La tête dans les étoiles
Le Large Binocular Telescope (LBT) installé sur le mont Graham, dans l’Arizona (États-Unis) est déjà l’un des télescopes optiques les plus modernes au monde. Il possède deux miroirs principaux de 8,4 mètres placés sur la même monture. L’instrument d’imagerie proche infrarouge LINC-NIRVANA combinera la lumière des deux miroirs et fournira une résolution comparable à celle d’un télescope de 23 mètres de diamètre.
Autrement dit, le LINC-NIRVANA est assimilable à une application installée sur votre smartphone qui vous permettrait de prendre en photo le centre d’une galaxie située à 53,5 millions d’années-lumière. Une application qui pèse 9,5 tonnes, qui est équipée de 139 moteurs et dont la mise au point, par une équipe internationale d’ingénieurs, a duré dix ans.
Ralf-Rainer Rohloff, ingénieur et responsable du bureau de conception mécanique à l’Institut Max-Planck d’astronomie d’Heidelberg (Allemagne), participe au délicat projet LINC-NIRVANA depuis le début. Il explique qu’actuellement, environ 40 ingénieurs spécialisés dans différents domaines et plusieurs astronomes travaillent sur l’instrument.
« Lors de la phase de planification, les astronomes ont participé à des réunions, rassemblant chercheurs et ingénieurs, où différentes possibilités étaient débattues, raconte M. Rohloff. Les astronomes avaient besoin de quelques connaissances techniques pour pouvoir comprendre ce que l’on disait. De notre côté, il nous fallait des connaissances de base en astronomie pour saisir ce qu’ils voulaient. »
L’instrument remplira différentes fonctions. Il servira notamment à obtenir des images de planètes situées à l’extérieur de notre système solaire et à étudier les galaxies les plus distantes de l’univers. Étant donnés l’ampleur et le coût du projet LINC-NIRVANA, plusieurs institutions du monde entier ont participé à sa conception. L’institut de M. Rohloff est chargé de coordonner le travail des organismes allemands qui planchent sur le projet, en collaboration avec des établissements italiens et américains.
La construction de l’appareil s’est achevée en juin 2015. Il a ensuite été soigneusement protégé au cours de l’été pour être expédié d’Allemagne vers l’Arizona en septembre. Au mois de novembre, M. Rohloff et l’équipe se sont rendus dans l’Arizona pour effectuer un certain nombre de tests sur place.
« C’était une expérience réjouissante, car nous n’avons rencontré aucun véritable problème, et tout était adapté, ajoute M. Rohloff. Après un processus de conception aussi long, nous étions particulièrement heureux que tout se déroule sans encombre. L’installation finale aura lieu en 2016. »
Lorsque l’on installe un instrument de 9,5 tonnes sur un télescope ultrasensible, la précision et la stabilité sont essentielles. Les tensionneurs Superbolt et les rondelles de blocage de Nord-Lock ont été sélectionnés pour fixer le cadre de l’instrument à la monture du télescope. Ils jouent un rôle capital.
« Nous avons choisi les Superbolt et les rondelles de blocage de Nord-Lock, car il s’agit des fixations les plus sûres, précise M. Rohloff. Lors de notre recherche de rondelles, nous nous sommes aperçus que 70 % d’entre elles n’étaient pas véritablement sûres. Dans notre cas, l’instrument doit être parfaitement fiable. Même un écart de quelques centaines de microns serait inacceptable. »
Les produits Nord-Lock ont également été sélectionnés, car une force de serrage très précise devait être appliquée sur les vis dans un espace très limité.
« Autour de l’instrument, il n’y a pas suffisamment de place pour de grandes clés, explique-t-il. La solution Superbolt de Nord-Lock permet d’appliquer le couple exact nécessaire à l’aide d’une petite clé dynamométrique, ce qui représente un avantage considérable. »
Ce programme étalé sur une décennie étant bientôt terminé, beaucoup d’autres projets vont désormais occuper M. Rohloff. Dans le cadre de son travail, il est souvent amené à se rendre dans des endroits isolés et arides qui constituent les meilleurs emplacements pour installer des télescopes, qu’il s’agisse des déserts espagnols ou des montagnes chiliennes. L’astronomie a toujours été une passion pour lui.
« Quand j’étais enfant, ce domaine m’intéressait déjà beaucoup, raconte-t-il. J’avais même fabriqué mon propre télescope. C’est fabuleux de constater que je participe désormais à la construction du plus important télescope au monde. »
LINC-NIRVANA
L’instrument d’imagerie proche infrarouge LINC-NIRVANA fera appel à l’ensemble des capacités binoculaires du LBT. Grâce à lui, il sera possible de superposer de manière cohérente la lumière des deux télescopes LBT de 8,4 mètres sur un seul détecteur scientifique, ce qui permet d’obtenir une résolution comparable à celle d’un télescope de 23 mètres de diamètre.
Mesurant environ 5 x 4 x 4,5 mètres, le LINC-NIRVANA pèse 9,5 tonnes et est équipé de 139 moteurs. Étant données les exigences considérables imposées à un tel système, il est absolument essentiel que l’instrument et son banc d’optique conservent leur position dans les trois dimensions de l’espace, ce qui ne laisse aucune marge d’erreur aux composants utilisés.
Dans une galaxie lointaine, très lointaine
Le nouvel instrument astronomique destiné au Large Binocular Telescope (LBT) permettra aux astronomes d’observer des planètes et des galaxies extrêmement lointaines. Ils pourraient par exemple étudier la galaxie elliptique supergéante Messier 87 (M87) également dénommée Virgo A ou NGC 4486. Elle a été découverte par l’astronome français Charles Messier en 1781 et est très appréciée des astronomes depuis.
M87 appartient à l’amas de la Vierge, situé à 53,5 millions d’années-lumière de la Terre. La galaxie contient un nombre particulièrement élevé d’amas globulaires : on en compte environ 12 000 contre 150 à 200 dans la Voie lactée.
Le LBT permettrait notamment d’étudier le noyau de cette galaxie d’où émerge un jet de plasma énergétique qui voyage à une vitesse relativiste et s’étend sur près de 5 000 années-lumière. Le plasma est éjecté par un trou noir supermassif situé au centre de la galaxie.
Sur l’image ci-dessus, de la matière froide de l’amas de la Vierge tombe dans le cœur de la M87. Elle rencontre un jet relativiste, ce qui entraîne des ondes de choc dans le milieu interstellaire de la galaxie.
Le site idéal
Pour obtenir des résultats optimaux, les télescopes modernes doivent se trouver dans un environnement particulier. Pour les observatoires au sol, il faut notamment de nombreuses nuits sans nuages ainsi qu’une pollution lumineuse émanant des zones urbaines réduite au minimum, et une faible teneur en vapeur d’eau de l’atmosphère. C’est pourquoi ces télescopes sont situés dans des régions sèches, en haute altitude, par exemple dans le sud-ouest des États-Unis. Le LBT se trouve à 3 221 mètres d’altitude, sur le mont Graham, dans l’Arizona.
La solution Nord-Lock
Client : Institut Max-Planck d’astronomie d’Heidelberg, Allemagne.
CLIENT FINAL : Large Binocular Telescope (LBT).
Emplacement : Mont Graham, Arizona, États-Unis.
APPLICATON : Fixation d’un instrument astronomique à la monture du télescope.
Solution Nord-Lock : 30 tensionneur à vis multiples Superbolt CY-M20 et rondelles de blocage.
Avantages du produit : Stabilité absolue sans aucun glissement. Possibilité d’appliquer le couple exact nécessaire dans un petit espace.
