Imaginez un télescope capable voir loin dans le temps, jusqu’aux origines de l’univers. Que révélerait-il? La genèse des galaxies et des étoiles? Les débuts de la création?
Le télescope spatial James-Webb (JWST) pourrait nous aider à découvrir les origines de l’univers
Dépassant les capacités du télescope spatial Hubble, les plus grandes longueurs d’onde et la sensibilité accrue de Webb devraient ouvrir une fenêtre sur la création de l’univers. Les images du télescope nous permettront d’observer les premières galaxies en formation et de jeter un coup d’œil à l’intérieur des nuages de poussière où se créent les futures étoiles et les systèmes planétaires.
Le lancement très attendu de l’observatoire infrarouge orbital n’est plus qu’à quelques semaines. Il est prévu pour le 18 décembre 2021.
Quelles technologies de pointe ont été utilisées pour développer le télescope Webb?
Une constellation de technologies ont été utilisées pour concevoir et construire le télescope James-Webb Parmi elles, des logiciels et des plateformes avancés ont été développés par Siemens Digital Industries Software.
Joignez-vous à nous pour explorer la technologie derrière le développement du JWST pendant le compte à rebours jusqu’à la date du lancement.
Solutions de conception de télescopes : défis thermiques et essais préliminaires par simulation
Le projet est une collaboration internationale impliquant un partenariat avec 14 pays et des milliers de scientifiques du gouvernement, du milieu universitaire et du secteur privé.
Maintenir une température de fonctionnement optimale
L’écran solaire joue certains rôles liés à la régulation de la température. Il fournit un environnement thermique stable qui protège le télescope de la chaleur et de la lumière du soleil, de la lune et de la Terre, ainsi que des émissions de chaleur de la plateforme de satellite. La différence de température entre le côté froid de l’observatoire et le côté chaud est d’environ 600 °F.
La clé du fonctionnement du télescope est sa grande sensibilité à la lumière infrarouge. Le « bruit » de fond thermique provenant de toute autre source de chaleur détectable perturberait les opérations. La conception de l’engin spatial permettra de maintenir les composants et les instruments aux températures incroyablement froides nécessaires. Un système de refroidissement passif maintiendra les instruments près de l’infrarouge à environ 39 kelvins (-234 °C ou -389 °F) et un système de cryorefroidissement maintiendra l’instrument infrarouge moyen (MIRI) à 7 kelvins (-266 °C ou -447 °F).
Les matériaux utilisés dans l’écran solaire doivent être capables de résister à des températures extrêmes sans être endommagés, que ce soit en raison d’une rigidité ou d’un ramollissement dû à la température.
NX et Teamcenter ont été utilisés pour concevoir, simuler et fabriquer le module MIRI.
Une approche incrémentale et précoce des essais
Les leçons tirées du télescope Hubble ont contribué à la décision d’adopter une approche progressive des essais. L’ajout de contrôles indépendants à chaque étape de l’assemblage réduira les chances de rencontrer des problèmes lors de l’essai final du système.
« Chaque composant qui fonctionne à des températures cryogéniques est modélisé et testé pour confirmer que sa réaction à des températures extrêmement froides est bien comprise. »
Source : Reddit.com AMA
Tester le plus tôt possible est rentable et efficace en termes de temps, ce qui permet de résoudre un plus grand nombre de problèmes qui pourraient survenir. La simulation joue un rôle important, car elle permet de tester et de vérifier les conceptions dans des environnements « impossibles » sans le coût des prototypes physiques.
Femap a aidé la NASA à simuler les performances des composants du télescope spatial James-Webb. Lisez l’article ici (en anglais seulement) : Using Femap helps NASA develop next-generation space telescope.
Allègement
Le miroir principal de Webb est d’une taille incroyable de 6,5 m (21 pi et 4 po), soit plus de deux fois le diamètre du miroir de Hubble. Il doit être aussi grand pour pouvoir mesurer la lumière des galaxies lointaines. Au total, Webb a la taille d’un immeuble de trois étages.
L’équipe de conception ne pouvait pas simplement construire une version plus grande du miroir de Hubble, car il aurait été beaucoup trop lourd et trop grand pour être lancé dans l’espace. Elle a dû tester divers matériaux et a opté pour le béryllium afin de réduire la masse de chaque segment du miroir à 20 kg (46 lb), soit un dixième de la masse unitaire du miroir de Hubble, tout en conservant la résistance nécessaire.
Découvrez comment Maya HTT contribue à l’avancement de la technologie spatiale
Essais virtuels d’excitation vibratoire des structures – Maya HTT
Essais de systèmes basés sur des modèles d’engin spatial – Maya HTT
Simuler l’exploration sur la Lune et Mars – Maya HTT