Montures et suivi de télescopes

Les montures et les systèmes de suivi de télescopes permettent de pointer un télescope vers une cible et de la suivre en douceur tandis que la rotation de la Terre la déplace dans le ciel.

Definition

Une monture de télescope est la structure mécanique et le système de contrôle qui supportent le tube optique, lui permettent d'être pointé vers n'importe quelle partie accessible du ciel, et l'entraînent pour suivre les objets célestes contre la rotation apparente de la voûte céleste.

Scope

Ce sujet aborde les géométries des montures équatoriales et altazimutales, les systèmes d'entraînement et d'encodeurs, les modèles de pointage qui corrigent la flexion et le désalignement, le suivi sidéral et la rotation de champ, le guidage pour maintenir une stabilité sub-seconde d'arc, ainsi que la conception structurelle qui assure l'alignement des optiques lors des mouvements du télescope.

Core questions

• En quoi les montures équatoriales et altazimutales diffèrent-elles en termes de suivi et de rotation de champ ?
• Quelle précision est nécessaire pour le pointage et pour le suivi, et comment chacune est-elle atteinte ?
• Comment les erreurs de flexion et d'alignement sont-elles modélisées et corrigées ?
• Pourquoi une monture altazimutale nécessite-t-elle la dérotation du champ ?

Key theories

Géométrie équatoriale versus altazimutale

Une monture équatoriale aligne un axe avec la rotation de la Terre, de sorte qu'un seul entraînement à vitesse constante suit le ciel, tandis qu'une monture altazimutale, moins chère et plus rigide, doit entraîner deux axes à des vitesses variables et faire pivoter le champ pour le maintenir fixe.

Modèles de pointage

Les erreurs systématiques dues au désalignement des axes, à la flexion gravitationnelle et aux imperfections des roulements sont caractérisées par l'observation d'étoiles de référence et ajustées dans un modèle que le système de contrôle applique pour améliorer le pointage absolu.

Guidage et stabilité du suivi

Les longues expositions exigent que les erreurs de suivi restent inférieures à la limite de seeing ou de diffraction, ce qui est réalisé par des encodeurs précis et par des autoguideurs qui se verrouillent sur une étoile et renvoient des corrections aux entraînements.

Clinical relevance

La performance de la monture et du suivi détermine la durée d'exposition utilisable la plus longue et la précision astrométrique et d'imagerie atteignable ; le passage aux montures altazimutales contrôlées par ordinateur a rendu la génération actuelle de très grands télescopes mécaniquement et financièrement réalisable.

History

La monture équatoriale entraînée par horlogerie de Fraunhofer, datant des années 1820, a rendu possibles les longues expositions photographiques, et les conceptions équatoriales ont dominé pendant plus d'un siècle. À mesure que les télescopes grandissaient, la monture altazimutale, plus légère et plus rigide, rendue pratique par le contrôle informatique, est devenue la norme pour les grands instruments à partir du BTA-6 soviétique.

Key figures

• Joseph von Fraunhofer
• George Ellery Hale

Seminal works

• kitchin2013
• bely2003

Frequently asked questions

Pourquoi les grands télescopes modernes utilisent-ils des montures altazimutales malgré la nécessité de faire pivoter le champ ?

Les montures altazimutales ne se déplacent que sur les axes horizontal et vertical, elles sont donc beaucoup plus rigides, plus légères et moins chères à construire pour de grandes tailles que les montures équatoriales. Le coût est que les deux axes doivent être entraînés à des vitesses variables et que le champ de vision doit être déroté, ce que le contrôle informatique gère désormais de manière routinière.

Qu'est-ce que la rotation de champ et pourquoi est-elle importante ?

Sur une monture altazimutale, l'orientation du ciel dans le plan focal change à mesure que le télescope suit une cible dans le ciel. Sans un rotateur d'instrument pour compenser, les étoiles laisseraient des traînées lors de longues expositions ; les télescopes altazimutaux incluent donc un dérotateur pour maintenir le champ fixe.