15 avril 1999

Des miroirs liquides plus mobiles

L'équipe d'Ermanno Borra a trouvé une solution au problème d'inclinaison qui affligeait ces miroirs pour la recherche astronomique

Des chercheurs de la Faculté des sciences et de génie pourraient bien avoir trouvé une solution au principal défaut des miroirs liquides pour la recherche astronomique: l'impossibilité de pointer le miroir en direction d'un objet céleste donné. Dans le numéro du 10 mai de l'Astrophysical Journal Letters, Ermanno Borra et Étienne Artigau, du Département de physique et du Centre d'optique, photonique et laser, et leur collègue Anna Ritcey, du Département de chimie, annoncent avoir trouvé un moyen d'incliner le miroir sans renverser le liquide réfléchissant qu'il contient.

Ermanno Borra et son équipe explorent la filière des télescopes à miroir liquide depuis plus de 15 ans. Ces télescopes ont ceci de particulier que leur miroir primaire, celui qui capte et concentre la précieuse lumière venue du ciel, n'est pas fait de verre poli mais bien d'un liquide réfléchissant tel que le mercure. Placé dans une cuvette à laquelle un moteur imprime un mouvement circulaire constant, le liquide s'élève et s'étale en une mince couche parfaitement lisse, qui épouse la forme d'une parabole et qui peut ainsi faire office de miroir de télescope. Pour obtenir des images de qualité optique, les imperfections à la surface du liquide doivent être inférieures au millième de l'épaisseur d'un cheveu. Les miroirs liquides parviennent à produire de telles images et, avantage non négligeable, ils coûtent beaucoup moins cher que les miroirs de verre. "Cette technologie permet d'envisager des miroirs qui auraient deux fois le diamètre des plus grands miroirs de verre actuels", croit Ermanno Borra. Plus le miroir du télescope est grand, plus il parvient à récolter les rares rayons lumineux qui proviennent d'objets célestes très distants et qui recèlent les plus précieux secrets sur l'origine et l'évolution de l'univers.

Une poussière dans l'oeil
L'idée de fabriquer des miroirs liquides traîne dans les tiroirs de la physique depuis si longtemps que certains prétendent qu'Isaac Newton lui-même en serait le père. Cependant, des générations d'astronomes ont cru que jamais on ne pourrait les utiliser pour l'observation du ciel en raison des vibrations provoquées par le système d'entraînement de la coupole et surtout en raison de l'impossibilité de braquer le télescope ailleurs qu'au zénith, à défaut de quoi le liquide se répand hors de la cuvette. En construisant des miroirs fonctionnels atteignant jusqu'à 3,7 mètres de diamètre (soit quelques millimètres de plus que celui de l'Observatoire Canada-France-Hawaii), l'équipe d'Ermanno Borra a prouvé que le problème des vibrations pouvait être surmonté.

Par contre, l'unidirectionnalité du miroir devenait aussi agaçante qu'une poussière dans l'oeil. En effet, un chercheur qui veut étudier une étoile de très faible intensité doit pouvoir la suivre dans le ciel assez longtemps pour accumuler un minimum de données sur la lumière qu'elle émet. "Un miroir liquide voit le ciel comme une personne couchée sur le dos qui regarderait droit au-dessus de lui sans pouvoir tourner la tête ni bouger les yeux, explique Ermanno Borra. Au-dessus du miroir, défile à la vitesse de la rotation terrestre, une étroite bande de ciel, à peine large comme deux fois le diamètre de la pleine Lune. Un astre donné met environ une minute à traverser son champ de vision."

Pour accroître ce champ de vision, il faut pouvoir pencher le miroir, ce que les chercheurs de Laval viennent de réussir. Comment? "En utilisant un liquide possédant une haute viscosité, comme de l'huile de silicone ou de la glycérine, et en y déposant une mince pellicule de grains d'argent, répond l'astrophysicien. Ce miroir, qui se situe à mi-chemin entre un miroir liquide et un miroir conventionnel, peut être incliné.".

Le chercheur croit que l'inclinaison du miroir pourrait atteindre de 20 à 30 degrés, ce qui s'approche d'un télescope conventionnel. "C'est encore spéculatif pour le moment, mais si on parvenait à construire un miroir de 4 mètres, inclinable à 20 degrés, les miroirs conventionnels en verre prennent le bord, parce que les miroirs liquides coûtent moins cher. Ce serait une révolution majeure en astrophysique", fait valoir Ermanno Borra.

JEAN HAMANN