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Un pas de plus vers la Lune

Une équipe d’astrophysiciens solutionne un important problème qui entravait le projet de télescope lunaire à miroir liquide

Ermanno Borra et l'étudiant-chercheur Omar Seddiki dans leur laboratoire du Centre d'optique, photonique et laser
Une équipe internationale de recherche vient de solutionner un problème qui menaçait de couper court au projet visant l’installation d’un télescope à miroir liquide sur la Lune. En effet, ces chercheurs sont parvenus à trouver une combinaison de matériaux qui permet de fabriquer un miroir liquide doté à la fois d’un haut pouvoir réfléchissant et de propriétés lui permettant de fonctionner même dans le difficile environnement lunaire. Les détails de cette découverte, réalisée par Ermanno Borra et Omar Seddiki, du Département de physique, génie physique et optique, et par leurs collaborateurs canadiens, américains et britanniques, sont livrés dans l’édition du 21 juin de la revue britannique Nature.
   
Les télescopes à miroir liquide se distinguent des télescopes conventionnels par leur miroir primaire, celui qui capte et concentre la précieuse lumière venue du ciel: plutôt que d’être fabriqué en verre poli, il est fait d'un liquide réfléchissant. Placé dans un récipient auquel un moteur imprime un mouvement circulaire, le liquide s'étale en une mince pellicule parfaitement lisse, qui épouse la forme d'une parabole et qui peut ainsi faire office de miroir de télescope. Au cours des deux dernières décennies, le professeur Borra a démontré la faisabilité de cette filière en fabriquant des miroirs de plus en plus grands. Le plus récent, construit en 2003 par l'Université de la Colombie britannique, a un diamètre de 6 mètres, ce qui en fait le 13e plus grand miroir astronomique au monde.
   
En 1991, Ermanno Borra proposait, dans les pages de l’Astrophysical Journal, l'installation d'un télescope à miroir liquide sur la Lune. L’astrophysicien y faisait la démonstration qu'un tel instrument présentait d'énormes avantages pratiques et économiques par rapport aux télescopes conventionnels et que, libéré des perturbations créées par l'atmosphère terrestre, un observatoire lunaire doté d'un tel miroir pourrait livrer des informations inédites sur l'origine de l'Univers. L’idée, qui relevait presque de la science-fiction à l’époque, a pris du galon en 2004 lorsque le NASA Institute for Advanced Concepts, un organisme qui appuie des projets susceptibles de repousser les frontières de la science et de la technologie spatiales et d’être intégrés aux programmes de la NASA, lui accordait son soutien financier.
   
Le principal défi du projet consistait à trouver un liquide capable de résister aux conditions qui prévalent à la surface du satellite terrestre et de fonctionner à une température de -143 degrés Celsius pour permettre l’observation dans le spectre infrarouge. «La chaleur ne pose pas de problème parce que l'observatoire sera installé au pôle Sud, dans un cratère qui n'est jamais exposé au Soleil, souligne Ermanno Borra. Par contre, il fallait trouver des liquides réfléchissants qui demeurent liquides à des températures de l'ordre de -150 degrés Celsius et qui ne s’évaporent pas.»
   
La solution est venue des travaux menés par l'étudiant-chercheur Omar Seddiki. Dans l’article publié dans Nature, les chercheurs expliquent comment ils sont parvenus à déposer, par vaporisation sous vide, un revêtement d’argent sur un liquide ionique, une première en optique. La surface d’argent résultante est parfaitement lisse, elle a une bonne réflectivité et elle demeure stable pendant des mois. Le liquide ionique sur lequel la couche d’argent repose ne s’évapore pas et son point de fusion est de –98 degrés Celsius. «Nous avons utilisé un liquide ionique commercial pour nos tests, signale le professeur Borra. Comme il en existe des millions, nous croyons pouvoir en trouver un qui restera liquide même à des températures beaucoup plus basses.»
   
Le miroir liquide envisagé pour le télescope lunaire aurait un diamètre entre 20 et 100 mètres, ce qui lui conférerait une sensibilité jusqu’à 1 000 fois plus grande que celle du prochain télescope spatial. Outre les qualités optiques d’un tel instrument, Ermanno Borra fait valoir son côté pratique. «Au lieu de transporter un miroir de verre lourd, dispendieux et complexe, dont l'installation exigera de pénibles ajustements, on pourra apporter le miroir liquide dans des bouteilles, le récipient en pièces détachées et assembler le tout sur la Lune.» Ce n’est pas demain la veille que les chercheurs pourront compter sur un télescope lunaire à miroir liquide pour leurs travaux, reconnaît-il toutefois. «Par contre, si on n’avait pas pensé à la solution qui est présentée dans Nature, ça aurait été la fin du projet.»

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