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Un télescope extrêmement grand : le miroir du plus grand télescope du monde rapprochera les étoiles de la Terre

SciTechDaily

Cette représentation d'artiste montre une vue nocturne du télescope Extremely Large Telescope en fonctionnement sur le Cerro Armazones, dans le nord du Chili. Le télescope utilise des lasers pour créer des étoiles artificielles dans la haute atmosphère. Crédit : ESO/L. Calçada

Coulée réussie du dernier segment du miroir du plus grand télescope du monde

Le télescope géant chilien, dont la construction devrait être achevée au cours de la prochaine décennie, sera le plus grand télescope du monde, avec un miroir principal de 39 mètres de long et composé de 798 segments de précision. Il représente un effort international majeur dans le domaine de l'astronomie.

Actuellement en construction dans le désert chilien d'Atacama, le télescope extrêmement grand de l'Observatoire européen austral (ESOLe télescope ELT est sur le point d'être achevé. L'entreprise allemande SCHOTT a livré avec succès l'ébauche du dernier des 949 segments commandés pour le miroir primaire du télescope (M1). Avec un diamètre de plus de 39 mètres, M1 sera de loin le plus grand miroir jamais fabriqué pour un télescope.

Innovations dans la conception des miroirs de télescopes

Trop grand pour être fabriqué à partir d'une seule pièce de verre, M1 sera constitué de 798 segments hexagonaux, chacun d'environ cinq centimètres d'épaisseur et de 1,5 mètre de diamètre, qui fonctionneront ensemble pour collecter des dizaines de millions de fois plus de lumière que l'œil humain. 133 segments supplémentaires ont été produits pour faciliter la maintenance et le revêtement des segments une fois le télescope opérationnel. L'ESO a également acheté 18 segments de rechange, ce qui porte le nombre total à 949.

Le segment miroir du 949e ELT est coulé

Le miroir primaire du télescope ELT (Extremely Large Telescope) de l'ESO, appelé M1, sera de loin le plus grand miroir jamais fabriqué pour un télescope. Avec un diamètre de plus de 39 mètres, M1 est trop grand pour être fabriqué à partir d'une seule pièce de verre. Il sera composé de 798 segments hexagonaux, chacun d'environ cinq centimètres d'épaisseur et de 1,5 mètre de large, qui fonctionneront ensemble pour collecter des dizaines de millions de fois plus de lumière que l'œil humain. 133 segments supplémentaires ont été produits pour faciliter la maintenance et le revêtement des segments une fois le télescope opérationnel. L'ESO a également acheté 18 segments de rechange, ce qui porte le nombre total à 949. L'entreprise allemande SCHOTT a maintenant réussi à mouler l'ébauche du dernier des 949 segments, visible sur cette photo. Les ébauches de M1, des pièces de matériau façonnées qui sont ensuite polies pour devenir les segments du miroir, sont fabriquées en ZERODUR©, un matériau vitrocéramique à faible dilatation développé par SCHOTT et optimisé pour les plages de températures extrêmes du site de l'ELT dans le désert d'Atacama. Le 949e segment est visible sur cette image avant d'être découpé en forme hexagonale et poli, des étapes qui seront réalisées par la société française Safran Reosc. Crédit : SCHOTT

Matériaux et techniques de production avancés

Les ébauches M1, des pièces de matériau façonnées qui sont ensuite polies pour devenir les segments de miroir, sont fabriquées en ZERODUR®, un matériau vitrocéramique à faible dilatation développé par SCHOTT et optimisé pour les plages de températures extrêmes du site de l'ELT dans le désert d'Atacama. Cette société a également fabriqué les ébauches de trois autres miroirs ELT – M2, M3 et M4 – dans ses installations de Mayence, en Allemagne.

Collaboration et ingénierie de précision

« Ce que l’ESO a commandé à SCHOTT, c’est bien plus que du ZERODUR® », explique Marc Cayrel, responsable de l’optomécanique ELT chez ESO. « En étroite collaboration avec ESO, SCHOTT a peaufiné chaque étape de la production, en adaptant le produit pour répondre aux exigences très strictes de l’ELT, et souvent même les dépasser. La qualité exceptionnelle des ébauches a été maintenue tout au long de la production en série de plus de 230 tonnes de ce matériau ultra-performant. ESO est donc très reconnaissant du professionnalisme des équipes qualifiées de SCHOTT, notre partenaire de confiance. »

Miroir principal du télescope extrêmement grand (ELT) (M1)

Représentation par ordinateur du miroir principal (M1) du télescope géant de l'ESO. Crédit : ESO

Thomas Werner, chef de projet ELT chez SCHOTT, déclare : « Toute notre équipe est ravie de conclure ce qui a été la plus grande commande unique de ZERODUR® de l'histoire de notre entreprise. Pour ce projet, nous avons achevé avec succès la production en série de centaines de substrats de miroir ZERODUR®, alors que nous avons habituellement une production en une seule pièce. Ce fut un honneur pour nous tous de contribuer à façonner l'avenir de l'astronomie. »

Logistique et assemblage international

Une fois moulés (voir la vidéo ci-dessous), tous les segments suivent un parcours international en plusieurs étapes. Après une séquence de refroidissement lent et de traitement thermique, la surface de chaque ébauche est façonnée par meulage ultra-précis chez SCHOTT. Les ébauches sont ensuite transportées vers la société française Safran Reosc, où chacune d'elles est découpée en forme d'hexagone et polie avec une précision de 10 nanomètres sur toute la surface optique, ce qui signifie que les irrégularités de surface du miroir seront inférieures à un millième de la largeur d'un cheveu humain.

Sont également impliqués dans les travaux réalisés sur les assemblages de segments M1 : la société néerlandaise VDL ETG Projects BV, qui produit les supports de segments ; le consortium germano-français FAMES, qui a développé et finalise la fabrication des segments de 4 500 nanomètres.précision des capteurs qui surveillent la position relative de chaque segment ; l'entreprise allemande Physik Instrumente, qui a conçu et fabrique les 2 500 actionneurs capables de positionner le segment avec une précision nanométrique ; et l'entreprise danoise DSV, qui est en charge du transport des segments jusqu'au Chili.

Une fois poli et assemblé, chaque segment de M1 est expédié par bateau jusqu'à l'installation technique de l'ELT à l'observatoire de Paranal de l'ESO dans le désert d'Atacama — un voyage de 10 000 kilomètres que plus de 70 segments de M1 ont déjà accompli. À Paranal, à seulement quelques kilomètres du site de construction de l'ELT, chaque segment est recouvert d'une couche d'argent pour devenir réfléchissant, après quoi il sera soigneusement stocké jusqu'à ce que la structure principale du télescope soit prête à les recevoir.

Étapes finales et impact futur

Lorsqu'il entrera en service dans le courant de la décennie, l'ELT de l'ESO sera le plus grand observateur du ciel au monde. Il s'attaquera aux plus grands défis astronomiques de notre époque et permettra des découvertes encore inimaginables.

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