Huit miroirs d’environ 6 centimètres fabriqués à Marseille sont désormais en route vers le point de Lagrange L2. Lancé le 30 août, le télescope Nancy Grace Roman de la NASA les embarque dans son coronographe, un instrument expérimental conçu pour masquer la lumière d’une étoile et mieux distinguer les planètes beaucoup plus faibles qui l’entourent.
Le Laboratoire d’astrophysique de Marseille (LAM) a fabriqué seize de ces paraboles hors axe : huit modèles de vol intégrés à Roman et huit pièces de remplacement. Leur taille est modeste. La précision exigée l’est beaucoup moins.
Une planète peut être jusqu’à 100 millions de fois moins lumineuse que son étoile. Pour l’observer directement, le coronographe doit donc éliminer une quantité considérable de lumière stellaire. Une irrégularité minuscule sur un miroir suffit à en diffuser une partie précisément là où l’instrument cherche le faible signal d’une planète.
Roman doit atteindre avec son coronographe un contraste de l’ordre de 10⁻⁷ à 10⁻⁸, soit une amélioration attendue de cent à mille fois par rapport aux coronographes déjà utilisés dans l’espace. Pour y parvenir, toute la chaîne optique doit être maîtrisée avec une extrême précision.
Le LAM développe depuis les années 1960 une technique adaptée à cette difficulté : le polissage sous contrainte. Plutôt que de tenter de façonner directement une surface parabolique asymétrique très difficile à polir, les opticiens déforment temporairement le verre. Ils peuvent alors travailler une surface plus régulière. Une fois la contrainte relâchée, le miroir prend la forme complexe recherchée.
Les performances publiées sur un prototype de 60 millimètres donnent la mesure du travail. L’équipe marseillaise a obtenu un écart inférieur au nanomètre par rapport à la forme calculée et une rugosité moyenne d’environ 0,21 nanomètre. Ces mesures ne sont pas celles du coronographe en fonctionnement, qui doit encore faire ses preuves dans l’espace, mais elles documentent la précision du procédé utilisé pour produire ses optiques.
Cette précision explique pourquoi le LAM a été chargé de fabriquer les paraboles hors axe de Roman. Sur un coronographe, les défauts de surface de ces composants peuvent directement limiter la lumière parasite que l’instrument cherche à supprimer.
Le coronographe de Roman reste un démonstrateur technologique. La mission doit notamment tester dans l’espace un contrôle très fin du front d’onde et des miroirs déformables, des technologies envisagées pour de futurs observatoires capables d’aller plus loin dans l’imagerie directe des exoplanètes.
Le lancement du 30 août ne constitue donc pas encore la validation scientifique du coronographe. Il marque en revanche une étape beaucoup plus matérielle pour le savoir-faire marseillais : huit optiques issues d’un procédé maîtrisé à l’échelle nanométrique ont quitté le laboratoire et font désormais partie d’un instrument spatial en route vers L2.