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Planétarium: histoire d’une machine à montrer les étoiles

Planétarium: histoire d’une machine à montrer les étoiles

Chaque année en France, plus d’un million de visiteurs prennent place sous la coupole d’un planétarium. Depuis les années 2000, les planétariums sont devenus de véritables centres culturels, proposant des conférences, des spectacles immersifs et des programmes éducatifs pour tous les âges. Ils jouent un rôle crucial dans la sensibilisation du public aux questions de l’astronomie, de l’astrophysique et de l’exploration spatiale. Leur nombre ne cesse de croître et l’offre culturelle qu’ils proposent permet de satisfaire les attentes de tous les publics.

Planétaire Zeiss Starmaster utilisé au Palais de la découverte de 1997 à 2019. (© S. Fontaine)

 

Un planétarium sert à reproduire l’aspect de la voûte céleste et les mouvements observables dans le ciel au cours du temps (phases de la Lune, mouvements des planètes le long de l’écliptique, etc.). Traditionnellement, il s’agit d’un dispositif comprenant un système optique de projection d’étoiles et de planètes appelé planétaire et une coupole servant de surface de projection. De nos jours, les systèmes de projection numérique permettent la diffusion de vidéos sur toute la surface du dôme, offrant une immersion totale parmi les étoiles de la Galaxie et rendant possible la visite d’astres lointains.

Les origines

Le mot planétarium est très ancien : dans l’Antiquité, il désignait une maquette représentant le Système solaire et les mouvements des astres mobiles (Soleil, Lune et planètes).À la fin du XVIIe siècle apparaissent les modèles héliocentriques, comme celui de Christiaan Huygens construit en 1682. Mais à cette époque, les planétariums ne ressemblaient pas du tout à ceux que l’on connaît aujourd’hui ; ils ne représentaient pas les étoiles !

C’est en 1664 qu’apparaît le véritable ancêtre du planétarium tel qu’on se l’imagine aujourd’hui : le Globe de Gottorp, construit par le duc Frédéric III de Holstein-Gottorp au sein de son château situé dans le nord du Schleswig-Holstein, en Allemagne. Mesurant environ 3 mètres de diamètre, le Globe de Gottorp représentait la sphère terrestre sur sa face extérieure et abritait un planétarium dans son intérieur. Les étoiles, l’écliptique et les figures mythologiques des constellations étaient peints sur la paroi. Le globe était monté sur un axe qui permettait sa rotation afin de simuler le mouvement diurne et une dizaine de spectateurs pouvaient y prendre place pour admirer le ciel « tourner tout autour de soi»!

 

Reconstitution du Globe de Gottorp. (©Stiftung Schleswig-Holsteinische Landesmuseen)

 

En 1923, le premier planétarium projette ses étoiles sous la coupole installée sur le toit de l’usine Zeiss, à Iéna, Allemagne. (© Zeiss archive)

 

Voir et comprendre le ciel grâce à des ampoules

En 1919,Walther Bauersfeld, directeur de la société allemande Carl Zeiss, imagine le concept de planétarium moderne. Il confie la réalisation technique du projet à Max Wolf (directeur de l’observatoire de Heildelberg) et à Oskar von Miller (ingénieur et cofondateur du Deutsches Museum de Munich). Le prototype fut présenté en 1923, au siège de la société Zeiss, à Iéna (Allemagne). Le concept est celui employé encore aujourd’hui : « un ciel artificiel éclairé de l’intérieur par un projecteur central ». Pour ce faire, la lumière d’une lampe traverse les trous percés dans des plaques métalliques et se projette sur une coupole. Chaque trou correspond à la position d’une étoile. D’autres appareils motorisés permettent de projeter et de déplacer l’image des planètes, de la Lune et du Soleil le long de l’écliptique. Le tout offrant une simulation du ciel étoilé assez réaliste et dont certains mouvements sont fidèlement reproduits. Outre la présentation des constellations, le conférencier peut donc montrer et expliquer le mouvement diurne, les éclipses, les rétrogradations planétaires, etc.Tous ces mouvements célestes sont présentés « vus depuis la Terre » : les explications doivent donc être données en se référant au système géocentrique, ce qui exige un grand talent de vulgarisation de la part des conférenciers « planétaristes » pour expliquer des notions parfois complexes. Pendant longtemps, la présentation du phénomène des saisons a même servi de test pour le recrutement des nouveaux planétaristes.

En 1925, le premier planétarium fut installé au Deutsches Museum de Munich. Le succès fut immédiat et le concept se répandit rapidement dans le monde entier, en particulier aux États-Unis et en Europe. Des villes comme Chicago (en 1930), NewYork (en 1935) et Paris (en 1937) érigèrent des planétariums qui attirèrent rapidement tous les amateurs de sciences et de technologies ; sans oublier les visiteurs un peu rêveurs, et même romantiques, simplement venus revoir les étoiles disparues depuis déjà longtemps du ciel des grandes villes. Dès le début, les planétariums ont aussi été utilisés pour présenter des spectacles, notamment musicaux. Aujourd’hui encore, de nombreux concerts sont donnés sous les étoiles, pour le plus grand bonheur des astronomes et des mélomanes.

En seulement quelques années de perfectionnement, le planétarium est devenu un outil pédagogique puissant permettant de simuler des phénomènes astronomiques passés, présents et à venir visibles depuis n’importe quel point de la surface terrestre. L’excellente qualité des lentilles développées par la société Zeiss a permis une projection fidèle du ciel et une grande attention a été portée au respect des magnitudes et aux couleurs des étoiles. De nos jours, les planétaires opto-mécaniques, projecteurs qui mêlent mécanique pour rendre compte des mouvements des astres et système optique, projettent environ 9 000 étoiles (pour les deux hémisphères célestes).

Rapidement, de nombreux concurrents de la société Zeiss ont fait leur apparition, comme Spitz, aux États-Unis, à partir de 1947, et GoTo, au Japon, en 1959. Jusque dans les années 2000, la firme allemande est restée le leader mondial incontesté et bénéficie, aujourd’hui encore, d’une notoriété sans égale.

 

Des systèmes en évolution

Progressivement, le nombre de projecteurs annexes intégrés aux nouveaux planétariums a augmenté.Ainsi ont été proposés au catalogue des constructeurs : des projecteurs optionnels de repères astronomiques (équateur céleste, écliptique, cercle de précession, cercles horaire et vertical mobiles, pôles célestes, méridien, etc.), des simulateurs d’éclipses de Lune et de Soleil, des projecteurs de pluies d’étoiles filantes,les figures mythologiques des constellations, etc.

Au milieu des années 1970, le concept de « laserium » fut installé au Griffith Observatory & Planetarium de Los Angeles (Californie, É.-U.). Des effets spéciaux à base de lasers et des images mouvantes, souvent psychédéliques, étaient projetés sur la coupole du planétarium.Aucun commentaire scientifique n’accompagnait cette programmation proposée en fin de journée. Seule de la musique était diffusée grâce à un système audio multicanal qui plaçait le spectateur au centre d’une expérience sensorielle unique. Ce concept a été rapidement présenté dans d’autres planétariums.

Dans les années 1980, afin d’enrichir les présentations, la plupart des planétariums ont été dotés de projecteurs de diapositives. Dans certaines salles, la projection pouvait même se faire sur l’intégralité de la surface de la coupole ! Certes, l’immersion est fantastique, mais le coût d’installation est exorbitant et la maintenance est un défi de chaque instant pour les techniciens (qui sont, parfois, aussi les conférenciers). Certaines coupoles de plus de 20 mètres de diamètre, comme à la Cité des sciences et de l’industrie (Paris), disposaient d’au moins 120 projecteurs afin de diffuser des images « pleine voûte ».

 

Griffith Observatory & Planetarium sur les hauteurs de Los Angeles. La grande coupole centrale abrite le planétarium tandis que lunette et télescope se trouvent sous les deux plus petites. (© Matthew Field)

Des avancées technologiques au service de la médiation scientifique

À la fin des années 1980, l’idée de remplacer les planétaires opto-mécaniques et les projecteurs de diapositives par des vidéoprojecteurs excite les esprits des montreurs d’étoiles et des constructeurs de planétariums. Le concept a de quoi séduire : une fois le logiciel dédié à la présentation du ciel développé, il ne resterait plus qu’à projeter sur le dôme la modélisation de la voûte céleste pour s’envoler vers les étoiles.

Les premières installations de ce type furent présentées au début des années 1990. Mais pour de nombreux utilisateurs exigeants, la technologie de projection n’était pas encore au point : les images étaient peu lumineuses et la définition médiocre. Surtout, le ciel étoilé était bien fade comparé à celui des vénérables systèmes opto-mécaniques qui projettent des étoiles éclatantes et ponctuelles qu’aucune autre technologie n’égale encore.

Lorsque des vidéoprojecteurs plus performants furent commercialisés et que les systèmes informatiques permirent de calculer en temps réel les lourdes images animées, la promesse fut tenue. Mais il restait encore à élaborer des techniques simples et fiables pour disposer et calibrer les vidéoprojecteurs. En effet, selon le diamètre de la coupole, le type de matériel utilisé et la résolution souhaitée, il convient souvent d’installer une dizaine de vidéoprojecteurs sous la coupole ! Des problèmes d’alignement, de recouvrement des images, de géométrie et d’harmonisation de la colorimétrie et de la luminosité se posent rapidement, surtout dans le cas d’une projection sur une surface sphérique. Conserver une qualité de projection optimale se révèle être un épouvantable cassetête pour les équipes techniques…

C’est à partir de 2010, que les projecteurs opto-mécaniques traditionnels furent peu à peu remplacés ou complétés par des systèmes numériques capables de produire des images haute résolution (une résolution de 8K est courante en 2024). Des logiciels sophistiqués permettent désormais de visualiser des données astronomiques en temps réel (positions des exoplanètes, catalogues de galaxies, positions des satellites artificiels, etc.), de présenter des phénomènes astronomiques (éclipses, transits planétaires, précession des équinoxes, etc.), d’explorer des surfaces planétaires, d’approcher des galaxies lointaines, de traverser des nébuleuses, etc. Grâce aux systèmes numériques, les présentations ne se limitent plus à l’observation du ciel vu depuis laTerre.Au pied levé, l’animateur peut désormais « emmener » le public en voyage dans le Système solaire, puis assister à la formation d’étoiles nouvelles avant de sortir de laVoie lactée…

 

Planétarium hybride où l’usage conjoint d’un planétaire opto-mécanique d’un sytème numérique de projecction pleine voute permet tous les types de présentations possibles. (© Zeiss Planetarium Bochum)

 

Depuis l’an 2000, le nombre de planétariums a doublé dans le monde, passant d’environ 1 500 à 3 000. Certaines salles proposent d’autres thèmes que ceux dédiés au ciel et à l’espace : dinosaures, volcans, exploration des fonds marins, visite des pyramides d’Égypte, etc. Pour certains établissements, c’est cette offre multiple qui rend économiquement viable la construction d’un « planétarium ». De surcroît, les systèmes numériques sont prévus pour être totalement automatisés. De nos jours, nul besoin d’astronome pour faire tourner un planétarium !

 

 

Les nouveaux systèmes de projection soulèvent la question de la disposition des fauteuils installés sous la coupole. Avec la possibilité de diffuser des séquences vidéo, voire des films complets, la disposition concentrique des sièges, c’est-à-dire répartis autour du planétaire placé au centre de la salle, peut laisser place à une installation orientée où chaque spectateur portera le regard dans la même direction, à l’instar des salles de cinéma. Certes, le public gagne en confort, mais la capacité d’accueil du planétarium est alors réduite d’au moins 30 % par rapport à une installation concentrique.

Une salle dite « orientée » offre aussi la possibilité de placer une scène située face au public. Un choix qui peut se révéler très judicieux, surtout si la salle est inclinée, pour présenter des spectacles et des conférences. C’est ce type de planétarium, très polyvalent, qui équipe désormais de nombreux musées.

Plusieurs décennies durant, le public qui assistait à une séance de planétarium écoutait le conférencier ; ce dernier, muni « d’une flèche lumineuse » pour montrer les étoiles, commentait le ciel étoilé tout en pilotant le planétaire afin de simuler les mouvements des astres. De nos jours, beaucoup de planétariums proposent, avec succès, des présentations mixtes : une partie de séance enregistrée et une partie assurée en direct par un animateur. D’autres planétariums, de plus en plus rares, ont réussi à conserver l’intégralité de leurs présentations en direct. Ce qui permet d’adapter le discours en fonction du public présent, de coller à l’actualité astronomique et de créer une agréable complicité entre l’animateur et l’auditoire durant la présentation qui dure généralement une heure. Une philosophie de présentation appréciable mais exigeante puisqu’elle nécessite la mise en place d’une équipe de plusieurs conférenciers formés à l’astronomie et à sa vulgarisation dans un planétarium.

En 2021, les « dômes LED » ont fait leur apparition. Ici, pas de projecteur : toute la surface de la coupole est recouverte de LED et elle devient ainsi un gigantesque écran de télévision. La technologie est onéreuse et le rendu n’est pas encore optimal : la diffusion est trop lumineuse pour un usage astronomique et la définition est à la traîne.À l’origine, cette technologie a été développée pour équiper des panneaux publicitaires installés en extérieur et visibles de nuit comme de jour. De plus, la consommation électrique est importante et les LED chauffent considérablement, ce qui exige un système de climatisation performant afin de préserver les matériels et garantir le confort des spectateurs. Mais ces systèmes vont rapidement être améliorés et il ne fait pas de doute qu’ils se multiplieront dans les années à venir. Cette nouvelle façon de concevoir un planétarium est très enthousiasmante et de nombreuses installations de ce type sont en cours de réalisation.

 

Montreur d’étoiles : un beau métier sous les étoiles

En un siècle d’existence, les planétariums ont bénéficié d’un grand nombre de développements technologiques, mais la promesse initiale reste la même : voir les étoiles pour rêver et pour apprendre. De nombreuses vocations scientifiques résultent directement de la visite de tels équipements, et les montreurs d’étoiles qui animent chaque jour les planétariums enchanteront pendant encore longtemps tous les curieux venus passer un moment sous la coupole.

 

Sébastien FONTAINE | Unité Astronomie & Planétarium du Palais de la découverte

 

 

 

 

 

Une collaboration avec African Science Stars

Une collaboration avec African Science Stars

L’équipe de rédaction de l’Astronomie Afrique est heureux d’annoncer un partenariat avec le magazine African Science Stars. Désormais plusieurs articles issus du magazine seront publiés sur notre webzine trimestriel!

African Science Stars est une initiative visant à produire une publication régulière sur l’astronomie en Afrique. Il s’inspire du succès et du modèle du magazine Science Stars, une initiative sud-africaine qui vise à sensibiliser les jeunes, les adultes et les parties prenantes aux sciences, à la technologie, à l’ingénierie et aux mathématiques (STEM), en particulier dans les communautés rurales et les townships.

Le concept du magazine africain Science Stars est apparu pour entreprendre une initiative à l’échelle africaine, en s’appuyant sur le succès du projet Science Stars et en l’étendant à l’échelle continentale en Afrique, en utilisant l’astronomie comme outil de sensibilisation à la science.

Ce projet est financé sous l’égide de la Société africaine d’astronomie (Afas).

Venez découvrir le magazine African Science Stars sur: https://africansciencestars.com/

 

 

Les principaux partenaires sont: 

  • DSI
  • African Astronomical Society (AfAS)
  • SARAOD and the International Astronomical Union Office for Astronomy Development (IAU-OAD)
  • International Dark-Sky Association (IDA) – an organization that works to help stop light pollution and protect the night skies for present and future generations
  • African Planetarium Society (APS)
  • Astronomy Without Borders (AWB)
  • Astronomical Society of Southern Africa (ASSA) – an umbrella body for Astronomy Clubs (Amateur Associations)
  • Southern African Association of Science and Technology Centres (SAASTEC) – an umbrella body for Astronomy Clubs (Amateur Associations)
  • African Space Agency African Union
  • SADC STI Desk in Gaborone
  • South African Radio Astronomy Observatory (SARAO) – responsible for SKA Africa and AVN projects.
  • South African Astronomical Observatory (SAAO)

 

Contact : info@assap.co.za

Janvier 2024

Janvier 2024

 

01/01/2024 Lune à l’apogée (distance géoc. = 404909 km)
03/01/2024 La Terre à son périhélie (distance au Soleil = 0,98331 UA)
04/01/2024 Pluie d’étoiles filantes : Quadrantides (110 météores/heure au zénith; durée = 16,0 jours)
04/01/2024 DERNIER QUARTIER DE LA LUNE
06/01/2024 Rapprochement entre Mars et M 8
11/01/2024 NOUVELLE LUNE
13/01/2024 Lune au périgée (distance géoc. = 362267 km)
14/01/2024 Rapprochement entre la Lune et Saturne en début de soirée
18/01/2024 PREMIER QUARTIER DE LA LUNE
18/01/2024 Rapprochement entre la Lune et Jupiter en première partie de nuit

19/01/2024 Rapprochement entre la Lune et Uranus
24/01/2024 Rapprochement entre Vénus et M 8 en fin de nuit
24/01/2024 Rapprochement entre la Lune et Pollux, Gémeaux

25/01/2024 PLEINE LUNE
25/01/2024 Rapprochement entre la Lune et M 44
30/01/2024 Rapprochement entre Vénus et M 22 en fin de nuit
Février 2024

Février 2024

 

02/02/2024 DERNIER QUARTIER DE LA LUNE
07/02/2024 Rapprochement entre la Lune et Vénus en fin de nuit

09/02/2024 NOUVELLE LUNE
11/02/2024 Rapprochement entre la Lune et Saturne en début de nuit

15/02/2024 Rapprochement entre la Lune et Jupiter en début de nuit

16/02/2024 Rapprochement entre la Lune et Uranus
16/02/2024 PREMIER QUARTIER DE LA LUNE
16/02/2024 Rapprochement entre la Lune et les Pléiades

21/02/2024 Rapprochement entre la Lune et Pollux, Gémeaux
22/02/2024 Rapprochement entre la Lune et M 44, Cancer
24/02/2024 Rapprochement entre la Lune et Régulus, Lion dans la nuit du 23 au 24
24/02/2024 PLEINE LUNE
Mars 2024

Mars 2024

 

03/03/2024 DERNIER QUARTIER DE LA LUNE
08/03/2024 Rapprochement entre la Lune, Mars et Vénus avant le lever du Soleil

10/03/2024 Lune au périgée (distance géoc. = 356895 km)
10/03/2024 NOUVELLE LUNE
14/03/2024 Rapprochement entre la Lune et Jupiter après le coucher du Soleil

14/03/2024 Rapprochement entre la Lune et Uranus
17/03/2024 PREMIER QUARTIER DE LA LUNE
20/03/2024 ÉQUINOXE DE PRINTEMPS
21/03/2024 Rapprochement entre Vénus et Saturne après le coucher du Soleil

l

23/03/2024 Lune à l’apogée (distance géoc. = 406294 km)
24/03/2024 PLUS GRANDE ÉLONGATION EST de Mercure (18,6°)
25/03/2024 PLEINE LUNE (éclipse de Lune par la pénombre en partie visible en Afrique)
26/03/2024 Rapprochement entre la Lune et Spica, Vierge

 

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