Gaia en ses miroirs

Le satellite européen Gaia va cartographier notre ciel avec une précision inégalée. Une prouesse réalisée grâce à ses deux miroirs principaux en carbure de silicium polis par Reosc, filiale de Sagem (Safran), et leader en optiques spatiales.

Cartographier un milliard d'étoiles en 3D : c'est la mission confiée au satellite Gaia par l'Agence spatiale européenne (ESA). Ces données astrométriques* sont essentielles à toutes les branches de l'étude de notre univers : plus elles sont précises et nombreuses, et meilleures sont les analyses qui en résultent. Lancé le 19 décembre dernier, et arrivé sur son orbite opérationnelle le 8 janvier, Gaia a été conçu pour atteindre une précision de 1/100 000ème de seconde d'arc**. « Le satellite est cent fois plus précis dans le pointage de la position des étoiles que son prédécesseur, Hipparcos, lancé en 1989, rappelle Roland Geyl, directeur ventes et marketing de Reosc, la filiale de Sagem spécialisée dans l'optique de haute performance. Gaia est équipé de deux télescopes, dont la mission est d'observer simultanément deux étoiles formant un angle de 106°. En tournant sur lui-même, il va effectuer une longue triangulation et reconstituer progressivement une carte du ciel en trois dimensions d'une extrême précision. »

Un polissage de très haute définition

Retenu par l'ESA pour concevoir et fabriquer le satellite, Astrium a confié à Reosc, son partenaire historique, le polissage des deux miroirs principaux de ses télescopes, « qui ont pour particularité d'être en carbure de silicium, ce qui constitue pour nous une première mondiale, explique Roland Geyl. Ce matériau en céramique noire se dilate très peu. Ses performances mécaniques et thermiques sont excellentes. En contrepartie, son extrême dureté rend le polissage particulièrement difficile. » Une opération essentielle, car la précision du télescope en dépend. « Astrium nous fournit les pièces « brutes » d'une rugosité de l'ordre de 20 microns et c'est à nous de les roder, de les polir et de les affiner jusqu'à atteindre une précision de forme de moins de 10 nanomètres, soit une pièce polie mille fois plus fine qu'au départ ! ». Pour y parvenir, Reosc utilise de la fine poudre diamantée et travaille les surfaces optiques avec des robots de polissage assistés par ordinateur. « Nous n'avons pas le droit à l'erreur : le moindre faux pas peut nous faire perdre trois à quatre mois de travail. La maîtrise des procédés de fabrication et de mesure est donc essentielle », souligne Roland Geyl. Au final, il aura fallu près d'un an et demi pour polir les deux miroirs concaves de 150 cm de long sur 60 cm de large.

Réflectivité : la touche finale

Une fois poli, le miroir n'est pas encore terminé pour autant. Il faut déposer sur le support une couche réfléchissante à base d'argent pour assurer sa réflectivité. Première mondiale, l'opération est réalisée par évaporation sous vide et condensation sur la surface. « En combinant bien cette première épaisseur avec un revêtement de protection au quartz, nous arrivons même à améliorer la performance du miroir », ajoute Roland Geyl en conclusion. Cette réalisation renforce encore la position de leader en optiques spatiales de Reosc, et devrait lui ouvrir de nouvelles perspectives commerciales, tant dans le domaine spatial que dans la défense.

* L'astrométrie est la branche de l'astronomie qui évalue la position, la distance et le mouvement des étoiles et des autres objets célestes. Elle donne aux astronomes un cadre de référence pour leurs observations et sert à l'élaboration du Temps universel.
** Unité de mesure d'angle. La précision de Gaia est telle qu'elle permettrait de lire de la Terre un livre situé sur la Lune.

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