Les scientifiques ont découvert plus de 5 000 exoplanètes, ou planètes en dehors de notre système solaire. Alors que les technologies pour étudier ces mondes continuent de progresser, les chercheurs pourraient un jour être en mesure de rechercher des signes de vie sur des exoplanètes dont la taille, la composition et la température sont similaires à celles de la Terre. Mais pour ce faire, ils auront besoin de nouveaux outils, comme ceux testés sur l’instrument Coronagraph du télescope spatial romain Nancy Grace de la NASA. L’instrument scientifique bloquera la lumière de chaque étoile distante qu’il observe afin que les scientifiques puissent mieux voir les planètes autour de l’étoile, et il démontrera les technologies nécessaires pour éventuellement étudier les planètes potentiellement habitables avec de futures missions.
L’équipe de Coronagraph Instrument a déjà conçu l’instrument de pointe et construit les composants. Maintenant, ils doivent assembler les pièces et effectuer des tests pour s’assurer qu’ils fonctionnent comme prévu. « C’est comme si tous les affluents séparés se rejoignaient enfin pour former la rivière », a déclaré Jeff Oseas, responsable de la livraison des produits pour le sous-système optique de l’instrument Coronagraph au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud.
Le processus a débuté récemment au JPL et prendra plus d’un an. Une fois terminé, l’instrument Coronagraph sera expédié au Goddard Space Flight Center de l’agence à Greenbelt, Maryland, et intégré à l’observatoire romain.
L’ingénieur JPL Gasia Bedrosian dirige le processus d’assemblage et de test en tant que responsable de l’intégration et de la livraison des produits de test de l’instrument. Elle aime dire que si l’intégration et les tests sont techniquement les dernières étapes de la construction d’un instrument, ils font en fait partie du processus depuis le début.
En 2018, Bedrosian a commencé à travailler sur un ensemble de plans d’assemblage pour quelque chose qui n’avait jamais été construit auparavant. Elle et son équipe ont ensuite passé deux autres années à collaborer avec divers experts en la matière et membres du projet pour examiner et ajuster le plan, en veillant à ce que toutes les pièces soient réunies à temps et dans le bon ordre. Le processus ressemblera à un ballet bien chorégraphié qui implique des grues lourdes, des lasers et des chambres à vide de la taille d’autobus.
Approximativement de la taille et de la forme d’un petit piano à queue, l’instrument Coronagraph est composé de deux sections principales qui s’empilent l’une sur l’autre : le banc optique et la palette électronique de l’instrument.
L’instrument Coronagraph du télescope spatial romain de la NASA est conçu pour bloquer la lumière d’une étoile et capturer la lumière beaucoup plus faible des planètes en orbite. Réalisée à l’époque où l’observatoire s’appelait encore WFIRST, cette vidéo explique le fonctionnement de cet instrument complexe. Crédit : Centre de vol spatial Goddard de la NASA
Le plus délicat des deux est le banc optique, qui contient 64 éléments, tels que des miroirs et des filtres, conçus pour éliminer autant que possible la lumière des étoiles sans supprimer la lumière des planètes. Cette approche pour trouver et étudier les exoplanètes s’appelle l’imagerie directe, et on s’attend à ce qu’elle soit la meilleure façon d’étudier les atmosphères et les caractéristiques de surface des mondes rocheux similaires à la Terre. Certains des composants optiques de l’instrument Coronagraph sont si petits qu’ils sont à peine visibles à l’œil nu.
La palette, ou couche inférieure, abrite l’électronique qui reçoit les instructions du vaisseau spatial romain et renvoie les données scientifiques de l’instrument Coronagraph. L’électronique contrôle également les composants mécaniques du banc optique ainsi que les éléments chauffants de l’instrument. Le banc optique sera empilé par grue sur la palette électronique. Étant donné que les deux couches doivent être alignées l’une avec l’autre à une fraction de millimètre près, l’équipe utilisera des lasers pour les positionner parfaitement pendant quatre jours.
Souci du détail
Les équipes d’intégration et de test utilisent souvent des modèles numériques 3D de l’instrument pour aider à faire leurs plans, mais rien ne peut se comparer à voir l’objet dans un espace réel. C’est pourquoi l’équipe du coronographe a utilisé un casque de réalité augmentée qui permet aux utilisateurs de voir une projection virtuelle d’un objet 3D et du monde qui les entoure. Le casque est également utilisé par l’équipe du rover Mars Curiosity pour voir en 3D le terrain martien sur lequel le rover roule.
« Nous avons beaucoup appris de cet exercice », a déclaré Bedrosian. « Nous avons pu avoir une idée de l’étroitesse de l’accès à certains points d’intégration en nous allongeant littéralement sur le sol et en obtenant des images sous l’instrument. Cela nous a montré quand il serait avantageux de soulever l’ensemble de l’instrument avec une grue, ou si nous allions avoir besoin d’un outil spécialisé pour faire notre travail sous cet angle. Cela a aidé à rendre beaucoup de nos plans plus sûrs et plus simples.
Une fois assemblé, l’instrument Coronagraph subira une série de tests, dont près d’un mois de tests dynamiques pour simuler le trajet de la fusée dans l’espace. Il sera ensuite placé dans une chambre à vide reproduisant l’environnement spatial pour vérifier que le matériel reste aligné et fonctionne correctement.
« C’est excitant de commencer enfin à assembler toutes les pièces », a déclaré Bedrosian. « C’est définitivement une gratification différée, car nous avons passé tellement de temps à nous préparer. Mais maintenant que nous sommes ici et que les membres de mon équipe parlent de l’arrivée du matériel, je peux entendre l’excitation dans leur voix. »