introduction
I. la naissance du projet
II. La conception du télescope
III. Une proposition de réalisation
IV. Utilisations, extensions possibles, SECURITE
Conclusion
L'utilisation d'un télescope type « 115/900 » se révèle souvent décevante. Sans même entrer dans un débat critique sur les qualités et les défauts mécaniques ou optiques de ces télescopes, on est forcé de constater que l'encombrement, le poids et le temps de montage, alié à la fatigue sont des ennemis redoutables face à l'astronome amateur qu'il soit débutant ou chevronné.
Cette petite recherche tente d'apporter quelques solutions, pour l'amateur aimant un peu bricoler. Je suis parti du fait que vous possedez déjà un tube optique de 115/900 (les paramètres peuvent différer très légèrement, du style 114/910, etc.) Vous verrez très rapidement que cette réalisation est à la porté d'un grand nombre d'entre vous. J'aurai pu vous proposer un montage en « kit », comme je l'ai fait avec Scotopix (lien) mais tout bien réfléchi, il m'a semblé que cette démarche ne serait pas forcément la plus adaptée. Quoi de plus légitime en effet que de concevoir, dessiner, construire son propre télescope. Certes, il risque fort d'avoir quelques ressemblances avec le premier prototype présenté ici, mais qu'importe. Le plaisir d'utiliser un télescope que l'on a soit même concu est encore bien plus grand. Pour vous guider, je vais maintenant vous proposer un résumé de la démarche qui a abouti à ce prototype.
I. La naissance du projet
A. Quelques notions d'optique
1° la « formule » optique du T115: le fonctionnement du newton
la lumière est collecté par le miroir principal concave (sphérique ou parabolique), concentré sur le miroir secondaire (plan) qui revoie l'image sur le coté vers l'oculaire (sorte de loupe) qui permet la formation d'une image observable. Une légère variation de position de l'oculaire vis à vis du foyer permet de faire la mise au point selon la vue de l'observateur. Le dispositif permettant de faire ce réglage mécanique s'appelle le porte oculaire.
2° paramètres importants (et moins importants)
le diamètre: la caractéristique la plus essencielle d'un instrument optique. Si on compare la lumière à une pluie fine et le miroir à une cuvette, plus le diamètre de la cuvette sera important, plus on pourra collecter rapidement une certaine quantité d'eau.
La focale de l'instrument: distance entre le miroir et le foyer
le rapport focale/diamètre ou F/D: important pour la photographie, sans importance pour l'observation visuelle En pratique, pour un diamètre donné, ce rapport conditionne la focale, donc la longueur du tube de l'instrument.
La focale des oculaires: en général comprise entre 4 et 40 mm. Permet de faire varier le champ et le grossissement des images.
le grossissement: caractéristique bien trop souvent mis en avant ( à tort) sur les prospectus publicitaires. Ne prouve rien en soit. Il vaut mieux une petite image nette, brillante et contrastée qu'une grosse image pale et floue (et souvent instable). Se calcule par la formule: Focale du miroir primaire / Focale de l'oculaire utilisé.
pupille de sortie: paramètre très important et souvent méconnu de l'astronome débutant.Se calcule en divisant le diamètre de l'instrument par le grossissement utilisé. Ex: télescope de 115 mm grossissant 45x (oculaire 20 mm)=> pupille de sortie 2,5 mm. Si la pupille de l'observateur est plus dilaté, l'instrument est en quelque sorte diaphragmé de par son grossissement. Si au contraire, la pupille de l'observateur est plus rétracté que la pupille de sortie, on constate également une perte de lumière, l'oeil ne pouvant bénéficier de l'entièreté du faisceau lumieux.
3° Les contraintes de l'optique
le respect de la distance focale: distance du miroir principal ou se trouve le foyer (point où tous les rayons lumineux se concentrent lorsque l'image se situe à l'infini, sur lequel on place l'oculaire)
le positionnement du miroir plan et de l'oculaire
pour comprendre, mettons nous dans 2 situations différentes:
B. propositions de réalisation (idées directrices)
1°. récupération de pièces du tube optique
En premier lieu, il faut prévoir le démontage et la récuparation de l'optique: miroir primaire, miroir secondaire, chercheur. Mais on « prélèvera » aussi certaines pièces mécaniques comme l'araignée complète et le barillet supportant le miroir primaire. Le porte oculaire étant généralement lourd et encombrant sera écarté et reconstruit. Bien sur, conformément à notre cahier des charges, il sera tout à fait possible de démonter votre réalisation pour revenir à l'état d'origine (mais se serait dommage, vous verrez)
2° le choix de monture: azimutale ou équatoriale?
pour ces deux types de montures, il existe des avantages et des inconvénients évidents.
Tout d'abord sur un plan pratique:
une monture azimutale simple ne demande aucun réglage avant d'utiliser le télescope; une monture équatoriale correctement utilisée demande une mise en station sur la polaire plus ou moins précise selon la nature des travaux à réaliser.
Mécaniquement, une monture azimutale robuste et stable est plus simple à réaliser qu'une monture équatoriale. Par contre, elle ne permet pas le suivi des astres simplement (avec un seul moteur et sans informatique, quoi que des solutions hybrident fonctionnent très bien, comme la monture équatoriale poncet). On ne peut pas non plus se servir de cercles de coordonnées (hormis les cercles numériques bien sur)
c'est sans doute le critère de facilité de réalisation qui a pris le dessus sur tous les autres dans ma réalisation. « Essayons de fabriquer un télescope fonctionnel, nous pourrons toujours l'améliorer par la suite. »
3°. le choix d'un tube ouvert et démontable
l'espace entre les miroirs n'ayant aucune importance durant le stockage et le transport, nous pouvons gagner une place considérable en démontant le tube optique. En utilisant l'astuce des « poupées russes », il est tout à fait possible de stocker la tête (appelée aussi cage à miroir secondaire) dans la partie inférieure du tube, près du miroir primaire. C'est somme toute un cousin éloigné des appareils photos d'autrefois (folding et autres souflets), qui utilisaient le même concept.
Ce choix impose quelques restriction: l'alignement des miroirs (ou collimation) doit être refait après chaque remontage. Ce n'est pas bien difficile et avec l'habitude, ce réglage se fait très rapidement.
d'autre part, cela implique aussi un tube ouvert, donc plus sensible à d'éventuels éclairages parasites. La parade serait de prévoir un « baflage » en tissu, se rapprochant de plus en plus du concept de soufflet. La sensibilité aux courants d'air (turbulence) est un peu plus proncée, mais la mise en température est bien plus rapide. Somme toute, le confort d'utilisation et d'installation est tel que ces inconvénients deviennent alors mineurs.
C .essai de définition d'un cahier des charges
ce que pourra permettre ce télescope:
ce que ne pourra pas permettre ce télescope
D. Le projet est-il réalisable ?
En toute évidence oui dans « l'absolu », puisqu'un prototype existe déjà. Nous pouvons tout de même détailler un peu.
D'un point de vue technique, la construction de ce télescope nécessite quelques découpes de contreplaqué (coupe droite et en arrondi), perçage, collage, vissage, peinture, mais rien de bien exeptionnel nécessitant un appareillage spécifique. Le détail des opérations se précisera lors de la phase de conception du projet.
d'un point de vu financier, si vous possédez déjà le tube optique, cette réalisation ne vous coutera même pas 300 FF.
Il est plus difficile d'estimer le temps nécessaire. Pour la réalisation elle-même, comptez 2 après midi de 3 heures. Mais pour la conception, il est difficile de faire une estimation. D'ailleurs, vous avez peut-être déjà commencé, puisque vous lisez ces pages.
Si cette solution vous rebute encore, je vous propose de lire également ces pages pour vous convaincre: http://www.astrosurf.com/altaz/telescopesdobson.htm
II.La conception du télescope
Maintenant, assez parlé, il faut agir; et c'est vous qui allez animer ce chapitre. Il s'agit de préciser au mieux toutes les idées, de tracer des plans, de faire des inventaires de pièces, des listes de fournitures et d'outillage, etc. Vous pouvez procéder de 2 manières:
soit de façon méthodique, en dessinant les pièces, puis en imaginant le process de fabrication et tout ce que cela implique (fournitures, outillage)
soit par instinct. Cette deuxième option est bien plus « dangeureuse » pour la réussite du projet. En effet, il n'est pas rare de refaire 3 fois la même pièce parce qu'on s'est trompé dans les cotes, ou on n'a pas prévu le passage d'un boulon, etc. c'est pourtant celle que j'avais choisi lors de ma réalisation, mais franchement, je ne vous la recommande pas.
Pour vous aider dans votre démarche de conception, je vous propose une série de recommandations.
a. se documenter
Soit vous avez déjà LA solution géniale, soit vous êtes comme moi en train de remuer le problème dans tous les sens. Les idées que je vous ai présenté en première partie ne sont pas inocentes et font indirectement référence à certains types de télescopes décrit dans de nombreux sites internet. Utiliser un moteur de recherche internet avec des mots clés comme
« construction » + « télescope » , « Amateur Telescope Making » , "travel scope" vont surement vous entrainer dans des milliers de sites regorgeant d'idées de toutes sortes. un bon départ sur la question serait sans doute: http://www.astrosurf.com/altaz
Vous pouvez aussi utiliser le courrier électronique, via les « mailling list » , comme Eclipsia, liste destinée à l'astronomie pratique sous toutes ses formes, observations, construction, etc.
Et bien sur, sorti de ce monde virtuel, rien ne vaut la rencontre d'autres passionnés « en direct », dans les clubs, les rencontres, comme Eclipsia party (http://www.eclipsia.org) ou les Rencontres Astronomiques du Pilat (http://www.astrosurf.com/rap) qui ont lieu chaque année à l'Ascension. Si vous passez par la région Mâconnaise, vous pouvez naturellement rendre visite à notre club (http://www.astrosurf.com/heritan)
vous pouvez bien évidemment faire un saut vers la troisième partie de cet exposé (lien), montrant le premier prototype sous toutes le coutures. Note: les remarques constructives, les améliorations à porter sont les bienvenues.
b. faire une ébauche (croquis, schéma)
au fil du temps, l'idée se précise n'est-ce pas. Il est temps de faire quelques croquis avec ou sans dimentions, et pour les plus patients de véritables plans. A vos crayons !
c. se référer au cahier des charges de manière indicative
Si dans vos recherches, votre pensée s'égare vers d'autres horizons plus techniques, n'oubliez pas de relire la définition du cahier des charges. Rechercher la simplicité c'est souvent trouver une solution.
d. le tracé de croquis ou de plans en fonction des pièces récupérées du tube optique
certaines pièces imposent des contraintes en dimentions et en poids. Il serait judicieux de commencer par dessiner la cage, car de la taille de celle-ci dépend la taille de la boite du miroir primaire, et donc de de la fourche.
La dimention interne de la cage est imposée par le système de fixation de l'araignée. Celui-ci devra être le plus mince possible, mais rigide. On dispose d'une marge très faible pour fixer le boulon de chacune des pattes. Bien sur, ce diamètre devra être surdimentionné par rapport au miroir primaire.La dimention externe de la cage ne devra pas non plus être exagérée. Ne pas oublier que la boite du miroir primaire est dimentionné en fonction de la cage.
Un élément essentiel à ne pas oublier. Si vous voulez concerver une boite primaire réduite, il faut que la cage soit la plus légère possible. En effet, une cage trop lourde de 100g imposera facilement un contrepoids de 300 ou 400g. Autant que possible, on allègera la cage pour ne pas a avoir à rajouter du poids, (et c'est possible).
Au niveau du barillet, les vis de réglage peuvent être remplacée par des vis plus longues pour traverser une boite un peu plus épaisse qu'un simple tube métalique.
Enfin, n'oubliez pas l'essentiel, la distance intermiroir. Une précision au milimètre n'est tout de même pas nécessaire, le foyer s'en trouvera simplement légèrement décalé vers l'intérieur ou l'extérieur. Vous pouvez procéder par essais successifs. Rappelez vous simplement qu'il est toujours possible de raccourci un tube, pas le contraire...
Quelques autres détails ont aussi leur importance dans la conception de la fourche. Tout d'abord, la hauteur de celle-ci. Il serait vraiment trop bête de recommencer 2 fois cette pièce tout simplement parce qu'il manque un « petit centimètre » pour que la boite du primaire puisse basculer. Prévoyer aussi la hauteur du boulot qui relie la fouche au socle. Enfin, la largeur est conditionnée par la boite du primaire, de telle sorte à ce que celle-ci puisse s'intégrer dans les 2 positions: en service, basculante, et en position transport, non basculante.
prévoir le passage du boulon central et de l'arrière de la boite pour ne pas avoir de surprises !
e. la fixation de la cage à la boite primaire
a vous de trouver la solution qui vous semble la plus judicieuse et réalisable. Pour info, le système de fixation uniquement avec 2 tubes, présenté dans la section III est un peu « léger », il ne faut pas remuer trop fort la cage, sinon la décolimation est assurée. Mais avec un peu de douceur...
f. les mouvements en azimut et hauteur
les mouvements doux sont optenu par la friction du téflon sur le bois (ou sur du formica). Selon le cas, je vous conseille de doubler les tourillons en hauteur avec du champ thermocollant. En azimut, il est rare que l'on ai des problèmes. Seuls quelques essais pourront vous aider dans les dimentions des patins.
une petite remarque à propos des tourillons. Inutile de disposer de chaque coté de cercles complet. Etant donné que votre instrument pourra faire une rotation de 360° en azimut, il suffit de pouvoir déplacer le tube sur 90° pour couvrir tout le ciel. Si vous décidez d'usiner un cercle en bois, vous pourrez ensuite le couper en 2. Ne sous dimentionnez pas les tourillons. Un diamètre de 80 mm est un minimum. En effet, plus les tourillons seront grand, plus les mouvements pourront être doux et sans saccades. Enfin, une petite ruse, si vous ne voulez pas usinez ces pièces. Vous pouvez utiliser les adaptateur PVC de tuyau d'évacuation, au diamètre 80 mm ou pourquoi pas des brides PVC.
g. l'équilibrage
c'est souvent lorsque vous arrivez à la question du positionnement des tourillons que les grandes théories sur la construction vont s'effondrer. Comment en effet tout prévoir en détail, si vous ne connaissez pas le point d'équilibre de votre tube. La hauteur de la fouche en dépend. Malheureusement, je n'ai pas encore trouvé de solutions miracle. Une fois le tube dessiné, il faut le réaliser et avant de placer les tourillons, évaluer le centre de gravité avec tous les accessoires (chercheur et oculaire compris). Si votre tube a tendance à se redresser, rien d'inquiétant. Un tout petit surpoids au niveau de la cage et le tout est joué. Par contre, si le tube a tendance à piquer vers l'avant, alors que les tourillons sont au maximum vers le haut de la boite du primaire, il faudra soit reprendre votre cage pour l'alléger, soit rajouter du poids à la base. Mais avant de prendre une telle décision, vous pouvez rattraper ce déséquilibre en déplacant le point de fixation du chercheur.
h. Objectif vis zéro: pas de démontage complet de boulons, uniquement des désserrages, pour éviter de perdre un élément sur le terrain. Une maladresse est si vite arrivée.
III. Proposition de réalisation
ce télescope n'est en rien un modèle, mais une base de travail qui doit être améliorée.
a. La récupération des pièces d'origine
le miroir secondaire et l'araignée
ce système se démonte très facilement en dévissant les 3 boulons dépassant à l'avant du tube. J'ai conservé ce même système de fixation. un bouchon de pellicule 24x36 sert de protection au secondaire pendant les transports. Un morceau de tapis de sol (accessoire de camping) sert de protection et d'antibué.
le miroir primaire et son barillet
pour désolidariser le barillet du tube d'origine, j'ai commencé par essayer de démonter la partie arrière de mon tube de 115. Malheureusement, celui-ci étant certi, je n'ai jamais pu le démonté et j'ai procédé autrement. Tout d'abord, en dévissant complètement les 3 vis de réglage. Une fois les 3 extrémités enlevées, j'ai poussé décicatement le barillet par l'arrière, entendu les 3 ressorts de rappel tomber, et j'ai saisi le tout en plongeant ma main par l'avant du tube, en prenant garde de ne pas mettre les doigts sur le miroir. J'ai pris soin de récupérer également les fameux 3 ressorts.
b. la boite primaire
Pour éviter tout soucis de sécurité au niveau du miroir, j'ai préférer séparer en 2 étages le rangement du miroir primaire et de la cage. Un cache, situé à 1 ou 2 cm du miroir primaire le protège de la poussière et sert de plancher pour la cage. 4 boulons dépassant de 1 cm vers l'intérieur permettent le maintient du cache sans conctact avec le miroir.
le système de fixation entre la cage et les tubes: une simple cornière de 30x30 est percée puis sciée pour réaliser une lumière, puis un cube de tasseau. Pour les tubes eux-même, j'ai profité d'un trépied cassé trouvé dans ... une poubelle. Mais on peut très bien utiliser n'importe quel type de tube, voire même du profilé en L ou carré. Le fait d'utiliser des tubes télescopiques est un "petit luxe" dont on peut fort bien se passer.
c. la monture
il est inutile de vouloir réinventer la roue lorsque une simple adaptation au diamètre suffit. Adrien Poncet (connu pour avoir inventé un certain type de table équatoriale) a décrit dans les années 1980 une monture autostable 2D, voir Ciel et Espace n°180-181, que les américains connaissent aussi sous le nom de monture « Dobson » (du nom du concepteur américain, J.Dobson)
le principe de la monture 2D est terriblement simple et efficace. Une fourche pivote autour d'un axe central (un boulon) pour décrire le mouvement en azimut. Pour ne pas avoir à concevoir de dispositif de blocage, on utilisera des patins de téflons qui glissent sur le bois. A l'état statique, les patins offrent une certaine résistance qui garanti l'immobilité du télescope. Si on applique une certaine force, le glissement se produit et les patins facilitent alors le mouvement.
l'axe de hauteur est réalisé par 2 tourillons d'un certain diamètre, en plastique ou en bois. Ils reposent de part et d'autre sur la fourche. On utilise le même principe de friction. Le tube optique doit impérativement être équilibré (centre de gravité situé au niveau des tourillons) le choix de cette monture azimutale est tout à fait compatible avec notre cahier des charges.
d. la recherche d'un porte oculaire plus léger
pour cette section, je ne vous laisserai pas dans l'embarras. Une solution légère et efficace se trouve dans le rayon plomberie PVC d'un magasin de bricolage. (pour la petite histoire, c'est Jean Marc Becker qui me l'a soufflé)
on utilisera un manchon d'adaptation 40/32 dont on fait sauter les 3 taquets de butée. A l'intérieur coulisse un tube PVC de 32 mm (7 cm de long environ, à adapter selon vos oculaire et la longueur du tube optique). Garnir un coté de ce tube avec de la feutrine pour ramener le diamètre à 24,5 mm (l'oculaire doit coulisser sans jeu). Faire un trou de 3,5 mm avec un forêt à métaux et tarauder à 4 mm (à défaut de taraud, une vis de 4 mm au pas classique de 0,75 mm fera l'affaire). Couper une vis en nylon de 4 mm pour lui donner une longueur de 1 cm placez la sur le tube alonge. Peindre le tout en noir mat (pour éviter les réflexions parasites)
Si vous disposez d'oculaires en 31,75 mm (¼ de pouce) vous pouvez utiliser un manchon de raccordement 32/32 et ramener le coulant à 31,75 avec de la feutrine. Même principe de blocage par vis nylon.
IV.Utilisations, Extentions, Sécurité
a. l'observation solaire à proscrire
comme ce type de télescope dispose d'un tube ouvert, l'observation du soleil reste TRES DANGEUREUSE même avec un filtre adapté. En effet, si vous dépointer le télescope (ce que l'on fait habituellement), il se peut que l'image se forme sur le visage d'une personne se trouvant autour du télescope. Vous connaissez tous ce petit jeu de réflexion des rayons solaires que nous avons tous fait avec une montre ou une règle en plexiglass durant des cours trop ennuieux. Là, c'est la même chose, mais en beaucoup plus dangeux. C'est votre vue et celle des autres qui est en danger. Donc, par précaution: PAS D'OBSERVATIONS SOLAIRES !
b. l'utilisation au quotidien et réglages nécessaires
le démontage et le remontage du tube implique forcément une manipulation que l'on appelle collimation. (voir à ce sujet: http://www.astrosurf.com/cielextreme/page180F.html ) ainsi que le réglage du chercheur. Mais si vous pouvez parfaitement transporter le télescope tube monté. Il sera simplement un peu plus encombrant. Le montage du prototype prend 1 minute, montre en main.
La mise en oeuvre complète demande moins de 5 minutes avec un peu d'habitude (au bout d'une dizaine de manipulations environ). L'utilisation devient vraiment simple et agréable. Je redécouvre mon T115. Tellement léger (4,5 kg !) c'est un instrument que je garde sur l'étagère et que je sort pour un oui ou pour un non. Un peu sur le même principe que l'observation aux jumelles.
c. le montage de Herschel
ce montage peut facilement être modifié pour découvrir ou redécouvrir le principe optique des télescope de J.Herschel. Il suffit de supprimer le miroir secondaire et de pointer l'oculaire à la bonne distance vers le miroir primaire. On peut aussi observer la lune par projection, de façon très amusante. Mon fils de 4 ans a adoré décrocher la lune et la tenir dans sa main.
d. un trépied
Cette transformation T115/900 traditionnel n'est pas une opération délicate en soit, ni compliquée. Equipé de cette manière, ce télescope retrouve une deuxième jeunesse et n'a pas grand chose à envier à d'autres télescope plus compacts, du style Meade ETX. Ce bricolage se veut également pédagogique et initiatique. Le point le plus délicat est sans doute la prise de décision du démontage du tube d'origine. Le reste n'est qu'une question de patience. Comme tout bon observateur, vous chercherez sans doute à tirer le maximum de votre instrument; Et peut être qu'un jour l'envie vous viendra de construire « plus gros »...
Bienvenu dans la grande famille des Constructeurs Amateurs de Télescopes !
Yves.Lhoumeau@wanadoo.fr
Février 2001