grossissement relativement modéré (230X) et fort (460X). En fait, la qualité de mise au point (optiquement et mécaniquement) est telle que le grossissement fort n'apporte que peu de confort supplémentaire dans cette évaluation.

- Epsilon Lyre : cette double-double (2.3"/2.6") est heureusement largement à la portée du Clavius mais l'ensemble constitue un véritable régal à l'observation tant les deux couples se détachent nettement sur le fond du ciel. Le Clavius semble vouloir me réconcilier avec les étoiles doubles !..

- M13 donne une impression de bonne résolution à 160X avec une superbe image très piquée de nombreuses étoiles en périphérie et au centre restant laiteux. Le gain du T200 est sensible sur la luminosité globale de l'objet ainsi que sur la résolution au centre mais sans être aussi spectaculaire que le gain du Clavius par rapport à un instrument de 90mm dans lequel l'amas n'est pas résolu.

- M57 : la forme caractéristique ovale ouverte aux extrémités de M57 est bien perceptible à 77X ; un grossissement de 240X est applicable sans perte de contraste et permet d'apercevoir, en vision décalée, (sous un ciel exceptionnellement noir) les étoiles de magnitude 13.0 et 14.1 les plus proches de la nébuleuse (étoile centrale de magnitude 15 évidemment non visible) ; voir séquence ici.

- M27 à 77X (centre visible en vision directe) apparaît bien en vision indirecte sous la forme du sablier sur un champ d'étoiles très piqué ce qui donne une image magnifique... Les extensions sont bien perceptibles sur deux arcs mais je n'ai pas pu apercevoir l'étoile centrale de magnitude 13.5 (transparence du ciel moyenne),

- M56, un amas globulaire difficile apparaît assez brillant à 100X avec des bords granuleux et la sensation de quelques étoiles résolues en périphérie et au centre en vison décalée,

- le double amas de Persée (NGC 869) est richement fourni et visible quasiment en entier dans le champ de 1°3

- M11 (l'Ecu) paraît presque entièrement résolu avec un fond qui reste un peu laiteux. Il offre une très belle image bien contrastée,

- M31 est très brillante de même que sa galaxie satellite ; les bras de M31 s'étallent sur près de trois degrés mais débordent evidemment largement du champ...

- M51 reste encore difficile avec 160 mm sous le ciel de Normandie : toutefois, les deux condensations de la galaxie et de son satellite sont aisément perceptibles. La condensation principale est entourée d'une nébulosité de forme un peu triangulaire qui s'étend dans une direction. Une observation sous le ciel de Haute Provence permet toutefois d'aller nettement plus loin et de mieux distinguer la forme générale de l'ensemble formé par les deux galaxies.

- NGC6741, très petite nébuleuse planétaire (6", mv 11.4) dans l'Aigle, difficile pour ce diamètre, est néanmoins aisément reconnue à 160X,

- NGC6572, nébuleuse de l'émeraude, est très jolie et bien vue ovale bleu-vert à 160X ; elle mérite bien son surnom,

- NGC2392, nébuleuse Esquimau. Je n'ai observé cet objet qu'en banlieue urbaine. La nébuleuse apparaît alors bleutée assez brillante et très jolie au Clavius 166. Toutefois, une comparaison avec le T200 donne un avantage évident à ce dernier ; par ailleurs, en diaphragmant le T200 pour restituer la même impression à l'oculaire, il faut descendre à environ 150mm de diamètre. Ceci donne une idée de l'absorption supplémentaire mais relativement modérée du relais optique du Clavius.

- M20, deux condensations parfaitement visibles ; deux étoiles fines visibles au centre. Trèfle perceptible mais seulement difficilement en vision décalée (par transparence exceptionnelle + filtre large bande). L'observation est remarquable pour le diamètre.

D'une façon générale, les images de ciel profond sont tout à fait conformes pour un télescope de 150 à 160mm même si elles restent en deçà de celles données par un excellent 200mm peu obstrué. Toutefois, le Clavius montre une excellente aptitude à grossir sans perte de contraste sur un champ important, les petites nébuleuses planétaires, les amas d'étoiles ouverts ou les amas globulaires. La magnitude 13 est atteinte sans difficulté ; la magnitude 14 est également perceptible ce qui prouve l'excellente capacité de concentration du télescope sur un large champ. Enfin, sauf pour observer America et les Dentelles du Cygne je n'ai jamais été limité par le champ 1°3 ; au contraire, j'ai plutôt apprécié sa qualité sur de larges amas ouverts.

Conclusions

Ces tests effectués sur près de deux ans confirment que le Clavius 166 a un diamètre adapté à l'observation planétaire sur des sites "moyens". Les autres caractéristiques du Clavius, notamment son champ propre de 1°, son faible rapport F/D, son piqué et sa grande "portabilité" en font un instrument assez polyvalent. En planétaire, j'estime que le Clavius donne une définition comparable à celles d'une très bonne lunette apochromatique de 125mm environ ; en ciel profond, il se compare plutôt avec un bon Newton de 150 mm du fait de la légère absorption du relais.

Le diamètre de 160 mm pour un télescope portable est donc bien visé même si on peut (toujours) en vouloir un peu plus... Il reste qu'avec une monture GP ou GP-DX, démontable en éléments séparés, le tout se fond dans vos bagages. Enfin, les différents réglages (chercheurs, collimation) restent très stables pendant les transports.

Les lois de l'optique étant inviolables, le Clavius 166 ne surpasse pas un Newton de 200 mm très bien réalisé ; les lois du marché étant beaucoup plus souples (...) la constance de la qualité optique et mécanique du Clavius garanties par conception, sa faible sensibilité à la turbulence et enfin son extrême portabilité rapportée à son diamètre sont à considérer.

Le Clavius est surtout prometteur dans la gamme des diamètres de 254 mm à 400 mm où son champ hyper corrigé surpasse franchement les classiques catadioptriques par ailleurs nettement plus lourds. C'est d'ailleurs pour cette gamme de diamètre de 10" à 16" que les télescopes de Buchroeder, Dilworth ou Sigler avaient été conçus. Son succès ne tient (ou ne tenait) qu'à sa disponibilité...

    Les plus

    Les moins

Epilogue !

2014 : Je n'utilise plus guère le Clavius, sauf pour observer en "vintage"... Le tube est léger, reste agréable à manipuler et bien adapté au voyage car moins fragile qu'une APO. L'astigmatisme étant devenu significatif, j'ai du démonté et réaligner le relais : l'astigmatisme a diminué sensiblement ; toutefois, le collage du primaire induit manifestement des contraintes qui se libèrent ou s'accentuent suivant le serrage des vis du maintien du barillet sur le tube... En fait le Clavius a pas mal de qualités mais la conception du baillet est son talon d'Achille... Si tous les Clavius avaient eu un ensemble barillet/miroir classique, non seulement ils auraient été plus facilement produits mais surtout, ils auraient été presque parfaits optiquement.

2009 : La distribution du Clavius apparaît plus qu'incertaine aujourd'hui ! Beaucoup a été écrit sur le Clavius ; communication superlative, complexité poussée trop loin, lynchage public, surtout absence de solution industrielle ou même artisanale après la défection de Kinoptik n'ont pas aidé les perspectives de commercialisation. Je vous donne mon sentiment personnel.

Le Clavius était une bonne idée au bon moment : en 2000, les tubes Newton chinois étaient de mauvaise qualité et les lunettes ED de 100/120mm de diamètre, abordables n'existaient pas. Un des principes de base du Clavius mis en avant par les concepteurs était de réduire l'obstruction par le truchement d'un relais ; en définitive, je pense que ce n'était pas l'intérêt de l'instrument : l'effet de l'obstruction est réel mais, de mon point de vue, surévalué par les amateurs (voir Performances) ; quant à la simplification de la réalisation par l'utilisation d'optiques sphériques, cette possibilité existe sur le MAK Rumak et quelques autres formules mais ne dispense pas de l'obtention de surfaces très douces qui nécessitent, de toute façon, beaucoup de soins manuels. L'intérêt du Clavius est donc plutôt son champ corrigé sans vignetage sur une optique courte mais, du fait de la limitation du champ par le relais, cet intérêt se défend surtout pour des diamètres de plus de 200mm qui, malheureusement, sont sortis trop tardivement et avec de grosses difficultés. Il est d'ailleurs à noter que Meade et Celestron proposent désormais des télescopes corrigés ou avec correcteurs intégrés (qui ne sont pas des relais). Le Clavius 166 avait surtout l'avantage d'une conception compacte, très légère et très rigide tout à fait adaptée aux "voyages". Malgré son champ limité, le Clavius 166 était donc, dans le contexte des années 2000-2004, bien adapté aux besoins des amateurs et il aurait du avoir un large succès ; un Clavius de 250mm à 300mm hyper-corrigé aurait également pu avoir la faveur de nombreux astrophotographes. Maintenant, avec la percée des APO-ED chinoises de diamètres modérés... et l'émergence de télescopes corrigés (y compris Ritchey Chrétien) à prix abordables, c'est une autre histoire...

Laurent () - Astronome amateur sans aucun lien avec les sociétés citées.

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