Afin d'observer des milliards de galaxies faibles et d'étudier la nature de l'Univers sombre, La mission pionnière Euclid de l'ESA nécessitera une optique de pointe. Le premier élément optique à être livré, le miroir primaire du télescope (M1), est arrivé dans les locaux d'Airbus Defence &Space à Toulouse.

La conception optique d'Euclide est basée sur un télescope de type Korsch avec un diamètre d'ouverture de 1,2 m. Le télescope possède trois miroirs courbes (dont M1) et trois miroirs plats, qui dirigent la lumière vers les deux instruments à bord à l'aide d'un filtre dichroïque qui sépare les longueurs d'onde visible et proche infrarouge.

La conception Korsch permet une imagerie de haute qualité sur un très grand champ de vision, fournissant une caméra grand angle qui est en même temps extrêmement nette. Ce n'est pas une mince affaire :en termes terrestres, le télescope serait capable d'observer un champ de 200 m de large – équivalent à la surface de 8 terrains de football – à une distance de 18 km avec une résolution d'une pièce de 1 euro (environ 2 cm de diamètre).

Tous les miroirs sont fabriqués dans le même matériau :le carbure de silicium. Ce même matériau est également utilisé pour la structure du télescope afin de minimiser l'impact des changements de température sur la qualité de l'image du télescope.

« Cela permettra à l'ensemble du télescope de « respirer » doucement et lentement avec les changements de température, améliorer la stabilité de ses performances, " a déclaré Luis Miguel Gaspar Venancio, ingénieur principal pour le télescope Euclide.

Toutes les surfaces des miroirs sont fabriquées à un degré de perfection sans précédent pour toute mission de l'ESA observant le cosmos dans les longueurs d'onde visibles. Des surfaces optiques ultra-lisses sont nécessaires en raison de l'extrême sensibilité de la production scientifique à toute réduction infime de la qualité de l'image.

"La science qu'Euclide effectuera nécessite un télescope extrêmement précis et stable, " dit René Laureijs, Scientifique du projet Euclide.

"Nous voulons mesurer de minuscules distorsions de la forme des galaxies dues à la présence de matière noire qui s'interpose et qui courbe les chemins de la lumière de ces galaxies lointaines. En mesurant des milliards de galaxies, nous pouvons alors cartographier la distribution de la matière noire dans l'Univers."

Les spécifications contraignantes en termes de qualité optique sont particulièrement strictes dans le cas du miroir M1, Le plus grand composant optique d'Euclide. L'argenté, Un miroir parabolique concave de 1,2 m de diamètre vient d'être livré à Airbus par son constructeur français, Safran Réosc.

La précision remarquable de la forme du miroir primaire est telle que, s'il était étendu à un diamètre de 973 km – équivalent à l'étendue nord-sud de la France – alors la surface du miroir ne s'écarterait de sa forme parfaite que de moins de 1,47 cm. Non seulement sa forme parabolique doit être extrêmement précise, mais sa surface doit être polie avec une précision extrêmement élevée. Pour continuer avec la même comparaison, si le miroir était agrandi à la taille de la France, toute parcelle de 4 km de diamètre n'aurait pas de « pics » supérieurs à l'épaisseur d'un cheveu humain.

L'autre partie de l'optique d'Euclide qui a déjà été produite et testée est la plaque dichroïque, qui est fait de verre de silice fondue de haute qualité. Sa fonction est de diviser spectralement la lumière entrante, reflétant les longueurs d'onde visibles vers l'imageur visuel (VIS) et celles du proche infrarouge vers le spectromètre et photomètre proche infrarouge (NISP).

Pour remplir son rôle, ses deux surfaces sont recouvertes de plus de 180 couches minces de matériaux diélectriques. Une grande uniformité de ces revêtements sur la plaque de 117 mm de diamètre était requise.

Bien qu'il s'agisse du plus petit composant optique, la plaque dichroïque est la plus critique. Toute déformation, ou se plier, des surfaces dichroïques causées par le dépôt du revêtement réfléchissant et par les changements de température doivent être compensés. Ceci est obtenu en ajustant l'épaisseur des revêtements de chaque côté de manière à ce que la déformation des deux côtés soit dans des sens opposés.

"Cela signifie que, lorsqu'un côté du dichroïque est tiré dans une direction en raison d'effets thermomécaniques, puis l'autre côté est tiré en sens inverse – contrebalançant ainsi la déformation induite par le premier côté, " dit Venancio.

Un modèle de la plaque dichroïque en état de vol a été intégré dans son support final et testé par Airbus Defence &Space en octobre 2017. Les tests ont été réalisés par Optics Balzers Jena GmbH, le fabricant de revêtement, pour la réflectance spectrale et la transmittance - quelle quantité de lumière entrante est réfléchie et quelle quantité est transmise par longueur d'onde - et la mesure de la déformation des surfaces à des températures froides sera effectuée par AMOS, le polisseur de verre dichroïque. Un autre modèle de plaque dichroïque en état de voler sera livré à Airbus d'ici la fin novembre 2018.

La fabrication des cinq autres miroirs est en cours et tous devraient être livrés à Airbus Defence &Space entre fin 2018 et début 2019. Au cours de cette phase de production, la forme de chaque miroir est mesurée, et la réflectance spectrale de deux des miroirs plats est également échantillonnée.

Les tests du télescope intégré suivront en 2019, une fois que toutes les optiques ont été montées dans la structure du télescope.

Pendant ce temps, l'équipe a terminé la revue de conception critique (CDR) pour toutes les unités et sous-systèmes du satellite. Ce sont des jalons formels du projet pour certifier que la conception est appuyée par une analyse et des tests adéquats, autorisant la fabrication et l'assemblage du matériel de vol. Le vaisseau spatial CDR a eu lieu avec succès plus tôt cette année, et le CDR au niveau de la mission, englobant tous les éléments de la mission – instruments, vaisseau spatial, segment sol scientifique et opérationnel – est actuellement en cours et sera achevé fin novembre.

« La livraison du modèle de vol du miroir primaire est une étape très importante dans le développement du projet, " dit Giuseppe Racca, Chef de projet Euclide.

"Afin d'éviter les retards, les modèles de vol de nombreux éléments, comme le miroir primaire, ont déjà été construits, et nous attendons maintenant avec impatience la revue de conception critique de la mission comme une confirmation finale que la conception d'Euclide est solide dans tous ses composants et peut fournir les performances scientifiques requises. »