Espace astronomique (9).

Espace astronomique (9).

Nous en sommes, au sol, à la génération des 8 m. Quatre technologies
ont été mises en œuvre pour ces télescopes, chacune ayant permis de
dépasser la limite que l’on croyait infranchissable du Hale au Mont
Palomar :

La première à été celle des multi-miroirs avec un plan focal commun,
c’est, historiquement la première à avoir été mise en œuvre. Le seul
télescope construit à ce jour sur ce modèle à été le MMT ou Multi
Mirrors Telescope comportant 6 miroirs circulaires donnant une surface
totale égale à celle d’un miroir unique de 6 m. Depuis, ces miroirs
ont été remplacés par un miroir unique de 6m en nids d’abeilles
produit par spin cast au laboratoire d’optique de l’université
d’Arizona.  La technique du MMT a été la première à mettre en œuvre le
positionnement dynamique des miroirs pour garder un plan focal commun
à une fraction de longueur d’onde près. Cette technique est maintenant
reprise dans le projet Magellan avec des miroirs élémentaires de 8 m.

La seconde technique, reprend les miroirs en nids d’abeilles du Hale
avec un seul miroir en verre borosilicate. L’ancienne limite provenait
du fait que le disque brut était moulé au repos, sa surface était
plane et il était donc nécessaire de le creuser. Evidemment, au
centre, à la profondeur maximum, on ne devait pas dépasser l’épaisseur
de la partie compacte. La partie évidée en nids d’abeilles ne pouvait
commencer qu’en dessous. Même au centre, on devait garder une bonne
épaisseur compacte pour assurer la rigidité et éviter trop de
déformation. Sur les bords, on retrouvait donc le maximum d’épaisseur
et ainsi la plus grande masse et la plus grande inertie thermique.
C’est cette inertie thermique  qui limitait la taille du miroir comme
on l’a vu pour le 6m de Zelentchouk.

L’idée de Robert Angel de l’Université d’Arizona a été de fabriquer le
disque initial dans un four tournant, la force centrifuge imposant une
surface parabolique. Il devenait possible de « suivre » cette courbure
avec les nids d’abeilles et donc de maintenir une épaisseur compacte
identique du centre vers les bords. Le miroir était plus léger, il
n’était plus nécessaire de le creuser à l’ébauchage et surtout, son
inertie thermique était réduite. A priori, on aurait pu couler un
disque de surface plane avec des nids d’abeilles de différentes
hauteur du centre vers les bords, mais on n’évitait pas ainsi le
creusement à l’ébauchage qui en retirant une grande masse de verre
aurait libéré des contraintes amenant presque sûrement la casse du
miroir trop fragile pour supporter cette opération.

La troisième technique a été d’employer un nouveau matériau à très
faible coefficient de dilatation thermique, la céramique. Il existe
plusieurs produits similaires plus ou moins connus sous leur nom
commercial, le plus célèbre étant le Zerodur (qui est une marque
enregistrée, comme Frigidaire de GM, mais qui sert souvent de nom
commun). Le Zerodur et assimilé ne peut être produit actuellement en
grandes surface, la dimension maximum est de l’ordre de 2m de
diamètre. L’idée à donc été de découper ces disques en hexagones et de
les assembler à chaud dans un four tournant pour, là aussi, donner la
forme initiale du miroir sans avoir à le creuser. La technique à été
employée par Schott en Allemagne pour les disques des miroirs des
télescopes du Paranal. Leur épaisseur est très faible pour leur
diamètre : Une vingtaine de centimètres pour des disques de 8m. Malgré
la rigidité des céramiques, ils se déforment considérablement suivant
leur position. Ce type de miroirs n’est donc possible qu’avec une
monture dynamique corrigeant continuellement les déformations.

La quatrième technique est celle des miroirs mosaïque formés
d’hexagones de moins de 2 m en général. Là, il faut assurer à la fois
un plan focal commun comme dans la première version du MMT, mais aussi
compenser les déformations dynamiques et statiques comme dans les
miroirs fins en céramique. C’est donc la solution techniquement la
plus avancée et celle qui demande le plus de puissance de calcul et de
précision dans les actuateurs mécaniques. La mise au point de la
version civile a demandé quelques années, mais les deux Keck de Hawaï
construits sur ce principe sont maintenant pleinement opérationnels.

Les moyens de transport ne permettent pas de déplacer des miroirs
nettement plus grands que la génération des 8m actuels, seuls donc les
miroirs mosaïques et les multimiroirs comme le MMT permettent d’aller
plus loin.

 La différence essentielle entre ces télescopes de 8 – 10 m actuels et
le Hale est que la génération actuelle est perçue non comme une fin,
mais comme les prototypes de télescopes beaucoup plus grands. La
planification actuelle est celle de la génération des 30 m.
L’astronomie au sol n’est donc pas au terme de son évolution.

Y.B.