Ajustement des miroirs
Les ailes du miroir primaire sont maintenant entièrement déployées et verrouillées en place, mais les segments de miroir individuels restent dans leur configuration de lancement. L’opération d’ajustement de l’optique se déroulera sur plusieurs jours, en plusieurs étapes, pour activer et déplacer chacun des 18 segments du miroir primaire et le miroir secondaire de leur configuration de lancement jusqu’à leur position déployée pour procéder à l’alignement “fin” de l’optique.
Les 18 segments du miroir primaire et le miroir secondaire sont réglables via six actionneurs qui sont fixés à l’arrière de chaque miroir. Les segments de miroir primaire ont également un actionneur supplémentaire à son centre qui ajuste sa courbure. Le miroir tertiaire du télescope (qui renvoie la lumière vers les instruments) reste stationnaire. Les segments du miroir primaire et le miroir secondaire se déplaceront au total de 12,5 mm, par petits incréments, sur une période d’environ 10 jours pour terminer le déploiement de chaque segment.
Chaque segment de béryllium doré est équipé d’actionneurs mécaniques permettant un mouvement dans six directions. Un septième actionneur peut pousser ou tirer sur le centre d’un segment pour déformer légèrement sa forme si nécessaire.
Sans alignement, les 18 segments produiraient 18 images distinctes. À l’aide de l’instrument NIRCam, les ingénieurs vont maintenant cartographier l’alignement de chaque segment et envoyer des commandes pour ajuster l’orientation et la courbure au besoin afin de produire une seule image bien ciblée.
Une fois que tous les ajustements de chacun des segments de miroirs individuels seront terminés, le processus détaillé d’alignement des miroirs optiques commencera, ce qui représente un processus d’environ trois mois. En parallèle, à mesure que les températures refroidissent suffisamment, les équipes responsables des instruments les allumeront et commenceront le processus de mise en service de chaque instrument.
C’est un processus lent et fastidieux, mais indispensable. Encore un peu de patience avant les premières images, cet été!…
bonjour, je voudrai savoir pourquoi il n’ a pas été possible de réaliser l’ ajustement de tous les miroirs au sol avant le départ de la fusée ?
Bonjour Monsieur, et merci! C’est toujours gratifiant de savoir que de plus en plus d’internautes se connectent sur notre site officiel Français.La réponse à votre question est simple: parce que le miroir secondaire et tous les segments hexagonaux qui composent le miroir primaire ont dû être repliés pour pouvoir être accommodés dans la coiffe d’Ariane.Il s’agit d’un ajustement très fin, qui de plus est sujet aux conditions de pression et température inhérentes, impossibles de reproduire au sol avant le décollage. Par contre, toutes les procédures longues et fastidieuses de cet alignement ont été maintes et maintes fois préparées, vérifiées, de façon à préparer au mieux ce qu’il faut faire, maintenant que le télescope s’achemine vers son orbite finale. Cet ajustement optique est extrêmement sensible, et croyez-le bien, tout est méticuleusement préparé!
Encore merci,
Bien Cordialement,
Patrice Bouchet
Bonjour,
Qu’elle est le type d’actionneur qui met en mouvement le miroir à régler ?
Merci de me répondre
Désolé, je ne suis pas sûr de saisir le sens de votre question, car si je l’ai bien comprise, je ne suis pas compétent pour vous répondre, et j’en suis désolé: ce que je sais c’est qu’il s’agit d’actionneurs piézo-électriques : que voulez-vous de plus savoir exactement?
Merci pour consulter le site officiel français. Restons en contact!
Cordialement,
Patrice Bouchet
Bonjour,
Si je comprends, il y a 19*6 actionneurs + 18 actionneurs de courbure donc 132 actionneurs. y a t’il de la redondance ? Que se passera t’il si l’un tombe en panne ?
Merci
Bonjour Monsieur,
il y a 6 actionneurs à l’arrière de chacun des segments, pour mettre en place chaque panneau. Il faut aussi ajouter un actionneur central qui va contrôler la courbure de chacun d’entre eux. Ceci est expliqué dans la note publiée sur les pages “Actualité” de notre site (le seul officiel en ce qui concerne la France). Pour répondre directement à votre question: si l’un d’entre eux tombe en panne, cela ne devrait pas être catastrophique, puisque les 5 autres restants aideront néanmoins à régler finement l’alignement. Mais, bien sûr, cela reste un des 48 risques à venir, répertoriés par la NASA. Et ce n’est pas un souci anodin. Mais rassurez-vous, pour l’instant, il n’y a aucun problème.
Long et fastidieux, oui! mais tellement nécessaire !
J’imagine qu’une fois tout réglé, dès la 1ère image prise, il faudra continuer à surveiller sans cesse les conditions de températures du télescope. A partir de quelles différences minimales de t°, (est-il prévu que cela puisse arriver une fois sur l’orbite de Lagrange ?) deviendra-t-il nécessaire de procéder à de nouveaux ajustements fins ? Est-il prévu qu’ils se fassent automatiquement ? (une sorte d’auto-correction en quelque sorte…)
Merci à ceux qui ont tant et tant de fois répété les processus au sol. et à ceux qui surveillent la vie encore adolescente de JWST
Et merci à vous de continuer à nous informer…..
Oui, Françoise: les premières images seront tellement “techniques” et incompréhensibles pour le commun des mortels (dont vous et moi) qu’elles ne seront pas diffusées. La mise en phase des 18 segments du miroir primaire, de sorte qu’ils fonctionnent comme un seul miroir de 6,5 mètres, suppose que tous ces segments doivent avoir la bonne position et la bonne courbure; sinon, le télescope ne sera pas en mesure de se concentrer avec précision sur ses cibles célestes. Pour mesurer la forme du miroir primaire du JWST, les ingénieurs utilisent un appareil de test appelé interféromètre, qui projette un laser sur le miroir. Parce que le miroir est segmenté, il nécessite un interféromètre spécialement conçu, connu comme un interféromètre multi-longueur d’onde, qui permet aux ingénieurs d’utiliser deux ondes lumineuses à la fois. L’interféromètre divise la lumière laser en deux vagues distinctes. L’une de ces ondes passe à travers une lentille et se réfléchit sur le miroir primaire; l’autre vague agit comme une référence. L’onde réfléchie interfère avec l’onde de référence, et les ingénieurs analysent l’onde combinée qui résulte de cette interférence. En analysant le signal d’interférence, il est alors possible de déterminer la forme du miroir et l’alignement des miroirs.
La question des températures n’aura de l’importance que lorsqu’il s’agira de mettre en route les instruments de l’ISIM. En effet, les miroirs sont en béryllium, qui est à la fois léger, mais surtout pour répondre à votre question, ils sont extrêmement stables aux variations de température sur la plage de 30 à 80 K, qui sont celles dans lesquelles baignent les éléments du miroir.
Petite question,
Vous parler d’un interféromètre pour l’alignement des miroirs, mais ici sur youtube,
https://www.youtube.com/watch?v=ZM3rnomT9iU&t=86s
Il parle de l’utilisation de la lumière des étoiles.
Pouvez vous me préciser ?
Merci pour vos explications de grande précision !
Bonjour Yannick,
Je suis désolé de répondre si tardivement à votre question. Je confesse humblement que je l’avais oublié! Je vous présente toutes mes excuses/
Bon, ceci étant dit, une précision.
Avant le lancement, plusieurs tests ont été réalisés. A cet effet, les ingénieurs ont utilisé un laser spécial pour simuler une “étoile” et un appareil de tests appelé “Interféromètre multi longueurs d’onde”. En analysant le signal d’interférence entre deux faisceaux lumineux, ils pouvaient déterminer la forme de chacun des miroirs et leur alignement avec une précision d’une longueur d’onde de lumière.
Dans l’espace, pour les “vrais” tests d’alignement, c’est bien sûr une étoile qui sera utilisée. Chaque segment hexagonal seront “bougés” et les ingénieurs vont déterminer (au niveau du foyer du télescope) quelle image provient de quel miroir.
Ensuite, à travers un processus appelé “Détection et Contrôle du Front d’Onde” les miroirs seront alignés et leurs foyers très finement ajustés.
J’espère avoir répondu à votre question.
Merci pour votre intérêt pour le site…
Patrice Bouchet
Le miroir principal du JWST n’est pas plan. Sinon le télescope ne produirait pas d’image. Il est, d’après ce que j’ai compris, parabolique. Donc c’est le positionnement et la courbure de chacun des 18 éléments de ce miroir principal qui déterminera cette parabole de 131 m de distance focale? Sinon les 18 miroirs hexagonaux formeraient une calotte sphérique? Juste ou faux?
Correct! Le miroir n’est pas plan, et ni sphérique. Pour être exact il est même hyperbolique. Les segments ne sont donc pas tous identiques. Mais en utilisant la symétrie des hexagones, on peut se contenter de seulement 3 types de segments (6 de chaque), placés judicieusement. Voir https://jwst.nasa.gov/content/observatory/ote/mirrors/index.html#1c
Merci, très sincèrement, pour consulter notre site officiel français, et pour poser cette question intéressante.
Et pour préciser encore: ça n’est pas le miroir primaire qui a 131m de focale, mais le système optique complet, composé des 3 miroirs du JWST.
Patrice Bouchet
Rectificatif: je me suis trompé dans ma première réponse, et je vous prie d’accepter mes excuses. Le primaire du JWST n’est pas hyperbolique, mais en effet quasi parabolique (et pour être précis, très légèrement elliptique)… tout ça, c’est d’après le fichier Zemax que notre opticien (Samuel Ronayette) vient de vérifier. Désolé!
D’autre part, puisqu’il semble que vous vous intéressez aux questions optiques, je voudrais aussi préciser que l’anastigmatisme (correction de l’astigmatisme produite par les trois miroirs) est une forme modifiée d’un télescope Cassegrain classique où il y a un miroir primaire presque parabolique, un secondaire hyperbolique convexe et un miroir tertiaire elliptique concave.
La conception du JWST intègre également un miroir de direction fin pour déplier le système optique vers les instruments et fournir la stabilisation d’une image fine.
Très intéressant Patrice ce que vous dites.
Donc les “segments” ne sont pas tous identiques. C’est seulement à l’intérieur des 3 groupes distincts que ces miroirs ont des mêmes dimensions.
Alors connaît-on les dimensions exactes des hexagones de chaque groupe?
Les différences doivent être minimes, mais elles doivent exister pour que le système fonctionne.
A moins que ces fameux “alignements” ne permettent justement d’obtenir un miroir hyperbolique à partir d’hexagones identiques?
Effectivement, il a 3 groupes de segments identiques. Le miroir primaire du JWST n’est pas sphérique (et semble-t-il pas vraiment parabolique mais plutôt ellipsoïdal) et donc chacun des miroirs hexagonaux étant situés à des distances à l’axe optique différentes, doivent avoir différentes formes. Les dimensions de chaque segment sont toutes identiques. Malheureusement, malgré toutes mes recherches, je n’ai pas réussi à trouver un schéma à vous présenter pour illustrer chacune de ces 3 formes. Je vais continuer à chercher, je vous le promets!
Merci pour votre intérêt et pour consulter notre site, n’hésitez pas à la faire connaître à vos proches et amis…
Cordialement,
Patrice
Bonjour,
Merci déjà pour votre site Internet qui est lisible, clair et riche d’information et aussi pour vos répondre limpides.
Ma question : Pourriez vous nous dire quelles sont les performances théoriques de résolution angulaire, de champ, de magnitude accessible, comparées à ceux de Hubble ? En effet, il me parait difficile de comprendre les gains semble-t-il du JWST par rapport au HST. Est-ce là la véritable avancée technologique ?
Merci par avance pour vos réponses.
Merci pour vos sympathiques commentaires! Nous y sommes sensibles..
Vous avez raison: je me rends compte que le côté JWST vs. HST n’est pas correctement traité sur notre site. Je vais y remédier. En attendant, si vous n’êtes pas allergique à la langue de Shakespeare vous pouvez consulter:
https://jwst.nasa.gov/content/about/comparisonWebbVsHubble.html
La première chose à dire est que si l’on plaçait les objets de l’Univers local, vus par Hubble en lumière ultraviolette et visible, à des distances dites cosmologiques, ils ne seraient visibles que dans la lumière émise à des longueurs d’onde qui correspondent au rouge lointain et à l’infrarouge. Voir plus loin dans l’Univers cela ne consiste pas seulement à utiliser un télescope plus puissant : il faut prendre en compte l’expansion de l’Univers, qui décale le spectre des objets lointains vers le rouge. Par conséquent, pour pouvoir répondre aux questions laissées en suspens par son illustre prédécesseur, le nouveau télescope spatial qu’il fallait construire ne devait pas être seulement un « Super-HST », mais il devait aussi être spécialement adapté pour « voir » de tels rayonnements.
Pour faire court, je joins à ce courriel deux images qui vous montreront le gain spectaculaire que nous apportera le JWST par rapport à Hubble (dans les domaines de longueurs d’onde communes).
https://www.jwst.fr/wp-content/uploads/2022/01/sensitivity-imaging-graphs.png
https://www.jwst.fr/wp-content/uploads/2022/01/sensitivity-spectroscopic-graphs.png
Je vais créer une page spéciale sur le site dans laquelle les différences entre JWST et HST seront (je l’espère!) clairement expliquées. Merci pour votre suggestion..
Bien Cordialement!
Bonjour M. Bouchet,
Concernant la genèse du JWST, j’ai un ami, (malheureusement décédé) qui avait écrit des articles pour la revue ” Fusion ” (aussi disparue) dénonçant il y a 10-20 ans les coupes opérées dans le budget, réduisant les capacités du JW à ce qu’il est actuellement. Le projet initial était nettement plus ambitieux. Quels instruments ont été sabordés ? (je ne possède plus les revues).
Bonjour: oui, les ambitions ont été réduites mais essentiellement pour le miroir qui était prévu d’être de l’ordre de 8m: compte tenu des coûts financiers qui explosaient et surtout de la capacité de la coiffe d’Ariane, le diamètre du télescope a dû être diminué. A ma connaissance, aucun instrument n’a souffert de ces ajustements de budget, pour la simple et bonne raison que NIRSPEC a été financé par l’ESA, le FGS/NIRISS par l’agence Canadienne, et NIRCAm par un consortium géré par l’Université d’Arizona. En plus, très tard dans le projet, un quatrième instrument qui n’était pas du tout prévu au départ s’est ajouté: MIRI, financé aussi par l’ESA. Donc, au contraire, les capacités du JWST ont été augmentées en terme d’instruments!
Merci pour consulter notre site et poser d’intéressantes interrogations!
Patrice Bouchet
Bonjour,
Le JWST sera-t-il en orbite autour du soleil au point L2, ou en orbite autour du point L2 ?
Dans ce 2e cas, quelles seront les distances minimales et maximales du point L2, en combien de temps fera-t-il une révolution autour de L2, et comment cela se fait-il qu’il soit en orbite autour d’aucune masse alors que toutes les autres masses les plus proches ou la plus importante sont toutes dans la même direction ?
Merci pour vos réponses.
Bonjour Stéphane,
Le JWST sera en orbite autour du point L2, lui même en orbite autour du soleil.
Comment peut-il être en orbite autour de rien? Il faut comprendre que les points de Lagrange ne font pas référence à des objets, mais à des positions dans l’espace. Il faut les considérer comme des points d’équilibre : ce sont des “endroits où les forces gravitationnelles de 2 objets massifs — comme le Soleil et la Terre — sont en équilibre”.
Il parcourra son orbite en six mois environ à une vitesse d’environ 1 km/s. Sa distance avec le point de Lagrange variera entre 250 000 et 832 000 km, tandis que celle avec la Terre oscillera entre 1,5 et 1,8 million de kilomètres. Son excursion maximale au-dessus du plan de l’écliptique est de 520 000 km.
J’espère avoir répondu à vos questions.
Cordialement,
Patrice
Ma question n’est pas facile à expliciter. (J’avais fait un dessin .ppt explicite, mais je ne peux pas l’insérer ici)
Supposons que l’ensemble JWST est bien sur sa future orbite L2 ; Supposons que l’ensemble des miroirs primaire + secondaire, est bien réglé. Le tout étant protégé par le bouclier thermique. Parfait !.
Une fois ceci fait : 1) l’ensemble des miroirs (primaire + secondaire) sera-t-il “verrouillé” ? sur quoi ? si oui, dans quelle position ? perpendiculaire à l’ellipse L2 ? dans ce cas, accompagnant la révolution de la Terre autour du Soleil, il pourrait explorer une large bande d’espace parallèle à l’ellipse L2, mais une bande seulement…. ?
Ou bien alors 2) le miroir restera-y-il verrouillé définitivement en une position fixe prédéfinie, et c’est tout JWST qui basculera un peu sur sa trajectoire(mais pas trop peut-être, pour rester protégé par son bouclier thermique) pour permettre l’observation de coins d’espace différents – au-dessus ou au-dessous de l’espace exploré précédemmet en 1), par exemple ?
Ou bien….3) c’est encore autre chose….. (se représenter l’Univers n’est décidément pas si facile )
Me suis-je bien fait comprendre ?
Merci de vos lumières. (Il est très intéressant de lire les autres questions posées par d’autres curieux et les réponses que vous y donnez. On continue ainsi à comprendre JWST ! Quelle magnifique histoire !
Françoise:
Tout d’abord, le miroir reste verrouillé et c’est tout le JWST qui basculera. Pour tourner et pointer différents objets dans l’espace, le JWST utilisera six roues à réaction pour faire pivoter l’observatoire. Les roues de réaction sont essentiellement des volants, qui emmagasinent le moment angulaire. Cet effet de l’élan est familier dans la bicyclette. Il est beaucoup plus facile de rester sur le vélo lorsqu’il se déplace que lorsqu’il est immobile, et le vélo aura tendance à aller tout droit en mode ‘sans mains’ grâce au mouvement angulaire des roues qui tournent. Ralentir ou accélérer une ou plusieurs roues modifiera le moment angulaire total de l’ensemble de l’observatoire et, par conséquent, l’observatoire pivotera pour le conserver. Hubble utilise également des roues de réaction pour se tourner vers des objets différents.
Les roues de réaction travaillent en combinaison avec trois traqueurs d’étoiles et six gyroscopes qui fournissent une rétroaction sur la position où l’observatoire pointe et à quelle vitesse il tourne. Cela permet un pointage grossier suffisant pour garder le panneau solaire pointé sur le Soleil et l’antenne à gain élevé pointé sur la Terre. Pour prendre des images et des spectres de cibles astronomiques (c.-à-d., galaxie, étoile, planète, etc.) un pointage plus fin est nécessaire. Les informations supplémentaires pour ce faire sont recueillies par le capteur de guidage fin à l’intérieur de l’ISIM. Celui-ci est utilisé pour déplacer le miroir de direction fin du télescope (FSM) afin de stabiliser le faisceau de lumière provenant du télescope et entrant dans les instruments scientifiques. Les roues de réaction du JWST, les traqueurs stellaires, les gyroscopes, le FGS et le miroir FSM fonctionnent ensemble dans le système de contrôle d’attitude (ACS) de l’observatoire pour pointer et fixer précisément les cibles sur les instruments scientifiques. Le système fonctionne de la même façon que votre corps utilise de multiples méthodes de précision différente -vos oreilles et yeux intérieurs et le système nerveux et les muscles – pour attraper une balle dans le champ extérieur.
Vous pouvez voir certaines images que j’ai mis sur le site à votre intention:
https://www.jwst.fr/wp-content/uploads/2022/01/Pointing.png
https://www.jwst.fr/wp-content/uploads/2022/01/JWST-pointing-and-roll-limits-fr.png
Vous pouvez aussi consulter le site de la NASA:
https://jwst-docs.stsci.edu/jwst-observatory-characteristics/jwst-observatory-coordinate-system-and-field-of-regard
D’autre part, oui, je suis conscient qu’il n’est gère facile d’incorporer des images ou des fichiers dans le formulaire de question du site. Je vais voir ce que je peux faire pour que cela soit possible. En attendant, vous pouvez toujours m’écrire directement (Patrice.Bouchet@cea.fr) avec toutes les pièces jointes que vous souhaitez, et tous les membres du Centre d’Expertise se feront un plaisir de vous répondre (je ne suis pas spécialiste dans tous les domaines, je le confesse humblement.) N’hésitez pas, vous personnellement mais aussi tous les internautes qui se manifestent sur le site, à nous consulter. Je m’engage à ce que chacun ait une réponse!
Super! Merci des explications détaillées et des comparaisons très explicites (la bicyclette ; le corps qui cherche à attraper une balle). J’ai vite jeté un coup d’œil sur les images jointes, concernant le pointage : elles semblent répondre parfaitement à la question posée: je vais les étudier plus attentivement. En tout cas, je crois commencer à mieux comprendre JWST…..Quant aux “outils” décrits pour arriver au but fixé (rouages, traqueurs, etc…): merveilles de conception: je suis fière a) du cerveau humain et a’) tout autant des magiciens de la technicité….sans qui…..
Je suis content que mes explications alambiquées puissent vous éclairer quelque peu. Restons en contact! Et un grand merci pour votre intérêt. N’hésitez pas à faire connaître le site à votre entourage…
Bonjour,
Je retente ma question, à priori, elle a été oublié, je me suis bien relu, je ne vois pas spécialement de fautes ni quoi que ce soit qui justifierai la non publication de mes questions.
Le JWST sera-t-il en orbite autour du soleil au point L2, ou en orbite autour du point L2 ?
Dans ce 2e cas, quelles seront les distances minimales et maximales du point L2, en combien de temps fera-t-il une révolution autour de L2, et comment cela se fait-il qu’il soit en orbite autour d’aucune masse alors que toutes les autres masses les plus proches (la Terre et la lune) ou la plus importante (le soleil) sont toutes dans la même direction ?
Merci d’avance pour vos réponses.
Cordialement,
Stéphane
Cher Stéphane,
je suis désolé si je vous ai d’une manière ou d’une autre, quelque peu froissé.. J’en suis vraiment navré! Croyez bien que je fais le maximum pour répondre à toutes les questions qui sont posées, et la vôtre était on ne peut plus légitime. Je vous présente donc toutes mes excuses. Prenez en compte le fait que nous nous essayons de faire vivre ce site officiel français, tandis que nous continuons à préparer la recette en vol et les calibrations de nos instruments, tout en continuant nos recherches. Nous sommes des scientifiques et non des communicants. Et les jours n’ont hélas que 24 heures.
Pour répondre à votre question:
1) le JWST sera en orbite autour du point L2.
2) les distances de l’orbite sont illustrées dans notre article
https://www.jwst.fr/2022/01/pourquoi-le-jwst-decelere/
3) la période orbitale sera de 180 jours.
4) votre dernière question relève de la mécanique céleste: le point L2 représente une masse fictive mais bien réelle (bizarre, allez-vous dire?). Le JWST sera soumis à l’attraction de ce point et pour cette même raison n’aura aucun besoin de correction pour rester sur son orbite. Comme vous le soulignez fort justement, le Soleil, la Terre (et autour d’elle la Lune) seront dans presque la même direction. Le “presque” signifiant que seul le JWST et le Soleil seront toujours alignés, mais tandis que le JWST parcourra son orbite autour de L2, il ne sera plus exactement aligné avec notre planète et sa lune. C’est pourquoi l’écran solaire a de telles dimensions, c’est aussi pourquoi les orbites et inclinaisons possibles du télescopes ont été calculées avec précision.
J’espère avoir répondu à vos questions. Encore désolé d’avoir tardé à vous répondre.
N’hésitez pas à nous contacter, et surtout à faire connaître ce site officiel à votre entourage.
Bien Cordialement,
Patrice Bouchet
Merci beaucoup Patrice pour votre réponse.
Merci Stéphane, pour revenir sur le site. La question est: ai-je répondu à vos inquiétudes? Surtout, n’hésitez pas à nous contacter s’il vous restait quelques doutes. Je ne suis pas spécialiste dans tous les domaines, mais je pourrais vous diriger vers les personnes idoines.
Bien Cordialement,
Patrice