À la recherche de nouvelles planètes
La revue spécialisée consacrée au nickel et à ses applications
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LE MIROIR du télescope spatial Hubble (le premier télescope spatial, qui est en orbite depuis 1990)
mesure 2,4 mètres de diamètre et pèse
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Un alliage nickel-titane à mémoire de forme pourrait permettre aux astronomes d’utiliser de
plus grands télescopes
Par Dean Jobb
Revue Nickel, juillet 2006 -- Les télescopes optiques spatiaux de la prochaine génération pourraient comporter d’énormes miroirs, faits d’une membrane légère et déployés grâce à un alliage de nickel-titane.
La firme aérospatiale Lockheed Martin Corp. a reçu un brevet pour la fabrication d’un miroir actif léger créé au moyen de fines couches d’un matériau composite lié à des bandes ultraminces d’un alliage à mémoire de forme. L’alliage de choix est le nitinol (N01555), constitué de nickel et de titane en proportions à peu près égales.
« L’une des choses véritablement intéressantes (en astronomie) c’est de chercher des planètes qui sont en
orbite autour d’étoiles distantes », affirme l’inventeur du miroir,
M. Stephen Winzer, membre associé du Space Systems Advanced Technology Centre (Palo Alto,
Californie, États-Unis) de la société Lockheed Martin.
« Pour y arriver, comme on peut s’y attendre, il faut de très grandes ouvertures, de gros télescopes. Et placer quelque chose de cette taille dans l’espace, c’est un véritable défi… de nombreux travaux de recherche et de développement ont été effectués pour tenter de créer des miroirs assez légers pour que l’on puisse les positionner dans l’espace et les utiliser pour ce genre d’observations », poursuit-il.
La capacité marchande et la puissance de propulsion des fusées limite la taille et le poids de tout télescope placé en orbite. Le miroir du Hubble (le premier télescope spatial, qui est en orbite depuis 1990) mesure 2,4 mètres (m) de diamètre et pèse 250 kilogrammes par mètre carré (kg/m2).
Toutefois, M. Winzer imagine des télescopes spatiaux équipés de miroirs à membrane géants, qui mesureraient jusqu’à 300 m de diamètre et pèseraient moins de 1 kg/m2. En comparaison, le plus grand télescope optique terrestre ne fait que 30 m de diamètre.
Son brevet émis en juin par le bureau américain des brevets (United States Patent Office), énonce
les spécifications d’un miroir qui peut fonctionner sous les températures cryogéniques de l’espace (soit des
températures environnant les
-150 °C). Une surface réfléchissante faite d’aluminium, d’or et de chrome est montée entre des couches de
Kapton, de vinyle ou de nylon. Au dos du miroir se trouve un ensemble de tiges de fibre de carbone, formant
une charpente flexible qui donne sa forme au miroir une fois que celui-ci est déployé.
Le miroir peut être plié pour le lancement, puis déployé en orbite; c’est à ce moment-là que l’alliage de nickel-titane entre en jeu. « Son but est de donner à la membrane sa forme initiale, explique M. Winzer. On s’en sert pour tendre la membrane à l’intérieur de la structure. » Les bandelettes faites de l’alliage à mémoire de forme (chacune mesurant un micron d’épaisseur et quelques centimètres de largeur) et qui sont attachées à la membrane sont soumises à une source de chaleur, ce qui a pour effet de changer la forme des bandelettes et de la membrane jusqu’à ce que celle-ci prenne la forme voulue. M. Winzer compare le processus au recouvrement d’un bol à l’aide d’une pellicule plastique extensible, créant une surface semblable à un tambour.
Le miroir d’un télescope spatial doit pouvoir supporter la vibration, la chaleur, le refroidissement, le vent solaire et d’autres forces qui peuvent influencer la qualité de l’image. Afin de permettre à des opérateurs de corriger de telles aberrations en temps réel, les spécifications pour le dos du miroir prévoient des éléments électroactifs.
En plus d’aider à rechercher des planètes en orbite autour d’autres étoiles, un télescope muni d’un grand miroir à membrane pourrait donner un aperçu de galaxies distantes, qui sont trop éloignées pour que le télescope Hubble permette d’en explorer les détails.
Le design de M. Winzer n’a pas encore atteint la phase de prototype, mais des antennes ont déjà été déployées dans l’espace au moyen de matériaux à mémoire de forme. Il fait remarquer que son miroir sera difficile à fabriquer, étant donné que les bandelettes de nickel-titane doivent être appliquées à la membrane dans un milieu sous vide. La NASA évalue actuellement les exigences techniques des télescopes spatiaux légers et peu coûteux de l’avenir, mais M. Winzer n’a aucune idée si son miroir sera réalisé et le cas échéant, quand cela se produira. Il admet que : « Ce genre de miroir est un concept pas mal avant-gardiste. »
Dean Jobb est un collaborateur indépendant établi à Halifax, Nouvelle-Écosse.
ILLUSTRATIONS : NASA
 U.S. Patent Office (Bureau des brevets américain) Site Web : www.nickelmagazine.org/telescopepatent |
