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Qui a inventé le télescope ? De la lunette de 1608 à Hubble et James Webb

Personne n'a inventé « le » télescope d'un seul coup. La première lunette d'approche connue est liée au lunetier néerlandais Hans Lippershey, qui dépose une demande de brevet en 1608 ; Galilée la transforme en instrument d'astronomie en 1609-1610, et Isaac Newton construit vers 1668 le premier télescope à miroir. La définition d'un télescope a donc changé avec l'histoire : au sens strict, c'est un instrument à miroir, mais on a longtemps employé le mot pour tout instrument qui rapproche les astres.

Lippershey a-t-il vraiment inventé la première lunette en 1608 ?

C'est la réponse la plus répandue, et elle est solide à une nuance près. En octobre 1608, Hans Lippershey, fabricant de lunettes installé à Middelbourg, aux Pays-Bas, s'adresse aux autorités des Provinces-Unies pour obtenir un brevet sur un instrument permettant de voir de loin comme si l'on était tout près. Les documents conservés montrent que les responsables néerlandais s'y sont intéressés de près : ils ont commandé des exemplaires, destinés à un usage militaire possible, et ont examiné la demande.

Le brevet n'a pourtant pas été accordé. Les autorités ont jugé que le principe était trop simple à copier, et que d'autres personnes revendiquaient la même idée au même moment. C'est là que la paternité devient délicate. Un autre lunetier, Jacob Metius, d'Alkmaar, a déposé une demande quelques semaines plus tard. Le nom de Zacharias Janssen, lui aussi lunetier à Middelbourg, circule également depuis le XVIIe siècle, mais les sources qui lui attribuent l'invention sont plus tardives et plus discutées.

La formulation prudente consiste donc à dire que la lunette est apparue aux Pays-Bas vers 1608, et que Lippershey est le premier dont la démarche est attestée par des documents officiels. Il serait excessif d'affirmer qu'il a seul « trouvé » l'idée : l'assemblage d'une lentille convergente et d'une lentille divergente était à la portée de nombreux artisans qui fabriquaient déjà des verres de lunettes.

Notez aussi que l'objet de 1608 n'est pas un télescope au sens moderne. C'est une lunette, c'est-à-dire un tube muni de lentilles. La différence compte, et elle explique à elle seule une bonne partie de la confusion sur l'inventeur.

Que fait Galilée, et pourquoi son nom reste-t-il attaché à l'invention ?

Galilée n'a pas inventé la lunette, et il ne l'a jamais prétendu en ces termes. Il apprend en 1609 qu'un instrument de ce genre circule aux Pays-Bas. À partir de cette information, il fabrique lui-même une lunette, en taille et en polissant des lentilles, puis il l'améliore nettement : ses premiers modèles grossissent quelques fois, ses meilleurs instruments atteignent environ une vingtaine de fois.

Ce qui change tout, c'est ce qu'il en fait. Il la tourne vers le ciel à la fin de 1609 et publie ses résultats en mars 1610 dans un petit ouvrage, le Sidereus Nuncius, le « Messager céleste ». Il y décrit des montagnes et des cratères sur la Lune, un grand nombre d'étoiles invisibles à l'œil nu, et surtout quatre petits astres qui accompagnent Jupiter et changent de position d'une nuit à l'autre : ce sont les quatre grosses lunes de Jupiter, que l'on appelle aujourd'hui les lunes galiléennes.

Ces observations montrent qu'un astre peut avoir des satellites qui ne tournent pas autour de la Terre. Elles ont pesé lourd dans le débat sur le modèle de l'Univers. Son nom reste donc attaché à l'instrument non pas parce qu'il l'a inventé, mais parce qu'il a été le premier à en faire un outil d'astronomie à grand retentissement. Le mot « télescope » lui-même apparaît en 1611, à Rome, pour désigner l'instrument de Galilée : il vient de deux mots grecs signifiant « voir au loin ».

Cet épisode fait partie d'une longue tradition d'observation du ciel, dont la histoire du globe céleste raconte une autre facette, celle de la représentation des constellations.

Quelle différence entre une lunette et un télescope ?

Une lunette, ou réfracteur, concentre la lumière avec des lentilles : la lumière est « réfractée », c'est-à-dire déviée en traversant le verre. Un télescope, ou réflecteur, utilise un miroir concave pour la collecter : la lumière est « réfléchie ». Le vocabulaire courant mélange les deux, et on entend souvent « télescope » pour une lunette, d'où la question de l'inventeur.

Le schéma de Galilée associe une lentille convergente à l'avant et une lentille divergente à l'oculaire ; l'image est droite mais le champ très étroit. En 1611, Johannes Kepler décrit une autre combinaison, avec deux lentilles convergentes : l'image est renversée, mais le champ est plus large et le grossissement plus facile à augmenter. C'est ce principe qui équipera ensuite la plupart des lunettes astronomiques.

Les lunettes de l'époque souffraient d'un défaut qui limitait leur taille : la dispersion des couleurs, ou aberration chromatique. Le verre ne dévie pas toutes les couleurs de la même façon, et les objets brillants se bordent d'un halo coloré. Pour limiter l'effet, les astronomes du XVIIe siècle ont fabriqué des lunettes de focale démesurée, parfois de plusieurs dizaines de mètres, quasiment impossibles à manier. Cette impasse a donné un avantage au miroir.

Qui a construit le premier télescope à miroir ?

L'idée d'utiliser un miroir est discutée dès les années 1630, notamment par des savants comme Marin Mersenne. En 1663, l'Écossais James Gregory publie le principe d'un télescope à miroir, mais il ne parvient pas à en faire construire un de bonne qualité. Le premier instrument de ce type connu pour avoir fonctionné est celui d'Isaac Newton, réalisé vers 1668.

Newton fabrique un petit télescope de quelques centimètres de diamètre, avec un miroir métallique poli et un petit miroir plan incliné à 45 degrés, qui renvoie la lumière vers le côté du tube. Cette disposition porte toujours son nom. Il en présente un exemplaire à la Royal Society de Londres en 1671. Son intérêt est double : le miroir ne produit pas d'aberration chromatique, et on peut le fabriquer en grand diamètre plus facilement qu'une lentille.

Peu après, en 1672, l'Anglais Laurent Cassegrain, dont l'identité exacte reste discutée, propose une autre configuration, à deux miroirs, qui replie le trajet de la lumière pour obtenir un tube court. Elle est encore très répandue aujourd'hui dans les télescopes compacts.

Aux XVIIIe et XIXe siècles, William Herschel construit de grands télescopes à miroir métallique et découvre Uranus en 1781 ; plus tard, les miroirs en verre argenté deviennent la norme. Au début du XXe siècle, les grands observatoires de montagne alignent des miroirs de plus de deux mètres de diamètre.

Les grandes étapes en un coup d'œil

Que change le télescope Hubble ?

Le télescope spatial Hubble est lancé en avril 1990 par la navette spatiale américaine. Il porte le nom de l'astronome Edwin Hubble, qui a montré dans les années 1920 que l'Univers contient d'autres galaxies que la nôtre. Son miroir principal mesure 2,4 mètres de diamètre : c'est moins que les plus grands télescopes terrestres, mais sa position change tout. Placé en orbite autour de la Terre, il n'est plus gêné par l'atmosphère, qui trouble l'image et absorbe une partie de la lumière.

Le début de la mission est pourtant difficile : le miroir présente un défaut de courbure découvert peu après le lancement, qui rend les images floues. Une mission de maintenance de la navette, en décembre 1993, installe un dispositif correcteur, et Hubble livre alors les images qui l'ont rendu célèbre. Plusieurs autres missions de maintenance ont suivi, ce qui est une particularité remarquable de ce télescope. Pour comprendre ce que l'on appelle exactement le télescope spatial Hubble, on peut retenir qu'il observe surtout la lumière visible, l'ultraviolet et une partie du proche infrarouge.

Qu'apporte le télescope James Webb ?

Lancé le 25 décembre 2021, le télescope James Webb n'est pas le successeur de Hubble au sens strict : il regarde dans un autre domaine de lumière, principalement l'infrarouge. Cette lumière traverse mieux les nuages de poussière où naissent les étoiles, et permet d'observer des galaxies très lointaines, dont la lumière, étirée par l'expansion de l'Univers, nous arrive décalée vers l'infrarouge.

Son miroir principal mesure 6,5 mètres. Il est trop grand pour tenir dans une fusée : il est donc formé de 18 éléments hexagonaux qui se déploient une fois dans l'espace. Le télescope est placé à environ 1,5 million de kilomètres de la Terre, en un point d'équilibre appelé point de Lagrange L2, derrière un grand pare-soleil qui le maintient à très basse température. Ce froid est indispensable : un instrument chaud émet lui-même de l'infrarouge qui noierait les signaux faibles.

Peut-on encore observer avec un instrument proche de ceux de Galilée ?

Oui, et c'est une expérience étonnante. Une simple paire de jumelles de bonne qualité donne un spectacle comparable à celui de Galilée : le relief de la Lune, les quatre grosses lunes de Jupiter, des amas d'étoiles. Un petit instrument bien utilisé de nos jours est d'ailleurs meilleur que les lunettes de 1610, dont les images étaient déformées et le champ très réduit. Si cela vous donne envie d'essayer, commencez par le guide du télescope pour débutant, puis voyez les principes de la lunette face au télescope pour choisir une famille d'instruments.

Ce que Galilée a vu en 1610 reste visible aujourd'hui, sans appareil complexe. Avec un instrument modeste, trouver les lunes de Jupiter ou les cratères de la Lune est un excellent premier projet. Pour aller plus loin, le guide pour utiliser un télescope détaille les réglages du premier soir.

Questions fréquentes

Qui a inventé le télescope, en une phrase ?

La lunette est liée à Hans Lippershey (1608) sans que la paternité soit tranchée, Galilée l'a rendue astronomique (1609-1610) et Isaac Newton a construit le premier télescope à miroir qui fonctionne (vers 1668).

Galilée a-t-il inventé la lunette astronomique ?

Il n'a pas inventé la lunette, mais il l'a améliorée et il est l'un des premiers à l'avoir tournée vers le ciel pour en publier des découvertes, dès 1610.

Pourquoi a-t-on abandonné les lentilles pour les miroirs ?

Un miroir n'a pas d'aberration chromatique et peut être fabriqué en bien plus grand diamètre. Il ne faut le soutenir que par l'arrière, alors qu'une lentille doit être tenue par ses bords.

Hubble et James Webb sont-ils des télescopes à miroir ?

Oui, tous deux. Hubble a un miroir de 2,4 mètres, James Webb un miroir de 6,5 mètres en segments hexagonaux, et les deux observent depuis l'espace.