Miroir Liquide

Un miroir liquide est une technologie particulière qui permet de former un miroir parfaitement parabolique, et dont on peut régler la courbure. Développée par la NASA et l'UBC depuis 1982, la technologie LMT (Liquid Mirror Technology) a fait ses preuves.

Historique

L'idée d'utiliser un liquide en rotation pour créer une parabole parfaite est attribuée à Isaac Newton, d'autres fois à Ernesto Capocci (1856) mais les difficultés techniques (vitesse de rotation, système de transmission miroir-moteur) étaient impossibles à contrer avant la fin du XIX^e siècle. Deux anglais de l'université Dunedin de Nouvelle-Zélande, Henry Skey et Robert Carrington tentèrent en 1872 un premier prototype, mais ce fut infructueux.

L'américain Robert Wood mit au point en 1909 un miroir liquide de 51 cm de diamètre. Mais son télescope souffrait de vibrations trop handicapantes notamment parce qu'il utilisait des paliers à billes qui transmettaient des vibrations au mercure. La couche de liquide étant épaisse, ces vibrations prenaient un certain temps à s'estomper. Un Brésilien tenta de relancer l'idée en 1924, mais hormis cela le miroir liquide tomba dans l'oubli, considéré comme un échec.

Puis en 1982 le canadien Ermanno Borra, en pleine année sabbatique, eut l'idée de ce principe, et se rendit compte après de rapides recherches qu'il avait eu des prédécesseurs. Pensant que la technologie moderne lui permettrait de pallier les problèmes que ceux ci n'avaient pu surmonter, il débuta les travaux sur la LMT. Il réussit à construire un miroir de 1,5 m qui donnait des images limitées par la diffraction du miroir. Puis, Paul Hickson de l'UBC et Borra créèrent en collaboration les miroirs de classe 3 m, qui équipent aujourd'hui l'UBC, la NASA, et l'UCLA. Aujourd'hui, Hickson et ses collaborateurs ont terminé le LZT (Large Zenith Telescope), un miroir de 6 m, qui équipe l'observatoire de l'UBC.

Technologie

Principe d'obtention du miroir

On utilise aujourd'hui du mercure, métal liquide à température ambiante, mais refroidi pour limiter les pertes par évaporation. Une fine couche, d'environ 0,5 mm à 1 mm est placée dans un récipient parabolique en rotation. Le liquide, soumis à cette rotation uniforme, prend la forme parabolique de la surface sous l'effet de forces volumiques : nous avons ainsi un miroir presque parfait : la dérivation par rapport à une parabole mathématiquement idéale est inférieure à l/20 (CSL et Laval, 1992). En faisant varier la vitesse de rotation, on peut faire varier la courbure de la parabole et donc la distance focale du miroir. Plus la couche de mercure est épaisse, plus le champ de variations peut être important. Le reste de l'installation est celle d'un télescope conventionnel. Pour éviter toute variation de la distance focale le moteur qui entraîne le miroir en rotation doit-être extrêmement régulier. Ce fut la limitation majeure qui empêcha le développement de tels télescopes avant une époque récente.

Observation

Pour conclure

Le problème principal de cette technologie est que le miroir ne peut être que horizontal : il est donc limité aux observations astronomiques au zénith. Cela n'est pas forcement gênant dans la mesure où c'est à la verticale qu'il y a le moins diffraction de la lumière par l'atmosphère, et comme les télescopes à miroirs liquides sont conçus pour être grands et donc observer loin, les galaxies lointaines étant partout dans le ciel. Le problème est donc moindre devant les avantages de la technologie. Cependant, les miroirs liquides sont bien moins coûteux que leurs homologues en verre, et ne peuvent pas se casser, ni durant le transport, ni sous l'action son propre poids à l'usage. Contrairement au télescope classique, l'optique adaptative des miroirs liquides n'en est qu'au stade de la recherche, avec notamment l'utilisation de ferrofluide permettant à un champ magnétique de contrôler la forme du miroir^[1].

Un super-télescope lunaire ?

Références

• Hickson & Mulrooney (1997, Ap.J. Suppl., astro-ph/9710044)
• Cabanac, Borra & Beachemin (astro-ph/9804267)
• Le Telescope à Miroir Liquide International (ILMT) (en anglais)
• P.Hickson The Large Zenith Telescope. A 6 meter liquid-mirror telescop, Publication of the Astronomical Society of the Pacific (à paraitre (référence en date du 7 septembre 2007))

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