Les futurs télescopes spatiaux pourraient s'appuyer sur des «membranes miroirs»

Le matériau léger et flexible pourrait un jour produire des miroirs de télescope encore plus grands que ceux de JWST.

Par Andrew Paul | Publié le 11 avril 2023 à 14 h 00 HAE

Il a fallu des années de travail de conception et d'ingénierie pour réussir à envoyer dans l'espace le plus grand miroir de télescope de tous les temps. Désormais, la marque déposée du télescope spatial James Webb, un réseau recouvert d'or de 6,5 mètres de diamètre, orbite autour du soleil à 1,5 million de kilomètres au-dessus de la Terre, offrant régulièrement des vues époustouflantes et auparavant inaccessibles de l'univers. Aussi incroyables que soient ses résultats, cependant, une nouvelle percée prometteuse de "membrane miroir" est déjà en cours qui pourrait un jour montrer l'espace aux scientifiques d'une nouvelle manière.

Selon une annonce récente de l'Institut allemand Max Planck pour la physique extraterrestre, le chercheur Sebastian Rabien aurait conçu un matériau réfléchissant plus léger, plus fin et plus économique qui est hypothétiquement capable de produire des miroirs de télescope de 15 à 20 mètres de large. Détaillé dans un article publié dans la revue Applied Optics, Rabien a d'abord évaporé un liquide actuellement non spécifié dans une chambre à vide, qui se dépose lentement sur les surfaces intérieures avant de se combiner pour former un polymère qui forme finalement la base du miroir.

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Les miroirs télescopiques nécessitent une forme de parabole pour concentrer la lumière vers un seul point. Pour y parvenir, Rabien et son équipe ont placé un récipient rotatif contenant du liquide supplémentaire à l'intérieur de la chambre à vide. Ce liquide nouvellement introduit forme une "forme parabolique parfaite", sur laquelle le polymère se développe ensuite pour former la base du miroir. Comme le note Space.com, "une couche métallique réfléchissante est appliquée sur le dessus par évaporation et le liquide est emporté".

"En utilisant ce phénomène physique de base, nous avons déposé un polymère sur cette surface optique parfaite, qui a formé une fine membrane parabolique qui peut être utilisée comme miroir primaire d'un télescope une fois recouvert d'une surface réfléchissante telle que l'aluminium", a expliqué Rabien dans l'annonce.

À ce stade, bien que le matériau de l'étude puisse être facilement plié ou enroulé pour être emballé et livré dans l'espace, cette forme parabolique optimale serait "presque impossible" à reformer. Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont développé une nouvelle méthode thermique utilisant des changements de température localisés et dérivés de la lumière pour obtenir un contrôle de forme adaptatif qui pourrait ramener la membrane dans sa forme optique nécessaire.

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En plus de ses applications télescopiques, les nouvelles membranes miroir pourraient être utilisées pour les systèmes d'optique adaptative. Ces systèmes reposent sur des miroirs déformables pour compenser la distorsion de la lumière entrante. Compte tenu de l'extrême malléabilité du nouveau matériau, les miroirs pourraient être façonnés via des actionneurs électrostatiques d'une manière moins coûteuse que les méthodes existantes.

Pour l'avenir, l'équipe de Rabien espère mener d'autres expériences pour améliorer la malléabilité de la membrane, ainsi que la quantité de distorsion initiale qu'elle peut gérer. Il existe également des plans pour des produits finaux encore plus grands, un objectif qui pourrait faire partie intégrante de l'introduction de la nouvelle avancée dans l'espace.

Andrew Paul est le rédacteur de l'équipe de Popular Science qui couvre l'actualité technologique. Auparavant, il était un contributeur régulier à The AV Club et Input, et a eu des travaux récents également présentés par Rolling Stone, Fangoria, GQ, Slate, NBC, ainsi que McSweeney's Internet Tendency. Il vit en dehors d'Indianapolis.