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14.05.09

L'innovation : La garantie du succès scientifique d'Herschel et Planck

Avec le lancement d'Herschel et de Planck, parachève huit années d'intense coopération avec l'ESA, la communauté scientifique et l'une des plus grandes équipes industrielles jamais réunies sur un projet de cet ordre.

Jean-Jacques Juillet, le Directeur des programmes observation optique et science chez , revient sur 'ce projet qui nous a contraint à de réelles innovations' parce que Planck sera le satellite 'le plus froid jamais lancé' et Herschel le plus grand observatoire spatial d'imagerie jamais réalisé.

Planck

Pour parvenir à observer le rayonnement fossile dont la température est de 2,725 K (-270,435°C) et déceler les infimes variations de température qu'il comporte et qui n'excèdent pas 0,002°, Planck se doit d'être refroidi dans ce même ordre de grandeur. Or, comme l'explique J-J. Juillet, l'industrie spatiale n'avait 'jamais construit de satellite aussi froid'. Avec des températures de fonctionnement proches du zéro absolu, TAS 'a du innover au niveau de la cryogénie' et concevoir un système de refroidissement passif et actif qui fait appelle à des 'technologies complètement nouvelles'.

3 écrans thermiques

Le système passif se compose de 3 écrans thermiques en aluminium situé entre le télescope et la plateforme. 'Il s'agit d'un concept entièrement nouveau' qui a été conçu spécifiquement pour Planck. Jusqu'à présent, 'nous utilisions des matelas multicouches constitué de feuille d'aluminium dorées'. De cette façon, la charge utile est installée sur la face qui pointera en permanence à l'opposé du Soleil. 'Elle est séparée du module de service par ces 3 écrans de protection thermique' ce qui permet de maintenir le télescope à moins de 60 K (-213°C).

Refroidisseurs

Quant au refroidissement actif du satellite, il est 'assuré par des refroidisseurs qui ont pour mission de faire baisser encore plus cette température'. Jusqu'à 4 K, voire 0,1 K pour les bolomètres de l'Instrument à Haute Fréquence (HFI). Ils n'ont pas été construits par Thales Alenia Space mais fournis par l'Agence spatiale européenne. 'Il a fallu les intégrer à la plateforme du satellite et s'assurer dans une série d'essais que toute la chaine cryogénique fonctionnait'. TAS a pour cela utilisé les installations du où 'nous avons pu descendre la température du satellite à -273,05°C (à 0,1°C du zéro absolu) pour la partie la plus froide'. Une température maintenue durant deux semaines, ce qui représente un défi technique de très haut niveau. C'est en effet la seule fois que la chaîne complète de refroidissement du satellite Planck a été testée sur Terre avant son lancement.

Ondes millimétriques

Planck observera l'ensemble du ciel dans le domaine des ondes millimétriques, c'est-à-dire entre l'infrarouge et les ondes radio. 'Pour s'assurer des performances du satellite dans ce domaine, il a fallu le tester'. La chambre anéchoïde de , actuellement utilisée par les satellites de télécommunications à la fréquence de 40 gigahertz n'était pas dimensionnée pour le faire. Or, pour Planck, le défi 'c'était de monter à 300 gigahertz' ! Il a fallu l'adapter et développer des moyens de mesures spécifiques. 'Ce qui a été fait avec succès'.

Planck

Vue en coupe du satellite Crédit ESA (image AOES Medialab)	Dans la chambre de l'ESTEC (mars 2008) Crédit ESA	Test du modèle de qualification au Centre spatial de Liège (2006) Remarquez les 3 écrans thermiques Crédits Thales/ESA/Sutdio Bazile

Herschel

Le d'Herschel est évidemment la pièce maitresse de ce télescope spatial. 'Il est le plus grand jamais réalisé à ce jour pour un satellite'. Construit par en coopération avec , ce miroir de 3,5 m est fait de carbure de silicium. La maitrise de cette technologie a permis de limiter son poids à seulement 350 kg. A titre de comparaison, Hubble est doté d'un miroir de seulement 2,4 mètres de diamètre et qui pèse trois fois plus.

Comme nous le rappelle J-J. Juillet, 'Herschel est en quelque sorte un super ISO' D'ailleurs il reprend certaines des technologies qui ont fait d'ISO un succès technique et scientifique (1995-1998).

Cryostat

Large et haut de 3 mètres, le cryostat d'Herschel est identique dans son principe à celui d'ISO à la différence que le télescope ISO avait pu être entièrement logé à l'intérieur du cryostat grâce à la taille de son miroir (de 70 cm de diamètre seulement). Ce qui n'est pas le cas avec le miroir de 3,5 m d'Herschel qui sera situé à l'extérieur et face au cryostat.

Pour Thales Alenia Space, 'la difficulté a été de le rendre le cryostat plus efficace', en ligne avec les spécifications et les objectifs de la mission. Sa durée de vie est bien plus longue '4 ans contre 18 mois pour ISO' et, il a été adapté à l'orbite d'Herschel très différente de celle d'ISO.

Saut technologique

Par rapport à ISO, le saut technologique est significatif même 's'il y a moins d'innovations qu'avec Planck'. Mais après tout, 'tout est dans le détail' comme le souligne J-J. Juillet ! Ainsi, la conception globale du satellite répond à 'une multitude de contraintes' comme celles imposées par les panneaux solaires. Beaucoup plus grands et chauds que ceux et d'ISO leur mise au point a posé quelques problèmes liés à cette température élevée (jusqu'à 130°C) au niveau de la tenue mécanique et des cellules solaires. Comme avec ISO, ils jouent également le rôle de pare-soleil.

Autre souci, il a fallu s'assurer que le miroir primaire 'soit à la température la plus basse possible avec le moins de lumière parasite possible'.

D'ISO à Herschel

L'observatoire spatial dans l'infrarouge (ISO) a été lancé en novembre 1995 par une fusée Ariane 4 depuis le Centre spatial de Kourou. Il a fonctionné bien au-delà des espérances, jusqu'en mai 1998 date à laquelle les réserves d'hélium nécessaires au refroidissement de ses instruments se sont épuisées. Il était alors du titre de satellite infrarouge le plus sensible jamais lancé.

ISO laisse un riche héritage. Ses résultats ont eu une influence sur la plupart des domaines de l'astronomie, pour ainsi dire des comètes à la cosmologie. Si certains de ses résultats ont permis de répondre à des questions que se posaient les scientifiques, d'autres ont suscité de nouvelles interrogations qu'Herschel aidera à y voir plus clair.

Herschel

Vue en coupe du satellite Crédit ESA (image AOES Medialab)	Préparation du satellite aux tests accoustiques (ESTEC, juin 2008) Crédits ESA / le Floc'h	Le cryostat d'Herschel Crédit ESA

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