Histoire

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Les débuts

En 1609, un astronome et physicien florentin du nom de Galilée (1564-1642) dirige vers le ciel l’une des premières lunettes astronomiques. Même si Galilée n’est pas l’inventeur de la lunette et même s’il n’est pas le premier astronome à regarder le ciel avec cet instrument, Galilée est le premier à publier ses observations. Cela révolutionne l’astronomie et change durablement la représentation que l’on se faisait alors de l’Univers…

Au XVIIème siècle, la lunette est encore très rudimentaire. Simple système de deux lentilles collées aux extrémités d’un tube, l’instrument souffre de nombreux défauts optiques et notamment de l’aberration chromatique. Pour minimiser ce défaut, on augmente considérablement la focale. Ainsi à partir de la fin des années 1600, les lunettes utilisées font de 4m à 97m de long pour un diamètre de seulement 6cm à 8cm. Les plus grandes ne sont pas installées dans des tubes. Un mât supporte l’objectif alors qu’au sol l’observateur tient l’oculaire. L’alignement des optiques est réalisé à l’aide d’un câble reliant l’objectif à l’oculaire. C’est avec ce genre d’appareil que Christian Huygens (1629-1695), Jean Dominique Cassini (1625-1712) et Robert Hooke (1635-1703) découvrent et observent la tâche rouge de Jupiter, les plus gros satellites et les premiers détails dans les anneaux de Saturne.

L’arrivée de l’objectif achromatique

La fabrication des premiers objectifs constitués de deux lentilles de nature différente grâce notamment à Leonhard Euler (1707-1783) et John Dollond (1706-1761) vers 1760 permet enfin de disposer d’un instrument optique suffisamment corrigé pour faire de la lunette un instrument scientifique.

A partir de cette époque et jusque dans les années 1920, la lunette sera l’instrument privilégié des astronomes qui n’auront de cesse d’augmenter ses performances. Grâce à ce type d’instrument, ils vont, entre autres, découvrir le visage détaillé des planètes, mesurer la position précise des étoiles, en déterminer les premières distances et les premières compositions chimiques, réaliser les premières photographies du ciel ...

Bien sûr, les astronomes connaissent déjà le télescope. Cependant, celui-ci est constitué de miroirs en métal. Ces miroirs se ternissent rapidement. Il faut régulièrement les repolir. Les télescopes de l’époque sont peu maniables et donnent des images moins fines que les lunettes.
 
Au début du XIXème siècle, le diamètre moyen des lunettes astronomiques ne dépasse que rarement les 20cm car il est très difficile de réaliser de grands disques de verre de bonne qualité.

La première lunette équatoriale

C’est le verrier suisse Pierre-Louis Guinand (1748-1824) qui trouve la méthode pour fondre de manière irréprochable jusqu’à 100 kilogrammes de verre à la fois. Il permet ainsi la réalisation d’objectifs achromatiques de qualité et de grande taille. De 1805 à 1813, il collabore avec la maison Reichenback et Utzschneider à Munich où travaille un certain Joseph van Fraunhofer (1787-1826). En Allemagne, il transmet son savoir et améliore sa technique. Ceci a permis à Fraunhofer de réaliser le premier « grand » équatorial de l’histoire.

Cette première grande lunette, d’un diamètre de 24cm et d’une distance focale de 4,3m, équipe en 1824 l’Observatoire de Dorpat en Russie (actuellement appelé Observatoire de Tartu en Estonie). La monture équatoriale (première du genre) est entraînée par un mécanisme d’horlogerie à poids. C’est avec cet instrument que Wilhelm Struve (1793-1864) réalise sa première prospection du ciel à la recherche d’étoiles doubles visuelles.

Struve obtient du Tsar Nicolas Ier la construction d’un nouvel observatoire près de St Petersbourg, l’Observatoire de Poulkovo. En 1839, cet établissement est équipé d’un équatorial de 38cm de diamètre, construit par la société « Merz et Malher » de Munich, successeurs de Fraunhofer. L’Observatoire de Poulkovo devient alors un observatoire de référence au niveau mondial, un exemple à suivre et à surpasser.

Merz et Malher vont aussi livré d’autres instruments importants :

• en 1829 une réplique exacte de la lunette de 24cm à l’Observatoire de Berlin (lunette avec laquelle, en 1846, Johann Galle (1812-1910) trouve Neptune sur les indications de Le Verrier (1811-1877)
• en 1835, un équatorial de 28cm à l’Observatoire de Munich.
• plus tard, en 1842, le premier grand équatorial américain, d’un diamètre de 30cm à l’Université de Cincinnati.

L’ère des géantes

Avec l’astrophysique naissante, les astronomes vont s’engager dans une course au diamètre toujours de plus en plus grand.

En effet, l’étude physique des astres demande une plus grande capacité à récolter de la lumière ainsi qu’une plus grande résolution. Il faut donc construire des lunettes dont le diamètre et la longueur focale augmentent de façon importante. En moins de 50 ans, plus d’une vingtaine de lunettes d’un diamètre supérieur à 60cm vont être mises en service dans le monde entier.

A la fin du XIXème siècle, les progrès techniques permettent d’atteindre le gigantisme avec l’installation aux Etats-Unis des deux plus grandes lunettes astronomiques : Lick : 91cm de diamètre, 18m de long et Yerkes : 1m de diamètre et plus de 19m de distance focale.
 
Ces géantes doivent être abritées dans d’immenses bâtiments à coupole mobile. De plus en plus performantes, elles sont aussi de plus en plus chères à financer, de plus en plus encombrantes et de plus en plus difficiles à utiliser...

C’est le plus souvent sur des fonds privés que sont financés ces monstres d’acier. Les astronomes font appellent au mécénat. Ils tentent de convaincre de riches industriels d’investir dans la construction de grandes lunettes astronomiques.

Mais cet essor ne dure pas. Fondre et tailler des lentilles optiquement parfaites dont le diamètre atteint ou dépasse le mètre est très délicat voir impossible. Les verres, une fois installés dans l’instrument, se déforment sous leur propre poids rendant la lunette optiquement inutilisable. « Pour voir plus loin », les astronomes se tournent donc peu à peu, à partir des années 1920, vers le télescope.

C’est en effet au début du XXème que la technique de fabrication de miroirs en verre avec vaporisation sous vide d’aluminium entre en scène. La construction de télescopes devient alors plus facile. Plus compacts, plus maniables, beaucoup moins coûteux à diamètre égale et permettant de construire des objectifs de plusieurs mètres de diamètre, les télescopes vont rapidement dépasser les lunettes.

Une grande partie d’entre elles est aujourd’hui à la retraite même si elles restent à l’origine du fondement et du développement de l’astronomie physique.