Construire son télescope

La conception détaillée et la réalisation du télescope

Le miroir primaire

C’est un véritable « projet dans le projet », que je décris en annexe de cet article (accès direct). Disons simplement ici que cette phase m’a pris environ 1 an et demi, installation du poste de travail et réalisation de l’appareil de Foucault comprises, et qu’à la fin je me suis retrouvé l’heureux possesseur d’un miroir de bonne qualité (du moins d’après mes propres mesures) ouvert à 6,3 comme prévu.

Les plans du télescope

Les bases de départ

Je dois beaucoup à un certain nombre de sites Internet et d’articles de revues (voir plus loin le § « sources et remerciements »), sans compter les bonnes idées glanées dans des rassemblements d’amateurs, dont les Rencontres Astronomiques du Pilat. J’ai pris comme base l’article « Valiscope » de Vincent Leguern. Il décrit un télescope de 400 mm basé sur le principe des « poupées gigognes ». Il me paraissait important d’avoir une base de départ, plutôt que d’essayer de faire une sorte de synthèse (impossible) de toutes les bonnes idées trouvées ici ou là. J’en ai donc très largement repris les caractéristiques, ce qui ne m’a pas empêché de les adapter à mon propre projet et d’introduire quelques bonnes idées trouvées par ailleurs, ou quelques aménagements « de mon cru ».

La réalisation des plans

Je ne suis pas parti de plans existants, n’ayant pas les plans du Valiscope, et étant de toute façon obligé d’adapter toutes les dimensions à mon cas personnel. J’ai donc dessiné des plans, bien que n’étant pas du tout doué en dessin industriel. Après une première ébauche à l’échelle 1/6 permettant un dimensionnement général, j’ai fait une version plus détaillée et plus précise à l’échelle 1/3. C’est laborieux de s’astreindre à tout dessiner dans les moindres détails, mais ça vaut la peine pour un télescope démontable dont les parties doivent s’emboîter les unes dans les autres. Une des vues de mon plan représentait justement le télescope en configuration de transport : il fallait absolument que les choses s’encastrent bien les unes dans les autres, et qu’au final j’obtienne une caisse la plus petite possible ! Dans l’ordre logique, il faut commencer par la cage du secondaire (et tout spécialement par l’araignée), puis la boîte à miroir (dans laquelle vient s’encastrer la cage du secondaire en position transport), puis le rocker et la base. La hauteur du rocker détermine la hauteur de l’ensemble en configuration de transport, puisque celui-ci contient tout le reste. Il faut donc un rocker le plus bas possible. Ceci implique que l’axe de rotation en altitude du télescope (correspondant au centre des tourillons) soit également très bas, tout près du miroir. Car sinon, le bas du télescope va buter par terre lorsque l’on pointera le télescope vers le haut ! En contrepartie, l’ensemble risque d’être très déséquilibré (surtout avec une assez longue focale comme dans mon cas), si bien que j’ai dû d’emblée envisager l’installation de contrepoids. En effet, il m’est apparu évident que le poids du miroir primaire ne suffirait pas à contrebalancer celui de la cage (avec tous ses accessoires), avec une cage perchée bien haut. Même si le recours à aux contrepoids ne me paraissait pas rédhibitoire (je ne cherchais pas spécialement à faire un télescope léger), il y a eu un travail d’optimisation à faire sur la hauteur du rocker, le placement des tourillons et la taille de ceux-ci. Au bout de 6 mois de travail (à raison de quelques heures par semaine), j’avais enfin un plan précis, donnant une épaisseur de la « valise » de 22,5 cm. Conformément à l’objectif que je m’étais donné au départ de ne pas dépasser 23 cm pour le cas où j’aurais un jour à caser le télescope entre deux sièges d’avion (cette dimension étant une valeur typique d’espacement des sièges).

Description des diverses parties du télescope

L’araignée

L’araignée est la chose à considérer en premier, car elle peut déterminer certaines caractéristiques de la cage. J’ai retenu les principes suivants :
- branches en acier inox (réglets gradués du commerce) ;
- corps en bois, avec des entailles accueillant les extrémités des branches ; la fixation est assurée par un bout de réglet inox entaillé sur la moitié de sa largeur, qui vient se loger dans l’extrémité de la branche également entaillée, le tout se logeant dans une rainure pratiquée à la scie-cloche dans le corps de l’araignée ;
- collimation par trois vis traversant le corps de l’araignée et venant se caler sur le sabot supportant le miroir secondaire ; le sabot est en bois, recouvert d’une plaque métallique sur la face en contact avec les trois vis de réglage ; 3 petits fraisages faits à la perceuse accueillent les vis de collimation, qui sont taillées en forme conique à leur extrémité ;
- un ressort central plaque le sabot contre les 3 vis de collimation. Ce ressort est fixé en haut à une barrette reposant sur les têtes de deux vis (voir photo).
Cette araignée permet une collimation facile du miroir secondaire, sans outil, en tournant à la main les vis ; celles-ci sont à tête cylindrique (vis à 6 pans creux). Pour une opération courante de collimation, on agit sur seulement 2 vis (la troisième ne sert qu’ au moment du centrage du miroir dans l’axe du porte-oculaire), si bien que j’ai scié la tête de l’une des trois vis.

Le miroir est collé sur une petite structure métallique en forme de U, elle-même fixée par vis au sabot en bois. La fixation est démontable pour pouvoir nettoyer le secondaire si besoin. J’ai retenu le principe du collage après beaucoup d’hésitation, sachant qu’il ne faut surtout pas coller le miroir sur toute sa surface (risques de contraintes), et qu’il y a toujours la peur qu’un jour le secondaire ne se décolle et aille percuter le primaire. Mais je me suis rassuré en collant deux fils d’acier au miroir, et en fixant ces fils à la structure métallique sur laquelle est collé le miroir. J’ai procédé à quelques essais d’arrachement des fils pour vérifier la solidité de mon système de sécurité. Je me suis également rassuré par le fait que, quand je n’observe pas (c’est à dire 99,99% de la vie de mon télescope), le secondaire est protégé par un gobelet en plastique fixé à l’araignée.

La cage du secondaire et son équipement

La cage du secondaire est formée de 2 anneaux en CTP de 8mm, reliés entre eux par 4 tasseaux de pin. Le porte-oculaire est fixé sur des profilés alu, entre 2 tasseaux. Le baflage est constitué de matériau servant aux commerçants pour faire leurs panneaux d’affichage promotionnel : un peu l’équivalent du carton ondulé, mais en plastique.Je l’ai choisi noir bien sûr, et l’ai vissé sur les tasseaux de la cage.

L’un des tasseaux accueille une embase pour pointeur Rigel Quickfinder (un pointeur assez léger comparé au classique Telrad). Il accueille aussi un support en contreplaqué pour chercheur. Car je n’ai pas pris parti, entre les tenants du chercheur et les fanas du pointeur : je veux les deux ! Le pointeur pour les objets faciles et pour une première visée sur objets difficiles, et le chercheur pour affiner la recherche des objets difficiles en se servant d’étoiles au voisinage immédiat de l’objet (étoiles repérées sur un atlas). Le porte-oculaire est un JMI NGF DX3. Il est assez cher au tarif des revendeurs français, et un peu lourd, pour un instrument de cette catégorie (je me suis laissé influencer par les possesseurs de très gros Dobson !). Mais il est précis et très confortable à utiliser. Au final, ma cage munie de son équipement est assez lourde, ce qui bien sûr m’a obligé à résoudre quelques problèmes d’équilibrage comme indiqué plus loin.

La boîte à miroir

La boite à miroir est en contre-plaqué 8 mm, avec des renforts au fond de la caisse, côté extérieur (2 profilés alu en U de 15 mm), et en haut sur les côtés (2 profilés alu carrés de 8 mm). Les coins sont renforcés par des équerres circulaires issues de chutes de la découpe des anneaux de la cage. L’ensemble est dimensionné pour pouvoir accueillir, en position de rangement, la cage du secondaire et la base. Le miroir repose sur trois triangles de flottaison. Chaque triangle est percé d’un trou en son centre de gravité, et repose : - pour l’un d’entre eux : sur le sommet d’un écrou borgne noyé dans le contreplaqué du fond, - pour les deux autres : sur une bille incrustée dans un levier en aluminium. Chacun des deux leviers est constitué d’un profilé alu carré de 8mm (dans lequel on a inséré un deuxième profilé de 6mm pour le rigidifier) dans lequel vient se loger la bille ; le levier (et donc la hauteur de la bille) se commande par une vis accessible par le haut de la boîte à miroir, ce qui permet de colimater en gardant l’œil à l’oculaire. L’idée de ce système est récupérée du « Strock 250 ».

Quatre butées latérales entourent le miroir. Ce sont des vis en nylon, qui viennent affleurer la tranche du miroir. Chaque vis prend place dans un écrou noyé dans un petit rectangle de contreplaqué fixé au fond de la boîte à miroir. Un couvercle vient protéger le miroir. Celui-ci repose sur les quatre supports de butées latérales. Le couvercle est assez surélevé par rapport au miroir pour bien laisser passer l’air , mais le centre est percé pour laisser passer le bas du miroir secondaire et son gobelet de protection, en position transport. L’ouverture pratiquée dans le couvercle est obturée par une pièce cylindrique (morceau de gobelet plastique) qui sert également de poignée. La boîte à miroir comprend en outre un ventilateur pour accélérer la mise en température du miroir. C’est un ventilateur pour micro-processeur de PC, alimenté par 2 piles de 4,5 V. L’air est aspiré de l’intérieur et rejeté à l’extérieur. La boîte à miroir accueille des contrepoids : deux contrepoids de 1 kg derrière le miroir (côté extérieur) obtenus par moulage de plomb de récupération dans des boîtes à sardine, et des morceaux de profilé en acier logés dans les coins.

Les tubes de la structure serrurier

N’ayant pas trouvé de tubes alu du diamètre et de l’épaisseur que je souhaitais, j’ai acheté des manches à balais en alu. Il se trouve qu’ils sont télescopiques (un tube de 22 coulisse dans un tube de 25), car en manche simple je n’ai pas trouvé assez long. Il y a un tout petit peu de jeu à la jonction, forcément, et cela a été un point d’inquiétude ; mais finalement cela n’a pas l’air trop gênant (à confirmer après essais plus poussés avec collimation très fine). En contrepartie, j’ai la possibilité de raccourcir mes tubes pour le transport.

Les tubes sont aplatis à chaque extrémité. Chaque partie aplatie est renforcée par un morceau de plat alu inséré dans le tube avant écrasement. A l’extrémité basse, chaque tube est fixé à la boîte à miroir par une vis de 6 mm munie d’une molette « papillon ». Une petite plaque d’alu vient renforcer la boîte à miroir à l’endroit de la fixation. Au lieu d’un trou pour le passage de la vis dans la partie écrasée du tube, j’ai pratiqué une rainure ; ceci permet de laisser les vis à demeure lors des opérations de montage/démontage, qui s’en trouvent ainsi facilitées. Un petit ergot en bas de chaque tube empêche le tube de se détacher si jamais la vis de fixation n’est pas serrée à fond : l’ergot vient buter contre la plaque alu de la boîte à miroir.

A l’extrémité haute, les tubes sont fixés deux par deux sur une équerre en alu, qui constitue l’interface avec la cage du secondaire. Les quatre équerres sont munies de vis de 6 mm pour fixation à la cage. J’ai travaillé les vis de façon à les rendre imperdables pour éviter qu’elles ne tombent vers le miroir primaire lors du dévissage, et pour simplifier le montage/démontage.

Le rocker et les tourillons

Le rocker est réalisé dans du contreplaqué de 12 pour ce qui concerne les supports des tourillons, et de 8 pour les deux autres côtés. Le fond est formé d’une superposition d’une plaque de contreplaqué de 8, et d’une autre de 15. La plaque de 15 est ajourée pour l’alléger et pour que les profilés de renfort à l’arrière de la boîte à miroir puissent s’ « incruster » dans le fond du rocker.

Le fond du rocker accueille un roulement à bille dans lequel passe l’axe de rotation en azimut. Il est recouvert de Formica, sur lequel vient frotter le Téflon de la base. Les supports des tourillons sont bien sûr munis de patins Téflon. Les tourillons sont en CTP 15, de diamètre 369mm, et garnis sur la tranche de bandes plastiques thermocollantes. Le rocker est conçu de manière à pouvoir accueillir, en position de rangement, la boîte à miroir, ainsi que les tourillons de part et d’autre de celle-ci. La position « rangement » s’obtient en faisant pivoter de 90° la boîte à miroir par rapport au rocker, puis en démontant les tourillons en agissant sur les vis moletées qui les fixent à la boîte à miroir.

La base

La base est un triangle en CTP 10 muni, côté rocker, de trois patins en Téflon et, côté sol, de trois pieds dévissables. En position rangement, on dévisse les pieds et la base peut alors se loger dans la boîte à miroir, par dessus la cage. Une vis de 8 mm sert d’axe d’azimut et fait la liaison avec le rocker.

Le couvercle-marchepied

En configuration transport, le rocker est fermé par un couvercle, qui par ailleurs sert de marchepied pour rehausser d’une dizaine de centimètres les observateurs de petite taille. C’est pourquoi je l’ai recouvert de bandes anti-dérapantes.

L’habillage

Délicate question que celle de l’habillage qui recouvre la structure Serrurier (certains parlent de « jupe » ou de « chaussette ») : car elle nécessite certains talents en matière de couture ! Mon épouse a bien voulu être mise à contribution sur point, et je dois dire que je suis comblé : grâce à un tissu noir élastique et bien ajusté aux dimensions et à la forme de l’instrument, le résultat est excellent : un habillage bien tendu qui donne un bel aspect au télescope, et aucun besoin de fixation (pas même de cordon de serrage aux extrémités). L’habillage est pour moi un élément important du télescope car, outre sa fonction de bafflage vis-à-vis des lumières parasites, il joue aussi un rôle de protection sur le terrain : je préfère éviter que le miroir ne soit trop directement exposé à une quelconque chute d’objet ou salissure.

L’ équilibrage

La dernière étape a consisté à équilibrer le tout. Comme je pouvais m’y attendre avec un télescope long et une cage assez lourde, j’ai du y aller fort avec les contrepoids : 2,4 kg à l’intérieur de la boîte à miroir (dans les angles), et 2,2 kg à l’extérieur, derrière le miroir. Et comme cela ne suffit toujours pas lorsque le télescope est muni de son chercheur, de son pointeur et d’un gros oculaire, j’ai ajouté deux ressorts tendus entre le rocker et les tourillons (la configuration définitive a nécessité quelques tâtonnements).