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Grand oral du bac : Sciences et Techniques LES TÉLESCOPES

Publié le 04/02/2019

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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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