Le télescope spatial James Webb entièrement déployé !

Ce 8 janvier, après deux semaines intenses de travail, les équipes de la mission du James Webb Space Telescope sont sans nul doute soulagées : le déploiement complet est terminé.

James Webb Space Telescope Second Primary Mirror Deployment (NHQ202201080013)
L’équipe des opérations de la mission du télescope spatial James Webb de la NASA se congratule, le samedi 8 janvier 2022, au Space Telescope Science Institute de Baltimore, après avoir confirmé que la dernière aile du miroir primaire de l’observatoire s’est étendue et verrouillée avec succès (crédit photo : NASA/Bill Ingalls)

Une prouesse d’ingénierie complexe !

50 déploiements majeurs réalisés

 Depuis le lancement du JWST le 25 décembre, les équipes du centre des opérations du Space Telescope Science Institute (STScI) à Baltimore (Maryland) ont exécuté une séquence soigneusement préparée de déploiements de ses principaux composants structurels : panneau solaire, antenne, pare-soleil, miroir secondaire et ailes du miroir primaire.

La séquence de déploiement du James Webb Space telescope (crédit ESA)

Environ 30 minutes après le lancement, le panneau solaire s’était déplié avec succès, permettant la recharge des batteries du JWST [à revoir dans Lancement réussi pour le télescope James Webb et après ?]

Le 26 décembre, l’équipe Webb a réalisé le processus de « déballage » de l’antenne à haut débit de Webb. Cette antenne est utilisée pour envoyer au moins 28,6 Go de données scientifiques depuis l’observatoire, deux fois par jour.

Le 28 décembre, les Forward and Aft Unitized Pallet Structures ont été déployées. Ces structures avant et arrière contiennent les 5 membranes du pare-soleil soigneusement pliées, ainsi que les câbles, les poulies et ses mécanismes.

Il a fallu près de 4 heures de déploiement pour chaque structure car même si le mouvement lui-même n’a pris qu’une vingtaine de minutes, il y avait plusieurs autres éléments à prendre en compte : surveillance des températures des structures, manœuvre de l’observatoire par rapport au soleil pour fournir des températures optimales, mise en route des radiateurs pour réchauffer les composants clés, activation des mécanismes de libération, configuration de l’électronique et du logiciel et enfin verrouillage des palettes une fois en place.

Cette opération a mis en oeuvre des moteurs et des mécanismes qui n’avaient pas été actionnés depuis décembre 2020 lors de son dernier test de déploiement et de déploiement chez Northrop Grumman Space en Californie.

Le 29 décembre, ce fut au tour du Deployable Tower Assembly ou DTA.

Une fois déployé, le DTA crée une distance de 1,22 mètres entre la partie supérieure de l’observatoire, qui abrite les miroirs et les instruments scientifiques, et le module de service, qui contient les systèmes électroniques et de propulsion [les différents composants]. Cela crée une distance suffisante pour permettre aux miroirs et aux instruments sensibles de se refroidir aux températures nécessaires pour détecter la lumière infrarouge. Cet espace permet également aux membranes de pare-soleil de se déployer complètement.

Le 30 décembre, le Aft Momentum Flap a été libéré. Ce processus a duré 8 minutes.
Ce volet arrière aide à minimiser le carburant à utiliser pour maintenir l’orientation de l’observatoire en orbite. Lorsque les photons de la lumière du Soleil frapperont la grande surface du pare-soleil, ils exerceront une pression sur le pare-soleil et, s’ils ne sont pas correctement équilibrés, cette pression solaire provoquera des rotations de l’observatoire qui doivent être compensées par ses roues de réaction. Le volet arrière rééquilibre la pression de ces photons, maintenant ainsi l’observatoire stable.

Le 30 décembre encore, les protections du pare-soleil qui le protégeaient ses fines couches pendant le lancement ont été déroulées. Cela a pris environ une heure pour activer électriquement les dispositifs de libération des protections, puis l’enroulage jusqu’à une position de maintien. Les membranes du pare-soleil se retrouvaient alors exposées à l’espace pour la première fois.

Le 31 décembre, le déploiement du pare-soleil lui-même a commencé, après confirmation que les couvertures étaient bien enroulées.

Cela a commencé par l’extension du premier des deux « bras » du pare-soleil, côté bâbord (gauche), puis le bras côté tribord a été étendu également. Chaque opération a pris environ 4 heures pour activer les moteurs qui entrainent par la suite les membranes pliées du pare-soleil, suivi d’un verrouillage en position finale.

Après une pause méritée des équipes le 1er janvier et le 2 janvier dédié à des ajustements au niveau du sous-système d’alimentation du télescope et à la modification de son attitude pour abaisser la température des moteurs qui sont utilisés pour la suite des opérations, le 3 janvier, la mise sous tension des 5 couches du pare-soleil du James Webb a commencé.

Cela a démarré avec la première couche, la plus grande et la plus proche du Soleil, et donc celle qui subira le plus gros de la chaleur de notre étoile. Puis ce furent les couches successives qui ont nécessité environ 70 minutes d’opérations chacune. La 5e couche a été mise en tension le 4 janvier.

Le pare-soleil était complétement déployé au 10e jour après le lancement 😃

Le 5 janvier, la structure de support du miroir secondaire de l’observatoire a été déployée. 

Le miroir secondaire de 0,74 mètre est soutenu par trois entretoises déployables légères qui mesurent chacune environ 7,60 mètres de long et sont conçues pour résister à l’environnement spatial. Des systèmes de chauffage spécialisés ont été utilisés pour réchauffer les joints et les moteurs nécessaires à un fonctionnement sans problème.

Le processus a pris un peu moins de 2h30 avec la confirmation que la structure était entièrement sécurisée et verrouillée en place avec une tolérance d’environ un millimètre et demi, qui assurera la stabilité du miroir et donc du pointage du télescope.

Le 7 janvier, c’était au tour du Aft Deployable Instrument Radiator (ou ADIR) nécessaire aux instruments scientifiques de Webb pour atteindre les températures de fonctionnement basses et stables requises. Le radiateur d’instrument déployable arrière est un grand panneau rectangulaire de 1,20 m sur 2,40 m composé de sous-panneaux en aluminium de haute pureté recouverts de cellules en nid d’abeilles peintes pour créer une surface ultra-noire. L’ADIR, qui s’éloigne de l’arrière du télescope comme une trappe sur charnières, est relié aux instruments par des sangles flexibles en papier d’aluminium de haute pureté. Le radiateur extrait la chaleur des instruments et la rejette par-dessus bord dans le fond extrêmement froid de l’espace lointain. Le déploiement de l’ADIR a pris environ 15 minutes.

Le 7 janvier, le déploiement de la première des deux ailes de miroir primaire a été effectué.

Le déploiement de l’aile miroir sur le côté bâbord (gauche) a pris un peu moins de 4 heures : libération des mécanismes qui maintenaient l’aile en place pour le lancement, rotation du panneau en position puis verrouillage final et réception de la confirmation du bon verrouillage.

Le 8 janvier, c’était au tour de l’aile miroir tribord d’être déployée.

Au bout d’un peu plus de 3 heures d’opérations, le déploiement complet de l’observatoire Webb était confirmé le 8 janvier à 18h17 UTC !

Le JWST est complétement déployé au 14e jour après le lancement 👏

Le déploiement et la tension du pare-soleil ont impliqué 139 des 178 mécanismes de déclenchement de Webb, 70 assemblages de charnières, huit moteurs de déploiement, environ 400 poulies et 90 câbles individuels. Mais aussi des heures d’études, de tests et d’ingénierie pour les équipes impliquées.

Pendant les déploiements

Pendant la séquence de déploiement du télescope, il y a eu deux manoeuvres de correction d’orbite afin de le placer sur la bonne trajectoire vers sa destination finale en orbite autour du deuxième point de Lagrange, communément appelé L2, à 1,5 million de km de la Terre.

La troisième correction de trajectoire à mi-parcours est prévue dans les jours à venir. 

D’autres activités se déroulaient également au niveau des instruments : le couvercle de protection de l’instrument MIRI a été ouvert pour la première fois.

MIRI est l’instrument du James Webb, fourni par l’ESA, qui peut voir la lumière infrarouge moyen. Pour ce faire, il sera maintenu 30°C de moins que les autres instruments.

MIRI dispose d’un couvercle de protection de la contamination, car les contraintes de sa température de fonctionnement extra-froide ne permettent pas d’inclure d’autres moyens de traiter la contamination par la glace, tels que des réchauffeurs pour les composants sensibles. Pour le lancement, ce couvercle était verrouillé.

Le couvercle de contrôle de la contamination MIRI a été refermé pour protéger l’optique de tout contaminant possible pendant le refroidissement de l’observatoire. Il sera ensuite rouvert lorsque MIRI aura refroidi à sa température de fonctionnement de seulement 7K (~-266°C) et sera prêt à regarder le ciel.

L’instrument MIRI en cours d’intégration (crédit : NASA/ Chris Gunn)

Les activités continuent avant la mise en service

La mise en service du James Webb Space Telescope va encore prendre cinq mois et demi.

Pendant cette période, il rentrera en orbite finale au point L2 de Langrange, les systèmes thermiques seront mis en oeuvre pour atteindre une température de fonctionnement stable, il faudra aligner les miroirs et calibrer les instruments scientifiques.

Ainsi dans les prochains jours, chacun des 18 segments de miroir principaux (qui sont réglables) et le miroir secondaire seront activés et déplacés par six actionneurs qui sont fixés à l’arrière de chaque pièce de miroir. Les segments de miroir primaire ont également un actionneur supplémentaire en son centre qui ajuste sa courbure.


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Crédit images des déploiements : NASA

Source principale : https://blogs.nasa.gov/webb

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