Grand Oral Lunette Astronomique

« Introduction La mission Artémis II marque un tournant majeur dans l’exploration spatiale. Plus de cinquante ans après les missions Apollo, des astronautes vont à nouveau s’aventurer autour de la Lune.

L’équipage, composé de Reid Wiseman, Victor Glover, Christina Koch et Jeremy Hansen, atteindra une distance de plus de 400 000 kilomètres de la Terre, soit plus loin que tout ce que l’Homme a réalisé jusqu’à aujourd’hui. Face à cet exploit, on peut se poser une question simple : serait-il possible, depuis la Terre, de suivre la capsule Orion lors de sa mission ? Autrement dit, est-il possible d’observer la navette Orion du programme Artémis II à l’aide d’une lunette astronomique ? Pour répondre à cette question, je vais d’abord expliquer le fonctionnement d’une lunette astronomique et ses limites.

Ensuite, je montrerai s’il est possible d’observer la navette à très grande distance.

Puis, je déterminerai jusqu’à quelle distance cette observation devient possible.

Enfin, j’expliquerai pourquoi, en pratique, cette observation reste très difficile. I) Fonctionnement et limites d’une lunette astronomique Une lunette astronomique est un instrument d’optique qui permet d’observer des objets très éloignés, comme les planètes ou les étoiles.

Elle est constituée principalement de deux lentilles. La première lentille est l’objectif.

Son rôle est de capter la lumière provenant de l’objet observé et de former une image réelle.

La seconde lentille est l’oculaire. Elle sert à agrandir cette image pour que l’œil puisse l’observer. Le paramètre le plus important d’une lunette est le grossissement.

Il correspond au facteur par lequel l’image est agrandie.

Par exemple, un grossissement de dix signifie que l’objet apparaît dix fois plus grand. Cependant, augmenter le grossissement ne suffit pas pour voir un objet.

L’œil humain possède une limite appelée pouvoir séparateur.

Il correspond à la plus petite séparation angulaire que l’on peut distinguer.

En moyenne, cette limite vaut environ 3 x 10-4 radians. Cela signifie que si un objet apparaît sous un angle plus petit que cette valeur, il sera impossible de le distinguer, même avec un instrument. Ainsi, pour observer un objet lointain, il faut que son image agrandie soit suffisamment grande pour dépasser cette limite.

Cela impose donc un grossissement minimal. II) Peut-on observer Orion à 400 000 kilomètres ? On s’intéresse maintenant à la distance maximale atteinte par la mission, qui est d’environ 406 771 kilomètres. Pour savoir si la navette est observable, on doit calculer l’angle sous lequel elle est vue depuis la Terre.

Cet angle est appelé angle apparent. On utilise une relation simple issue de la trigonométrie : l’angle est approximativement égal à la taille de l’objet divisée par sa distance. La navette Orion mesure environ 7 mètres.

En appliquant cette relation, on obtient un angle extrêmement petit, de l’ordre de 1,7 x 10-8 radians. Cet angle est très largement inférieur au pouvoir séparateur de l’œil.

Cela signifie que la navette est totalement invisible à l’œil nu. On cherche alors le grossissement nécessaire pour rendre cet objet visible.

On utilise pour cela la relation entre le grossissement, le pouvoir séparateur et l’angle apparent. On obtient alors un grossissement d’environ 18 000. Or, les lunettes astronomiques actuelles ne permettent pas d’atteindre un tel grossissement.

Même les plus grandes restent largement en dessous de cette valeur, comme celle de Nice avec un grossissement de 2250. On peut donc conclure qu’il est impossible d’observer la navette Orion à cette.... »