Test du déploiement de l’écran thermique réussi!

Pour recueillir la lumière des premières étoiles et galaxies qui se sont formées après le Big Bang, le JWST avait besoin à la fois du plus grand miroir jamais lancé dans l’espace, et d’un écran thermique de l’envergure d’un court de tennis entier. En raison de la taille, de la forme et des exigences de performance thermique du télescope, l’écran (appelé parfois bouclier) thermique doit être à la fois grand et complexe. Mais il doit également s’adapter à l’intérieur du carénage standard de la charge utile de la fusée qui propulsera l’observatoire dans l’espace (dans le cas d’Ariane 5, il a 5 mètres de diamètre), et aussi se déployer de façon fiable en prenant une forme spécifique, tout en éprouvant l’absence de gravité, sans erreur.

Le 21 Octobre 2019, ce bouclier thermique a été soumis à un test critique avant le lancement de l’observatoire en 2021. Les techniciens et ingénieurs ont complètement déployé et tendu chacune des cinq couches du pare-soleil, et ont réussi à le mettre dans la configuration qu’il aura à un million de kilomètres de la Terre.

Parmi les nombreuses technologies révolutionnaires du télescope spatial le plus sophistiqué et complexe jamais construit, une des plus difficiles (en fait, un véritable défi !) est la réalisation des cinq couches superposées qui constituent ce bouclier thermique, dont le rôle sera de protéger les miroirs du télescope et les instruments scientifiques de la lumière et la chaleur émise en particulier par le soleil. Comme le télescope est optimisé pour capter la lumière infrarouge, il est impératif que toute l’optique et les détecteurs baignent dans un environnement extrêmement froid et constant.

« C’est la première fois que le déploiement de l’écran thermique a été réalisé entièrement sous le contrôle exclusif de l’électronique du vaisseau spatial, avec le télescope au-dessus de lui. Ce test a démontré que l’ensemble a survécu aux tests environnementaux de tous les éléments de l’observatoire, et nous a fourni de précieux renseignements sur les interfaces et les interactions entre le télescope et l’écran. »

James Cooper, Responsable de l’écran thermique au Goddard Space Flight Center (GSFC) de la NASA, dans le Maryland.

Après avoir assemblé avec succès l’ensemble de l’observatoire, les techniciens et les ingénieurs ont entrepris de déployer et mettre en tension les cinq couches de son écran solaire, de la taille d’un court de tennis, conçu pour garder ses optiques et détecteurs à l’ombre et à l’abri des interférences, en particulier de celle du soleil. (Crédit : NASA/Chris Gunn)

Cet écran sépare l’observatoire en une partie tiède qui fait face au soleil (les modèles thermiques estiment que la température atteindra au maximum 110°C) et une partie froide qui fera face à l’espace, dont la température sera au minimum de -240°C. A titre d’exemple l’oxygène de l’atmosphère terrestre se congèlerait sur la surface froide, tandis que l’on pourrait cuire un œuf sur la surface chaude !

Les techniciens ont utilisé des poulies et des poids de compensation gravitationnelle pour simuler l’environnement zéro-g que l’observatoire connaîtra dans l’espace. En surveillant attentivement le déploiement et la tension de chaque couche, les techniciens ont obtenu l’assurance qu’une fois sur orbite, tout se déroulera parfaitement.

L’écran se compose de cinq couches d’un matériau polymère appelé Kapton. Chaque couche est recouverte d’aluminium déposé par vaporisation pour refléter la chaleur du soleil dans l’espace. Les deux couches solaires les plus chaudes sont également recouvertes d’un « silicium dopé » pour les protéger du rayonnement ultraviolet intense du Soleil.


Chaque couche de l’écran en Kapton est de la même taille et de la même forme, et a des motifs spéciaux, façonnés en maillage (ripstop) pour accroître la durabilité des membranes qui sont aussi minces qu’un cheveu humain. (Crédit Northrop Grumman)

À la suite du succès de ce test, les membres de l’équipe commenceront le long processus de pliage parfait d’écran dans sa position arrimée pour le vol, qui occupera donc un espace beaucoup plus petit que lorsqu’il est entièrement déployé. Ensuite, l’observatoire sera soumis à des tests électriques complets et à une série de tests mécaniques qui émuleront l’environnement de vibration du lancement, suivis d’un dernier cycle de déploiement et de stockage au sol, avant son envol dans l’espace.

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