Le plus grand télescope à miroirs au monde fonctionne avec des capteurs de la société Micro-Epsilon

Micro-Epsilon: Pour la construction du plus grand télescope à miroirs au monde installé au Chili, l’Observatoire Européen Austral (ESO) basé à Garching en Allemagne s’en remet à la technique de mesure de déplacement de haute précision de fournie par Micro-Epsilon, dans le cadre d’une coopération avec la société Fogale en France. Les systèmes de mesure de déplacement inductifs utilisés sont les plus précis jamais appliqués dans un télescope. Ils déterminent les positions individuelles du miroir segmenté en trois axes dont un est d’une précision de l’ordre de quelques nanomètres.

Les travaux sur le plus grand télescope optique et le rayonnement infrarouge proche avancent et devraient s’achever en 2024. Le télescope révolutionnaire « European Extremely Large Telescope » (E-ELT), situé sur le Cerro Armazones au Chili et dont le développement a été pris en charge par l’Observatoire Européen Austral (ESO), est d’une grandeur jusque-là inégalée. Le spécialiste des capteurs Micro-Epsilon en Allemagne, s’est vu confier un important contrat concernant des milliers de capteurs réservés à ce projet. Fort d’une expérience de plus de 6000 années ingénieurs avec plus de 120 brevets, Micro-Epsilon a recours à un vaste savoir-faire dans le domaine de la technologie des capteurs hautement précis. Le fabricant de capteurs qui est actif dans le monde entier, emploie environ 1000 salariés dans le groupe Micro-Epsilon, dont près de 400 personnes travaillent au siège situé en Basse-Bavière.

Les capteurs destinés à ce télescope d’exception et fournis par Micro-Epsilon, ont un rôle capital au sein du projet de recherche. Le télescope géant utilise un système optique sans précédent, qui comprend cinq miroirs et requiert des éléments optiques et mécaniques défiant toutes les limites de la technologie moderne. A lui seul, le miroir principal de 39 mètres de diamètre, exigera une surface égale à la moitié de celle d’un terrain de football. Ce miroir d’une surface totale de 978 mètres carrés sera composé de 798 segments individuels d’une largeur respective de 1,4 mètre et de seulement 5 centimètres d’épaisseur. Ces segments alvéolaires doivent être exactement alignés l’un par rapport à l’autre pour former un système optique parfait. La position relative des segments de miroir peut varier en fonction des influences externes provoquées p.ex. par la charge de vent, les fluctuations de température ou encore la gravitation dont les effets varient en fonction de l’alignement du E-ELT. Le positionnement exact de l’ordre du nanomètre est réalisé par les capteurs du consortium FAMES, à savoir les sociétés Fogale à Nîmes dans le sud de la France et Micro-Epsilon en Allemagne. La fabrication des capteurs, qui comptent parmi les plus précis jamais utilisés dans un télescope, est sous la responsabilité de Micro-Epsilon. Ces capteurs mesurent les positions relatives avec une précision de quelques nanomètres et constituent ainsi la partie fondamentale du système complexe. Leur stabilité à long terme, leur résistance thermique ainsi que leur robustesse face aux influences externes comme l’humidité, les prédestinent pour des applications à l’extérieur.

Le défi de ce projet spectaculaire, qui comprend la livraison de plus de 5000 systèmes de mesure de déplacement inductifs, réside surtout au niveau de la précision exigée des valeurs de mesure de l’ordre du nanomètre, pour des conditions environnantes difficiles. Le Directeur de Micro-Epsilon, Martin Sellen, se félicite de la coopération avec ESO : « Après une période de développement de plusieurs années, nous fournissons les capteurs de haute précision pour ce projet ambitieux. Ces capteurs sont considérés en tant que composant essentiel du plus grand télescope à miroir au monde. La construction du télescope géant qui touche dans son intégralité à la limite des prouesses techniques, requiert aussi une longue phase préparatoire très approfondie. Par-delà l’impact économique, nous contribuons surtout avec notre savoir-faire, à la recherche de pointe internationale. »

Les capteurs utilisés sont basés sur le principe du couplage inductif et sur le vaste savoir-faire de Micro-Epsilon dans le domaine de la technologie à courants de Foucault. Ces capteurs mesurent sans usure et sans contact avec la plus haute précision et résolution. Le principal avantage des capteurs est lié à leur insensibilité par rapport aux influences externes telles que la salissure, la pression et l’humidité. Chaque capteur composé d’une bobine émettrice et d’un agencement de plusieurs bobines réceptrices est positionné en vis-à-vis sur le segment de miroir adjacent. La bobine émettrice est alimentée en courant alternatif. Les tensions induites par le couplage inductif dans les bobines réceptrices dépendent de la position par rapport à la bobine émettrice. L’évaluation brevetée des signaux partiels individuels permet de déterminer la position des segments l’un par rapport à l’autre en trois axes. La structure des bobines dans l’Embedded Coil Technology (ECT), également utilisée par les capteurs à courants de Foucault de Micro-Epsilon, se différencie nettement des capteurs traditionnels avec une bobine enroulée puisque la bobine est insérée ici dans un matériau support inorganique. La structure innovante confère aux capteurs une résistance thermique et une stabilité à long terme élevées ainsi qu'une excellente reproductibilité.

La construction des très grands télescopes dans l’astronomie au sol, joue un rôle essentiel dans le monde entier et a pour but de faire énormément progresser le savoir astrophysique. L’E-ELT polyvalent de la future génération permettra d’étudier la formation et l’évolution des galaxies décalées vers le rouge, la naissance des étoiles, la recherche d’exoplanètes et les disques protoplanétaires. L’ESO attend de ce projet, qu’à l’aide du miroir principal et du concept pour l’optique adaptative, l’E-ELT soit à même de révolutionner la recherche de l’univers à l’instar de Galileo, il y a 400 ans, qui dirigea pour la première fois un télescope vers le ciel. Ce télescope est censé relever les plus grands défis scientifiques de notre temps. Existe-t-il des planètes comparables à la Terre permettant à la vie de se développer ? Quelles sont les propriétés des étoiles primordiales et des galaxies, de la matière noire et des trous noirs primordiaux ?

Le système télescopique d’un poids total de 2800 tonnes, est orientable sur 360°. Comparé aux actuels télescopes de pointe, L’E-ELT sera quatre à cinq fois plus grand que les autres télescopiques de pointe et interceptera 15 fois plus de lumière. C’est ainsi qu’il pourra observer cent millions de fois plus de lumière invisible à l'œil humain, à savoir 8.000.000 de fois plus que le télescope de Galileo et de ce fait, plus de lumière que tous les télescopes de 8 à 10 mètres réunis et présents dans le monde entier.