L’instrument français HFI (High Frequency Instrument) de la mission d’astrophysique spatiale « Planck » de l’ESA, a atteint sa température nominale de fonctionnement : 0,1 degré au-dessus du zéro absolu, soit -273°C. C’est une première mondiale d’arriver à cette température dans l’espace, et grâce à cette prouesse technologique les astronomes espèrent lever le voile sur les premiers instants de l’Univers.
Vue d’artiste du satellite Planck et de son télescope
En dehors de quelques laboratoires terrestres, c’est sans doute l’endroit le plus froid de l’Univers. La mission du satellite Planck, lancé avec Herschel le 14 mai par Ariane 5 depuis le Centre Spatial Guyanais à Kourou, est de mesurer avec une très grande précision le rayonnement cosmique fossile ou fond diffus cosmologique. Il s’agit de la plus ancienne lumière émise dans l’Univers, et en l’observant Planck nous fournira une image de l’Univers tel qu’il était 380 000 ans après le Big Bang, il y a donc 13,3 milliards d’années. Les observations de Planck donneront des informations uniques sur la naissance de l’Univers et permettront de tester différentes hypothèses sur ce qui s’est passé dans les premiers instants après le Big Bang.
Planck embarque un télescope de 1,5 m de diamètre équipé de deux instruments : HFI pour
High Frequency Instrument, est un instrument qui fonctionne aux longueurs d’onde submillimétriques, développé par une large collaboration conduite par la France, sous la responsabilité de l’Institut d’Astrophysique Spatiale à Orsay. Un second instrument travaillant à plus basse fréquence a été développé sous la direction d’équipes italiennes.
Le satellite balaiera plusieurs fois l’intégralité de la voûte céleste et fournira une cartographie avec une précision sans précédent des inhomogénéités de température et de polarisation du rayonnement cosmique fossile. La sensibilité exceptionnelle de l’instrument HFI, capable de détecter des fluctuations de température de l’ordre du millionième de degré, grâce à ses capteurs refroidis à 0,1 degré au dessus du zéro absolu, soit -273°C.
Pour atteindre cette température ultime, il faut mettre en cascade plusieurs étages de réfrigérateurs. Le premier étage forme une sorte de bouclier isolant le télescope et les détecteurs du rayonnement du soleil et de la Terre. L’étage final fait suite à un réfrigérateur à hydrogène construit par le Jet Propulsion Laboratory aux Etats-Unis et un réfrigérateur à compression développé par des équipes britanniques. Il s’agit d’un système à dilution d’hélium dont le principe est dû à une équipe de l’Institut Néel de Grenoble. Le coeur du système a été développé sous brevet et contrat CNES, en collaboration avec l’Institut d’Astrophysique Spatiale, par la Division des Techniques Avancées de l’Air Liquide.
La température de fonctionnement a été atteinte 50 jours après le lancement conformément aux prévisions. Planck va maintenant entamer une série de vérifications qui vont durer plusieurs semaines, puis commencer sa mission d’archéologue de l’Univers. Rendez-vous est pris en 2012, pour les premiers résultats scientifiques.
J'ai travaillé sur un réfrigérateur à dilution He3 He4 et en conduction thermique fin 70 début 80 j' décendais un peu en dessous de 50 millikelvin. 