Des robots ont aidé à construire le télescope James Webb : ils ont participé à la mise en place des segments du miroir
En janvier 2022, le télescope spatial James Webb de la NASA a commencé la préparation d'un processus de alignement de trois mois portant sur les 18 segments hexagonaux du miroir qui compose le télescope. Le processus commence par le déplacement de chaque segment vers le haut de seulement 12,5 mm.
Le télescope spatial James Webb est le plus grand télescope jamais lancé dans l'espace. Avec tous ses segments de miroir déployés, il a la taille d'un court de tennis.
« Les ingénieurs ont d'abord donné l'ordre aux actionneurs — 126 dispositifs qui déplacent et façonnent les segments du miroir principal, et six dispositifs qui positionnent le miroir secondaire — afin de vérifier qu'ils fonctionnent correctement après le lancement. L'équipe a également commandé aux actionneurs qui dirigent le miroir de direction fin de Webb d'effectuer de légers mouvements, confirmant leur bon fonctionnement. Le miroir de direction précis est essentiel au processus de stabilisation de l'image », ont indiqué les responsables de la NASA.
Les commandes au sol ont commencé à donner des instructions aux segments du miroir principal et du miroir secondaire pour qu'ils quittent leur configuration de lancement, en se libérant des amortisseurs qui les maintenaient fermement et les empêchaient de vibrer. Ces mouvements prendront au moins dix jours, après quoi les ingénieurs pourront commencer le processus d'alignement de trois mois des segments, afin qu'ils fonctionnent comme un miroir unique.
Les ingénieurs de la NASA devaient placer chaque pièce hexagonale avec une précision extrême. Pour cela, ils ont utilisé un bras robotisé capable de se déplacer dans six directions. Le bras était piloté par un hexapode spécial conçu par PI USA. L'hexapode a été monté à l'extrémité du manipulateur afin de garantir que chaque pièce se trouve à la bonne position.
« Pour que l'ensemble des segments du miroir fonctionne comme un miroir unique, ils doivent être placés à quelques millimètres les uns des autres, avec une précision de l'ordre du dixième de millimètre. Un opérateur humain ne peut pas placer les miroirs aussi précisément, c'est pourquoi nous avons développé un système robotisé pour l'assemblage »
La mise en place des pièces a nécessité le travail simultané de deux équipes d'ingénieurs. La première tâche consistait à contrôler le manipulateur et à manœuvrer autour de la structure du télescope.
« Pour y parvenir, il faudra de la patience : les actionneurs des miroirs, pilotés par ordinateur, sont conçus pour des mouvements extrêmement petits, mesurés en nanomètres. Chacun des miroirs peut être déplacé avec une précision incroyable, avec un réglage de seulement 10 nanomètres (soit environ 1/10 000 de la largeur d'un cheveu humain). Nous utilisons désormais ces mêmes actionneurs non pas pour se déplacer d'un centimètre. Ainsi, ces premiers déploiements sont sans aucun doute les plus grands mouvements jamais effectués dans l'espace par les actionneurs de miroirs de Webb »
Une autre équipe travaillait sur les mesures au laser pendant que les segments étaient placés, boulonnés et collés.
« Au lieu d'un mètre ruban, un laser est utilisé pour mesurer les distances avec une grande précision. Sur la base de ces mesures, un système de coordonnées sert à placer chacun des segments du miroir principal. Les ingénieurs peuvent déplacer le miroir jusqu'à sa position exacte sur la structure du télescope, à l'épaisseur d'une feuille de papier près »
Le télescope spatial James Webb a été lancé en décembre 2021. Il est conçu pour rester dans l'espace pendant au moins cinq ans et demi. Cependant, dans l'idéal, la NASA espère que le télescope fonctionnera pendant 10 ans.
Le télescope a été construit sur la base des travaux du télescope spatial Hubble et le prolongera. Il tournera autour du Soleil à environ un million de miles, afin d'observer certaines des premières galaxies formées dans l'Univers.
« Le système de contrôle des miroirs ne peut piloter qu'un seul actionneur à la fois. Cette méthode est à la fois plus simple (en termes de complexité de l'électronique de commande) et plus sûre (car les ordinateurs et les capteurs peuvent surveiller attentivement le fonctionnement de chaque actionneur). De plus, afin de limiter la quantité de chaleur transmise par les moteurs des actionneurs aux miroirs très froids du télescope, chaque actionneur ne peut fonctionner que pendant une courte période. Ainsi, ces grands mouvements de 12,5 mm pour chaque segment sont décomposés en une multitude de petits mouvements, effectués un actionneur à la fois. Les scripts envoyés depuis le centre d'opérations de la mission piloteront ce processus sous supervision humaine, en déplaçant lentement et régulièrement un actionneur à la fois, en alternant entre les segments. À pleine vitesse, il faut environ une journée pour décaler l'ensemble des segments de seulement 1 millimètre. C'est à peu près la vitesse à laquelle pousse l'herbe ! »
Selon elle, ce n'est peut-être pas la phase la plus passionnante de la mise en service du télescope, mais c'est normal. Il ne faut pas se précipiter. Pendant les jours où les miroirs se déploient lentement, ils continuent aussi de refroidir lentement en rayonnant leur chaleur dans le froid de l'espace.
Les instruments refroidissent progressivement et de manière soigneusement contrôlée, tandis que le télescope poursuit sa progression douce vers L2. Lentement et régulièrement, car toutes ces étapes progressives rapprochent chaque jour un peu plus les scientifiques de leur objectif final : l'alignement du miroir.
