Fabriquer une étoile guide (Ou étoile artificielle)
En
astronomie, pour régler un télescope, on peut le pointer sur une
étoile
et le collimater en défocalisant en avant, en arrière ou en
grossissant
fortement pour faire apparaître la tache d'Airy.
On peut aussi
utiliser une étoile guide : un petit boîtier qui génère une lumière
de
très petite dimension, que l'on positionne suffisamment loin du
télescope (20 m par exemple) et qui permet de faire le réglage de
jour
ou de nuit, par n'importe quelle météo, n'importe quelles conditions
atmosphériques (Pas de problème d'atmosphère de mauvaise qualité :
turbulences...) et
pas besoin de suivi pour suivre l'étoile (rotation de la Terre).
Sur les (très)
gros télescopes (VLT...), on utilise des lasers de puissance qui
ionisent les atomes de sodium à 90 km dans la haute atmosphère pour
créer des étoiles artificielles qui permettent aux optiques
adaptatives
de corriger les défauts en temps réel, même s'il n'y a pas d'étoile
suffisamment brillante proche de l'objet à observer.
Des fabricants
propose des boîtiers tout faits entre 50 et 100 € :
Ici, nous vous
proposons de le réaliser vous-même.
Lumière :
Pour pouvoir
collimater un télescope, il faut une source de lumière d'une taille
apparente largement inférieure au pouvoir de résolution du télescope.
Le pouvoir de
résolution du télescope augmente avec son diamètre...
La taille apparente de
la lumière est proportionnelle au diamètre de la lumière et inversement
proportionnelle à sa distance.
On peut utiliser une
diode laser sans l'optique, (voir 2e solution) mais la surface du
cristal est fortement
ovalisée (20 micron x 100 micron) par exemple,
et il est difficile d'atteindre les 9 microns dans les 2 axes. Mais on
peut s'éloigner...
L'astuce, en général,
pour obtenir une source lumineuse du plus petit diamètre possible, est
de coupler le mieux possible une fibre optique télécom à une Led
blanche de haute luminosité.
En gros, il existe 2
catégories de fibres optiques télécom :
- La fibre multimode dont le noyau fait 50 microns de diamètre
- La fibre optique monomode dont le noyau fait 9 microns de diamètre
En général, les fabricants d'étoile
guide utilise une fibre 9 microns pour avoir la taille la plus petite
possible. On appelle souvent ces fibres des 9/125 (9 microns pour le
cœur et 125 microns pour la fibre)
C'est ce que nous allons utiliser
pour la 1ére solution.
Dans ces conditions, voici un tableau
de la distance minimum entre l'étoile guide 9 microns et le télescope
pour
dépasser le pouvoir de résolution théorique de l'instrument :
Diamètre objectif ou miroir en mm
|
Distance mini en m
|
76
|
1
|
115
|
2
|
200
|
3
|
254
|
4
|
400
|
7
|
Attention
: il s'agit de la distance minimum, on peut mettre plus, si on a
suffisamment de lumière.
Attention
: la plupart des
instruments ne permettent pas de faire la mise au point à une distance
aussi faible, il faudra donc éloigner l'étoile guide suffisamment loin
pour faire la mise au point et même un peu d'extra focale...
Mais avec une étoile guide de 9
microns, on peut collimater n'importe quel télescope...
Ceci dit, l'argument du 9 microns au lieu de 50 microns est aussi un
argument commercial : la plupart des télescopes ne permettent pas la
mise au point à moins de 20 m sans bricoler.
Dans ces conditions, une étoile guide de 9 microns ou 50 microns à 20 m
est en dessous du pouvoir de séparation théorique du télescope, sauf
pour les gros (Plus de 300). Et là, on peut tout simplement se
reculer...
La couleur : en général on choisit une source blanche ce qui permet
d'utiliser des Leds blanches haute luminosité et de détecter des
problèmes de chroma.
Mais l'utilisation de la couleur permet souvent de s'affranchir des
problèmes de chroma et de mieux voir la tache d'Airy.
Le vert est en plein au milieu du spectre visible mais le rouge génère
une tache d'Airy un peu plus grande et un peu plus visible...
1e solution : la fibre :
La fibre : couper et connecter
correctement une fibre 9/125 n'est pas évident sans outillage
spécialisé...
Nous recommandons donc l'achat d'une fibre munie d'un connecteur à
chaque extrémité.
Il existe plusieurs modèles de connecteur, en général des connecteurs
SC ou ST.
Nous proposons, pour environ 3 € (la moins chère) l'achat d'un mètre de
fibre 9/125 avec
1 connecteurs ST (verrouillage à visser) et un connecteur
SC (plastique)
.
Attention, les connecteurs sont
munis de capuchons de protection en
plastique. Il faut évidemment les ôter avant d'utiliser la fibre mais
il ne faut pas toucher les extrémités sous peine de salir ou de polluer
l'extrémité optique et, évidemment, remettre les capuchons après usage.
Nota : une solution gratuite :
en chirurgie, dans les blocs opératoires, on utilise des fibres
optiques jetables de 2 m environ (En particulier pour l'ophtalmologie).
Les connecteurs en général sont des ST. Certaines ont des sorties de
petit diamètre : environ 50 microns :
.
Comment connecter la fibre optique à une source de lumière ?
Les modules Leds Télécom, malheureusement, fonctionnent dans
l'infrarouge, on ne peut donc pas les utiliser pour collimater :-(.
(Encore qu'avec une caméra...).
Une solution consiste à acheter un détecteur ou un localisateur de
défaut de fibre optique : c'est un petit module qui se connecte à une
fibre optique (attention de choisir un modèle compatible avec le
connecteur de la fibre). Ce localisateur injecte une lumière (souvent
rouge) continue ou clignotante dans la fibre pour repérer une fuite
(un défaut) ou repérer une fibre parmi des dizaines ou des centaines
d'autres (télécom)
Exemple d'un modèle à moins de 20 € (livraison gratuite) :
- Connecteur compatible SC et ST
et (FC).
- Lumière rouge 650 nm (laser)
continue ou pulsée 2.5 Hz, 10 mW
- Autonomie 13h.
- 2 piles AA
Il existe un modèle plus puissant, avec une meilleure autonomie, à 30
€...
On peut aussi se bricoler un "injecteur de lumière" en collant
précisément un connecteur ST mâle vide sur l'embout d'un pointeur laser
(mais ce n'est pas si facile...) :
Nota
: on peut toujours utiliser le
pointeur normalement...
Ici, le connecteur ST femelle a été collé à l'époxy,
pointeur en marche pour optimiser et maximiser l'intensité du faisceau
en bout de fibre.
Nota : une astuce pour que la
résine ne coule pas : la rôtissoire du four...
.
Utilisation :
- Ôter les bouchons de la fibre
- Raccorder le connecteur ST (par
exemple) dans le localisateur
- Installer l'ensemble à (par
exemple) 20m du télescope
- Orienter le connecteur SC à peu
près en face du télescope (à 10 m, à 30 cm près environ soit environ 2
degrés)
- Allumer le localisateur en
position continu
- Orienter le télescope et
commencer à collimater en grossissant en intra et extra focale
- Grossir très fortement (400,
par exemple : Barlow...) pour visualiser la tache d'Airy et parfaire
la
collimation iIci pas besoin d'attendre des conditions atmosphériques
exceptionnelles et une absence totale de turbulence pour visualiser la
tache d'Airy).
On pourrait acheter une fibre plus
longue (10m), installer une extrémité en haut d'un poteau sous une
protection pour les intempéries et venir relier le localisateur à
l'extrémité de la fibre en bas du poteau pour collimater...
Sinon, on peut alimenter une led blanche avec 2 piles 1.5 V et une
résistance pour limiter le courant. La difficulté, dans ce cas,
consiste à injecter le maximum de lumière de la Led dans les 9 microns
de la fibre optique.
En principe, il faudrait utiliser un objectif de microscope :
Avec l'accessoire indispensable de l'opticien amateur : la pince à
linge !
.
La fibre optique de 2m connectée au localisateur. Nota:
il faut que le connecteur (SC) de la fibre optique soit relativement
bien orienté face à l'observateur (environ 2 degrés de tolérance) :
Moyennant quoi, pour moins de 25 €, sans se casser la tête, simplement
en branchant la fibre, on obtient une étoile guide rouge, puissante, de
9 microns et qui devrait permettre de régler n'importe quel télescope,
gros ou petit, même en plein jour et avec des nuages...
Il est conseillé de remettre les bouchons des fibres après
utilisation...
L'idéal serait de rajouter un lien fiable (chaînette...) entre la fibre
et le bouchon...
Une image (pas terrible) prise avec notre caméra USB à deux balles à 30
m de notre petit télescope 115/900 :
.
Nota : La fibre délivre
beaucoup trop de lumière : nous l'avons orientée un peu de travers pour
diminuer l'intensité lumineuse. (On peut aussi la retirer partiellement
du connecteur du localisateur).
Le carré, c'est le connecteur SC, le rond plus petit, c'est le cylindre
de plastique du connecteur et au centre, évidemment, c'est le faisceau
laser rouge 650 nm 9 microns et la tache d'Airy autour.
Le photo n'est pas terrible mais le télescope est bien réglé.
Nota : Les capteurs CMOS sont
plus sensibles au rouge et à l'infrarouge que l'œil humain. Les
constructeurs ajoutent donc un filtre infrarouge dans l'optique. Ici,
sans l'optique, il n'y a pas de filtrage.
En général, avec une caméra d'appareil photo, de tablette ou de
téléphone, on peut d'ailleurs voir briller les diodes laser infrarouge
de télécommandes... (Une astuce pour les dépanner :-) .
Avec certaines caméras, en ôtant le filtre infrarouge, de nuit, on peut
même voir briller un fer à souder...
A suivre...
2e solution : diode laser :
C'est la solution la plus économique (mais il faut bricoler) : on
récupère une diode laser rouge (pointeur laser, lecteur de DVD (650
nm)... Nota : les lecteurs de
CD utilise une diode à 780 nm qui ne convient pas).
Attention : la diode laser doit
être utilisée en direct, sans optique : on voit, à travers la fenêtre
de la diode, le cristal d'émission.
Nota: regarder une diode laser
sans optique de sortie est beaucoup moins dangereux qu'avec une optique
: le faisceau est divergent et n'est pas concentré sauf de très près...
Les diodes 780 nm sont dangereuses : l'œil perçoit mal la lumière à
cette longueur d'onde même si la puissance est déjà élevée.
Je
conseille d'observer attentivement l'intérieur de la diode laser
(éteinte), à
travers la fenêtre, avec une binoculaire ou un microscope : très
intéressant : certaines diodes laser (comme celle de la photo
ci-dessous) possède une photodiode d'asservissement (visible à travers
la fenêtre) qui reçoit le faisceau laser arrière (opposé au faisceau
utilisable) : on peut moduler le courant de la diode laser pour un
courant et donc de photodiode et donc une puissance laser constante.
On soude (Attention : les
diodes laser n'aiment pas l'électricité
statique !) cette diode sur un connecteur micro USB à travers une
résistance de 120 ohms (Ce qui doit faire un courant de 25 mA environ).
On pourrait souder une résistance de quelques dizaines de kohms ou une
diode Zener en //
sur le connecteur par sécurité pour l'électricité statique...
Ici, on n'utilise pas la 3e broche de la diode laser qui est reliée à
la photodiode de contre réaction interne.
Sur la photo, la diode laser est allumée (probablement très en dessous
de sa puissance maxi)
.
On réunit tout ça à un adaptateur ou une batterie USB.
On l'installe, dans notre cas, à 20 m de notre petit télescope 115/900.
(difficile, sur notre télescope, de faire la mise au point à moins de
20 m...)
Nous avons provisoirement monté, derrière la Barlow, à la sortie de
l'oculaire, une caméra CMOS (à deux balles) sans optique.
J'estime que la dimension du point laser doit faire environ 20x100
microns. Ce qui, à 20 m, est en dessous du pouvoir de résolution
théorique du
télescope mais sans plus...
Nous essaierons de l'installer plus loin...
Nous obtenons une tache d'Airy rouge :
Les grands cercles foncés correspondent au boîtier de la diode laser.
La partie intéressante est évidemment la tache brillante centrale...
.
Pour un coût négligeable : récupération ou quelques euros, on obtient
déjà quelque chose (en journée, en plein soleil, un jour de mistral :-)
Nous avons monté la Led (dans un écrou M6) et son connecteur micro USB
dans un tube plastique noir avec une embase pour le poser et, un truc
épatant : nous avons collé un vieux morceau de 30cm de mètre à ruban
vertical sur le tube, à la même position que le plan focal de la diode
: pour trouver la diode, on balaye horizontalement un peu plus haut.
Une fois le mètre trouvé, on fait la mise au point et on descend le
long des chiffres jusqu'à trouver la diode...
La diode vue à 30 m de distance :
Encore une fois, les ronds moyens et grands sont le boîtier de la diode
laser.
La partie intéressante, ce sont les taches rouges claires au centre.
Ici nous avons volontairement déréglé très légèrement (moins de 1/16
tour, une vis du primaire)
Apparemment, vu que la dimension du spot de la diode est largement
inférieure (à 30 m) à la résolution théorique de l'instrument, sa forme
très ovale (un défaut inhérent à la structure plane du cristal des
diodes laser) ne perturbe pas la mesure..
Effectivement, une observation la nuit sur la terrasse : (altitude
200m, ciel très
clair mais un peu pollué et turbulent) : M13 (grand amas), M57
(Nébuleuse la Lyre); M51 (Galaxie du tourbillon : un peu juste avec
notre petit 115) : le télescope est bien réglé !
A suivre...
http://spt06.perso.libertysurf.fr
Commencé
le
14/07/2021
A
jour au 19/04/2022