Histoire du télescope / Yaël Nazé

Machines célestes, la contemplation de l’Univers d’hier à aujourd’hui. – Ces pages vous plongeront tout d’abord dans les balbutiements de ces instruments, démontant au passage certaines idées reçues. Elles vous emmèneront ensuite côtoyer les premiers géants, puis tâter des révolutions en marche. À chaque étape, un encadré technique permet aux plus curieux de comprendre en profondeur le fonctionnement de ces instruments aux pouvoirs quasi magiques.

Le volume de l’astrophysicienne belge Yaël Nazé comporte cinq chapitres : Le pouvoir du verre; Miroir, mon beau miroir; Plus grand; La révolution du XXe siècle; Au-delà de l’ordinaire. Un encadré technique complète chacun des quatre premiers chapitres. Précédé d’une introduction, ces chapitres sont complétés par une conclusion, les remerciements et une bibliographie (livres, articles, sites). Le livre ne contient pas d’index.

Exposé fluide et captivant, accompagné de nombreuses photos.
Explications techniques limpides, illustrées par des graphiques.
Mise en page remarquable de l’ensemble du volume.

Le chapitre initial porte sur les propriétés du verre, l’utilisation ancestrale des lunettes, l’invention controversée du télescope au début du 17e siècle et les premières grandes découvertes (notamment les observations astronomiques de la Lune, de Jupiter, du Soleil, de Saturne et de Vénus par Galilée). [L’autrice démystifie une idée reçue au sujet de Galilée.] Les améliorations techniques apportées par Johannes Kepler, Christoph Scheiner, Johannes Hevelius, Christian Huygens, les Cassini, et William Gascoigne sont ensuite exposées.

L’encadré technique porte sur la loi de la réfraction, les lentilles (convergentes, divergentes), les aberrations (chromatique, sphérique, de coma, astigmatisme, courbure de champ, distorsion), et le champ de vue (angles, résolution angulaire, grossissement).

Le chapitre 2 relate les grandes étapes de l’invention du télescope en soulignant les innovations successives de ces initiateurs : Niccolò Zucchi (1616), Marin Mersenne (1636), James Gregory (1663, 1674), Isaac Newton (1672), John Hadley (1721), Laurent Cassegrain (1672, 1775, 1835). [L’autrice démystifie des idées reçues au sujet de Newton.] L’étape suivante est racontée avec moult détails concernant le coulage des miroirs métalliques et le maniement des instruments : les télescopes géants fabriqués par William Herschel (1774, 1776, 1778, 1783), et de William Parsons, 3e comte de Rosse (1839, 1845). Les observations effectuées avec ces télescopes ont mené à de grandes découvertes au-delà du Système solaire. Une dernière étape décrit la réussite du télescope maltais (1861) de William Lassell, puis l’échec ultérieur de son télescope de Melbourne (Australie).

L’encadré technique porte sur la technologie dernière les découvertes : la réflexion, les miroirs, le télescope, les montures (altazimutale, équatoriale, autres), les foyers et le barillet.

Le chapitre 3 compte deux parties. La première partie, intitulée La lunette contre-attaque, présente l’amélioration de la fabrication du verre pour l’observation astronomique par Pierre-Louis Guinand, Leonhard Euler et John Dollond, puis les lunettes géantes de James Lick (au mont Hamilton), de Charles Taylor Yerkes (à l’initiative de George Ellery Hale), et celle de l’Exposition universelle de 1900 à Paris.

La seconde partie, intitulée Le retour du télescope, est beaucoup plus longue. L’autrice rappelle d’abord les inconvénients de la lunette en verre : instabilité de l’instrument, la moisson photonique et le polissage. Elle explique ensuite les avantages du télescope ayant d’abord un miroir en bronze, puis en verre recouvert sur sa face par une couche argentée et plus tard par une couche d’aluminium. « Le premier grand télescope avec un miroir recouvert d’aluminium est celui de l’observatoire de Victoria (Canada), mis en service en 1943. » À l’instigation de George Ellery Hale, deux autres télescopes géants sont fabriqués : le télescope du Mont Wilson (1917) et celui du Mont Palomar (1948). Les péripéties relatives à ces derniers télescopes sont relatées, ainsi que les travaux d’ingénierie effectués au cours de plusieurs années.

L’encadré technique porte sur la technologie dernière les découvertes : l’importance de tester les miroirs, les premiers tests (observer une étoile, observer à distance une page imprimée; tests de John Mudge, John Hadley et John Edwards), le test de Foucault (1859), le test de Ronchi (1923), le test d’Hartmann (vers 1970) et le récent test interférométrique.

Le chapitre 4 est consacré à la révolution du 20e siècle sous cinq thèmes : Détecter la lumière, Accueillir le télescope, Collecter la lumière, Soutenir le miroir et Vaincre l’atmosphère. L’autrice compare successivement les particularités de l’œil, de la photographie (première photographie par Joseph Nicéphore Niepce, vers 1824; première photo de la Lune par John Draper, en 1840) et des détecteurs électroniques (CCD, vers 1970) pour détecter la lumière.

Les choix de types de montures et de coupoles sont ensuite étudiés. À titre d’exemple, le premier télescope à monture altazimutale, sous une coupole classique : BTA (1975).

Le troisième volet est dédié à la fabrication des miroirs (exemples) : miroirs alvéolés (Miror Lab), miroirs-ménisques (NTT, VLT; Subaru, Gemini), miroirs segmentés (Keck, SALT, MMT, GMT). Les différents processus de fabrication sont détaillés.

L’étude des supports des miroirs porte sur l’optique active (Léon Foucault, André Couder, Ray Wilson) et le NTT (1989), le télescope des nouvelles technologies (actuateurs).

Le dernier thème de ce chapitre aborde les problèmes liés à l’atmosphère : sensibilité et résolution, paramètre de Fried, optique adaptative. Le VLT est cité en exemple  : conception, fabrication des miroirs, localisation sur la montagne Cerro Paranal (désert d’Atacama, Chili), finition (1998-2000).

L’encadré technique porte sur la technologie dernière les découvertes : les instruments auxiliaires (photométrie, spectroscopie, polarimétrie, dangers, coûts). Le point sur les coûts évoque les retombées économiques, sociales et culturelles de la recherche astronomique.

Le chapitre 5 présente des télescopes atypiques et leur contexte respectif, par rapport aux instruments traditionnels étudiés dans les chapitres précédents : l’observation de la lumière invisible (ondes radio, infrarouge, ultraviolet, rayons X, rayons gamma); la localisation des télescopes dédiés à ces domaines particuliers (montagnes, Antarctique, espace); l’imagerie interférométrique (exemples : VLA, VLBA, VLBI, HALCA, VLTI, CHARA); le télescope à miroir liquide (Robert Wood, 1908, États-Unis d’Amérique; Ermanno Borra, 1982, Université Laval, Québec; V.P. Vasilev, 1985, URSS).

En écho à l’introduction du livre, la conclusion célèbre les prodigieuses découvertes de l’Univers grâce au perfectionnement des instruments astronomiques depuis quatre siècles.

Référence

Nazé, Yaël. – Histoire du télescope. La contemplation de l’Univers des premiers instruments aux actuelles machines célestes. – Paris : Vuibert, 2009. – vi, 150 p. – ISBN 978-2-7117-2501-4. – [Citation : Introduction, pp. 1-2, 59]. – BAnQ : 522.209 N335h 2009.

Cette recension est affichée dans le livre numérique Astronomie et astrophysique.

Image

Very Large Telescope Interferometer (VLTI). – Paranal observing platform with AT1 and AT2 (14 mars 2005) – The impressive ensemble at the summit of Paranal. From left to right, the enclosure of VLT Antu, Kueyen and Melipal, AT1, the VLT Survey Telescope (VST) in the background, AT2 and VLT Yepun. – Crédit : ESO.

Documentation complémentaire

Very Large Telescope (VLT) – Dossier et image en direct (ESO)
The Very Large Telescope Interferometer (VLTI) – Dossier (ESO)
Expanding the Frontiers of Space Astronomy (STScI)
Hubble (ESA)
Miroir du télescope spatial James-Webb