Sciences

L’araignée du télescope

Dossier - Se construire un télescope de voyage : le Strock-250
DossierClassé sous :Astronomie , télescope , lunette

-

Vous aussi, construisez un télescope portable, le Strock-250, que vous pourrez emmener en vacances pour profiter des nuits étoilées ! Le matériel nécessaire, les plans et des conseils de montage sont détaillés dans ce dossier.

  
DossiersSe construire un télescope de voyage : le Strock-250
 

La conception d'un support d'un miroir secondaire vise généralement quatre objectifs : la robustesse contre les flexions et les vibrations, le positionnement et l'orientation du miroir, et le libre passage de la lumière. Pour un instrument de voyage, il y a un objectif de plus, car de l'encombrement de l'araignée découle toute la compacité du télescope.

Image obtenue par le Télescope spatial Hubble (ESA, NASA) et montrant NGC 2207 et IC 2163 se frôlant. © NASA/ESA and The Hubble Heritage Team (STScI), Wikimedia commons, DP

Pour le Strock-250, la conception et la précision de fabrication assurent la robustesse. La position est réglée définitivement à l'atelier, et seuls les réglages d'orientation sont à reprendre à chaque collimation. Pour la lumière, les branches d'araignée sont un peu épaisses. C'est le compromis nécessaire pour cette araignée qui minimise la hauteur de la cage et l'encombrement, puisqu'elle n'est pas plus haute que le miroir secondaire lui-même.

Vue en perspective du dos de l’araignée à trois branches. © P. Strock.

Les branches de l’araignée

Au nombre de trois, elles sont en fibre de carbone (ou en aluminium) pour la légèreté, la fermeté contre les vibrations et la transparence aux rayons X des contrôles de bagages aériens. La position du miroir au plus proche de la jonction des branches assure la robustesse contre les flexions.

Il n'y a pas besoin de les mettre en tension. Les branches sont fixées sur des cornières elles-mêmes vissées sur la cage secondaire. Attention, la branche principale n'est pas centrée dans l'ouverture de la cage secondaire, mais éloignée de l'oculaire de 10 mm.

Le corps de l’araignée

Le réglage par trois vis sur un principe rond-trait-plan (RTP) respecte le principe isostatique. Le rond, pivot du système matérialisé par la vis centrale (R sur la figure ci-dessus), est très proche de l'axe optique. L'extrémité de cette vis R est limée en pointe aiguë et se positionne dans une cuvette conique un peu moins aiguë. Cette vis règle la hauteur du secondaire par rapport à l'axe de l'oculaire. Une fois ce réglage effectué lors de la première collimation du télescope, la position en Z du secondaire est définitive. Il convient alors de bloquer la vis par un point de colle ou un contre-écrou. Le miroir peut bouger en tout sens, tout en conservant son positionnement en Z. La collimation se fait avec les deux autres vis.

Le trait (T) doit bloquer en rotation le secondaire tout en assurant sa position angulaire. L'extrémité de cette vis (T) est limée en pointe aiguë. Il est impératif de faire une collimation soignée du secondaire pour repérer et marquer la position de la pointe de la vis par laquelle le trait passera. On taille ensuite le trait en réalisant une saignée en V avec une petite lime ou une fraise conique. On peut aussi coller, comme dessiné, une petite pièce comportant une saignée. L'orientation du trait passe par la vis centrale (R). Une fois la saignée placée, l'orientation angulaire du miroir est définitive.

Le plan (P) bloque par simple butée l'ultime degré de liberté. L'extrémité de la vis (P) est arrondie pour bien glisser sur la surface laissée lisse.

Plan de l’araignée à trois branches du Strock-250. © P. Strock.

Un ressort plaque fermement le support sur les vis. Pour disposer de la longueur de ressort appropriée, on monte celui-ci sur un pontet en partie haute, tandis qu'en partie basse il s'accroche sur la cornière de la vis centrale. Toutefois, pour ceux qui craindraient que celle-ci puisse se décoller, on peut disposer une agrafe passant sous la plaque support du secondaire.

Il est important que cet ensemble ne présente aucun jeu. Pour diminuer celui des deux vis dont le réglage est repris à chaque montage du télescope, il faut des trous taraudés de longueur maximale et usinés au plus juste dans l'aluminium. Il faut des vis en laiton pour la qualité des frottements. De petits tubes de laiton sont idoines pour parfaire le guidage de ces vis fort longues. Pour éliminer les jeux résiduels, il est avantageux de réunir la tête de ces deux vis par un élastique (joint torique). Ne pas utiliser de vis nécessitant un outil et privilégier de larges têtes moletées.

Le support du secondaire

La plaque support est un morceau de circuit imprimé pour électronique. Elle a l'avantage d'isoler thermiquement le dos du miroir contre le refroidissement nocturne et ralentit l'apparition de la buée. On colle les équerres en cornière d'aluminium avec soin et avec beaucoup d'époxy pour éviter tout décollement. 

Pour parfaire l'isolation, on ajoute sur le dos de la plaque finie une feuille de plastique et une feuille de Mylar aluminé (couverture de survie).

Le secondaire est collé avec de la colle silicone pour aquarium (surtout pas à l'époxy). Il faut décaper les surfaces à l'acétone, puis mettre en température les pièces et la colle pendant une journée. Ensuite, on dispose quatre petits plots de colle à la surface de la plaque. Enfin, on pose sur des cales (demi-allumettes) pour espacer le miroir à un millimètre, et on laisse reposer deux jours.

Le positionnement

Le respect des cotes assure le placement précis du secondaire en X et Y, excentrement compris. Il faut donc bien positionner le miroir sur sa plaque, la plaque sur l'araignée et l'araignée dans la cage secondaire. Si le miroir est plus épais ou plus grand, si des cotes ne sont pas respectées, il faut redessiner cette partie. On dispose d'un seul degré de liberté : il est possible de décaler l'araignée ou le porte-oculaire vers le haut de la cage secondaire.

Pour un miroir de 50 mm de diamètre sur son petit axe et de 10 mm d'épaisseur, les cotes importantes sont les épaisseurs de la plaque et de la colle, la position de la vis point (R) à 4 mm de l'arête de l'équerre haute, elle-même à 23 mm de l'équerre basse. Pour coller la plaque précisément où il faut, on pose le miroir propre sur un mouchoir propre en pure ouate de cellulose. Sur son dos, on trace un trait repère à l'aplomb du milieu de la surface optique. Si toutes les cotes sont respectées, l'arête de l'équerre basse se place précisément sur ce repère, comme indiqué sur le dessin.