Les premiers segments du miroir principal de l'ELT ont été coulés avec succès
Publié par Adrien le 10/01/2018 à 00:00
Source: ESO
Les six premiers segments hexagonaux du miroir principal de l'Extremely Large Telescope (ELT) de l'ESO ont été coulés avec succès par la société allemande SCHOTT sur son site de Mayence. Ces segments composeront en partie le miroir principal de 39 mètres de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le...) de l'ELT qui, lorsque finalisé, comptera 798 segments au total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition,...). L'ELT sera le plus grand télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter la...) optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) au monde (Le mot monde peut désigner :) lorsqu'il capturera sa première lumière (L'expression première lumière désigne le moment où un télescope astronomique nouvellement installé reçoit et enregistre ses premiers photons venus du ciel. Les astronomes utilisent ce terme pour désigner et...) en 2024.


Le miroir (Un miroir est un objet possédant une surface suffisamment polie pour qu'une image s'y forme par réflexion et conçu à cet effet. C'est souvent une couche métallique fine,...) primaire de 39 mètres de diamètre de l'Extremely Large Telescope de l'ESO sera, et de loin, le plus grand miroir destiné à équiper un télescope opérant dans les domaines de l'optique visible et infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.). Une telle surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) collectrice ne peut être constituée d'une seule et unique pièce de verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile (cassant) et transparent au rayonnement visible. Le plus souvent, le verre est constitué...). Elle sera donc composée de 798 segments hexagonaux individuels d'1,4 mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international (SI). Il est défini, depuis 1983, comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en...) de diamètre chacun et de quelque 5 centimètres d'épaisseur chacun. A l'image d'un vaste et unique miroir, les segments opéreront de concert afin de collecter une quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la...) de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est...) des dizaines de millions de fois supérieure à celle perceptible par l'oeil humain.

Marc Cayrel, responsable de l'optomécanique de l'ELT à l'ESO, était présent lors du coulage des premières pièces: "Assister au coulage réussi des tous premiers segments était particulièrement émouvant. Ceci constitue une étape importante dans la construction de l'ELT."

Tout comme l'ébauche du miroir secondaire du télescope, les segments du miroir principal de l'ELT sont conçus à partir de Zerodur© (1), un matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une...) céramique (Premier « art du feu » à apparaître (avant la métallurgie et le travail du verre), la céramique désigne l’ensemble des objets fabriqués en terre qui...) à faible dilatation (La dilatation est l'expansion du volume d'un corps occasionné par son réchauffement, généralement imperceptible. Dans le cas d'un gaz, il y a dilatation à pression constante ou maintien du volume et augmentation de la pression.) de SCHOTT. L'ESO a confié à cette société allemande la fabrication des ébauches des quatre premiers miroirs de l'ELT baptisés M1 à M4, l'appellation M1 désignant le miroir primaire.

Le coulage des premiers segments est un pas important, qui permettra aux ingénieurs de SCHOTT de valider et d'optimiser le processus de fabrication ainsi que les outils et les procédures associés.

Le coulage des six premiers segments constitue une étape essentielle. Toutefois, le chemin à parcourir reste long - au total, plus de 900 segments devront être coulés et polis (798 d'entre eux sont destinés au miroir principal, les 133 autres constituant un jeu de rechange). Lorsqu'elle atteindra son maximum, la cadence de production sera d'un segment par jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure...).

Après avoir été coulées, les ébauches des segments de miroir passeront par une séquence de refroidissement lent avec régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) de la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et...). Enfin, elles seront taillées à la forme adéquate puis polies à une précision voisine de 15 nanomètres sur toute la surface optique. Le façonnage et le polissage seront réalisés par la société française Safran Reosc, par ailleurs chargée d'effectuer des tests complémentaires.

Notes

(1) Développé à l'origine pour les télescopes astronomiques conçus à la fin des années 1960, le Zerodur® ne présente quasiment aucune dilatation thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur...) lorsqu'il est soumis à d'importantes variations de température. Il est hautement résistant chimiquement parlant, et peut être poli avec une précision élevée. La couche réflechissante proprement dite, composée d'aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un élément important sur la Terre avec 1,5 % de la masse totale.) ou d'argent (L’argent ou argent métal est un élément chimique de symbole Ag — du latin Argentum — et de numéro atomique 47.), est généralement vaporisée sur une surface extrêmement lisse peu avant la mise en service du télescope puis, par la suite, à intervalles réguliers. De nombreux télescopes dotés de miroirs Zerodur® ont parfaitement fonctionné des dizaines d'années durant, au premier rang ( Mathématiques En algèbre linéaire, le rang d'une famille de vecteurs est la dimension du sous-espace vectoriel engendré par cette famille. Le théorème du rang lie le rang et la dimension du noyau d'une...) desquels le Very Large Telescope de l'ESO au Chili.
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