Grand oral du bac : Sciences et Techniques LES TÉLESCOPES
Publié le 04/02/2019
Extrait du document
quelque peu l’image. Plus spectaculaire encore fut l’audacieuse mission de réparation que la NASA entreprit en fabricant une lentille correctrice que les astronautes allèrent mettre en place au point focal de l’instrument lors d’un rendez-vous dans l’espace entre le satellite astronomique et la navette spatiale en 1993. Lors de plusieurs sorties dans l’espace, les astronautes installèrent la nouvelle lentille et profitèrent de l’occasion pour remplacer également d’autres pièces défectueuses du télescope, notamment les gyroscopes servant à sa stabilisation et à son pointage.
Depuis ces modifications, le télescope Hubble est des plus performants et renvoie à la Terre des clichés saisissants de clarté : aux images des planètes de notre système solaire (et en particulier de la collision de la comète Shoemaker-Levy avec la planète Jupiter en juillet 1994) s’ajoutent celles des nébuleuses et autres nuages de notre Galaxie, ainsi que de fines et remarquables observations des galaxies lointaines.
Hubble a mis en évidence des collisions de galaxies, ainsi que d’immenses carambolages d’étoiles dans les profondeurs du cosmos : le plus bel exemple fut observé en 1994 dans la constellation du Sculpteur, la galaxie dite du Chariot s’y trouvant percutée par une galaxie de plus petite taille. Mais le télescope spatial Hubble n’a pas permis de vérifier la «constante de Hubble», caractérisant l’expansion de l’Univers et ses dimensions. Il cessera toute activité en 2005.
Les radiotélescopes
Dernier type de rayonnement instructif en provenance du cosmos, les ondes radio sont émises par les sources relativement froides et notamment les nuages de poussière interstellaire. Au même titre que la lumière visible, les ondes radio parviennent à traverser l’atmosphère et à atteindre les instruments basés à Terre. C’est en 1931 que les ingénieurs découvrirent cet intense rayonnement radio en provenance de l’espace. Ils adaptèrent des antennes radar pour les observer. Les plus célèbres observatoires de cette expérience d’après-guerre furent Jodrell Banks en Grande-Bretagne et Greenbank en Virginie.
Une rangée de radiotélescopes du banc VLA (Very Large Array) du Nouveau-Mexique. Les antennes sont toutes reliées électroniquement afin de combiner leurs signaux. Chacune mesure 25 m de diamètre et pèse plus de 200 tonnes.
Les antennes sont montées sur des rails de façon à être disposées et orientées selon des schémas précis.
En forme d’antennes géantes, les radiotélescopes ont aujourd’hui pris place sur tous les continents pour recevoir ces ondes du cosmos : la plus grande antenne mobile est celle d’Effelsberg en Allemagne (100 m de diamètre), mais le record appartient à l’antenne fixe d’Arecibo construite dans une dépression calcaire de la jungle de Porto Rico : son miroir parabolique mesure 300 m de diamètre. On peut atteindre des ouvertures
synthétiques plus grandes en mettant en réseau plusieurs antennes synchronisées par ordinateur. On appelle cette technique l’interférométrie.
Les radiotélescopes ont profité de l’essor de l’électronique pour atteindre des sensibilités et des pouvoirs résolvants sans cesse croissants. Grâce à leurs amplificateurs, ils travaillent dans des gammes de fréquence étendues et donnent du ciel une esquisse radio d’une grande finesse.
«
Les
télescopes
ture.
Là, la lumière est réfléchie à angle droit vers
une ouverture percée dans la paroi du tube.
Dans
de tels télescopes, l'oculaire par lequel on observe
est donc situé sur le côté.
L'autre type de réflecteur est le télescope dit de
Cassegrain (nommé d'après le physicien fran
çais), où le petit miroir secondaire réfléchit la
lumière non pas sur le côté mais à nouveau vers
le miroir principal au centre duquel une petite
ouverture est aménagée.
Dans de tels télescopes,
l'oculaire par lequel on observe est donc situé
dans l'axe du tube, derrière le miroir.
L'observatoire du �
Pic-du-Midi,
installé à 2 BOO m
d'altitude dans tes
Pyrénées.
Il abrite
deux télescopes ayant
1m et0,6 m
d'ouverture et connut
son âge d'or en 196 0,
lorsqu'il reçut pour
mission de
cartographier
la Lune en vue
des vols Apollo.
Quant
au tube lui-même, qui donne aux
lunettes et aux télescopes leur forme caractéris
tique, il a pour fonction de protéger le système
des lumières parasites, ainsi que des poussières
et de la vapeur d'eau.
Les progrès de l'optique
Lunettes et télescopes ont connu un intense
développement depuis le temps des premiers
prototypes et ont dû surmonter de nombreux
problèmes d'optique.
Les réfracteurs se sont ainsi .......
Le grand télescope de l'Observatoire royal
de Greenwich en Angleterre, d'après
une gravure de 1880.
Les télescopes sont montés
sur des structures mobiles afin qu'ils puissent
être pointés dans toutes
les directions du clet.
De ce fait, la coupole
de l'observatoire est également mobile.
heurtés à un défaut de transmission de la lumière
dans le verre appelé aberration chromatique -la
formation de franges colorées autour de l'image.
Pour minimiser les effets de ce défaut, on a mis
au point de longues focales : certaines lunettes
performantes ont ainsi mesuré jusqu'à 45 rn de
long, manœuvrées à l'intérieur de leurs coupoles
par d'imposants systèmes de poulies et de leviers.
Les lunettes aux plus grandes ouvertures sont
celles de Yerkes (102 cm) et de Lick (91 cm),
toutes deux installées aux Etats-Unis.
Dans le principe du télescope réflecteur, la
lumière recueillie par le miroir est réfléchie vers
un miroir secondaire qui l'achemine à son tour
vers le point focal de l'oculaire.
Le premier grand
réflecteur fut celui du mont Wilson (1,5 rn d'ou
verture), inauguré en 1908, mais c'est seulement
après la guerre que les premiers instruments
géants furent vraiment construits : avec une
ouverture de 5, 08 rn, le télescope du mont Palo
mar en Californie détint très longtemps le record
de l'instrument le plus sensible au monde.
Il ne fut
dépassé qu'en 1976 par le réflecteur de 6 rn de
l'Observatoire de l'Académie des sciences russe
de Zelentchouk dans les monts du Caucase.
D'autres télescopes encore plus performants
sont à l'étude, qui combineront plusieurs miroirs
afin de synthétiser de façon artificielle une très
grande ouverture.
Un premier appareil de ce type
a été mis en service à Kitty Peak, en Arizona, et
est composé de six miroirs de 1,8 rn donnant le
même résultat qu'un miroir virtuel de 4,5 m.
Les télescopes spatiaux
La lumière que nous envoient les astres est sévè
rement filtrée par l'atmosphère avant de parvenir
à nos instruments.
C'est pour cette raison que les
télescopes sont installés sur les hauteurs afin
d'échapper au filtrage et aux turbulences indési-.
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