Le béryllium plaqué or a été utilisé comme miroir géant brillant du télescope spatial James Webb de la NASA

D'une part : pourquoi est-ce de l'or ?

Avez-vous vu des images en ligne d'un nid d'abeille géant et doré sur le point de se lancer dans l'espace ? C'est le miroir emblématique qui permettra au télescope spatial James Webb d'étudier des coins du cosmos jamais vus auparavant.

Le télescope spatial James Webb, une collaboration entre la NASA, l'Agence spatiale européenne et l'Agence spatiale canadienne, devrait être le télescope spatial le plus puissant jamais conçu. Le secret de ses impressionnantes capacités d'observation ? Un immense miroir doré. Le miroir est composé de 18 miroirs plus petits qui, ensemble, permettront aux équipes de mission d'utiliser le télescope pour mesurer la lumière de galaxies extrêmement éloignées, à des milliards d'années-lumière.

"Ce dont nous avons vraiment besoin, c'est que tous ces 18 miroirs agissent comme s'ils étaient un seul monolithe", a déclaré Lee Feinberg, responsable de l'élément de télescope optique pour Webb, à Space.com lors d'une conférence de presse en mai de cette année.

Webb devrait être lancé dans l'espace le 22 décembre depuis le Centre spatial guyanais, ou port spatial européen, à Korou, en Guyane française.

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Le miroir principal de Webb s'étend sur 21 pieds 4 pouces (6.5 mètres) de diamètre et est composé de 18 segments de miroir hexagonaux mesurant 4.3 pieds (1.32 m) de diamètre. Webb a également un petit miroir secondaire qui ne mesure que 2.4 pieds (0.74 m) de diamètre.

Cela rend le miroir principal de Webb nettement plus grand que celui du télescope spatial Hubble, qui a un miroir qui mesure 7.8 pieds (2.4 mètres) de diamètre.

Se concentrer sur un hexagone géant

Les segments de miroir en nid d'abeille emblématiques du télescope spatial ont la forme car les pièces peuvent s'emboîter de manière à permettre au miroir principal, composé de toutes les pièces, d'avoir une forme à peu près circulaire, selon une déclaration de la NASA ( s'ouvre dans un nouvel onglet).

"Si les segments étaient circulaires, il y aurait des espaces entre eux", indique le communiqué, ajoutant qu '"une forme de miroir globale à peu près circulaire est souhaitée car cela concentre la lumière dans la région la plus compacte des détecteurs. [Un] miroir ovale, par exemple, donnerait des images allongées dans une direction. Un miroir carré enverrait une grande partie de la lumière hors de la région centrale.

En plus de sa forme qui lui permet de capter la lumière de très loin, le miroir de Webb fonctionne à l'aide de ce qu'on appelle des actionneurs. Les actionneurs sont de minuscules moteurs mécaniques qui aident le miroir à se concentrer sur des objets éloignés.

Il y a six actionneurs à l'arrière de chaque pièce de miroir qui peuvent déplacer chaque pièce du miroir en quantités minuscules très lentement, permettant à l'équipe de mission d'affiner la vue de Webb.

"Ces actionneurs sont en fait une pièce d'ingénierie assez étonnante dans le sens où ils peuvent déplacer de longues courses, appelées étage central, mais ils ont également un étage fin qui peut déplacer des longueurs d'onde de lumière fractionnaires extrêmement précises", a déclaré Feinberg.

Pourquoi c'est de l'or ?

Outre sa forme hexagonale et sa taille énorme, la caractéristique la plus distinctive de Webb est la couleur dorée brillante et brillante de son miroir.

Il a une apparence si frappante que la NASA a même organisé un défi artistique (ouvre dans un nouvel onglet) ouvert aux soumissions publiques d'œuvres d'art inspirées par le télescope spatial.

Alors, "pourquoi l'or?" dit Feinberg. D'une part, il est extrêmement réfléchissant (ce qui est facilement apparent dans son aspect brillant). "Il a cette incroyable réflectivité... l'or a en fait la réflectivité la plus élevée sur une très large bande de longueur d'onde."

"La raison pour laquelle vous construisez un si grand télescope est de capturer chaque photon individuel", a-t-il ajouté. "Vous voulez donc également que la réflectivité de chacun de ces revêtements soit extrêmement élevée afin que nous ne perdions pas de photons en cours de route."

On dit que les miroirs de Webb sont réfléchissants à 98% - ce qui signifie qu'ils reflètent 98% des photons entrants - ce qui est à peu près aussi réfléchissant que possible.

Feinberg a ajouté que "c'est aussi un or protecteur qui a une surcouche... c'est un revêtement très robuste".

Maintenant, alors que les segments de miroir de Webb sont recouverts d'or, ils ne sont pas en or massif. Ils sont en fait fabriqués à partir de béryllium, un métal solide mais léger. Chaque morceau de miroir pèse environ 46 livres (20 kilogrammes) sur Terre. En plus d'être extrêmement durable tout en étant relativement léger, le béryllium peut également conserver sa forme aux températures extrêmement froides auxquelles Webb devra fonctionner, selon la déclaration de la NASA.

Faire quelque chose d'incroyable (très froid)

Webb a mis plus de 20 ans dans la fabrication depuis le début du développement sur la portée en 1996.

Pour développer, construire et tester les miroirs de Webb, il a fallu "une équipe d'intégrité des produits composée d'experts en optique du monde entier", a déclaré Bill Ochs, le chef de projet du télescope spatial James Webb, lors de la même conférence de presse.

Ochs a partagé qu'ils avaient testé le matériel "au Johnson Space Center [de la NASA] dans leur chambre qui a été construite à l'époque d'Apollo et qui a été modifiée pour devenir la plus grande chambre cryogénique au monde".

Dans cette chambre cryogénique, qui est une installation qui crée un environnement extrêmement froid, "nous avons pu déployer l'intégralité du télescope", a déclaré Ochs.

Pour scruter les confins de l'univers et repérer ses étoiles et ses galaxies, Webb observe en lumière infrarouge. Cependant, comme la lumière infrarouge est essentiellement de la chaleur, si Webb était trop chaud, il ne pourrait pas détecter la lumière infrarouge au-delà de la lueur de son propre miroir.

En fait, les miroirs de Webb doivent être à environ moins 364 degrés Fahrenheit (moins 220 degrés Celsius) pour fonctionner comme prévu. Pour le garder aussi froid, la lunette sera envoyée dans l'espace lointain où elle déploiera des pare-soleil pour protéger ses miroirs et autres instruments de toute chaleur persistante du soleil.

Ainsi, grâce à ces tests, l'équipe a pu s'assurer que les précieux miroirs de Webb pouvaient fonctionner dans des conditions aussi extrêmes et glaciales.