Collimation d'un Ritchey-Chrétien: le RC GSO 8"

 

LA COLLIMATION DU RC GSO 8 ‘’

 


Collimater un Ritchey-Chrétien nécessite en théorie des réglages sur plusieurs axes de mobilité :

 

- réglage du miroir primaire
- réglage du miroir secondaire
- réglage du tilt du porte oculaire
- réglage de la co-axialité primaire secondaire.

 

Le réglage du miroir primaire se trouve à l’arrière du tube, par 6 vis, trois tirantes et 3 bloquantes. 3 ou 6 vis servent généralement à régler le secondaire à l’avant du télescope. Le réglage du porte-oculaire se fait indépendamment du primaire par 6 vis agissant sur le tilt (l’inclinaison) du porte-oculaire. La co-axialité primaire secondaire se fait au niveau du support du secondaire par des réglages qui positionnent latéralement l’axe du secondaire par rapport au primaire.

 

Ces axes de mobilité sont tous disponibles sur des instruments haut de gamme, à citer par exemple les RCOS. Le modèle RC GSO 12’’ a quant à lui les deux réglages arrière séparés.

 

Sur un instrument comme le RC GSO 8’’ ou ses équivalents Astrotech 8’’ ou Orion RC 8 le rapport qualité prix a été privilégié et les seuls axes de réglage disponibles sont ceux du secondaire et du primaire (fig1a et 1b). Ce qui va rendre les choses un peu plus compliquées. De plus il est recommandé par le concepteur de ne jamais toucher au réglage du primaire. En effet un compromis optimum réalisé en usine fixe de façon définitive le miroir principal, ne laissant au client que la possibilité de collimater le secondaire.

 

Fig1a - Partie avant montrant les 3 vis hexagonales de réglage du miroir secondaire du RC GSO 8’’

 


Fig 1b Partie arrière du tube montrant les paires de vis de réglage du primaire à la base du PO (chromée=tirante, noire=bloquante).

 


Partant de là, si l’on n’est pas satisfait du réglage et si on touche à l’alignement du primaire, le compromis de réglage en usine est perdu définitivement et il devient impossible de retrouver une collimation satisfaisante. En conséquence il devient par ce fait impossible de procéder au lavage des miroirs.

 

C’est ce qui m’est arrivé et j’ai du passer des centaines d’heures sur le net (voir les principaux sites en bas de page) et dehors afin de retrouver une technique reproductible aboutissant à nouveau à des images correctes. C’est cette technique que je voudrais exposer ici.

 

Principe de la collimation.

 

Contrairement à d’autres formules optiques qui sont plus tolérantes (Newton) la collimation des RC doit être extrêmement fine. Il s’agit en effet de mettre face à face les axes optiques du primaire (hyperbolique concave) et du secondaire (hyperbolique convexe) ce qui a pour effet simultané d’aplanir le champ et d’éliminer la coma.

 

La procédure classique d’alignement du RC est la suivante :

 

1- Alignement du porte oculaire. En introduisant un laser de haute qualité dans le porte-oculaire (PO), aligner le PO de telle sorte que le faisceau pointe exactement au centre de la marque centrale du secondaire.


2- Alignement du secondaire. En agissant sur les réglages à l’avant, orienter le secondaire de telle sorte que le faisceau revienne exactement au centre de la mire du laser.


3- Alignement du primaire. Sur une étoile, aligner le primaire jusqu’à obtenir l’image intra et extrafocale la plus parfaite possible.

 

Cela a l’air parfait et simple, mais il va sans dire que sur notre type d’instrument cela pose un problème, car le primaire et le PO sont solidaires et ont un seul réglage commun, celui de l’arrière du télescope. Dès lors que l’on touche au primaire, il faut rattraper une correction au secondaire, car le PO dévie, puis on est obligé de revenir au primaire. Certains procèdent par itération, mais comment contrôler ? Je me suis vite aperçu que cette méthode répondait à la même problématique que d’essayer de faire tenir une bille sur un ballon !

 


Les essais infructueux

 

Je me suis procuré procuré une platine de réglage du tilt du porte oculaire, mais dans le fond le problème est toujours présent car dès que l’on touche à l’axe du primaire on déporte l’axe optique et on est obligé de retrouver le centre par tâtonnements successifs et sans moyen de contrôle.

 

 

Fig.2 Platine de réglage du porte oculaire Teleskop Service

 


Je me suis également procuré le logiciel CCDInspector, malheureusement pas donné ( 167 euros).
Il offre une possibilité de réglage une étoile ou multi-étoile en temps réel en donnant des indications de valeur et de direction sur le correction à faire. En revanche il ne fonctionne en live qu’avec 2 logiciels : CCDSoft et MaxIm DL. Je me suis de plus interrogé sur la cohérence des résultats qui dépendent fortement de l’homogénéité du champ d’étoiles.

 

J’ai également essayé de nombreux réglages le jour à l’étoile artificielle. Ils n’ont jamais rien donné car là interviennent des problèmes de température du tube et des problèmes de flexion du miroir car on travaille à l’horizontale.

 


Proposition d’une procédure pour collimater le RC GSO 8’’

 

Elle se déroule en 3 étapes :

 

- Alignement du secondaire
- Alignement du primaire
- Collimation finale

 

Les deux premières étapes se déroulent en pleine lumière et la troisième la nuit sur un champ d’étoiles.

 

1 . Alignement du secondaire

 

1.1- Placer le PO directement sur le fond du télescope ce qui minimise le tilt. Introduire un laser de collimation dans le PO et se débrouiller pour que le rayon de celui-ci pointe exactement dans le centre de la marque du centre du miroir secondaire.

 

1.2- A l’aide des vis de réglage du secondaire situées à l’avant, régler pour obtenir le retour du faisceau au centre de la mire du laser.

 

L’emploi d’un oculaire type Cheshire donne d’ailleurs le même résultat. On pointe le télescope sur un mur blanc bien éclairé. Il faut centrer le point noir dans le milieu du reflet de la mire.

 


2. Alignement du primaire

 

Je remercie J.M. Lecleire de m’avoir montré cette technique.
Pointer le télescope sur un mur blanc bien éclairé. Observer dans l’axe du télescope et à environ 70cm depuis l’arrière à travers juste le porte-oculaire vide. On voit du bord vers le centre :

 

- le bafflage du trou du primaire
- le bord du jour
- le 1° reflet du jour avec l’araignée
- un premier anneau noir fin A. Pour le voir se détacher, il faut reculer à environ 0,7 à 1m à l’arrière du tube. C’est le reflet du baffle du secondaire.
- le 2° reflet du jour, l’anneau clair B, avec le second reflet de l’araignée, plus fin que le premier.
- le second anneau noir large C, reflet du bafflage du trou du primaire
- le reflet de l’œil
- la marque centrale du secondaire.

Il s’agit d’obtenir une image parfaitement concentrique des anneaux A B et C, et notamment l’anneau B doit être parfaitement circulaire.

C’est le premier niveau de collimation du primaire.

 

Fig.3 Reflets du miroir secondaire à partir de l’ouverture arrière du télescope à une distance d’environ 70 cm.

Attention : si vous effectuez les tests 1 et 2 sur des tubes qui délivrent de bonnes images, ne vous étonnez pas si les figures que voyez dans vos visées ne sont pas exactement centrées. Ne touchez à rien. Ne dérèglez pas un tube collimaté !


3- Collimation finale

 


Les 2 étapes précédentes peuvent correspondre à ce qu’on pourrait appeler la collimation mécanique, alors qu’interviendrait à présent la collimation optique. On va voir que le réglage final nécessite encore de fines corrections. Cela provient de minuscules écarts entre les lignes théoriques et les lignes réelles du chemin optique.

 

On va maintenant pointer le télescope sur une étoile et effectuer un star-test classique (http://legault.perso.sfr.fr/collim_fr.html), soit une visée directe sans renvoi avec un fort grossissement sur une étoile de bonne magnitude. On pourra constater la plupart du temps que l’alignement est parfait, il n’y a rien à retoucher. Si ce n’est pas le cas on retourne aux étapes 1 et 2.

 

On obtiendra le même résultat sur une acquisition d’image de la même étoile défocalisée : image en couronne (donut) avec point central au milieu et anneaux parfaitement concentriques (fig. 4)

 


Fig 4 Image d’une étoile défocalisée fortement zoomée.


Si ce n’était pas le cas, on ajustera les vis de réglage du secondaire afin de centrer au mieux possible la couronne.

Mais la surprise viendra lorsqu’on fera une acquisition d’image que l’on verra fuir les étoiles en ellipses de plus en plus allongées en se rapprochant des bords, particulièrement sur un bon tiers de l’image…

 


Fig 5 Collimation imparfaite : les étoiles ont allongées en ellipses dans le tiers en bas à gauche ou les aigrettes des étoiles sont de plus dédoublées dans la direction opposée.

 


En fait la collimation finale sera pilotée à partir de ce stade en observant une image de la CCD en mode acquisition sur des poses courtes de quelques secondes à peine.

Elle s’effectuera sur un champ d’étoiles défocalisé. On choisit pour cette opération un amas ouvert, comme ici NGC 869, l’un du Double Amas de Persée.

On obtient l’image d’un champ de couronnes :

 

 

 

Fig. 6 Image brute d’un champ d’étoiles défocalisé.

 

Hormis les étoiles de la partie centrale qui ne sont pas déformées, celles des parties périphériques s’allongent vers l’extérieur.

Si on y regarde de plus près, on constate qu’il existe une plage dans laquelle les couronnes ne sont pas déformées et que le centre de cette plage est décentré par rapport au centre de l’image, ou plutôt par rapport à l’axe optique du système.

 


Fig. 7 En surbrillance la plage d’étoiles non étirées.

 

Le réglage final consiste naturellement à faire coincider la plage d’étoiles non étirées avec le centre de l’image (considéré comme centre optique du système) en agissant sur les réglages du miroir secondaire. : Fig 8

 

 

 


Fig 8 -Champ d’étoiles défocalisées et centré

 

Après avoir fait la mise au point, on vérifie maintenant avec des poses sur une image réelle :

 


Fig 9 Image de test après le centrage du secondaire : l’instrument est collimaté.

 

Le but est donc atteint après des ajustements mineurs sur le secondaire.

 

 

10 décembre 2012

Principaux liens concernant la collimation du RC GSO 8"

 AstroTech AT 8 RC .pdf

Deep Space Place

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