Métaux technologiques pour un regard dans la salle d’accouchement cosmique

6. janvier 2022 | Technologies

Le télescope James Webb a pour objectif de fournir des informations approfondies sur l’histoire de la formation de l’espace. Après de nombreux retards, le télescope de haute technologie a entamé sa mission à Noël. Des métaux technologiques comme l’indium et le tellure ont joué un rôle important dans sa construction.

Le jour de Noël, le télescope James Webb (JWST) a entamé son long voyage dans les profondeurs de l’espace à bord d’une fusée Ariane 5. Ce ne sera que fin janvier que ce projet commun de la NASA, de l’ESA et de la CSA canadienne, considéré comme le successeur du télescope Hubble, atteindra sa position et sera mis en service, à 1,5 million de kilomètres de la Terre. Les scientifiques espèrent obtenir de nouvelles informations sur les origines de l’univers, du big bang aux premières galaxies et à l’évolution de notre système solaire. Le premier concept de ce nouveau télescope spatial a été développé dès 1996, mais sa construction et son lancement ont été sans cesse retardés. En été 2011, le projet a failli être victime des coupes budgétaires que le Congrès américain voulait imposer à la NASA. Aujourd’hui, c’est l’euphorie qui prévaut face aux nouvelles découvertes espérées.

Les détecteurs infrarouges regardent 13,5 milliards d’années en arrière

Le JWST est un télescope infrarouge qui permet également de voir à travers les nuages de poussière cosmique, comme l’indique la NASA sur son site Internet. Deux détecteurs différents sont utilisés pour les différentes parties du spectre infrarouge.

Les détecteurs en silicium dopé à l’arsenic (Si:As) couvrent la lumière infrarouge moyenne d’une longueur d’onde de 5-28 μm et la convertissent en tensions électroniques mesurables. Par ordinateur, les données infrarouges peuvent être converties en images visibles, qui ne devraient rien avoir à envier à celles de leur légendaire prédécesseur. Le domaine spectral proche (0,6-5 μm) est observé par des détecteurs en tellurure de mercure et de cadmium (HgCdTe). Le tellurure de cadmium, un alliage composé entre autres du métal technologique tellure, est également utilisé sur Terre, notamment dans les cellules solaires à couche fine.

Les détecteurs sont assemblés en sandwich. La couche supérieure est une couche absorbante en Si:As ou HgCdTe. Elle absorbe les particules de lumière incidente (photons) et les transforme en tension. Chaque point d’image (pixel) de la couche absorbante est relié au circuit intégré de lecture (ROIC) par une couche de métal technologique, l’indium, qui se déforme sous l’effet de la pression et fait ainsi office de soudure froide. Celui-ci contient des circuits électroniques et transmet les données reçues pour un traitement ultérieur.

6,5 tonnes de haute technologie

De nombreux autres matériaux high-tech ont été indispensables à la construction du nouveau télescope. Ainsi, le miroir principal de six mètres et demi de diamètre, qui dirige la lumière vers les détecteurs, est composé de béryllium, un métal léger, recouvert d’une couche d’or. Au total, environ 48 grammes d’or ont été utilisés, comme l’a calculé le magazine économique Forbes.

Ensemble, les 18 segments du miroir pèsent environ 360 kilogrammes. Le poids total du télescope est de 6 500 kilogrammes. Avec une longueur de près de 22 mètres et une largeur de 12 mètres, il est à peu près aussi grand qu’un court de tennis. Cette taille est principalement due au bouclier solaire, qui doit notamment protéger les détecteurs des effets de la lumière et de la chaleur du soleil. Le bouclier est composé de cinq couches de Kapton, une matière plastique recouverte d’aluminium et de silicium.

Il faudra encore attendre quelques mois avant que les premières images cosmiques n’atteignent la Terre. Ce n’est que six mois après le lancement que les appareils optiques et les instruments scientifiques seront calibrés pour leur utilisation. Un site web spécial informe sur la position actuelle, et une chaîne YouTube propre à la NASA fournit également des informations supplémentaires.

Photo: iStock/dima_zel

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