L'héritage photographique du grand réfracteur de Lowell

Au fil des décennies, l'instrument puissant de l'observatoire a tracé une nouvelle voie en imagerie planétaire.

Par Klaus R. Brasch  | Publication: jeudi 1 août 2019

 

Le réfracteur Clark de 24 pouces a été construit juste avant le début du 20e siècle. Une rénovation a été achevée en 2015.

David J. Eicher

L'observatoire historique de Lowell à Flagstaff, en Arizona, est communément associé à deux corps astronomiques notables: Mars et Pluton. Percival Lowell, déterminé à étudier la planète rouge et ses canaux présumés, a créé l'observatoire en 1895. Sa pièce maîtresse était le légendaire réfracteur Clark de 24 pouces.

Lowell était convaincu que les canaux illusoires avaient été construits par des êtres intelligents pour irriguer les déserts d'un monde mourant. En plus de se livrer à de telles notions fantaisistes, Lowell était également un innovateur et un mathématicien compétent qui a posé une planète trans-neptunienne et était déterminé à la trouver. Il a initié plusieurs recherches photographiques pour «Planet X», mais malheureusement, il n'a pas vécu pour voir le succès de ces efforts. Clyde Tombaugh a découvert Pluton en 1930, 14 ans après la mort de Lowell.

Au milieu de toutes ces entreprises, il est facile d'oublier que dans la première moitié du XXe siècle, l'observatoire et son grand réfracteur ont été à la pointe de nombreuses autres découvertes scientifiques. Parmi ceux-ci, les premiers spectres des «nébuleuses» spirales de l'astronome Lowell Vesto Melvin Slipher (déterminées plus tard comme étant des galaxies), montrant que la plupart s'éloignaient de la Terre et préparant ainsi le terrain à la découverte d'Edwin Hubble de l'expansion de l'univers. Slipher a également découvert par spectroscopie que la nébuleuse Merope dans les Pléiades rayonne par la lumière réfléchie plutôt que la lumière émise, confirmant ainsi la présence du milieu interstellaire.

Il est important de se rappeler qu'en science, les avancées technologiques clés sont souvent le prélude à de nouvelles découvertes. Le siècle s'étalant de 1750 à 1850 a vu des avancées majeures dans l'optique et l'instrumentation connexe qui ont étendu l'astronomie au-delà du domaine purement visuel. Il s'agit notamment de l'invention des lentilles achromatiques et des miroirs de télescope en verre argenté. Parallèlement, le physicien allemand Joseph von Fraunhofer a inventé les réseaux de diffraction et la spectroscopie, et, tout aussi important, la monture équatoriale allemande avec son mécanisme d'entraînement d'horloge.

Ces progrès ont conduit à la production de télescopes réfracteurs bien meilleurs et plus polyvalents, comme en témoigne le légendaire réfracteur Great Dorpat de 9,5 pouces de Fraunhofer en 1824. Au milieu des années 1800, Louis Daguerre et d'autres ont développé les premières méthodes photographiques, qui ont été rapidement appliquées à objets astronomiques. Au moment où Lowell a fondé son observatoire, les progrès technologiques précédents ont rendu possible une grande partie du travail de pionnier.

À cet égard, l'application judicieuse de la photographie par Lowell pour étudier les planètes est remarquable. Il a principalement tenté de photographier ses canaux martiens controversés, pour prouver hors de tout doute qu'ils étaient «réels» et pas seulement des traits illusoires visibles uniquement aux yeux de Lowell. Bien que les résultats aient été tout sauf convaincants, les travaux ultérieurs de deux astronomes Lowell - Carl Otto Lampland et le frère cadet de Slipher, Earl C. (EC) Slipher - ont continué et perfectionné la photographie planétaire jusque dans les années 1960. Lampland était un artisan qualifié qui a développé une nouvelle instrumentation, y compris des caméras spécialisées pour le réfracteur Clark pour faciliter la capture multi-images à grande échelle sur une seule plaque photographique. Lui et EC Slipher ont également été les pionniers de la photographie par filtre couleur pour mettre en évidence différents niveaux et caractéristiques de composition des atmosphères de Vénus,

Cette célèbre caméra planétaire a été utilisée avec le réfracteur Clark de 24 pouces pendant des années par l'astronome Earl C. Slipher.

KLAUS BRASCH

On peut dire que la contribution de signature d'EC Slipher à l'avancement de la photographie planétaire a été son application de l'impression d'intégration. En combinant des images successives de planètes en une seule impression, il pourrait minimiser le bruit inhérent des émulsions photographiques granuleuses utilisées à ce moment-là, et également améliorer considérablement le contraste et les détails des images résultantes. Ce processus était, en fait, le précurseur de l'empilement d'images tel qu'il est couramment pratiqué aujourd'hui avec l'imagerie numérique. En utilisant cette approche, EC Slipher a produit certaines des images planétaires les plus fines et les plus détaillées de l'ère photographique. La plupart d'entre eux figurent dans ses deux livres classiques: Mars, The Photographic Story (1962) et A Photographic Study of the Brighter Planets (1964).

Dans l'ère moderne

L'arrivée de l'ère spatiale à la fin des années 1950 a annoncé un regain d'intérêt et de recherche pour l'astronomie lunaire et planétaire. L'Observatoire Lowell et le vénérable réfracteur Clark ont ​​de nouveau joué un rôle central. Deux programmes financés par la NASA ont été lancés à l'époque, tous deux axés sur l'observatoire et les institutions partenaires. L'un était le Programme international de patrouille planétaire (IPPP), et l'autre était le projet Lunar Aeronautical Charts (LAC).

L'IPPP, dirigé par l'astronome Lowell William Baum, impliquait plusieurs observatoires dans le monde entier et était conçu pour surveiller constamment les principales planètes photographiquement chaque fois qu'elles étaient favorablement placées pour l'observation. L'objectif était de recueillir autant d'informations que possible sur les caractéristiques atmosphériques, météorologiques, de composition et physiques de chaque planète, en préparation des missions de sondes spatiales qui leur sont destinées.

À ces fins, les télescopes dans la plage d'ouverture de 24 à 26 pouces dans huit observatoires du monde entier ont été modifiés à une échelle d'image standard, puis couplés à des caméras argentiques 35 mm spécialement conçues. Ces dispositifs semi-automatiques utilisaient des applications innovantes de focalisation, de guidage et de filtrage des couleurs pour garantir autant d'uniformité que possible dans les images résultantes. Au moment où ce programme a pris fin au milieu des années 1970, il avait généré plus d'un million d'images planétaires de haute qualité et fourni une énorme quantité de nouvelles informations sur la dynamique atmosphérique des nuages ​​martiens et des tempêtes de poussière, les courants de rotation du pont de nuages ​​jovien, la rotation rétrograde de la haute atmosphère vénusienne et les caractéristiques physiques des anneaux de Saturne.

Les dernières contributions scientifiques majeures du réfracteur Clark n'ont pas impliqué la photographie directe, mais ont fourni une sauvegarde visuelle aux astronomes, géologues et cartographes impliqués dans le projet LAC en préparation pour l'ère Apollo et les premiers engins spatiaux. Ce projet a combiné les meilleures photographies lunaires disponibles des observatoires du mont Wilson, de Lick, de McDonald, de Yerkes et du Pic du Midi, avec des observations visuelles obtenues avec le télescope Clark. Ce dernier a résolu des détails lunaires bien plus fins que ce que les photographies granuleuses de l'époque pouvaient enregistrer. Les cartes de la série LAC produites au début des années 1960 ont ainsi marqué le point culminant des efforts de cartographie lunaire basés sur la Terre.

Current imaging with the scope

Aujourd'hui, le réfracteur Lowell est entièrement dédié à la sensibilisation du public et à l'éducation, et il a enchanté des centaines de milliers de visiteurs au fil des décennies. En tant que participant à cet effort éducatif, j'ai eu la chance d'essayer l'imagerie numérique à travers ce télescope classique. J'étais particulièrement intéressé à voir à quel point mes résultats étaient bons par rapport aux images filmées d'antan, et plus spécifiquement aux meilleures cartes lunaires de l'ère pré-Apollo.

Mon premier essai d'imagerie planétaire avec le Clark a eu lieu en octobre 2003, lorsque Saturne était exceptionnellement bien placé avec des anneaux presque grands ouverts. Les webcams n'étaient pas encore populaires, mais à l'époque, j'avais vraiment besoin d'un capteur plus grand pour s'adapter à l'échelle d'image produite par un télescope de 9 770 mm de distance focale. Mon choix était un appareil photo Nikon Coolpix 995 avec un capteur CCD de 3,3 mégapixels (alors impressionnant) et un zoom optique 4x. J'ai pris une demi-douzaine d'expositions en succession rapide puis les ai empilées dans une première version de RegiStax.

Bien que les conditions de vision soient bien au-dessus de la moyenne cette nuit-là, j'ai vite découvert une limitation plus sérieuse - l'aberration chromatique. Au rapport focal f / 16 relativement rapide, l'achromat classique présente une couleur secondaire considérable. Étant donné que le télescope est équipé d'un diaphragme à iris frontal, même le fermer à 18 pouces à gauche a diminué, mais reste évident, des franges de couleur violette. Bien sûr, il est important de réaliser qu'au moment de sa fabrication à la fin des années 1800, le réfracteur a été corrigé principalement pour les observations visuelles et non pour la photographie en couleur.

Une vue panoramique de la région de Mare Nectaris de la Lune a été créée par l'auteur à l'aide du réfracteur Clark. Près du centre se trouve le trio de cratères de Theophilus, Cyrillus et Catharina.

KLAUS BRASCH

Même un traitement d'image étendu a laissé une couleur résiduelle. Après avoir converti ma première image numérique de Saturne en noir et blanc, elle n'était pas tout à fait comparable à la meilleure d'EC Slipher. De toute évidence, la meilleure façon de procéder est d'utiliser une webcam monochrome et une imagerie à trois filtres, que j'espère essayer bientôt.

Depuis lors, j'ai profité d'un certain nombre d'occasions d'imaginer la Lune avec le télescope Clark et un bien meilleur équipement numérique, y compris un reflex Canon 50 et tout récemment une webcam ASI-120. Heureusement, l'aberration chromatique n'est pas un problème important avec l'imagerie lunaire, à condition de prendre une photo en monochrome ou en noir et blanc. Pour un télescope avec une ouverture et une distance focale aussi grandes, la stabilité atmosphérique ou la vision est beaucoup plus critique. Ceci est particulièrement important car le Clark est toujours en forte demande, et l'accès à celui-ci doit être planifié bien à l'avance sans aucune garantie sur les conditions météorologiques ou les conditions météorologiques. Pourtant, j'ai eu la chance d'avoir connu à l'occasion des conditions de vue que la plupart des amateurs classeraient de 7 à 8 sur 10 - passable à bonne, mais pas excellente.

Je suis fier de partager quelques exemples d'images modernes prises à travers le grand réfracteur Clark. Ils comprennent une mosaïque grand-angle du trio de cratères Catharina, Cyrillus et Theophilus sur la Lune, prise avec le reflex numérique au premier plan sous bonne vue. La mosaïque a été compilée à partir d'une pile de 50 expositions combinées dans RegiStax 6. Les plus petits cratérules résolus ont un diamètre d'environ 1,25 miles (2 kilomètres). 

Capturer des images fraîches avec un vieil instrument étagé, lié à plusieurs des grandes découvertes sur l'univers, est passionnant. Si vous n'avez pas visité l'Observatoire Lowell, faites-le. Vous trouverez l'histoire et la science actuelle - dans les domaines du système solaire, galactique et extragalactique - suintant de l'endroit. C'est un incroyable mélange de passé et de présent.

Source: http://www.astronomy.com
Lien:  http://www.astronomy.com/magazine/2019/08/the-photographic-legacy-of-lowells-great-refractor