Grands télescopes du passé

Les opticiens d'antan ont combiné science et art pour ouvrir la voie aux chefs-d'œuvre d'aujourd'hui.

Par Mike Reynolds  | Publication: jeudi 15 août 2019

SUJETS CONNEXES: TÉLESCOPES

Le «Léviathan de Parsonstown», un réflecteur de 72 pouces, a été construit en 1845 par William Parsons, troisième comte de Rosse.

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Les astronomes professionnels et amateurs qui vivaient il y a 200 ans n'avaient pas la variété d'options pour acheter un télescope dont nous jouissons aujourd'hui. Il était beaucoup plus facile d'obtenir des lunettes espion que des instruments astronomiques sérieux. Les quelques entreprises qui existaient, situées presque exclusivement en Europe, construisirent de beaux télescopes (et en conséquence, chers). La plupart des instruments vendus étaient des réfracteurs car à l'époque, les fabricants de lentilles produisaient de meilleurs produits que les fabricants de miroirs.

Pourtant, quelques individus - comme Sir William Herschel en Angleterre - ont construit et vendu des réflecteurs. Laissez-nous vous présenter quelques-uns des fabricants de télescopes les plus connus du passé. En les connaissant un peu, vous comprendrez mieux comment les télescopes d'aujourd'hui ont évolué et pourquoi les astronomes les ont choisis pour nous aider à comprendre le cosmos.

Ce télescope réfringent de 4 pouces de John Dollond réside dans la salle blanche de la bibliothèque de l'Université de Vilnius en Lituanie. Dollond n'a fait que la portée; un autre artisan a fabriqué le trépied.

Alma Pater; coins photo antiques © Louoates | Dreamstime.com

Guerre du verre

Outre Herschel, l'opticien anglais le plus célèbre de l'époque était John Dollond. Il a déterminé des types de verre et des combinaisons spécifiques qui amélioraient le réfracteur, et il a obtenu un brevet pour ce travail. Le réfracteur «achromatique» résultant a combiné des lentilles en verre de couronne et de silex, ce qui a réduit la frange de couleur si apparente dans les instruments précédents.

L'entreprise de Dollond a commencé la production commerciale d'achromates en 1758. En 1763, son fils, Peter, qui a pris les rênes de l'entreprise après la mort de son père, a amélioré la conception optique en ajoutant une troisième lentille à l'objectif. L'entreprise l'a commercialisé de manière innovante en tant que «triple achromat», mais, en fait, il s'agissait de la première lentille apochromatique. Une telle optique rend la frange de couleur pratiquement indétectable.

Aux termes du brevet de Dollond, seule sa société pouvait fabriquer commercialement des réfracteurs achromatiques. Avec l'expiration du brevet en 1772, d'autres sociétés sont entrées en scène, produisant des réfracteurs achromatiques à des prix plus raisonnables.

La firme de fabrication de télescopes Henry Fitz a fabriqué cet instrument monté équatorial de 12 pouces pour le Vassar College. Ci-dessus, l'astronome américaine Maria Mitchell est assise tandis que son associée tient l'échelle sur laquelle les utilisateurs se tenaient souvent lorsqu'ils observaient.

Heroes of Progress: Stories of Successful Americans (1921)

Délimiter les colonies

Outre-Atlantique, Henry Fitz est devenu l'un des premiers fabricants de télescopes commerciaux américains. Il a construit un réfracteur de 6 pouces de haute qualité en 1845. Avec l'argent qu'il a gagné en faisant des fêtes d'étoiles publiques, il a commencé une entreprise de fabrication de télescopes. La firme de Fitz a vendu des réfracteurs de 1848 aux années 1860, même quelques-uns après sa mort en 1863. Les astronomes considéraient ces instruments comme les meilleurs disponibles. Les verres se comparaient favorablement à ceux fabriqués en Europe à l'époque, ce qui est logique car Fitz y a appris ses techniques.

De 1840 à 1855, Fitz a fabriqué 80% de tous les télescopes astronomiques vendus aux États-Unis. Ses réfracteurs plus petits (ceux avec des lentilles de 4 pouces de diamètre ou moins) avaient typiquement de beaux tubes en bois et sont aujourd'hui considérés comme très désirables et à collectionner.

Mais Fitz a également fabriqué un certain nombre de réfracteurs alors grands - un total de 30 avec des lentilles de 6 à 16 pouces de diamètre. Certains de ses plus connus incluent un 63/8 pouces pour le South Carolina College de Columbia en 1851; un 9¾ pouces pour West Point en 1856; et un 13 pouces pour la Allegheny Telescope Association à Pittsburgh en 1861.

Ce réfracteur de 13 pouces de l'Observatoire d'Allegheny a une histoire intéressante. En 1872, quelqu'un a volé l'objectif du télescope, qui était alors l'instrument principal de l'Observatoire d'Allegheny. Le voleur a alors informé l'établissement que l'objectif était retenu contre rançon. Samuel Pierpont Langley, le premier directeur de l'établissement, n'a pas réussi à négocier le retour de l'objectif.

Cette peinture à l'huile sur toile représente le célèbre fabricant de télescopes John Dollond, dont la société a commencé à produire des réfracteurs disponibles dans le commerce dans les années 1750.

Après quelques mois, il s'est retrouvé dans la poubelle d'un hôtel à Beaver Falls, en Pennsylvanie, gravement rayé. Langley s'est tourné vers la firme Alvan Clark & ​​Sons pour retravailler l'objectif parce que Fitz était décédé neuf ans plus tôt. L'objectif retravaillé a fourni des images de meilleure qualité que l'original Fitz, donc la sieste de l'objectif a en fait conduit à une meilleure lunette.

Artistes en optique

En 1846, quelques années après la création de son entreprise par Fitz, Alvan Clark a fondé Alvan Clark & ​​Sons à Cambridgeport, Massachusetts. Comme l'indique le nom de l'entreprise, ses deux fils, George Bassett Clark et Alvan Graham Clark, l'ont rejoint dans cette entreprise. De loin, les Clarks se classent parmi les fabricants de télescopes américains les plus célèbres. Souvent appelés «artistes en optique», les Clarks ont produit des réfracteurs de haute qualité dans une variété de tailles recherchées par les professionnels et les amateurs.

Non seulement l'optique était excellente, mais le montage et l'assemblage du tube optique étaient exceptionnels, démontrant l'un des meilleurs savoir-faire de l'époque. Les Clarks ont été appelés à plusieurs reprises à construire des télescopes plus grands. Cinq fois, l'entreprise a construit le plus grand réfracteur au monde. Cela a abouti à la conception et à la construction de ce qui est toujours le plus grand réfracteur: le 40 pouces de l'Observatoire Yerkes à Williams Bay, Wisconsin.

Les réfracteurs Clark de l'époque ont de nombreuses histoires et découvertes intéressantes qui leur sont associées. Asaph Hall, un astronome de l'Observatoire naval des États-Unis, a utilisé le réfracteur Clark de 26 pouces pour découvrir visuellement les deux lunes de Mars en août 1877. Parce que Mars était si brillante, Hall a gardé la planète rouge juste à l'extérieur du champ de vision, permettant lui de repérer d'abord la lune extérieure Deimos puis la lune intérieure Phobos.

«Leah» est un réfracteur de 8 pouces qui réside également au Chabot Space & Science Center. Alvan Clark & ​​Sons a construit cet instrument en 1883.

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Un autre conte concerne le riche Bostonien Percival Lowell, dont l'intérêt pour l'astronomie, et en particulier Mars, l'a conduit à Flagstaff, Arizona, où il a construit un observatoire en 1894. Le réfracteur Clark de 24 pouces, toujours utilisé pour l'observation publique, était le principal l'instrument Lowell et son équipe avaient l'habitude d'étudier leur cible principale, Mars.

Lowell se concentre principalement sur les «canaux» martiens, dont lui et d'autres ont produit de nombreux croquis au fil des ans. Et lorsque vous visitez l'Observatoire Lowell, vous verrez non seulement un télescope historique, mais aussi un rappel de Percival Lowell lui-même: son mausolée se trouve à une courte distance du réfracteur de 24 pouces.

Un autre réfracteur Clark, celui-ci de 20 pouces sur une monture construite par l'inventeur américain d'origine allemande George N. Saegmuller, a également eu sa première lumière en 1894. L'Observatoire Chamberlain de l'Université de Denver est toujours en fonction, ayant subi une rénovation majeure en 2008. Membres de la Denver Astronomical Society gèrent la portée des événements de sensibilisation du public.

Le couronnement d'Alvan Clark & ​​Sons est le 40 pouces de l'Observatoire de Yerkes. Yerkes a été fondée en 1897 par l'astronome George Ellery Hale et financée par l'entrepreneur Charles Yerkes. Hale, au début de sa quête de télescopes de plus en plus grands, a établi Yerkes au sein de l'Université de Chicago. Les astronomes y ont mené d'importantes recherches au fil des ans et, aujourd'hui, l'observatoire est connu pour son enseignement et sa sensibilisation scientifiques formels et informels.

«Rachel» est un réfracteur de 20 pouces créé par Warner & Swasey avec des optiques par le célèbre fabricant de lentilles John Brashear. Ce télescope, situé au Chabot Space & Science Center à Oakland, en Californie, est le plus grand réfracteur de l'ouest américain ouvert régulièrement au public.

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Clark 2.0

À l'aube du 20e siècle, d'autres fabricants de télescopes ont commencé à entrer en scène, notamment John Brashear. Bien qu'il se soit intéressé à l'astronomie étant enfant alors qu'il regardait à travers un télescope la Lune et Saturne, Brashear a commencé sa carrière en tant que machiniste accompli. Il ne pouvait pas se permettre d'acheter un télescope, alors il a fait le sien, le commençant ainsi sur le chemin de la création de la société John A. Brashear.

À partir de 1880 environ, l'oncle John, comme on l'appelait, est devenu un acteur de premier plan dans la fabrication non seulement de télescopes, mais aussi d'autres instruments. Son expérimentation a également mené au développement d'une nouvelle méthode de revêtement pour déposer l'argent sur le verre, la technique en vigueur jusqu'à la mise en œuvre du procédé de revêtement sous vide en 1932.

Parmi les autres oscilloscopes de Brashear, le réfracteur de dégel de 30 pouces de l'Observatoire d'Allegheny, qui a été achevé vers 1914, est toujours utilisé. Le réfracteur Brashear de 20 pouces sur une monture Warner & Swasey, installé à l'origine en 1914, est la pièce maîtresse du Chabot Space & Science Center à Oakland, en Californie. «Rachel», comme l'appelle le télescope, a été rénovée en 2000 et déplacée vers un meilleur emplacement.

D'autres grands réfracteurs ont dominé à cette époque et chacun a amélioré la technologie. Ils comprenaient le réfracteur Grubb de 28 pouces du Royal Greenwich Observatory, qui a commencé à fonctionner en 1893; Réfracteurs de 32,7 pouces et 24,4 pouces à l'Observatoire de Paris (1891); et réfracteurs de 31,5 pouces et 19,7 pouces à l'Observatoire astrophysique de Potsdam, en Allemagne (1899).

Cette image du numéro d'octobre 1912 du Popular Science Monthly montre le réfracteur photographique de dégel de 30 pouces, le principal instrument de l'observatoire d'Allegheny à Pittsburgh. La portée de 47 pieds de long est toujours en cours d'utilisation.

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Miroir Miroir

À l'époque des grands réfracteurs, les concepteurs et les ingénieurs progressaient lentement mais régulièrement dans les techniques de construction de grands télescopes réfléchissants. Le principal problème était les miroirs primaires, qui étaient fabriqués à partir de spéculum métallique, un mélange de cuivre et d'étain avec une réflectivité abyssale d'environ 68%. Les miroirs de spéculum devaient également être repolis et reconfigurés tous les quelques mois car ils ternissaient à l'air libre, réduisant encore la réflectivité.

Peut-être que les deux plus célèbres des grands réflecteurs à miroir à spéculum étaient ceux de Sir William Herschel et William Parsons. Le «télescope de 40 pieds» de Herschel, un réflecteur de 49,5 pouces, a vu la première lumière en 1787. Véritable géant de l'époque, il a permis à Herschel de faire de nombreuses observations auparavant impossibles. Les enregistrements montrent cependant qu'il était difficile à utiliser et que le temps permettait rarement une bonne vue. Il a vu la dernière lumière en 1815.

Le «Léviathan de Parsonstown» à Parsonstown, en Irlande, était un réflecteur avec un télescope à miroir spéculatif de 72 pouces fabriqué par William Parsons, troisième comte de Rosse. Il a vu la première lumière en 1845 et était le plus grand télescope au monde jusqu'à l'ouverture du télescope Hooker de 100 pouces du Mont Wilson en 1917. Dans les années 1870, JLE Dreyer a observé à travers le télescope pour rechercher des objets dans son nouveau catalogue général de nébuleuses et de grappes de Étoiles. Les travailleurs ont commencé à démanteler le Léviathan en 1908. En 1914, ils ont déplacé l'un des deux principaux miroirs que Parsons a coulés au Science Museum de Londres.

L'un des miroirs originaux de spéculum (cuivre et étain) est exposé au Science Museum de Londres.

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Les progrès réalisés dans le matériau utilisé pour les miroirs primaires des réflecteurs ont conduit Hale (qui avait vu le télescope Yerkes de 40 pouces jusqu'à son achèvement) à revenir au premier plan dans la construction de grands télescopes. Les grands miroirs à spéculum s'étaient révélés trop difficiles à entretenir et la réflectivité était médiocre. Saint-Gobain, une entreprise française de verre, a coulé un blanc de miroir de 60 pouces, que William Hale, le père de George, a acheté pour lui. Une fois le financement de la Carnegie Institution obtenu, la construction du nouveau télescope a commencé en 1904.

Hale a choisi le mont Wilson, un sommet de 1710 mètres (1710 mètres) dans les montagnes de San Gabriel, au nord-est de Los Angeles. Le site reste aujourd'hui de haute qualité en raison de son flux d'air constant. Le 60 pouces, avec sa surface argentée, a vu la première lumière en 1908. Le télescope Hale (avec un revêtement en aluminium sur le miroir) est toujours utilisé aujourd'hui pour la sensibilisation du public.

Pourtant, Hale pensait déjà à un télescope encore plus grand. Il a persuadé le magnat de l'ascenseur John Hooker de payer le miroir et Andrew Carnegie de financer l'observatoire et le télescope. Saint-Gobain a de nouveau été sélectionné, cette fois pour fournir un miroir blanc de 100 pouces, ce qui n'a pas été une tâche facile.

Le Hooker 100 pouces est entré en service à la fin de 1917, et il a été le principal télescope pour un certain nombre d'avancées importantes, telles que la reconnaissance d'Edwin Hubble en 1923 qu'Andromède était une galaxie et non une nébuleuse, et la découverte de Hubble et Milton Humason en 1929 qui l'univers est en expansion et mesure le taux de cette expansion. Comme le Hale 60 pouces, le Hooker 100 pouces est désormais dédié à un usage public.

Cependant, Hale pensait toujours à l'avenir et il dirigerait à nouveau les efforts pour construire un autre télescope record, le quatrième de sa carrière. Hale a écrit un article pour le numéro d'avril 1928 du Harper's Magazine intitulé «Les possibilités des grands télescopes». Ce fut le début du réflecteur Hale de 200 pouces sur Palomar Mountain dans le comté de San Diego, en Californie.

Par le biais du California Institute of Technology et avec un financement de la Fondation Rockefeller, les travaux ont commencé en 1928 sur le miroir, le télescope et l'observatoire. L'ébauche de miroir Pyrex à faible expansion, fabriquée par Corning Glass Works, était de loin supérieure à la plaque de verre utilisée pour le télescope de 100 pouces.

Malheureusement, Hale est décédé en 1938, avant l'achèvement du 200 pouces. Pourtant, les travaux se sont poursuivis, bien que ralentis par plusieurs défis et en particulier les efforts de guerre de la Seconde Guerre mondiale. Enfin, le 26 janvier 1949, Hubble a eu l'honneur de prendre la première photo.

De nombreux grands réflecteurs ont suivi, le premier étant le grand télescope altazimuth de l'Union soviétique en 1975. Et des télescopes plus grands et plus complexes parsèment le paysage astronomique aujourd'hui, y compris le géant 409 pouces Gran Telescopio Canarias et, bien sûr, des télescopes spatiaux comme Hubble et - espérons-le en 2018 - le télescope spatial James Webb.

Alors que les télescopes deviennent plus grands et plus sophistiqués, nous devons un coup de chapeau aux pionniers comme Henry Fitz, Alvan Clark, John Brashear et George Ellery Hale. Ils, et d'autres comme eux, ont ouvert davantage l'univers à explorer.

Source: http://www.astronomy.com
Lien: http://www.astronomy.com/magazine/2019/08/great-telescopes-of-the--past?utm_source=asyfb&utm_medium=social&utm_campaign=asyfb&fbclid=IwAR1vyR36Gh-r2SXC_7MQ0V5iXdFOkwXnZ_68gEFzKQ5JjcN5wQlnEREs8nU