Exposé de physique : Miroirs minces et miroirs liquides

« rend impossible à contrôler activement ; leur polissage pose problème, car les nervures de la structure en nid d'abeilles peuvent gauchir la surface du miroir. Malgré les espoirs qu'elle avait fait naître, cette technologie a donc été mise de côté au profit d'une autre méthode de fabrication de miroirs légers.

II s'agit désormais de produire des disques de verre ayant une épaisseur extrêmement réduite : environ 175 mm pour un miroir de 8,2 m, comme celui qui équipe le Very Large Télescope (VLT), au Chili pour le compte de l'European Southern Observatory (ESO).

Leur fabrication repose sur une idée très astucieuse.

Pour pouvoir former une image, c'est -à-dire concentrer les rayons lumineux en un po int appelé foyer, un miroir de télescope doit avoir la forme d'un paraboloïde parfait.

Or, la surface libre d'un liquide mis en rotation autour d'un axe vertical prend naturellement une forme parabolique sous les actions conjuguées de la gravité et de la f orce centrifuge : d'où l'idée de fondre le miroir dans un four rotatif.

La surface du verre liquide adopte alors la forme d'un paraboloïde presque parfait, réduisant ainsi le futur travail de mise en forme.

La rotation du miroir se poursuit pendant son ref roidissement, qui s'effectue au rythme de 3 à 6 °C par jour.

Cette importante étape dure plusieurs mois.

Le miroir est ensuite recuit pour le transformer en une céramique appelée Zérodur possédant un coefficient de dilatation thermique nul.

Les miroirs géa nts du VLT ont été réalisés selon ce procédé par la firme allemande Schott, et leur polissage assuré par la société française Reosc, leader mondial dans ce domaine. La grande difficulté technique de ce procédé réside dans le fait qu'il faut transporte r et polir le miroir sans le casser.

Une fois celui -ci installé dans le tube du télescope, il sera nécessaire de contrôler et d'ajuster sa forme en permanence, grâce à un système d'« optique active » qui corrigera automatiquement astigmatisme et coma afin d 'optimiser la qualité des images. Après de nombreux tests sur des miroirs de petite taille, ces nouvelles techniques ont été expérimentées sur le New Technology Télescope (NTT) de l'ESO.

C'est un télescope dont le miroir de 3,58 m de diamètre ne mesure que 24 cm d'épaisseur.

Il est entré en service depuis 1989, préfigurant les télescopes géants suivants (VLT européen et Subaru japonais, par exemple).

Petit et compact, il a une masse totale de 120 t, contre plus du double pour un instrument traditionnel de diamètre comparable.

Équipé d'un système d'optique active, ce grand télescope a pu totalement utiliser son pouv oir de résolution, qui n'est que trois fois inférieur à celui du télescope spatial Hubble.

Sa technologie de pointe en fait ainsi l'un des meilleurs instruments de sa génération. Les miroirs liquides Pour construire des miroirs de grand diamètre à faible c oût les che rcheurs ne manquent pas d'idées .

Il s'agit cette fois encore de tirer parti de la rotation d'un liquide dans le champ de la pesanteur terrestre, qui lui fait adopter la forme d'un paraboloïde.

Cependant, à la différence des miroirs mi nces qui seront fondus dans un four rotatif puis refroidis pour se solidifier, cette technique cherche à obtenir un miroir qui restera liquide.

Pour cela, il suffit de faire tourner une cuve contenant un liquide réfléchissant, comme le mercure, pour obteni r un miroir parabolique.

Cette idée fut concrétisée pour la première fois en 1908 par le physicien américain Robert Williams Wood.

Il construisit un miroir de 50 cm qui lui permit d'obtenir quelques bonnes images de la Lune.

Cependant, le miroir de Wood présentait de nombreuses imperfections.

Sa grande sensibilité aux vibrations extérieures et l'insuffisante qualité du système de rotation provoquaient l'apparition de rides à la surface du mercure.

Les images obtenues étaient donc souvent floues.. »