L’astronomie est la science de l’observation et de l’analyse des objets spatiaux, et les télescopes sont un outil important. Il existe trois types principaux, y compris les réfracteurs, les réflecteurs et les catadioptriques. Un télescope astronomique est un appareil composé de miroirs, de lentilles ou d’une combinaison des deux qui est utilisé pour visualiser des objets dans l’espace en dehors de l’atmosphère terrestre.
Les télescopes réfracteurs étaient les premières conceptions, inventées au début des années 1600. Ils utilisent une lentille pour collecter la lumière à une extrémité, appelée l’objectif, et créer une image visible à l’autre extrémité, appelée l’oculaire. Les réfracteurs peuvent collecter plus de lumière en utilisant des lentilles de plus grand diamètre, et l’augmentation de la longueur peut augmenter le grossissement, mais il existe des limites pratiques à la taille des conceptions de réfracteur. La plus grande lentille d’objectif fabriquée mesurait 40 pouces (1.02 mètre) de diamètre et la plus longue longueur était de 68 pieds (21 mètres).
Un deuxième type de télescope astronomique utilise des miroirs pour collecter, focaliser et diriger une image vers un oculaire, et sont connus sous le nom de réflecteurs. Un miroir incurvé objectif réfléchit la lumière au centre du canon où un deuxième miroir réfléchit la lumière latéralement vers un oculaire. Le miroir d’objectif peut être un seul miroir en verre dépoli, une combinaison de segments de miroir plus petits ou des matériaux non métalliques avec des revêtements réfléchissants.
Les réflecteurs peuvent collecter plus de lumière sans augmenter leur longueur en modifiant la courbure du miroir objectif. Cela les rend utiles pour les astronomes amateurs qui ont besoin d’équipements portables. De nombreux réflecteurs avec une bonne résolution d’image peuvent tenir dans une automobile.
Le troisième type de télescope astronomique est une unité catadioptrique. Il s’agit d’une combinaison d’une conception de réflecteur et de réfracteur. Ils ressemblent à des réflecteurs en forme et utilisent un miroir comme objectif. Les lentilles réfringentes améliorent la netteté de l’image et minimisent la distorsion pouvant résulter des imperfections du miroir.
Tout télescope astronomique souffre d’imperfections dans les lentilles ou les miroirs, ce qui fait que les images vues ne sont pas focalisées ou présentent des différences de couleur. La lumière frappant les bords d’un miroir ou d’une lentille peut être réfléchie ou réfractée dans une direction légèrement différente du reste de la lumière. Ceci est connu sous le nom d’aberration sphérique et provoque des images floues.
Un autre défaut est l’aberration chromatique, qui est l’effet de différentes longueurs d’onde de lumière traversant une lentille sous différents angles. Cela peut entraîner des couleurs incorrectes de l’image affichée ou des couleurs qui varient du centre vers les bords du champ de visualisation. Les deux types d’aberration peuvent provoquer des distorsions d’image qui affectent l’investigation scientifique de nouvelles découvertes astronomiques.
La conception d’un télescope astronomique implique de déterminer la taille de l’objectif ou du miroir souhaité, la puissance de grossissement et les matériaux de construction. À partir du 20e siècle, les réflecteurs ont été construits à l’aide de groupes de miroirs plus petits, certains avec des commandes électroniques qui permettaient à des segments de miroir individuels de se déplacer indépendamment. Toutes ces conceptions tentaient d’améliorer la résolution de l’image en minimisant les effets d’aberration des miroirs fixes plus grands.
Les longueurs d’onde en dehors de la plage de la lumière visible peuvent également être explorées, principalement avec des conceptions de réflecteurs. La lumière infrarouge, ou la lumière en dessous de la gamme de la lumière rouge, et l’ultraviolet, ou au-dessus de la gamme du bleu, peuvent être observées. Même les ondes radio peuvent être collectées depuis l’espace avec des radiotélescopes utilisant des capteurs d’image électroniques plutôt que des oculaires.
Les systèmes à très grand réseau (VLA) sont des groupes de radiotélescopes séparés par la distance. Chaque unité agit comme un miroir individuel d’une très grande unité virtuelle. Les signaux du VLA sont traités dans des ordinateurs pour créer une image équivalente à un télescope de plusieurs miles ou kilomètres.
Les télescopes terrestres souffrent également de distorsions causées par l’atmosphère. Beaucoup sont placés au sommet des montagnes ou des volcans éteints pour tenter de minimiser cette distorsion. La première conception déployée dans l’espace était le télescope spatial Hubble placé en orbite terrestre en avril 1990. Hubble, malgré quelques défauts de miroir qui ont été corrigés lors de missions de réparation ultérieures, a renvoyé un grand nombre d’images astronomiques sans distorsion atmosphérique.