Les témoignages les plus anciens, relatifs aux astres, restent les alignements réalisés par les premiers hommes : Carnac en Bretagne, Stonehenge en Angleterre.

Dès l'antiquité, l'homme a cherché à observer le ciel à l'oeil nu, premier et indispensable moyen d’observation. Les premières civilisations intéressées par l'astronomie furent : Babylonienne, Egyptienne, Chinoise, Précolombienne et Grecque. Toutes les civilisations connurent les "relations" entre astronomie, astrologie et religion dont les traces remontent souvent au delà du 3ème millénaire avant JC. Témoins les pyramides d'Egypte et du Mexique qui ont servi d'observatoire durant prés de 4000 ans. Les premiers observatoires apportent une contribution dans la définition des calendriers.

Le premier instrument astronomique "évolué" fut le cercle armillaire, donnant ensuite la sphère armillaire et l'astrolabe. Ces appareils de mesure donnèrent de plus en plus de renseignements sur le Soleil, la Lune et les planètes connues à l'époque : Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne. Pendant près d'un millénaire, l'astronomie n'a pas fait de progrès marquant jusqu'en 1610 où Galilée eut l'idée de diriger vers le ciel une lunette munie de deux lentilles (l'une convergente, comme objectif, l'autre divergente, comme oculaire). Elle lui permit de faire des découvertes satellites de Jupiter, anneaux de Saturne, nommées "oreilles" à cause de la mauvaise définition de l'instrument, et les phases de Vénus. Le moine Christophe Scheiner observa principalement le Soleil par projection quelques années plus tard.

Afin d'améliorer la qualité des images médiocres (à cause des objectifs non achromatiques) on utilisait des lentilles de distance focale de plus en plus grande. Ainsi, la "machine céleste" d'Hévélius avait, pour distance focale, 46 mètres.

Christian Huygens poursuivit les travaux d'Hévélius et découvrit la turbulence atmosphérique. L'invention de l'horloge à pendule, en 1645, par Huygens a beaucoup amélioré la précision des mesures astronomiques.

Les années 1670 voient arriver un nouveau mode d'observation : la réflexion. Ainsi, le premier télescope connu est celui que Newton exécuta en 1671, le miroir, sphérique, avait un diamètre de 2,5 cm et une focale de 16 cm. Newton inventa le bronze des miroirs : alliage de cuivre et d'étain. Cette matière métallique fut utilisée pendant près de deux siècles avant l'utilisation de l'argenture chimique qui fut mise au point vers 1850. Les propriétés des miroirs étaient connues avant celles des lentilles, pourtant les premiers instruments furent les lunettes car on avait une plus grande maîtrise dans la fabrication des lentilles.

Parmi les types de télescopes, on distingue alors le Newton dont la particularité est de renvoyer le foyer latéralement à l'extérieur du tube par un miroir plan, Deux autres dispositions, le Grégory et le Cassegrain, proposent le renvoi dans l'axe du tube, derrière  le  miroir  primaire, celui-ci étant percé en son centre. Dans le premier cas, le secondaire est concave (facilité  de  fabrication), dans l'autre, il est convexe.

Le principal inconvénient des télescopes était dû au miroir en bronze qui avait un pouvoir de réflexion de 50 % et "descendant" à 20 % dès que celui-ci se ternissait. Sans oublier le miroir secondaire pour qui le problème était le même. Nous sommes encore bien loin des images que donne l'argenture ou l'aluminure. Preuve en est le 182 cm de Lord Ross construit en 1845 et ayant une focale de 16 m, c'est le dernier miroir métallique, célèbre pour avoir permis de mettre en évidence la structure spirale de quelques galaxies alors appelées nébuleuses. Aujourd'hui, cette structure ne fait aucun doute dans les télescopes amateurs dont la réflexion est supérieure à 90 %.

Au début du XVIIIème siècle, Halley construisit une série de quadrants dits "muraux". Ces instruments permirent d'affiner les mesures. John Dollond, devenu expert en optique, fut le premier à réaliser un doublet achromatique. Clairault refit les expériences de Dollond et construisit de meilleures lentilles. Peter Dollond fit de nouveaux systèmes achromatiques à trois lentilles et en 1765, les réfracteurs à grande focale encore en usage furent tous abandonnés. Néanmoins, les réfracteurs, aussi bons soient-ils, n'eurent jamais le monopole à cause de leur encombrement, de la qualité irréprochable demandée à leur optique, du poids entraînant des distorsions et du nombre de faces à tailler (quatre pour un doublet achromatique). Le plus grand de ces appareils fut la lunette de Yerkes aux Etats Unis, dont le diamètre était de 102 cm et la distance focale de 19 m, cette lunette fut construite en 1897

Revenons vers nos réflecteurs. Herschel, en 1789, achève la construction de son plus grand télescope (diamètre 120 cm et focale 12 m). On comprend fort bien que ces appareils restent d'un emploi quelque peu acrobatique. Herschel, assistée de sa dévouée soeur Caroline, met également au point une série de machines permettant le polissage de miroirs de quelques kilos à plusieurs centaines de kilos. Le début du XIXème siècle arrive et, avec lui, Fraunhofer. Doué d'un esprit génial, il fit l'analyse des spectres et montra que les raies sont liées à la chimie des  étoiles. Newton avait dit le premier que les couleurs de l'arc en ciel venaient de la lumière et non du verre. Avec la spectroscopie à prisme, l'astrophysique fait son apparition. Le XIXème siècle voit arriver également un instrument de mesure indispensable et performant : le cercle méridien, utilisé pour la mesure du temps. En 1842, un ingénieur du nom de James  Nasmyth construisit un télescope muni d'un troisième miroir réfléchissant le faisceau lumineux vers un oculaire fixe.

L'observation du Soleil et l'emploi du spectrographe demande beaucoup de place. Aussi voit-on la construction de tours solaires, notamment sur le Mont Wilson, une tour de 18 m, puis en 1912, une autre de 45 m. Toujours sur le Mont Wilson, en 1916, un télescope de 250 cm, pesant 100 tonnes et stabilisé par des flotteurs à mercure est mis en station. Les années 1920 voient la construction d'un  instrument de type nouveau avec des performances jamais dépassées depuis : une chambre photographique portant le nom de son inventeur Bernard Schmidt. Cet appareil permet la photographie à grand champ sans aberration et  avec une luminosité et une définition incomparable pour les objets diffus du ciel profond. Une décennie passe et un nouveau progrès arrive pour l'observation du Soleil avec un français, Bernard Lyot qui, en 1930, éclipse le Soleil artificiellement à l'aide du coronographe et photographie la couronne pour la première fois en dehors d'une éclipse de Soleil. Les spectrohéliographes montés sur des réfracteurs permettent de faire une analyse du Soleil de plus en plus complète. En 1949, un télescope à monture "fer à cheval" voit le jour, peut-être le plus célèbre de tous : le 5 m du Mont Palomar. Une cabine placée au foyer permet même à une personne d'y prendre place sans gêner l'observation

La caméra refroidie, les filtres et multiplicateurs d'électrons qui vont être fabriqués à partir de 1950 continuent sans arrêt d'améliorer les performances des télescopes. Une nouvelle catégorie de matériels contribue à la connaissance du ciel dès les années 50. Cette fois-ci il n'y a plus d'optique, ces appareils sont des radiotélescopes et analysent le ciel dans le rayonnement radio. Les plus connus sont ceux de Parkes en Australie, Jodrell Bank en Angleterre ou Arecibo au Mexique. La France possède également un radiotélescope à Nançay.

A partir de 1980, l'astronomie optique fait un nouveau pas et la construction de télescopes multimiroirs ou à miroirs fractionnés fait son apparition. Des "prototypes", le NTT basé à La Silla et le CFH au Mauna Kea ont des miroirs dits actifs : ils sont gérés par servocommandes et assistés par ordinateurs. Malgré leurs 3,50 m, ils sont parmi les meilleurs actuellement et avoisinent la magnitude 27. La dernière génération de télescopes (VLT) "copie" l'interféromètre (VLA) du nouveau Mexique : selon le même principe, les surfaces collectrices sont additionnées ou utilisées séparément. Dernière création, le télescope spatial qui malheureusement, a donné quelques déceptions, au début de ces observations, dues à l'imperfection de son miroir. Le problème fut résolut avec le coût et la difficulté du travail dans l’espace.

Les performances des installations professionnelles ne doivent pas obscurcir nos espoirs d'amateurs : il y a toujours quelque chose à découvrir, chercher les performances maximum de nos appareils. Et puis, les amateurs exigeants ont à leur disposition aujourd'hui (moyennant finances) ce que les techniques de pointe et les observatoires utilisaient il y a quelques années pour leurs plus grandes découvertes. Un seul exemple : la CCD.  

 (Article paru dans ATCO n°33 Spécial Instruments en 1991).

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