Dans le numéro 382 de la revue Ciel et Espace du mois de Mars, un télescope Nexstar 8 GPS a fait l'objet entre autre d'un test optique dans l'article intitulé : " Nexstar 8 GPS : les étoiles à portée de télécommande ". Ce test comportait une image d'une étoile artificielle et d'un certain nombre de comparaisons qualitatives avec un télescope Newton de 200 mm à F/6.

Les conclusions de ce test sont relativement défavorable à la qualité optique du Nexstar.

Patrick Pelletier de la société Médas, contestant le test optique de Ciel et Espace m'a demandé si je voulais bien réaliser un test indépendant sur ce même tube optique.

Patrick Pelletier s'est engagé vis à vis de moi sur l'honneur à effectivement me fournir le même tube optique qui est passé entre les mains de Ciel et Espace.

Le numéro de série du tube optique que j’ai contrôlé est 939107.

J’ai effectué mes tests dans la nuit du 17 au 18 avril 2002.

Les tests utilisés sont les suivant :

• Test comparatif sur le ciel entre un 200/800 Perl Vixen dont l’optique a été entièrement refaite et le Nexstar.
• Star test visuel sur étoile réelle.
• Ronchi visuel sur étoile réelle.
• Test de Roddier sur étoile réelle.

Le 200/800 utilisé pour l'étude comparative est un Newton à F/4 comportant une obstruction de 0.37 contre 0.34 sur le Nexstar 8. La qualité optique de l'instrument remplit les critères les plus sévères en optique astronomique (critère de Françon et Couder respectés). Le résidu de diffusion due à l'état de surface de l'optique est de l'ordre de 1*10-6. Par sa qualité optique ce télescope me sert de référence.
Voici le test de Roddier réalisé sur étoile réelle pour cet instrument de référence.

Après une mise en température suffisante et vérification de la collimation à un grossissement de 600x je commençais par une étude comparative entre le 200/800 et le Nexstar.

A 240x dans les 2 instruments, Jupiter donne une image moins contrastée et de couleur plus jaune dans le Nexstar que dans le 200/800. Les bandes dans le 200/800 sont plus contrastés mais le Nexstar donne une image presque aussi détaillé que dans le 200/800. La turbulence à ce moment limitait les 2 instruments à un R0 de 100 mm de diamètre.

Les satellites de Jupiter sont nettement plus ternes dans le Nexstar que dans le 200/800 mais le diamètre de chacun des satellites est parfaitement dessiné dans les 2 instruments.

Sur les étoiles, le surcroît de contraste est toujours en faveur sur le 200/800 mais le Nexstar donne des images bien piquées. A 600x la tache de diffraction du Nexstar est parfaitement visible et la luminosité du pic central se détache nettement de celle des anneaux, ce qui dans des conditions réelle d’utilisation avec un R0 de 100 mm est un bon résultat.

Au star test, les plages défocalisées sont relativement symétriques. Une anomalie dans l’aberration de sphéricité est relevée près du centre des plages. J’ai estimé cette anomalie à environ l/5. Par contre je n’ai pas noté d’astigmatisme

Au Ronchi, les franges sont globalement droites, même si près du centre comme à certains endroits du bord, je note une légère déformation, notamment en faisant varier l’angle de rotation du Ronchi. Sur un faisceau à F/10, le test de Ronchi est relativement sensible, quasiment comparable à un interférogramme comme le montre ce Logiciel de simulation du test de Ronchi.

Je retrouverai d’ailleurs les mêmes figures sur les interférogrammes synthétiques du Roddier.

Cela montre un croisement cohérent entre ces tests.

Le test de Roddier permet de remonter au front d'onde, et donc à la qualité globale d'un tube optique par l'analyse photométrique des plages défocalisées prises par une CCD.

On montre en optique que la différence d'intensité entre 2 images intra et extra focale est proportionnelle au Laplacien (donc à la dérivée seconde) du front d'onde sur la pupille.
Techniquement, cette équation différentielle est résolue (comprenez " le front d'onde est reconstruit ") par transformées de Fourier plutôt que par double intégration du Laplacien. Cela simplifie beaucoup le calcul. Ce test ne doit pas être confondu avec le test de Hartmann qui fait une analyse géométrique de l'image et non une analyse photométrique de la différence entre les images défocalisées.
Le test de Roddier est habituellement utilisé dans les observatoires professionnels pour piloter certains dispositifs d'optiques active et adaptative.

Les prises d’images ont été effectuées par une CCD Sbig ST10 ME en binning 2*2.

Pour intégrer la turbulence les poses ont été de 20 secondes.

Le diamètre des plages intra et extra focale est de 137 pixels.

Les images analysées sont prétraitées.

3 tests de Roddier ont été fait sur le Nexstar 8. Les résultats des 2 autres tests donnent des résultats à +/- 1% des résultats présentés ici.

Plages intra et extra focale avant traitement.

Front d’onde synthétisé. Cette image représente la forme des défauts sans donner leur amplitude. Dans le logiciel l’amplitude est donnée en mètre. Il faut alors balader le curseur des zones les plus brillantes aux zones les plus sombres pour relever les valeurs extrêmes Pic à Vallée sur L’onde.

Cette mesure donne l/6 P.V. sur l’onde pour ce Nexstar 8.

Sur cette image, ainsi que sur les plages défocalisées avant traitement, on voit nettement du mamelonnage. Ce défaut, généralement localisé sur les miroirs secondaires, est présent sur la majorité des SC. Il a pour conséquence d’affaiblir le contraste des images.

L’image de gauche montre la tache de diffraction théorique du Nexstar s’il était optiquement parfait. Cette image tient compte de l’obstruction. Le rapport de Strehl, qui est le rapport de luminosité entre la tache centrale et les anneaux est donc maximum et égal à 1. L’image de droite représente la tache de diffraction réelle de ce Nexstar 8 tel que l’a calculé le logiciel avec son rapport de Strehl pour une longueur d’onde de 0.56µ.

Il faut bien insister que par rapport à la définition stricte du Rapport le Strehl, ce logiciel donnera toujours par convention un rapport de Strehl de 1 pour une combinaison optique parfaite, et ca, quelque soit la valeur de l’obstruction centrale. Cette convention facilite grandement les comparaisons entre instruments sur le seul critère de la qualité de réalisation optique.

3 interférogrammes synthétiques pour une longueur d’onde de 0.56µ. A chaque image on opère une rotation de 120° pour mettre en évidence des défauts de non-révolution, généralement de l’astigmatisme.

Polynômes de Zernike

Ces valeurs numériques sont exprimées en nanomètre RMS sur l’onde.

Chaque valeur présente un type de défaut, comme le focus, l’astigmatisme, la coma et l’aberration de sphéricité, pour plusieurs ordres.

Seul le focus n’est pas intégré dans le calcul du front d’onde, duquel découle la synthétisation de la tache de diffraction et des interférogrammes.

Pour moi, ce Nexstar 8 GPS est optiquement un bon instrument, et avec un l/6 P.V. sur l’onde obtenu au test de Roddier, certainement dans le peloton de tête des SC optiquement réussis que j’ai déjà eu l’occasion de tester, toutes marques confondues.

Jusqu'à preuve du contraire, j’ai contrôlé le même instrument que celui présenté dans l’article de Ciel et Espace. Les contrôles optiques présentés dans cet article et mes impressions font nettement apparaître des résultats et un avis relativement différent de celui de Ciel et Espace. Je pense donc que Ciel et Espace a jugé bien sévèrement à tord, probablement en toute bonne foi ce Nexstar 8. Je ne retrouve pas par exemple un premier anneau de la tache diffraction clairement fragmenté comme le montre C&E sur leur image de la tache de diffraction obtenue sur leur banc. Sur ce point, les Nexstar 8 comme tous les C8 possèdent entre le miroir secondaire et les 3 vis de réglage une plaque suffisamment épaisse + molleton en liège pour ne pas transmettre sur l’optique d’éventuelles contraintes par un serrage excessif des vis de collimation.

D’autre part l’absence totale de mesures quantitatives du côté de Ciel et Espace ne permet pas de juger de la sévérité de leur comparaison avec un Newton de 200 mm qui apparaît donc comme relativement subjectif… En l’absence de test quantitatif, il aurait mieux valu comparer le tube du Nexstar avec un autre tube de C8 de qualité reconnue. Par contre j’ai moi aussi noté lors de mes observations comparatives, un manque de contraste du Nexstar 8 comparé au 200/800, mais rien d’inhabituel par rapport à ce que j’ai pu voir dans d’autres SC. Il est parfaitement normal qu’un Newton, avec de plus une meilleure qualité optique ait le dessus sur les combinaisons Schmidt Cassegrain en général et sur ce Nexstar en particulier.

Depuis longtemps les amateurs réclament de vrais tests dans une revue d’astronomie, et Ciel et Espace répond à cette demande à juste titre. On ne peut que s’en féliciter.

Pourtant, l’écart entre mes conclusions, celles de Patrick Pelletier, conformes aux miennes, et celles de Ciel et Espace devrait les inciter à revoir sérieusement leurs procédures de tests optiques, surtout quand on a une telle audience vis à vis du public…

Avec leur étoile artificielle, il serait facile d’obtenir des images publiables de star test sur plages défocalisées ainsi qu’un Ronchi, ce qui donnerait déjà une bonne estimation quantitative de l’instrument qu’ils contrôlent. Bien entendu, cette nouvelle procédure doit être impérativement validée par le passage sur ce banc de test d’un instrument étalon parfaitement connu pour d’une part être certain de ce qu’ils font et aussi pour apporter la preuve de la validité de leur procédure de test en cas de contestation.

Pour en savoir plus sur les tests optiques en général et pour avoir la définition de certains termes donnés dans cet article, voici 3 sites qui peuvent être intéressant à consulter :

• http://serge.bertorello.free.fr/index.html
• http://www.astrosurf.com/altaz/qualitoptique.htm
• http://www.astrosurf.com/tests/

David VERNET
Vernet@obs-azur.fr