Dossier > ELT : les très grands télescopes du futur Futura

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grands-telescopes-futur-671/
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ELT:lestrèsgrandstélescopesdufutur
Laprochainedécennieverral'avènementdetélescopesgéantsdenouvellegénérationde20à40mètresdediamètreappelésELT.Ily
aàcejourdeuxprojetsauxÉtats-Unis:leTMT(30m)etleGMT(20m),etunprojetenEurope:l'E-ELT(40m).
Page1/7-ELT:lestrèsgrandstélescopesdufutur
Au fil des décennies, les procédés d’optique ont été améliorés et les instruments d’observation sont devenus des bijoux de
technologie.Toujoursplusgrands,pourvoirtoujoursplusloin,lestélescopespermettentaujourd’huiunbalayageimpressionnantdu
ciel.C’estlecasdesELT,lesExtremelyLargeTelescopes,dontplusieurssontenprojetauxÉtats-UnisetenEurope.
Lediamètredestélescopes,depuislapremièrelunetteastronomiquedeGaliléeetletélescopedeNewtonjusqu'auxtélescopesgéantsd'aujourd'hui
aaugmentéd'unfacteur100,cequicorrespondàuneaugmentationdelapuissancecollectriced'unfacteur10.000!
Gauche:lunettedeGalilée.Droite:répliquedutélescopedeNewton.©AndrewDunn
Lafigureci-dessousillustrecetteprogressiondudiamètredestélescopesenprèsde4siècles,traduisantuneaugmentationd'unfacteur~2tous
les 50 ans. Est-ce que cette loi continuera à s'appliquer à l'ère postindustrielle, de la technologie et de la mondialisation des grands projets
scientifiques,ouya-t-ilaucontraireunelimitepratiqueouphysiqueaugigantismeetauxréalisationshumaines?
07/10/2006-Par
Jean-GabrielCuby,Astronome

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Diamètredesprincipauxinstrumentsastronomiquesaucoursdesdernierssiècles.Lediamètreadoubléenvirontousles50ans.
Onentredésormaisdansl'èredestrèsgrandstélescopes(Extremely LargeTelescope,ELT).©R.Gilmozzi,ESO
Cedossier,enpartantdestechnologiesenusagesurlesgrandstélescopesactuels,faitlepointsurlesprojetsdetrèsgrandstélescopes(ELT)en
préparationpourlaprochainedécennie.
Page2/7-ELT,lestechniquesd'optiquedesExtremelyLargeTelescopes
La décennie passée a vu l'émergence de télescopes optiques géants de nouvelle génération, avec aujourd'hui 13 télescopes de
diamètresupérieurà8mètresenopérationousurlepointdel'être.
Cestélescopes,aucontrairedelagénérationprécédentedetélescopesdemoinsde6mètresdediamètreutilisantdesmiroirsmonolithiquesnon
déformables,trèsépaisetdonctrèslourds,utilisentaucontrairelapossibilitédecontrôlerenpermanencelesdéformationsdemiroirstrèsminces
etdoncdéformables(sousl'actiondelagravité,duvent,deseffetsthermiques,etc.).
Deuxtechniquesd'optiquedite«active»sontutilisées.
Figure1.MiroirprimairesegmentédutélescopeKeck,consistanten36segmentshexagonauxde1,8mdelargeur,pourundiamètretotalde
10m.©KeckObservatory
Optiquepourlestélescopes:lasegmentation
Le miroir primaire du télescope est constitué d'un ensemble de segments jointifs (en général de forme hexagonale) de plus petit diamètre et de
faibleépaisseur.Parexemple,lemiroirprimairedutélescopeaméricainKecksituéàHawaïd'undiamètrede10mètresestconstituéde36segments
de1,8mètredediamètre(voirFigure1).Chaquesegmentestcontrôléetmaintenuenpositionparunensembledepistons/actuateursdel'autre
côtédesasurfaceafinquelasurfacetotalepréservesaformeidéale,paraboliqueouhyperbolique.

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Figure2.Vued'undestélescopesde8mètresdediamètreduVLT(ESO,Chili).Ondistinguelemiroirprimairemonolithiquedanssacellulequi
abriteles150actuateurscontrolantlasurfacedumiroir.Lafigure3montrelasurfacearrièredumiroir.©ESO
L'optiqueactivepourlestélescopes
Lemiroirprimaireestmonolithique,defaibleépaisseuretparconséquentsouple(auxgrandeséchelles,lasurfaceétantquantàelleparfaitement
polieavecunerugositédel'ordredequelquesdizainesdenm).Unsystèmed'actuateurspermetalorsdecompenserlesdéformationsetdereformer
lasurfaceoptiqueidéale.Ainsienest-ildes4télescopesde8mètresdediamètreduVLT,télescopedel'ESO( EuropeanSouthernObservatory)
installéauChili(voirFigure2etFigure3).
Figure3.Vuedelasurfacearrièred'undesmiroirsde8mètresdediamètreduVLT(ESO,Chili)avecles150pointsd'accrochagepourles
actuateursquicontrôlerontlasurfacedumiroirencoursd'observation.L'épaisseurdumiroirestde17cm.©ESO
Lalimitetechnologiqued'environ8mètresdediamètrepourungrandmiroirmonolithiqueprévautencoreaujourd'hui.Ainsi,laseulepossibilitépour
réaliserd'encoreplusgrandstélescopes,au-delàdes10mètres,estlasegmentation.

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Figure4.Principeducontrôleactifd'untélescopeactifousegmenté.Lespistons(actuateurs)souslemiroirserventàcorrigerles
déformationsdumiroirprimairepourluidonnerlasurfaceoptiqueidéale.Danslecasd'unmiroirmonolithiqueactiflespistonscompensentles
déformationsdecelui-ci,danslecasd'unmiroirsegmentéilsserventàmaintenirenpositionlessegmentslesunsparrapportauxautresafin
d'épouser,danslesdeuxcas,lasurfaceidéale(généralementuneparaboleouunehyperbole).©ESO
Page3/7-ELT:destélescopesplusgrandspourcomprendrel'univers
Les ELT, ces télescopes de nouvelle génération, ont permis de réaliser des progrès spectaculaires dans notre compréhension de
l'univers,avecladécouvertedenombreusesexoplanètes.
GraceauxELT,ona découvert plusde 200 planètesen dehors denotreSystèmesolaireont étédécouvertes(septembre 2006), dontcertaines
ontpuêtreimagéesdirectementetnondétectées,commelesautres,pardesméthodesindirectes;l'accélérationdel'expansiondel'universaété
vérifiéeparl'observation;lesvestigesdesondessonorescosmiquesémisespeuaprèsleBigBangsontobservésdansladistributiondesgalaxies
jusqu'ànosjours;nousperçonslesconfinsdel'Univers,àl'âgeoùlespremièresétoilesetlespremièresgalaxiessesontformées...
Toutefois, beaucoup reste – et restera toujours – à découvrir. Environ 95 % de l'univers nous est encore inconnu, constitué à 25 % d'une
mystérieusematièrenoireinvisibleànostélescopesetd'uneencoreplusmystérieuseénergienoireresponsabledel'accélérationdel'expansionde
l'univers(voirfigureci-dessous).
Camembertillustrantlesproportionsdematière«normale»(cellequel'onconnaît,Norm alMatter),dematièrenoire(DarkMatter)et
d'énergienoire(DarkEnergy)dansl'univers.©Nasa/CXC/M.Weiss
LesELTpourmieuxcomprendrel'univers
Commentnaissentplanètes,étoiles,etgalaxies?Ya-t-ildessignesdevieextraterrestre,outoutaumoinsdeconditionspropicesàl'émergence
etaudéveloppementdelaviedanslesplanètesau-delàdenotreSystèmesolaire?

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Le«bordrouge»,ourededge,caractéristiquedelavégétationsurTerre.Lesfeuillesvégétalesréfléchissentfortementlerayonnement
infrarouge,seprotégeantainsid'unchauffageexcessifquidétruiraitlachlorophylle.Cebordrougesesitueentre0,7et0,8μm.Sil'œilétait
sensibleàceslongueursd'onde,lavégétationnousapparaîtraitcommetrèsrougeettrèsbrillante.Lepicderéflectivitélégèrementau-dessus
de0,5μmestquantàluiresponsabledelacouleurverte(pournotreœil)delavégétation.Cebordrougeestunesignaturebiologique
caractéristiqueettrèsvisiblesignalantlaprésencedevégétationsurTerre.DetellessignaturespourraientêtrerecherchéesaveclesELTsur
lesplanètesextrasolaires.©Seager&Ford,2002
Etilyabiend'autresquestionsencoresansréponsesquitouchentautantàlaphysiquefondamentalequ'auquestionnementdel'espècehumaine
sursesoriginesetcellesdel'univers.
Ainsi en va-t-il de la science, répondre à des questions souvent ne fait qu'en soulever d'autres bien plus profondes encore. Les astronomes
voudronttoujoursdenouveauxmoyensd'observation,toujoursplusgrands,pluspuissants,plusrapides.Riend'étonnantdoncàcequelanouvelle
générationdetélescopesàpeineterminéeetenpleinephasedeproductivitéscientifiquelesastronomessesoientremisàleurtableaunoir–ou
plutôtàleursordinateurs–pourimaginerlestélescopesdedemain.
Page4/7-Astronomieettechnologie,unlienétroit
L'astronomieestunesciencequireposesurleprogrèstechnologique.L'inverseestvrai:certainestechniquesd'astronomesontété
appliquéespourlamédecineparexemple.
Depuis la révolution copernicienne qui ne s'appuyait que sur des mesures effectuées à l'œil nu (aidé quand même de quelques instruments de
mesure),lesautresgrandesdécouvertesastronomiquesnefurentpossiblesquegrâceauxtélescopeséquipésdesinstrumentslesplussophistiqués
deleurépoque.Ainsideladécouvertedel'hélium,del'expansiondel'univers,del'existencedematièrenoire,del'énergienoire,etc.
Latechnologiespatialeinspirelamédecine
L'astronomie senourritdoncduprogrèstechnologique, comme elle nourrit en retourlatechnologie. Souventdestechniques sont initiéesparles
astronomes,dansledomainedesdétecteurs,del'optique,destechniquesspatiales,etc.commel'optiqueadaptativedéveloppéepourlacorrection
desimagesastronomiquesdégradéesparl'atmosphèreetaujourd'huiutiliséeenmédecinepourl'imagerierétinienne.