[Webb] Préparation, réparations

Soulagement au Goddard Space Flight Center: le James Webb Space télescope (JWST), successeur attendu de Hubble, est prêt à reprendre les tests. Une nouvelle qui vient couronner trois semaines de recherches, et des fêtes de fin d’année pas si tranquilles pour les équipes d’assemblage du télescope…

Vous souhaitez tout savoir sur le James Webb Telescope? Vous avez une petite heure? Ce documentaire en anglais de Northrop Grumman est pour vous!

La structure du James Webb Telescope est unique. Dans un alliage à la fois léger et indéformable à la chaleur et aux vibrations, la marge d’erreur pour cette pièce aussi appelée « backbone » qui soutient les instruments scientifiques, les miroirs et les longs mats soutenant le miroir secondaire, est de seulement 38 nanomètres, soit le millième de l’épaisseur d’un cheveu. C’est en 2016 que l’installation des 18 miroirs sur le backbone s’est terminée, ainsi que la mise en place des 4 instruments scientifiques principaux. Plusieurs grandes premières avec cet assemblage, que les américains appellent OTIS (Optical Telescope element and Integrated Science): après quelques tests mécaniques, l’ensemble a été replié en position de lancement au mois de novembre. Eh oui, il ne faut pas oublier que la raison pour laquelle le télescope Webb dispose de 18 miroirs primaires au lieu d’un seul énorme miroir de précision, c’est qu’avec 6.5m de diamètre, il ne rentre pas sous la coiffe d’Ariane 5, le lanceur qui lui fournira son voyage pour l’orbite. Il faut donc pouvoir le replier, ce qui est aussi pratique pour le transport entre les différentes salles du Goddard Space Flight Center en 2017 (essais de vibrations et acoustiques), au Johnson Space Center en février et chez Grumman mi-2017 pour des tests optiques.

Le 3 décembre, un test de vibrations a été appliqué à l’OTIS. Comme le test acoustique, il s’agit de s’assurer que le télescope saura résister aux importantes vibrations et aux forces G qui s’appliqueront lors du lancement sur Ariane 5, prévu pour octobre-novembre 2018. Pratique courante pour les matériels qui n’existent qu’à un seul exemplaire, des simulations en nombre conséquent ont été préparées pour ces deux essais. Mais voilà, les résultats montrent des divergences importantes entre les résultats des vibrations en simulation et en réalité. Ce qui pose des questions gênantes: est-ce que la simulation était fausse, est-ce qu’il y a des vibrations harmoniques qui pourraient endommager le télescope Webb lors de son lancement? Et même pire: est-ce que la structure de vol a une fissure ou est-ce qu’un miroir s’est déplacé au cours du test?

Immédiatement, OTIS a été ramenée dans la salle d’assemblage, et un long processus de vérification a été mis en place. Examen minutieux de la structure Backbone, positionnement des miroirs, c’est une petite armée de techniciens et ingénieurs qui ont planché pour comprendre ce qui n’allait pas. En n’oubliant pas de vérifier l’instrumentation de prises de mesure, ou la table de vibration du vaisseau, construite et ajustée spécifiquement pour le JWST. Comme aucun résultat particulièrement négatif n’a été trouvé, le télescope a été à nouveau testé aux vibrations, mais cette fois en basse fréquence, afin de vérifier les résultats précédents (une bonne méthode pour savoir si quelque chose s’est dégradé). La bonne nouvelle, c’est que d’ici la semaine prochaine, l’OTIS sera de retour sur le banc de test en vibrations: aucune anomalie critique n’a été détectée, pas de fissures ou de déplacements. Les équipes vont donc refaire le test pour enregistrer plus de données et comprendre la source des différences entre l’existant et les simulations: joies de disposer d’un matériel qui n’a jamais existé auparavant…

Difficile de savoir si le télescope souffrira encore d’un retard. En effet, c’est un peu le projet le plus en retard des coopérations internationales, et les scientifiques ont bien de la chance que Hubble, vétéran lancé en 1990, tienne encore le coup pour réaliser les observations en orbite. On peut signaler que si le JWST était jusque là prévu pour un lancement en octobre 2018, une autre Ariane 5 est déjà prévue ce mois-là, avec un créneau très contraint pour lancer la sonde BepiColombo, elle aussi très en retard sur le planning initial. C’est le lot des missions scientifiques: plus elles sont ambitieuses, moins les laboratoires et grands centres technologiques auront l’expertise nécessaire. Concernant le télescope Webb, presque tous les éléments sont des défis. Les miroirs bien sur, la structure pliable mais non déformable du backbone, les capteurs qui sont ce que l’industrie a pu faire de mieux entre 2010 et 2013 en exemplaire unique…

Vous l’aurez remarqué, le JWST est presque complet. Toutefois, comme il sera envoyé à 1,5 millions de kilomètres de la Terre au point de Lagrange L2, il faut prendre quelques précautions: c’est pourquoi la campagne d’essais est aussi longue et contraignante. Après la table de vibrations, l’OTIS partira pour la chambre acoustique, toujours pour les contraintes liées au lancement. Puis un voyage prévu en février (mais sans doute décalé à mars) l’enverra au Johnson Space Center pour faire rentrer le vaisseau dans le plus grand caisson à vide du monde, et tester les déformations mécaniques, l’alimentation et le comportement des instruments (qui ont déjà subi ce test lorsqu’ils étaient indépendants du backbone). Enfin, les tests optiques du télescope seront réalisés chez Northrop Grumman. C’est seulement après ce dernier essai délicat que l’OTIS retournera au Marshall Space Center pour l’assemblage final avec la partie « vaisseau » qui inclut les panneaux solaires, l’ordinateur de vol, les communications, et le gigantesque Pare Soleil à 5 couches qui protégera les instruments et les miroirs de la chaleur des rayonnements solaires, leur permettant de travailler entre -212 et -240°C

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