Cet article a été initialement publié sur Photographie populaire.
La NASA est constamment à la recherche de nouvelles façons d’étendre sa capacité à voir les confins de l’univers, et sa dernière série d’expériences explore une méthode qui pourrait lui permettre de construire des télescopes 10 ou même 100 fois plus grands que le James Télescope spatial Webb (JWST). Voici les détails passionnants.
la taille est tout
Les lois de la physique sont (ennuyeuses) physiques, donc la taille est primordiale en matière d’optique. Pour les télescopes, cela signifie que plus gros est toujours meilleur.
Les télescopes plus grands peuvent collecter plus de lumière, permettant aux astronomes de voir des objets plus petits, plus sombres et plus éloignés avec une plus grande clarté. Bien que le JWST soit technologiquement plus avancé que le télescope spatial Hubble, l’un de ses principaux avantages est que son miroir principal est environ 6,25 fois plus grand. Il recueille beaucoup plus de lumière pour voir plus loin – et Hubble ne peut rien y faire.
Mais la taille a un coût énorme, à la fois en dollars et en commodité. L’ensemble du projet JWST a coûté 10 milliards de dollars. La construction du miroir primaire a commencé en 2004 et le simple alignement des segments de miroir dans l’espace prend trois mois. La raison pour laquelle les segments de miroir doivent être alignés en premier lieu est qu’ils ont été emballés à plat pour faciliter le transport. Une fois entièrement déployé, le JWST aura à peu près la taille d’un court de tennis (69,5 pieds sur 46,5 pieds), et aucune fusée sur Terre n’est actuellement capable de mettre quelque chose d’aussi grand en orbite.
Les liquides font le travail
Pour la NASA, cela signifie que toute technologie qui leur permet de construire de plus grands télescopes sans les tracas actuellement impliqués dans la conception et l’assemblage est assez excitante. C’est là que les lentilles liquides entrent en jeu.
Comme l’explique la NASA dans son billet de blog annonçant les dernières expériences, les liquides ont une tension superficielle : « une force élastique qui les maintient ensemble à leur surface ». Cela maintient les petites gouttelettes d’eau sphériques ici sur Terre, au moins jusqu’à ce que la force de gravité sur elles devienne trop grande et qu’elles s’effondrent sous leur propre poids.
Dans l’espace, cependant, la gravité n’est pas vraiment un problème. La taille d’une gouttelette sphérique est presque illimitée. (Cela cause certains problèmes de toilettes.) Pour cette raison, la NASA veut étudier s’il est possible de créer des optiques de haute précision à l’aide de liquides.
Comme l’explique Edward Balaban, chercheur principal de l’expérience du télescope fluidique ou FLUTE :
« En apesanteur, les liquides prennent des formes utiles pour fabriquer des lentilles et des miroirs. Donc, si nous les fabriquons dans l’espace, ils pourraient être utilisés pour construire des télescopes considérablement plus grands qu’on ne le pensait auparavant.
Jusqu’à présent, l’équipe FLUTE a prouvé le concept dans une série d’expériences ici sur Terre.
À l’aide d’un seau rempli d’eau, ils ont pu produire des lentilles avec « une excellente qualité de surface comparable, voire supérieure, à ce que l’on peut obtenir avec les meilleures méthodes de polissage ». Mieux encore : « Cela n’a pris qu’une fraction du temps à construire. »
Une fois la preuve de concept confirmée, ils ont testé leurs idées sur deux vols paraboliques ZeroG, au cours desquels ils ont vécu au total 50 périodes de 15 à 20 secondes d’apesanteur. Une fois de plus, ils ont réussi à fabriquer des lentilles liquides, du moins jusqu’à ce que l’arc parabolique se stabilise et que la gravité revienne.
Prochaines étapes
La prochaine étape consiste à mener ces expériences liquides sur la Station spatiale internationale. Tout le matériel est actuellement là-haut, en attendant l’arrivée des astronautes d’Axiom-1 dans les prochains jours. Le spécialiste de mission Eytan Stibbe sera chargé de mener le test, qui verra des lentilles fabriquées à partir de polymères liquides en microgravité, puis durcies – avec de la lumière UV ou de la chaleur – afin qu’elles puissent être renvoyées sur Terre pour une étude plus approfondie.
« Nous nous attendons à ce que cette approche crée des surfaces parfaitement formées et lisses : les meilleures surfaces à transformer en miroirs », déclare Vivek Dwivedi, scientifique FLUTE chez Goddard. Et cela rapprocherait la NASA d’un télescope spatial géant.