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La présentation de spectacles astronomiques dans le théâtre des Étoiles constitue l'activité principale de tout planétarium. Une attention particulière doit donc être accordée à la conception de la salle de projection. Au Planétarium de Montréal, le théâtre des Étoiles compte 385 places assises, disposées en une série de cercles concentriques. La salle est surmontée d'un dôme hémisphérique de 20 mètres de diamètre. Au total, 1309 minces plaques d'aluminium, chacune percée de plus de 2500 trous minuscules, tapissent l'intérieur de la structure tubulaire. Ces perforations allègent bien sûr la structure, mais surtout, elles permettent au son de circuler librement à travers le dôme, prévenant ainsi l'apparition d'un écho indésirable. Les perforations permettent de plus d'installer les hauts-parleurs du système de sonorisation derrière le dôme, où ils n'obstruent pas la vue des spectateurs.

Pièce maîtresse de l'équipement du Planétarium, le planétaire Zeiss trône au centre du théâtre. Le coût de remplacement de ce monstre de 2,5 tonnes est de l'ordre de 3 millions de dollars canadiens. Outre le projecteur Zeiss, le système de projection comporte 70 projecteurs de diapositives et plus de 150 projecteurs d'effets spéciaux, la plupart conçus et construits par le personnel technique du Planétarium.

Tout autour de la salle, un couloir circulaire aménagé à la base du dôme permet au personnel technique d'installer une foule de projecteurs auxiliaires, tout en les dérobant à la vue de l'auditoire. De plus, dans le but d'éliminer le plus possible les bruits indésirables, tous les relais électriques, les appareils de contrôles et les magnétophones ont été regroupés dans la salle de contrôle, d'où un technicien assiste l'animateur dans sa tâche.

En 1988, un investissement de 600 000$ permettait d'installer un nouveau système de sonorisation et de contrôle automatisés des projecteurs, et d'aménager une nouvelle salle de contrôle de style résolument futuriste.

À l'extérieur du théâtre, un vaste couloir circulaire sert de galerie pour les nombreuses expositions que présente chaque année le Planétarium. Enfin, la boutique du Planétarium offre un grand choix de livres, revues, jouets et jeux éducatifs, ainsi que des guides pratiques et des cherche-étoiles pour ceux et celles qui se passionnent pour l'astronomie.

Endroit unique au Québec, le Planétarium de Montréal met l'astronomie et les sciences à la portée de tous et chacun.

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