Ce « module miroir » - formé de 140 plaques de miroir en silicium industriel, empilés par un système robotique sophistiqué - est destiné à faire partie du système optique de l'observatoire à rayons X Athena de l'ESA.

En raison du lancement en 2031, Athena sondera 10 à 100 fois plus profondément dans le cosmos que les précédentes missions à rayons X, pour observer le plus chaud, objets célestes de haute énergie. Pour y parvenir, la mission nécessite une toute nouvelle technologie d'optique à rayons X.

Les rayons X énergétiques ne se comportent pas comme des ondes lumineuses typiques :ils ne se reflètent pas dans un miroir standard. Au lieu de cela, ils ne peuvent être réfléchis qu'à des angles peu profonds, comme des pierres qui frôlent l'eau. Ainsi, plusieurs miroirs doivent être empilés pour les focaliser :le XMM-Newton lancé par l'ESA en 1999 dispose de trois ensembles de 58 miroirs en nickel plaqué or, chacun niché l'un dans l'autre. Mais pour voir plus loin, Athena a besoin de dizaines de milliers de plaques de miroir densément emballées.

Une nouvelle technologie a dû être inventée :« l'optique à pores de silicium », basé sur l'empilement de plaques miroirs à base de plaquettes de silicium industriel, qui sont normalement utilisés pour fabriquer des puces de silicium.

Il a été développé au centre technique ESTEC de l'ESA aux Pays-Bas, et breveté par l'ESA, inventé par un collaborateur de l'ESA avec le fondateur de cosine Research, la société néerlandaise à la tête d'un consortium européen développant l'optique d'Athena.

La technologie a été affinée grâce à une série de projets de R&D de l'ESA, et toutes les étapes du processus se sont avérées adaptées à la production industrielle. Les plaquettes ont des rainures découpées, laissant des nervures de rigidification pour former les «pores» à travers lesquels les rayons X passeront. On leur donne une légère courbure, se rétrécissant vers un point souhaité afin que le miroir de vol complet puisse focaliser les images radiographiques.

« Nous avons produit des centaines de piles en utilisant un trio de robots d'empilage automatisés, " explique Eric Wille, ingénieur optique de l'ESA. " L'empilement des miroirs est une étape cruciale, se déroulant dans un environnement de salle blanche pour éviter toute contamination par les poussières, ciblant la précision à l'échelle du millième de millimètre. Notre résolution angulaire s'améliore continuellement."

"Les tests de choc et autres tests environnementaux en cours garantissent que les modules répondront aux exigences d'Athena, et les modules sont régulièrement testés à l'aide de différentes installations de radiographie."

Le miroir de vol d'Athena - comprenant des centaines de ces modules de miroir - doit être achevé trois à quatre ans avant le lancement, pour permettre son test et son intégration.

Chaque nouvelle mission de l'ESA Science observe l'Univers d'une manière différente de la précédente, nécessitant un flux constant de nouvelles technologies des années avant le lancement. C'est là qu'interviennent les activités de recherche et développement de l'ESA, anticiper au plus tôt ces besoins, pour s'assurer que la bonne technologie est disponible au bon moment pour les missions à venir.

La planification à long terme est cruciale pour réaliser les missions qui étudient les questions scientifiques fondamentales, et assurer le développement continu de technologies innovantes, inspirer les nouvelles générations de scientifiques et d'ingénieurs européens.