Les planétariums en pleine révolution

Les planétariums en pleine révolution

Pensés au début du vingtième siècle pour reconstituer le ciel nocturne, les planétariums utilisent aujourd’hui la technologie numérique pour proposer des expériences immersives de plus en plus abouties.

L’astronomie est souvent présentée comme la plus vieille des sciences. Et il est vrai que la contemplation du ciel nocturne est à l’origine de nombreuses interrogations. Le suivi de la course des étoiles a de plus permis d’établir des calendriers, indispensables pour suivre le cycle des saisons dont dépend l’agriculture. L’astronomie est enfin essentielle car elle nous montre notre place dans l’Univers. Ainsi, au début du vingtième siècle, présenter la voûte céleste de façon contrôlée s’impose comme un outil incontournable pour la diffusion du savoir auprès du grand public. Naît alors l’idée d’une machine capable de projeter sur un dôme l’aspect du ciel nocturne : le planétarium.

De l’optomécanique au numérique

Dans les années 1920, la célèbre firme d’optique allemande Zeiss met au point son premier planétarium sur la demande de l’astronome Max Wolf, directeur de l’observatoire d’Heidelberg. Le système retenu est dit optomécanique, car les étoiles sont projetées par des optiques et la mécanique autorise de changer l’aspect du ciel afin d’expliquer les notions de base de l’astronomie. Les plus courants modèles de Zeiss se caractérisent par leur aspect semblable à des haltères posés sur un support. Cette société va régner en maître sur le marché des planétariums institutionnels (musée ou centres de culture scientifique) alors que la concurrence (japonaise ou américaine) progressera peu à peu.

Le planétarium conçu par Zeiss en 1926. Crédit : Zeiss

Le planétarium conçu par Zeiss en 1926.
Crédit : Zeiss

Notons que le planétarium ne sert pas qu’à la vulgarisation de l’astronomie. À la Cité des Étoiles en Russie, où tous les astronautes qui s’envolent à bord d’un vaisseau russe doivent parfaire leur formation à l’aide d’ un tel engin sous un dôme de 12,5 m afin de maîtriser le pilotage aux étoiles à la façon des navigateurs d’antan. L’idée est qu’en cas de dysfonctionnement des systèmes de bord, la connaissance du ciel fournirait une utile solution de secours ou de vérification !

Toutefois, avec la montée en puissance des ordinateurs et les performances accrues des vidéoprojecteurs, les planétariums connaissent leur révolution numérique. Pour Lionel Ruiz, médiateur scientifique au planétarium de Marseille, ce passage est un «tournant». Les débats n’ont pas manqué sur les mérites respectifs de l’optomécanique et du numérique en matière de finesse de représentation des étoiles, de la gradation de leur luminosité et d’autres facteurs. Lionel Ruiz souligne que le numérique étant basé sur des projecteurs vidéo, le planétarium n’est plus limité à la reconstitution du ciel mais peu aussi afficher tout autre chose sur l’intégralité du dôme offrant alors une sensation d’immersion dans l’image qui transcendera ce que le médiateur scientifique aura à transmettre au public.

Aujourd'hui, un planétarium est en fait un système qui intègre le dôme, les sièges, la sonorisation, la projection, l'ordinateur et son logiciel, etc. Un document RSA Cosmos. Crédit : RSA Cosmos

Aujourd’hui, un planétarium est en fait un système qui intègre le dôme, les sièges, la sonorisation, la projection, l’ordinateur et son logiciel, etc. Un document RSA Cosmos.
Crédit : RSA Cosmos

L’accélération des technologies fait des planétariums modernes des installations techniquement complexes de plusieurs centaines de milliers d’euros capables de projeter en 4K (environ 8 fois plus de pixels qu’en Haute Définition), 6K ou même 8K sur des dômes de 12 m ou plus. Les fournisseurs de solutions numériques intégrées sont essentiellement des sociétés très spécialisées comme Evans & Sutherland ou Sky-Skan aux USA et RSA Cosmos en France.

Ci-dessous, une vidéo de 2016 d’Evans & Sutherland sur la construction du planétarium de Bangkok.

Fabricants comme utilisateurs de planétariums se retrouvent au sein de l’IPS (International planetarium Society), une association qui regroupe 700 membres de 35 pays différents. Le congrès de l’IPS 2018 se déroulera à la Cité de l’espace à Toulouse du 1er au 5 juillet.
On estime qu’il y a 171 planétariums en France dont 22 fixes entre 8 et 21 m de diamètre. Le premier fut celui du Palais de la Découverte à Paris en 1952. En Europe, le chiffre passe à 671 planétariums fixes et mobiles.

Le NewSpace façon planétarium

Si la révolution numérique a apporté aux planétariums la capacité à devenir d’impressionnantes salles de spectacles immersifs, elle a eu un autre effet : la démocratisation. L’informatique mariée à un vidéoprojecteur permet en effet de proposer des produits accessibles par exemple aux structures de vulgarisation plus modestes ou aux clubs d’astronomie. La démarche est comparable à celle du NewSpace où des entrepreneurs ont mis à profit de nouvelles technologies ou d’autres déjà développées mais adaptées dans le but de proposer un accès à l’espace moins coûteux avec par exemple les mini-satellites de type CubeSat ou des lanceurs moins chers. 

Le LSS (Lhoumeau Sky System) : un exemple de "small planetarium" qui démocratise l'accès à cette technologie. Crédit : LSS

Le LSS (Lhoumeau Sky System) : un exemple de « small planetarium » qui démocratise l’accès à cette technologie.
Crédit : LSS

Côté voûte céleste reconstituée, on assiste à un mouvement «small planetariums» initié par l’Australien Paul Bourke et basé sur un vidéoprojecteur dont l’image issue d’un ordinateur (qui fait tourner un logiciel libre) se déploie sur un dôme via un réflecteur en forme de 1/4 de sphère ou avec un système Fisheye en complément optique d’un vidéoprojecteur comme le système développé par l’équipe LSS. Il existe une véritable communauté qui s’échange des solutions permettant de se fabriquer son propre planétarium pour un budget de seulement quelques milliers d’euros.

La réalité virtuelle : une nouvelle révolution !

Vous l’aurez compris, si projeter un ciel nocturne réaliste pour enseigner les bases de l’astronomie reste un objectif majeur, le numérique autorise désormais des balades virtuelles dans le Système solaire ou encore la projection de films dits Fulldome. Par exemple, à la Cité de l’espace, le planétarium de 278 places équipé en 8K propose actuellement sur son dôme de 600 m2 le film Auroras qui plonge les spectateurs au coeur du fascinant spectacle des aurores polaires.

Ces films immersifs seront à l’honneur d’un Fulldome Festival qui précédera le meeting de l’IPS 2018 à Toulouse afin de s’émerveiller des dernières nouveautés en la matière.
La communauté des planétariums puise également dans des films Fulldome gratuits produits par les grands organismes spatiaux gouvernementaux ou les observatoires internationaux qui promeuvent ainsi leurs dernières missions. L’organisme européen ESO (European Southern Observatory) qui gère des observatoires au Chili, et notamment le gigantesque VLT au Paranal, a mis en ligne plusieurs productions Fulldome en 4K gratuites dans le cadre de son programme de vulgarisation de l’astronomie (un exemple ci-dessous).

Et pour Lionel Ruiz, «une autre révolution est en train de déferler : une grande quantité de contenus issus de la réalité virtuelle en pleine effervescence permet de détourner ces contenus à destination des planétariums». En effet, basée sur une captation ou reconstitution en 360°, la réalité virtuelle peut s’adapter à une projection sur un dôme (on en projette alors une plus grande partie à la fois). L’avantage est que la réalité virtuelle devient une expérience bien plus collective puisque les spectateurs regardent le même écran omnidirectionnel au lieu d’être isolés visuellement par le casque et s’affranchissent ainsi du carcan visuel limitatif du casque. L’opérateur du planétarium peut alors mettre en scène des visites virtuelles en orientant le point de vue en temps réel grâce à un joystick.

Né dans les années 1920, le planétarium n’a au final jamais cessé d’évoluer pour devenir au fil du temps une machine à voyager dans l’espace et le temps.

En mariant informatique et projection vidéo, l'opérateur d'un planétarium peut diriger un spectacle immersif. Document Evans & Sutherland. Crédit : Evans & Sutherland

En mariant informatique et projection vidéo, l’opérateur d’un planétarium peut diriger un spectacle immersif. Document Evans & Sutherland.
Crédit : Evans & Sutherland