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L'isolation vibratoire du télescope spatial optimise la clarté des images

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Le télescope spatial Nancy Grace Roman devrait être lancé dans l'espace au plus tard en mai 2027.

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Le télescope spatial Nancy Grace Roman (Roman), anciennement appelé Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), est un observatoire spatial de la NASA actuellement en cours de développement et dont le lancement dans l'espace est prévu au plus tard en mai 2027.
Le télescope spatial romain abrite deux instruments : l'instrument à grand champ (WFI), qui vise à étudier l'évolution de l'univers et à comprendre à quoi ressemblent les systèmes solaires autres que le nôtre, et l'instrument Coronagraph, qui vise à faire progresser les technologies d'imagerie et de spectroscopie à contraste extrêmement élevé à partir de l'espace.
En 1998, les scientifiques ont découvert que l'expansion de l'univers s'accélérait, ce qui les a amenés à reconsidérer leurs modèles de formation de l'univers. La matière visible ne représente qu'environ 5 % du contenu de l'univers.
Près de 27 % de l'univers se présente sous la forme de matière noire, qui n'émet ni n'absorbe de lumière.
Le télescope spatial Roman de la NASA. La matière noire n'est détectable que par ses effets gravitationnels sur la matière visible.
Une grande partie de la mission du télescope Roman sera consacrée à l'observation de centaines de milliers de galaxies lointaines à la recherche d'explosions de supernova, qui peuvent être utilisées pour étudier l'énergie noire et l'expansion de l'univers.
Le principal instrument de Roman est l'instrument à grand champ (WFI), qui aura un champ de vision 100 fois plus grand que l'exposition la plus large de Hubble. Il capturera une plus grande partie du ciel avec moins de temps d'observation.
Au cours des cinq premières années d'observation, l'instrument Roman couvrira 50 fois plus de ciel que Hubble ne l'a fait en 30 ans. Le WFI mesurera la lumière d'un milliard de galaxies au cours de la durée de vie de la mission.
L'ombre de la lumière des étoiles La découverte de planètes semblables à la Terre et dotées d'une atmosphère pourrait se résumer à la capacité de bloquer la lumière des étoiles à partir d'un télescope. Bien que cela semble être une tâche ardue, cela se fait depuis 1931, lorsque l'astronome français Bernard Lyot a présenté le premier coronographe. Un coronographe est un accessoire d'un télescope conçu pour bloquer la lumière directe d'une étoile afin que les objets proches, qui seraient autrement cachés dans l'éblouissement lumineux de l'étoile, puissent être vus.
Le télescope spatial romain comprend un coronographe qui est une technologie multicouche très complexe, composée d'un système de masques, de prismes, de détecteurs et de deux miroirs auto-flexibles (miroirs déformables). Ces miroirs sont des composants actifs, qui changent de forme en temps réel pour s'adapter à la lumière entrante et compenser les minuscules changements dans l'optique du télescope et les vibrations de l'observatoire.
Associés à des "masques" de haute technologie et à d'autres composants - collectivement appelés "contrôle actif du front d'onde" - ces miroirs éliminent les interférences causées par les ondes lumineuses qui se courbent sur les bords des éléments de blocage de la lumière du coronographe. Le résultat final est que la lumière des étoiles est fortement atténuée tandis que les objets faiblement lumineux (qui étaient auparavant invisibles) apparaîtront relativement peu atténués.
Test des composants critiques L'installation HCIT (High-Contrast Imaging Testbed) du JPL de la NASA est un grand laboratoire optique qui accueille trois bancs d'essai optiques à l'intérieur de chambres à vide conçues pour faire progresser les technologies des coronographes pour l'espace.
Le banc d'essai romain est une chambre à vide d'un diamètre de 1,80 m avec une section cylindrique de 1,80 m. Il peut accueillir des tables d'une longueur maximale de 1,80 m si l'on tient compte du renflement vers l'extérieur des portes du capot d'extrémité. Les câbles d'alimentation, les câbles de données, les conduites d'eau et les fibres optiques sont acheminés par des ports situés sur les parois latérales. Deux ports sont occupés par des ombilicaux de caméra pour connecter les boîtiers de caméra montés sur le banc à l'air du laboratoire, ce qui permet d'utiliser des caméras CMOS Andor Neos comme détecteurs scientifiques dans la chambre, malgré leur manque de compatibilité avec le vide.
Le banc lui-même est une table optique invar de 6,5 x 4 pieds placée sur trois pieds isolateurs à rigidité négative 500CM-1CV de Minus K Technology, adaptés au vide, afin d'isoler passivement le banc des vibrations.
Ces pieds ont une plage de réglage manuel qui leur permet d'être retournés pour tenir compte des changements dans la répartition du poids sur la table à la suite de modifications matérielles.
Le banc d'essai est fortement instrumenté avec des capteurs de température, ainsi que quelques accéléromètres, et des contrôleurs de contamination sont prévus pour l'avenir. La température de la paroi de la chambre est maintenue à ±0,1 K à l'aide d'un système de contrôle simple. Un contrôle plus sophistiqué est utilisé pour stabiliser la température du miroir déformable (DM)
à des niveaux de l'ordre du milli-K.
À l'intérieur de Roman, le banc et le sous-banc de l'assemblage du télescope optique (OTA) sont sur des boucles de contrôle thermique PI indépendantes qui stabilisent la température moyenne du banc à 30 mK P-V dans des conditions normales. La chambre elle-même est contrôlée à un point de consigne au-dessus de la température ambiante du laboratoire par une boucle PID mise en œuvre avec une couche d'isolation de ruban chauffant, et peut être stabilisée à 50 mK P-V. Toutes les montures optiques ont été usinées dans de l'invar avec des liaisons optiques dans des montures flexibles, afin de minimiser l'effet des fluctuations thermiques résiduelles sur le système. Les principales
les principales sources de chaleur sur la table sont les deux caméras et l'électronique DM, et toutes sont refroidies par une paire de boucles de refroidissement à l'eau externes.
Un simulateur de télescope sur un sous-banc est monté cinématiquement dans le coin nord-ouest du banc et simule l'extrémité avant du télescope. Il comprend un miroir de gigue (JM) pour injecter des erreurs de pointe et d'inclinaison dans le coronographe de manière contrôlée, ainsi qu'un simulateur pour l'assemblage du télescope optique qui définit la pupille en amont et fournit de la lumière qui n'est pas collimatée également.
Le banc d'essai de l'étude décennale (DST) est un nouveau banc d'essai avancé destiné à démontrer les technologies de coronographe requises pour une mission qui suivra celle de Roman et qui permettra d'imager et de caractériser directement des exoplanètes semblables à la Terre. Il se compose d'un simulateur de source stellaire, de deux miroirs déformables (DM) pour le contrôle du front d'onde, de masques de coronographe, d'un capteur de front d'onde et d'une caméra d'imagerie. La conception optomécanique du DST minimise les perturbations provenant du laboratoire et de l'environnement local.
À la base, le DST est constitué d'une table optique en fibre de carbone très stable aux fluctuations thermiques. Il comprend également un contrôle actif de la température et des isolateurs de vibrations à rigidité négative SM-1CV de Minus K, personnalisés pour être utilisés à l'intérieur de la chambre à vide afin de réduire la sensibilité aux micro-séismes et aux vibrations du laboratoire.
Élargir nos connaissances Le télescope spatial romain surveillera des centaines de millions d'étoiles toutes les 15 minutes pendant des mois, ce qu'aucun autre télescope spatial ne peut faire. Il détectera des centaines d'objets cosmiques intéressants, notamment des planètes naines, des planètes scélérates, des naines brunes (trop massives pour être considérées comme des planètes, mais pas assez pour devenir des étoiles), des comètes, des astéroïdes et des cadavres stellaires, notamment des étoiles à neutrons et des trous noirs, qui sont laissés par les étoiles lorsqu'elles épuisent leur carburant dans notre système solaire.

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