La technologie laser crée des étoiles artificielles.

Créer ses propres étoiles n'est pas encore pour demain. Mais la technologie ad hoc est déjà utilisée dans des applications scientifiques. L'organisation hollandaise de recherche scientifique appliquée TNO a développé un système de projection destiné au Very Large Telescope (VLT) de l'Observatoire Européen Austral (European Southern Observatory, ESO). Le module de tubes optiques, appelé «Optical Tube Assemblies» (OTA), est un système de projection extrêmement complexe chargé de créer des étoiles artificielles. Les rayons laser sont parfaitement positionnés grâce à un système d'entraînement de haute précision, composé de deux moteurs plats maxon sans balais, d'un réducteur planétaire à broche et d'un codeur.

L'Observatoire Européen Austral (European Southern Observatory ESO) est l'observatoire qui connaît le plus grand succès scientifique au monde. Depuis sa création en 1962, il met des équipements de recherche dernier cri à disposition des astronomes et des astrophysiciens. Le produit phare de la réussite de l'astronomie européenne est le Very Large Telescope (VLT), situé sur le mont Paranal, au Chili, qui offre les meilleures conditions possibles d'observation du visible et du proche infra-rouge. Le VLT est l'instrument optique le plus évolué du monde; il se compose de quatre télescopes principaux (appelés aussi Unit Telescopes, UT) à miroirs de 8,2 mètres de diamètre, et de quatre télescopes auxiliaires de 1,8 mètres de diamètre, mobiles sur rails (Auxiliary Telescopes, AT). L'organisation hollandaise de recherche scientifique appliquée TNO a développé un système de projection destiné au VLT. Les modules de tubes optiques, ou «Optical Tube Assemblies» (OTA), sont des systèmes de projection extrêmement complexes destinés à créer des étoiles artificielles.

Ces dispositifs projettent des rayons laser dans l'atmosphère, à haute altitude, afin de créer des étoiles artificielles. Ce tube optique fait partie des composants critiques du «4Laser Guide Star Facility» (4LGSF). Il s'agit de la nouvelle génération de télescopes à optique adaptative, appelée Adaptive Optics Facility (AOF), qui sera utilisée dans le VLT. Equipé de quatre lasers très puissants de 20 W, le 4LGSF aide à corriger les distorsions des images du VLT provoquées par les turbulences de l'air. Le nouveau système de laser utilisé permet d'autre part d'améliorer le champ de vision du télescope.

En règle générale, les télescopes rassemblent la lumière céleste et la focalisent dans un instrument. Cette nouvelle technique prend le pari inverse. Les télescopes sont utilisés pour projeter les rayons laser dans l'espace, créant ainsi des points lumineux. Les rayons laser activent une couche d'atomes de sodium situés à 90 kilomètres d'altitude. Ces atomes commencent ainsi à luire. Ce phénomène se déroule à une altitude de 90 kilomètres avec une précision de 45 mm. Les surfaces ardentes font office d'étoiles guides artificielles qui facilitent les observations astronomiques effectuées à proximité de ces points. L'utilisation de quatre de ces étoiles artificielles permet d'améliorer la netteté du VLT.

Des systèmes d'entraînement maxon dans le mécanisme de sélection de champ (FSM)

Le bâti du module de tubes optique est constitué d'un expanseur de faisceau laser (x 20) et d'un miroir basculant et pivotant, le mécanisme de sélection de champ (Field Selector Mechanism, FSM).

Ce mécanisme est relié à un dispositif de ressort à diaphragme et de jambage central qui permet seulement les mouvements de pivotement et de basculement. Le miroir du FSM a un diamètre de 100 mm. Sa rotation est possible par rapport à deux axes orthogonaux, dans un plan parallèle à la surface du miroir. (Fig. 2) La rotation du miroir FSM provoque une réponse asymétrique et réduite de l'angle de positionnement du rayon laser dans le ciel. Monté sur paliers élastiques, le miroir est positionné à l'aide d'actionneurs autobloquants à rigidité élevée. Afin d'obtenir la précision absolue exigée, les capteurs utilisés mesurent directement l'orientation du miroir par rapport à la base.

Le système d'entraînement de maxon motor utilisé assure la précision des mouvements de pivotement et de basculement du miroir dans le FSM et par conséquent l'orientation exacte du rayon laser vers le ciel. Deux moteurs maxon sont installés par module FSM du télescope. La conception des actionneurs a dû répondre avant tout à des contraintes de dynamique. Seuls peu d'actionneurs disponibles dans le commerce sont équipés d'un dispositif auto-bloquant répondant à ces exigences. TNO a développé un démultiplicateur à ressort de haute précision à partir d'un entraînement vis-écrou standard maxon et d'un réducteur planétaire avec vis à billes intégrée. Le principe de fonctionnement est illustré par la figure 3: lorsque le moteur tourne, l'écrou comprime un ressort souple. Le ressort souple exerce une force sur le ressort rigide, qui est relié au support du miroir. Le rapport de rigidité existant entre le ressort souple et le ressort rigide étant de 1:22, un mouvement de l'écrou provoque un déplacement du miroir 22 fois inférieur à celui des ressorts. Ce principe augmente considérablement la résolution alors que le comportement dynamique du FSM n'est que légèrement entravé. Les moteurs plats sans balais sont particulièrement adaptés à la hauteur de montage limitée disponible dans les modules FSM.

Le premier télescope de l'observatoire Paranal, au Chili, sera équipé de la nouvelle technologie laser en 2015. L'ESO prévoit également d'utiliser cette technologie dans d'autres télescopes. Avec un miroir de 40 mètres de diamètre, le plus grand télescope du monde destiné à observer le visible et le proche infrarouge -European Extremely Large Telescope (E-ELT)- doit lui aussi accueillir cette technique laser. Il ne fait aucun doute que les hommes pourront alors observer les étoiles bien plus clairement.

 © maxon motor ag

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