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Quel télescope acheter et pour quel usage ? Les télescopes catadioptriques (III) Le mot catadioptrique est un néologisme construit à partir du mot catoptrique qui qualifie les télescopes de type Newton et dioptrique qui qualifie les réfracteurs. Un télescope catadioptrique désigne un télescope constitué d’un miroir primaire percé en son centre (conception Cassegrain) et d’une lame de fermeture sur laquelle est fixée le miroir de renvoi secondaire qui assure la transition vers l’oculaire situé derrière le miroir primaire. L’observation s’effectue donc dans l’axe optique du télescope. Parmi les systèmes catadioptriques les plus populaires citons le télescope Schmidt-Cassegrain, le Maksutov-Cassegrain et le Ritchey-Chrétien.
Citons pour mémoire les chambres de Schmidt et autre astrographe dont le rapport focal excessivement faible (f/0.6-1.5) permet de photographier de vaste champs stellaires avec une luminosité très importante. Seul inconvénient, le système d'enregistrement (film ou CCD) doit être placé à l'intérieur du tube optique (système Schmidt ou Faststar) et l'émulsion coupée à dimension comme le révèle cette photographie du système proposé par Meade. Un petit télescope catadioptrique de 90 à 125 mm d’ouverture présente un tube optique mesurant moins de 50 cm de longueur pour une focale oscillant entre 1000 et 1900 mm. Son poids oscille entre 5 et 8 kg. Ces valeurs très modestes rendent ce type de télescope portatif et adapté à la prise de vue tant astronomique que terrestre. Ces petits monstres de technologie vous permettent en effet d’observer aisément la nature, de réaliser des prises de vue sportives ou d’effectuer de la surveillance à distance sans aucune contrainte. Leur polyvalence en a déjà séduit plus d'un. Muni d’un boîtier photographique - quel que soit pratiquement le modèle - et d’un raccord pour le maintenir sur le porte-oculaire, un catadioptrique peut facilement être converti en téléobjectif terrestre tout en gardant ses fonctions d’instrument astronomique. Le télescope Schmidt-Cassegrain Il s’agit du modèle le plus populaire depuis que Celestron l’a introduit sur le marché amateur dans les années 1970, c'était le fameux "bidon orange". Dans un télescope Schmidt-Cassegrain – l’acronyme SCT en anglais – la lumière frappe tout d’abord une lame de fermeture asphérique mince avant de parvenir sur le miroir primaire situé dans le bas du télescope puis elle est réfléchie par un petit miroir secondaire convexe vers l'arrière du miroir primaire où l'image est examinée par un oculaire. La lumière subit ainsi deux grandes déviations. Cette configuration optique est déjà proposée sur des modèles de 90 mm d’ouverture. Dans leur version astronomique, la mise au point s'effectue en général en déplaçant le barillet du miroir primaire au moyen d'une molette. Certains revendeurs proposent également une crémaillère électrique.
Avantages - Télescope polyvalent. Il combine les avantages optiques des lunettes et des télescopes en réduisant la plupart de leurs inconvénients - Le Schmidt-Cassegrain ou le Schmidt-Newton présente une coma moitié moins étendue qu'un télescope de Newton de même longueur focale - Système optique bon à excellent donnant des images très nettes sur un large champ -
Le fait que le tube optique soit fermé réduit les courants d'air
et évite la dégradation des images - L'obturation du tube préserve le miroir principal de toute dégradation (dépôt de poussières, de sève, de résine, etc) - Le rapport focal standard est de f/10 et peut facilement être réduit à f/6 ou doublé sinon triplé au moyen d’une petite bague optique (réducteur/correcteur focal, Barlow ou Powermate) - Très souvent utilisé pour observer ou photographier le ciel profond. Tout à fait adapté à l’observation planétaire ainsi qu’à l’observation de la nature. Sa conception lui permet d’offir la mise au point rapprochée (near focus) la plus courte - Il convient très bien à l’astrophotographie des champs stellaires étendus, des nébuleuses ou des comètes à condition d’utiliser les plus petits rapports focaux ce qui permet d’englober une vaste région du ciel, parfois supérieure à 1° tout en réduisant le temps d’exposition d’un facteur 4 ou supérieur - le revêtement multicouches de la lame de fermeture augmente le contraste de 11 à 17% en fonction de la longueur d'onde
- En raison de sa conception, le tube optique est extrêmement compact et rend l’ensemble transportable jusqu’à environ 300 mm de diamètre. Au-delà le poids du tube optique et principalement du miroir primaire ne permet plus de le transporter seul. Les plus petits modèles, entre 90 et 125 mm de diamètre tiennent aisément dans un bagage à main. - Ils sont relativement libres d’entretien mis à part la collimation périodique du miroir secondaire si vous déplacez souvent l’instrument. - Souvent fixés sur une monture équatoriale à fourche ils sont très faciles à utiliser et leur console de guidage est ergonomique et relativement intuitive. - Les Schmidt-Cassegrain de grands diamètres (280 à 400 mm) sont nettement moins chers que les lunettes astronomiques de diamètres équivalents. - Les constructeurs et de nombreux sous-contractants proposent une vaste panoplie d’accessoires pour ce modèle, plus riche que pour n’importe quelle autre configuration. - C’est une valeur sûre que vous pourrez facilement revendre dix ans plus tard car les utilisateurs apprécient beaucoup cette optique. Sa mécanique et son électronique sont également fiables.
Désavantages - Les modèles montés en altazimutal sont moins adaptés à l’astrophotographie à longue pose en raison de la correction du filé qui doit s’établir non plus sur deux mais sur trois axes simultanément. - Ils sont nettement plus chers que les télescopes Newtoniens de même diamètre - L'obstruction provoquée par le miroir secondaire peut atteindre 16% de la surface ou 40% du diamètre sur les petits modèles ce qui se traduit par une perte sensible de résolution et de luminosité au profit des anneaux de diffraction visibles tout autour des objets stellaires. - Bien que ce modèle dispose de trois degrés de liberté pour réduire les aberrations (miroir primaire concave, miroir secondaire hyperbolique et lame de fermeture, l'insertion d'un nouvelle optique entraîne l'apparition de nouvelles aberrations telles l'astigmatisme, la courbure de champ, etc. Au final, ceci entache la qualité soi-disant "diffraction limited" de ce type de télescope qui présente toujours une coma et d'autres aberrations résiduelles en bordure de champ. A consulter: Celestron Nexstar 4 contre NexStar 5 - Meade ETX 125 contre Celestron NexStar 5 Celestron
8 Ultima 2000 vs Meade 8 LX200 A propos de la qualité optique des Schmidt-Cassegrain Les télescopes Schmidt-Cassegrain étant des maîtres-choix pour des raisons entièrement méritées, insistons sur le fait que la qualité des images d'un télescope catadioptrique dépend en bonne partie des corrections de troisième ordre apportées sur la lame de fermeture. Ainsi, pour réduire correctement la coma, sans pour autant l'annuler, la lentille frontale doit présenter un profil très proche des tolérances et être taillée avec une précision d'environ 1% du rayon. Certains fabricants profitent du miroir secondaire fixé sur la lame de fermeture pour corriger également l'aberration de sphéricité. Si la taille n'est pas aux normes, vous aurez toutes les chances d'obtenir des images floues ou y ressemblant. L'amateur lambda ne s'en rendra peut-être par compte, mais mis entre les mains d'un amateur averti, il jugera peut-être que cette optique n'en vaut pas la peine. Utilisés à de courts rapport focaux, tous les Schmidt-Cassegrain présentent une coma. Vous devez donc utiliser un quatrième degré de liberté sous la forme d'une lentille correctrice auxiliaire pour améliorer ses performances. Cet accessoire est bien connu, c'est le réducteur-correcteur f/6.3 qui, tout en "accélérant" le Schmidt-Cassegrain, aplanit le champ de courbure, rejettant au loin l'essentiel de la coma, mais ici encore sans pour autant la supprimer. Toutefois, peu de fabricants vous diront quelles sont les limitations de leurs optiques. De nombreux SCT de bas et milieu de gamme par exemple présentent une lame correctrice en dehors des tolérances. Cela signifie que leurs télescopes ne corrigeront pas la coma parce que les tests optiques ne la mesureront jamais ! Les publicités de ses fabricants sont placées en bonne place dans les magazines et sur Internet, ventant des optiques soi-disant "diffraction limited" mais sur le terrain, leur coma est bien supérieure aux valeurs indiquées dans les logiciels de ray tracing. La solution est de demander au fabricant qu'il vous communique les chiffres de la lame de fermeture elle-même, le seul élément qui doit être correctement corrigé et vis-à-vis duquel ils ne pourront pas vous mentir, au lieu de perdre votre temps à chercher des données d'une coma résiduelle que vous avez dû corriger en ajoutant un accessoire optique additionnel. Le télescope Maksutov-Cassegrain
Dans
un télescope Maksutov-Cassegrain (acronyme
MCT en anglais)
la configuration optique est similaire à celle du Schmidt-Cassegrain,
avec les mêmes avantages et inconvénients. La différence fondamentale
se situe dans la lame de fermeture qui est constituée d’un ménisque épais
à courbure prononcée et beaucoup plus lourd qu'une lame de fermeture, au centre duquel le miroir secondaire est représenté
par une surface sphérique aluminisée. Il est donc solidaire de la lame de fermeture
et ne nécessite aucun réglage. L'obstruction centrale que l'on dit souvent inférieure à celle d'un Schmidt-Cassegrain dépend du rapport focal. Ainsi, un MCT porté à f/40 présente une obstruction centrale de 18% de la surface du miroir, ce qui est très faible, alors qu'au rapport f/12 elle atteint 30% de la surface ! La plupart des Maksutov-Cassegrain présentent une assez longue focale (f/D voisin de f/15) et donc une plus faible obstruction centrale que les Schmidt-Cassegrain de même diamètre souvent ouverts à f/10. Dans le cas du Maksutov "lent" de 250 mm f/14.6 d'Astro-Physics, Roland Christen nous confirme que cette obstruction centrale équivaut à 23% de la surface. Paradoxalement, les "Maksutov photo" présentent des rapports focaux plus ouverts - ce qui est normal - et donc des obstructions centrales assez importantes, ce qui altère malgré tout la finesse des images. Mais il est tout de même préférable d'utiliser un télescope "rapide" pour limiter le temps d'exposition. L’obstruction provoquée par le miroir secondaire pouvant atteindre 10% de la surface soit 30% du diamètre dans les MCT le splus lents, à cette condition le Maksutov présente une résolution planétaire légèrement supérieure à son concurrent et est souvent considéré comme la meilleure optique catadioptrique, offrant globalement des images de meilleure qualité que le Schmidt-Cassegrain. En revanche, le ménisque d'un Maksutov est plus complexe à élaborer qu'une lame de fermeture et plus d'éléments chimiques entrent dans sa composition. Du fait de son épaisseur importante, il lui faut aussi plus de temps pour parvenir à l'équilibre thermique surtout à partir de 100 mm de diamètre. Nécessitant toutefois très peu d’entretien, ceci explique pourquoi on retrouve cette optique dans les téléobjectifs "cata" de 500 à 2000 mm de focale.
Avantages - Similaires au Schmidt-Cassegrain avec l'avantage pour les grands diamètres de même ouverture de présenter une obstruction centrale 10% plus faible (en diamètre). Désavantages - Par sa conception le tube optique d’un Maksutov est plus lourd que celui d’un Schmidt-Cassegrain. - Dans les instruments de plus de 90 mm d’ouverture, l’épaisseur du ménisque demande une mise en température plus longue que celle d’un télescope Schmidt-Cassegrain équivalent. - Comme tout catadioptrique, à de courts rapports focaux l'obstruction centrale peut être très importante(30% de la surface) - Dans les petits instruments jusqu'à 125 mm d'ouverture offrant une longue focale, l'obstruction centrale peut atteindre 16% de la surface soit 40% du diamètre si l'on tient compte des baffles de protection anti-reflet qui entourent l'ouverture réalisée dans le miroir primaire. - La plupart des Maksutov-Cassegrain sont "lents", présentant un rapport d’ouverture proche de f/14.
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