Peut on voir le drapeau américain sur la Lune avec un télescope ?

 

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Il y a une question qui revient souvent lors des séances d’observation publiques, ou lorsque je discute d’astronomie avec des « non initiés » :

Peut on voir le drapeau américain sur la Lune ?

Pour répondre autrement que par un simple « oui » ou « non », il nous faut détailler quelques notions d’optique qui vont nous permettre de déterminer le niveau de détail visible sur notre satellite avec différents télescopes.

Le 20 juillet 1969, Neil Armstrong, suivi de près par Edwin « Buzz » Aldrin, écrivaient l’Histoire, en posant pour la première fois le pied sur la Lune.

C’est un petit pas pour l’Homme, mais un bond de géant pour l’Humanité.

 

 

Les américains, trop fiers d’avoir coiffé au poteau leurs rivaux russes dans la course à la Lune, plantèrent la bannière étoilée sur notre satellite.

Ce drapeau restera sur place, mais pas seulement. Les astronautes laissèrent aussi à leur départ la base du module lunaire d’une taille d’environ 4 mètres.

Peut on alors espérer voir un de ces éléments avec un télescope ?

Pour déterminer le niveau de détail visible dans un instrument astronomique, il est nécessaire de balayer une idée reçue.

Grossir davantage ne donnera pas davantage de détails.

Le seul élément qui importe est la quantité de lumière reçue. En d’autres termes, plus le télescope est gros, plus il collectera de lumière, et plus fins seront les détails visibles. Un télescope doté d’un miroir d’1 mètre comme au pic du midi donnera plus de détails sur la Lune qu’un télescope d’amateur de 200 ou 300 mm.

Le niveau de détail accessible est communément nommé « pouvoir séparateur » (ou pouvoir de résolution), et il est uniquement dépendant du diamètre du miroir primaire du télescope, sans mention de grossissement ou de focale.

La formule permettant de déterminer le pouvoir séparateur d’un instrument astronomique est la suivante :

R=12/D

Où R est le pouvoir séparateur exprimé en secondes d’arc, et D le diamètre du télescope en centimètres.  Il y a 3600 secondes d’arc dans un degré, la Lune ayant une taille apparente d’environ 0,5° soit 1800 arcsec. Plus la valeur du pouvoir séparateur est faible, plus de fins détails seront visibles.

Qu’est ce que cela nous apprends ?

Wedge

 

D’après la formule précédente, un télescope amateur de 200 mm  possède donc un pouvoir séparateur théorique de 0.6″ (arcsec).

Le plus grand télescope au monde, le GTC, possède un miroir primaire de 10.4 mètres, et un pouvoir séparateur théorique de 0.0115″.

Ces pouvoirs séparateurs théoriques sont malheureusement fortement dégradés par la turbulence atmosphérique.

Qu’à cela ne tienne, prenons le télescope spatial Hubble !

Celui-ci est équipé d’un miroir primaire de 2.4 m, ce qui nous donne un pouvoir séparateur de 0.05″.

Ces valeurs peuvent paraître abstraites mais il faut s’imaginer que 0.05″ représente la taille d’une pièce d’un euro vue à une distance de 92 Km.

Dans la pratique, ces valeurs théoriques doivent être multipliées par deux pour approcher des valeurs réelles, mais restons dans un cas de figure théorique parfait et continuons notre analyse.

Le Lune est en orbite autour de la Terre à une distance d’environ 400 000 Km.

Quelle est la taille du plus petit objet visible sur la Lune par ces trois télescopes ?

La formule permettant de déterminer la taille d’un objet en secondes d’arc en fonction de sa taille et de sa distance est la suivante :

α = (d/D) x 206265

  • d est la taille de l’objet
  • D est la distance de cet objet (dans la même unité que d)
  • α la taille de l’objet en secondes d’arc

Calculons la taille en secondes d’arc de la base du module lunaire (de 4 mètres, soit 0.004 Km) vue à une distance de 400 000 Km.

α = (0.004/400000) x 206265
α = 0.002"

La base du module lunaire ne fait que 0.002 secondes d’arc à une distance de 400 000 Km. Nous sommes donc très loin des valeurs théoriques de résolution que nous avions calculé plus tôt, quel que soit le télescope. Les 600 Km d’altitude moyenne du télescope spatial Hubble sont malheureusement négligeables dans ce calcul.

En prenant la réciproque de la formule précédente, nous déterminons la taille des objets visibles sur la Lune par nos trois télescopes :

d = (400000/206265) x α

d étant la taille de l’objet en Km, α le pouvoir séparateur de l’instrument.

  • Télescope amateur (0.6″) : 1.16 km (aux alentours de 3 km en réalité)
  • GTC (0.0115″ ) : 0.022 km → 22 m (≈ 45 m)
  • Hubble (0.05″) : 0.096 km → 96 m (≈ 200 m)

Hubble, si on le pointait vers la Lune dans des conditions optimales, ne serait pas capable de voir un objet plus petit que le Stade de France à sa surface.

Pour voir le module lunaire, d’une taille de 4 mètres, il faudrait dans des conditions parfaites un télescope muni d’un miroir primaire de 60 mètres, soit près de 6 fois la taille du plus gros télescope existant actuellement. Je vous fait grâce de la taille du télescope nécessaire pour voir le drapeau américain.

La réponse est donc sans appel :

Il est impossible de voir le drapeau américain sur la Lune, quel que soit le télescope employé.

Lorsque l’on observe la Lune au télescope, on a l’impression de « voler » au-dessus de celle-ci. Les cratères et détails que nous voyons nous paraissent faussement très proches. Il est difficile de prendre conscience de la taille des cratères que nous observons en ayant l’œil à l’oculaire. Pour illustrer mes propos, voici une photo que j’ai réalisée qui indique la taille des reliefs Lunaires :

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Les cratères visibles se mesurent donc en dizaines ou centaines de kilomètres et les détails les plus fins restent largement hors de portée des moyens actuels.

Cependant, l’astronomie a évolué plus rapidement ces 50 dernières années que les 2000 précédentes. Les techniques de pointe nous permettront peut être un jour d’observer le drapeau sur la Lune, maintenant devenu symboliquement blanc suite à son exposition prolongée aux rayons solaires.

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Article inspiré de 
"Moon hoax: why not use telescopes to look at the landers?" 
par  Phil Plait.