Les ingénieurs travaillant sur le télescope spatial James Webb de la NASA ont plié et emballé avec succès son pare-soleil pour son prochain voyage d'un million de milles (environ 1,5 million de kilomètres), qui commence plus tard cette année.

Le pare-soleil—un à cinq couches, structure en forme de losange de la taille d'un court de tennis - a été spécialement conçue pour se replier autour des deux côtés du télescope et s'adapter aux limites de son lanceur, la fusée Ariane 5. Maintenant que le pliage est terminé chez Northrop Grumman à Redondo Beach, Californie, le pare-soleil restera sous cette forme compacte jusqu'au lancement et les premiers jours que l'observatoire passera dans l'espace.

Conçu pour protéger l'optique du télescope de toute source de chaleur qui pourrait interférer avec sa vue, le pare-soleil est l'un des composants les plus critiques et complexes de Webb. Parce que Webb est un télescope infrarouge, ses miroirs et capteurs doivent être maintenus à des températures extrêmement froides pour détecter les faibles signaux de chaleur provenant d'objets distants dans l'univers.

Dans l'espace, un côté du pare-soleil reflétera toujours la lumière et la chaleur de fond du soleil, Terre et Lune. Les modèles thermiques montrent que la température maximale de la couche la plus externe est de 383 Kelvin, ou environ 230 degrés Fahrenheit. Pendant ce temps, l'autre côté du pare-soleil fera toujours face à l'espace profond, avec la couche la plus froide ayant une température minimale modélisée de 36 Kelvin, ou environ moins 394 degrés Fahrenheit.

Entièrement déployé, le pare-soleil du télescope mesure près de 70 pieds sur 47 pieds (21 mètres sur 14 mètres). Lorsqu'il est rangé à l'intérieur de la fusée pour le lancement, le pare-soleil plié sera emballé dans une zone très confinée entre les autres structures de l'observatoire pour accueillir l'espace limité à l'intérieur du carénage de la fusée de 18 pieds (5,4 mètres) de diamètre.

"Il n'y a rien de vraiment analogue à ce que nous essayons de réaliser avec le pliage d'un pare-soleil de la taille d'un court de tennis, mais c'est comme emballer un parachute, " a déclaré Jeff Cheezum, ingénieur principal en conception de pare-soleil chez Northrop Grumman. "Tout comme un parachutiste a besoin que son parachute soit correctement emballé pour s'ouvrir parfaitement et réussir à revenir sur Terre, Webb a besoin que son pare-soleil soit parfaitement rangé pour s'assurer qu'il s'ouvre également parfaitement et conserve sa forme, afin de maintenir avec succès le télescope à sa température de fonctionnement requise."

Le processus de pliage du pare-soleil, qui a duré un mois, a commencé par la pose des cinq couches aussi plates que possible. Dans son état déployé, le pare-soleil ressemble à un navire d'argent multicouche, ainsi ses surfaces intrinsèquement incurvées ont ajouté un degré de complexité à cette étape. Après, les couches ont été soulevées verticalement et calées sur un équipement de support spécial afin qu'elles puissent être correctement retenues pour le pliage. Une équipe de techniciens a ensuite soigneusement plié chaque couche en zigzag pour créer des piles de membranes en accordéon de chaque côté du télescope.

La première couche du pare-soleil a une épaisseur de deux millièmes de pouce (0,005 centimètre), tandis que les quatre autres couches n'ont qu'un millième de pouce d'épaisseur. Pour l'équipe, un défi intégré était la délicatesse de plier des couches aussi minces. Le processus de pliage a également dû tenir compte de composants tels que les 90 câbles de tension différents du pare-soleil, qui doit être rangé de manière spécifique pour assurer un déploiement fluide du pare-soleil.

Avec l'achèvement réussi du pliage du pare-soleil, l'équipe d'ingénierie a préparé le pare-soleil pour son déploiement complexe dans l'espace. Le pare-soleil se déploiera à la fin de la première semaine du télescope dans l'espace après son lancement, s'étirant à sa taille maximale, puis séparant et tendant chacune de ses cinq couches. Les tests de cette procédure de dépliage et de mise en tension ont été achevés pour la dernière fois sur Terre en décembre 2020.

« Pensez-y à l'envers ; nous voulons que le pare-soleil déployé ait une forme spécifique afin d'obtenir les performances dont nous avons besoin. L'ensemble du processus de pliage a été conçu dans cet esprit. Nous devons plier proprement et soigneusement de la même manière à chaque fois, pour s'assurer que le déroulement se déroule exactement comme nous le souhaitons, " dit James Cooper, ingénieur en chef de pare-soleil au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland.

Par exemple, l'un des aspects les plus complexes du processus de pliage impliquait l'alignement des piles de membranes. Chacune des couches du pare-soleil a des centaines de trous intentionnels, qui sont délibérément disposés pour éviter que la lumière et la chaleur ne passent aux éléments optiques du télescope lorsque le pare-soleil est complètement déployé. Ces trous doivent être alignés lors du pliage afin que les techniciens Webb puissent insérer des « broches » à travers les trous de chaque pile de membranes. Les 107" broches, " ou des dispositifs de libération à membrane, aidera à retenir les couches pour le lancement, mais relâchez pour déplier le pare-soleil une fois le télescope dans l'espace.

"C'est un processus très méthodique que nous utilisons pour nous assurer que tout est correctement aligné, " a déclaré Marc Roth, responsable de l'ingénierie mécanique chez Northrop Grumman. "Notre équipe a suivi plusieurs cycles de formation, et nous avons mis en œuvre de nombreuses leçons apprises des fois où nous avons fait ce processus, tout culminant dans ce dernier pli de pare-soleil."

Au cours des trois prochains mois, les ingénieurs et les techniciens finiront de ranger et de fixer le pare-soleil emballé. Ce processus impliquera l'installation des dispositifs de libération de la membrane, le montage et la fixation de tous les câbles du pare-soleil, et des housses de rangement pour les membranes de pare-soleil. Il comprendra également le rangement des deux « bras » du pare-soleil - les assemblages à mi-hauteur - qui étendront horizontalement le pare-soleil vers l'extérieur pendant le déploiement, ainsi que le rangement des deux structures de palettes qui maintiennent le pare-soleil en place.

L'observatoire subira en outre un dernier déploiement de miroir avant son expédition vers son site de lancement en Guyane française, Amérique du Sud.