FLUTE (Fluidic Telescope Experiment)

[jackbauer 2 17 588]

Une expérience révolutionnaire a eu lieu à bord de l'ISS l'année dernière. Si ! Et peut-être un jour (lointain) elle ouvrira la voie à la construction de miroirs gigantesques dans l'espace, fabriqués non pas à base de matière solide, mais de... liquide ! Car ce qui serait impossible sur Terre (mettons de côté le mercure) peut le devenir dans l'espace grâce à l'absence de gravité. De fait construire des télescopes spatiaux de dizaines, voir de centaines de m de diamètre deviendrait envisageable, tant techniquement que financièrement.

 

Traduction automatique :

https://www.nasa.gov/ames/flute

Qu’est-ce que le télescope à fluide ?

FLUTE vise à déterminer si des lentilles et des miroirs géants – les composants optiques de haute qualité nécessaires aux futurs télescopes spatiaux à grande ouverture – peuvent être créés à partir de liquides dans l’espace.
L’équipe du projet Fluidic Telescope (FLUTE), dirigée conjointement par la NASA et le Technion – Institut israélien de technologie, envisage un moyen de fabriquer d’énormes miroirs circulaires auto-réparateurs en orbite pour faire avancer l’astronomie.

 

Les grands télescopes collectent plus de lumière et permettent aux astronomes de regarder plus loin dans l’espace et de voir des objets éloignés plus en détail. Ces grands observatoires spatiaux de nouvelle génération étudieraient les cibles astrophysiques les plus prioritaires, y compris les étoiles de première génération – les premières à briller et à s’éteindre après le Big Bang – les premières galaxies et les exoplanètes semblables à la Terre. Ces observatoires pourraient aider à répondre à l’une des questions scientifiques les plus importantes de l’humanité : « Sommes-nous seuls dans l’univers ? »

Comme une valise à main, les charges utiles lancées dans l’espace doivent rester dans les limites de taille et de poids autorisées pour voler. Repoussant déjà les limites de taille, le télescope spatial James Webb de 21 pieds (6,5 mètres) d’ouverture à la pointe de la technologie devait être plié en origami – y compris le miroir lui-même – pour s’adapter à l’intérieur de la fusée pour son voyage dans l’espace. L’ouverture d’un observatoire spatial optique fait référence à la taille du miroir primaire du télescope, la surface qui recueille et focalise la lumière entrante.

L’ouverture de l’observatoire spatial envisagé par les chercheurs de FLUTE dans le cadre du concept actuel serait d’environ 164 pieds (50 mètres) de diamètre, soit la moitié de la longueur d’un terrain de football.
La technologie conventionnelle pour la fabrication de composants optiques pour les télescopes est littéralement une corvée. Il implique un processus itératif de ponçage et de polissage de matériaux solides, tels que le verre ou le métal, pour façonner les surfaces courbes précises des lentilles et des miroirs nécessaires. En utilisant les technologies actuelles, la mise à l’échelle des télescopes spatiaux à des ouvertures supérieures à environ 33 pieds (10 mètres) de diamètre ne semble pas économiquement viable.

 

La nouvelle approche technologique rentable de FLUTE, en revanche, tire parti de la façon dont les fluides se comportent naturellement en microgravité.

Tous les liquides ont une force élastique qui les maintient ensemble à leur surface. Cette force est appelée tension superficielle. C’est ce qui permet à certains insectes de glisser sur l’eau sans couler et donne aux gouttelettes d’eau leur forme.
Sur Terre, lorsque les gouttelettes d’eau sont suffisamment petites – 0,08 pouce (2 millimètres) ou moins – la tension superficielle surmonte la gravité et restent parfaitement sphériques, un peu comme les gouttelettes de rosée du matin perlant en minuscules sphères sur les feuilles des plantes. Si une gouttelette devient beaucoup plus grosse, elle est écrasée sous son propre poids. Mais dans l’espace, où les fluides flottent librement, sans être gênés par la gravité, même de grandes quantités de liquides prennent la forme la plus économe en énergie possible, une sphère parfaite.

Les liquides peuvent s’accrocher aux surfaces en raison d’une propriété physique appelée adhérence. En microgravité, si une quantité suffisante de liquide est faite pour adhérer à la surface intérieure d’un cadre circulaire en forme d’anneau, le liquide s’étendra à l’intérieur du cadre et formera naturellement une forme incurvée – appelée section sphérique – grâce à la tension superficielle.

En utilisant le bon volume de liquide, il est possible de faire la surface de la courbe du liquide vers l’intérieur au lieu de gonfler vers l’extérieur. Si le liquide est réfléchissant, cette surface incurvée vers l’intérieur peut servir de miroir de télescope.

FLUTE lancerait des liquides dans l’espace comme matière première pour fabriquer des composants optiques en orbite. Le miroir primaire se formerait dans un énorme cadre circulaire et resterait à l’état liquide avec une surface extrêmement lisse pour recueillir la lumière. L’approche technologique de FLUTE est théoriquement capable d’évoluer jusqu’à de très grandes tailles. La technologie pourrait potentiellement permettre des télescopes avec des ouvertures mesurant 10 fois – voire 100 fois – plus grandes que les télescopes à ce jour.

Une caractéristique unique du miroir liquide serait sa capacité à s’auto-réparer s’il est endommagé dans l’espace. Par exemple, si une micrométéorite heurte la surface du miroir, elle se guérirait naturellement en peu de temps.

L’équipe FLUTE a mené des expériences à petite échelle dans la mise en forme de lentilles à partir de liquides dans différents environnements: d’abord en utilisant des conditions analogiques spatiales de flottabilité neutre dans un laboratoire au sol, puis dans une série de vols de microgravité parabolique et à bord de la Station spatiale internationale.

Avec le soutien d’un prix NIAC (Innovative Advanced Concepts) de la NASA, l’équipe travaille à analyser les options pour les composants clés d’un observatoire de télescope à fluides, à développer davantage le concept de mission et à créer un plan initial pour une démonstration de petits engins spatiaux à petite échelle en orbite terrestre basse.

Étapes :

 

Décembre 2021 : L’équipe FLUTE a effectué des essais en vol paraboliques à bord du G-FORCE ONE de Zero Gravity Corporation, un avion modifié qui offre de brèves périodes de microgravité pour permettre l’évaluation de la technologie. L’expérience a testé la formation de lentilles liquides autoportantes à partir d’huiles synthétiques de différentes viscosités.

Avril 2022: L’astronaute d’Axiom-1 Eytan Stibbe a mené une expérience de microgravité à bord de la station spatiale. L’expérience a utilisé des polymères liquides pour former des lentilles qui ont été durcies en orbite et renvoyées sur Terre pour analyse. Une expérience éducative supplémentaire a également été réalisée, au cours de laquelle une grande lentille – qui est restée à l’état liquide – a été formée en utilisant de l’eau ordinaire.

Novembre 2022 : L’équipe FLUTE a effectué des essais en vol paraboliques à bord du G-FORCE ONE de Zero Gravity Corporation. Cet ensemble d’expériences s’est concentré sur la création de miroirs liquides plutôt que de lentilles, ce qui a été fait en utilisant des liquides ioniques et un alliage de gallium. Le gallium est un métal non toxique et hautement réfléchissant qui a une température de fusion très basse. Le gallium pur fond à environ 85 degrés Fahrenheit, ce qui signifie que vous pouvez faire fondre un morceau de gallium en le tenant simplement dans votre main.

Janvier 2023 : FLUTE a été sélectionné par le programme NIAC (Innovative Advanced Concepts) de la NASA pour une étude de phase I.

 

 

Illustration du concept actuel du télescope fluidique (FLUTE) pour un grand observatoire spatial de prochaine génération. Le miroir du télescope spatial serait créé dans l’espace à partir de matériaux liquides et aurait un diamètre d’environ 50 mètres. L’optique serait façonnée par la force naturelle de tension superficielle exercée par les fluides.

 

 

Eytan Stibbe à bord de la Station spatiale internationale lors de la mission Axiom-1 (AX-1) en avril 2022. Au cours de l’expérience, Stibbe a injecté des polymères liquides dans des montures circulaires pour former des lentilles. Il a ensuite traité les lentilles pour les durcir pour une étude ultérieure sur Terre

 

 

P.S : le premier qui écrit "flûte alors !" est expédié d'office dans un Starship pour le prochain essai !

Modifié 19 mai 2023 par jackbauer 2

[VNA1 442]

Bonjour et merci, mais quel genre de fluide?

Il est fort possible que mon attention s'était égaré?

[micheldelmas 346]

flute alors ! non je déconne

Si ce projet extraordinaire pouvait voir le jour avec des images directes, sans passer par le complexe mode interférométrique de l' hyper télescopes d'Antoine Labeyrie , l'Humanité serait greffée à un œil géant  . Mais peut être que les deux projets sont complémentaires .

[michelectron 75]

Bonjour,

Il y a un truc que je ne pige pas. Les liquides ne s'évaporent pas dans le vide ? Et même n'entrent -ils pas en ébullition à basse température?

[Gilles Pascal 130]

Avant de sabrer le champagne avec Flute  pour le succès d'une réalisation grandiose, il faudra en effet résoudre les problèmes de gradients de température (+150° / -150° entre l'exposition au soleil ou à l'ombre).

 

En cherchant sur Wikipédia, on voit que la température d'ébullition est très élevée : Point d’ébullition2 204 °C1 (https://fr.wikipedia.org/wiki/Gallium)

Mais ici il s'agit du Gallium. Or le projet s'appuie sur un alliage, dont on ne connaît pas encore l'exacte composition.

[Mercure 1 108]

Il est vraisemblable que pour passer de la taille de l’expérience dans ISS (5cm?) à un diamètre de 50m on ait encore pas mal de choses à apprendre mais rien que se lancer sur ce projet est splendide. Le remplissage d'un anneau de 50m est quelque chose que j'ai très envie de voir!

 

En pratique jene sais pas si le planning tel que décrit dans ce lien s'applique bien mais si c'est le cas on devrait avoir une meilleure idée de la suite d'ici mettons 18 mois:

https://sbir.nasa.gov/content/nasa-sbirsttr-basics

 

Les autres projets:

https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/2023/

 

A suivre dans tous les cas

 

[PEV77 111]

la NASA n'explique pas comment le secondaire sera tenu à bonne distance focale du miroir principal : si celui-ci fait trente mètres et que le secondaire doit se trouver à 120 mètres, exactement en ligne et avec la bonne précision....au fait quelle type de réflecteur ce serait ?

[Superfulgur 18 884]

Nom d'une pipe..........................

 

 

[PascalD 4 779]

Franchement tu me déçois Superfulgur, je m'attendais à  une contribution plus profonde de ta part.

[vaufrègesI3 17 521]

il y a 18 minutes, PascalD a dit :

Franchement tu me déçois Superfulgur, je m'attendais à  une contribution plus profonde de ta part

 

Pareil !.. plus profonde et, disons le.. plus décisive aussi.. 

Et ce n'est pourtant pas c'qui manque : Oh put..n ! - Fatche de c.. ! - Enc..é ! - Ben m..de alors ! - Coquin de sort ! - Boudie ou Boudiou ! - Fan de pieds ! - Fan de chichourle ! - Fan de chichoune ! - Hè bé ! - Noundediou ! - etc... 

[Alain MOREAU 8 417]

Il y a 3 heures, Superfulgur a dit :

Nom d'une pipe..........................

 

En effet, j'en reste : quoi ?

[Alain MOREAU 8 417]

Il y a 13 heures, VNA1 a dit :

quel genre de fluide?

 

Le même qui fait tourner les tables pour donner à voir des mondes parallèles... 

[Daniel Bourgues 1 855]

Il y a 23 heures, Alain MOREAU a dit :

Le même qui fait tourner les tables pour donner à voir des mondes parallèles... 

 

En tout cas vu la température de l'espace, ce sera un fluide glacial...

 

 

Le 19/05/2023 à 01:30, jackbauer 2 a dit :

P.S : le premier qui écrit "flûte alors !" est expédié d'office dans un Starship pour le prochain essai !

 

C'est bien vrai, pourquoi toujours les flutes... il y a franchement des fois où la coupe est pleine... de bulles...

Modifié 20 mai 2023 par Daniel Bourgues

[bricodob300 982]

Le 19/05/2023 à 14:14, PEV77 a dit :

la NASA n'explique pas comment le secondaire sera tenu à bonne distance focale du miroir principal : si celui-ci fait trente mètres et que le secondaire doit se trouver à 120 mètres, exactement en ligne et avec la bonne précision....au fait quelle type de réflecteur ce serait ?

Y a peut être pas besoin de secondaire... ça complique tout, un gros zastrographe avec tous les  capteurs au foyer directement. Bon, le pb reste le même comment faire tenir le capteur au bon endroit, mais au moins le pb du secondaire n'existe pas.

[VNA1 442]

Le 5/19/2023 à 03:43, Gilles Pascal a dit :

Mais ici il s'agit du Gallium. Or le projet s'appuie sur un alliage, dont on ne connaît pas encore l'exacte composition.

 

Bonjour, d'après ce que je lis ce gallium n'est pas liquide mais un crystal, donc pas de "surface tension." 

Peut être une sorte d'huile ou liquide visqueux?

[Gilles Pascal 130]

il y a 37 minutes, bricodob300 a dit :

Y a peut être pas besoin de secondaire... ça complique tout, un gros zastrographe avec tous les  capteurs au foyer directement. Bon, le pb reste le même comment faire tenir le capteur au bon endroit, mais au moins le pb du secondaire n'existe pas.

Un trièdre constitué de tiges télescopiques :

si on se base sur l'exemple des grues télescopiques, utilisées sur notre bonne vieille terre, on voit que la longueur de flèche peut varier de 12 à 50m, soit donc un rapport de 4 entre la position repliée et la position dépliée.

https://tadanoamericas.com/fr/equipements-de-levage/grues-sur-chenilles-a-fleche-telescopique/

 

S'il faut 120m, on voit que les tiges devraient varier de 30m à 120m si on reste sur terre.

Mais dans l'espace, on doit pouvoir aller plus loin.

 

Le souci ce sera la dilation qui induira des modifications de longueurs en fonction de l'exposition, ou pas, au soleil.

Sous le sommet du trièdre se trouvera un mécanisme de suspension du foyer qui permettra de corriger les variations de dilatation. Et pourquoi pas un système avec servo-mécanisme asservis par un laser pour corriger en temps réel le positionnement et rester dans l'axe du primaire.

 

[jackbauer 2 17 588]

Si vous regardez l'illustration, le secondaire est sur la gauche, il flotte à je ne sais quelle distance... (enfin c'est mon interprétation)

Modifié 20 mai 2023 par jackbauer 2

[biver 8 241]

Le 19/05/2023 à 11:03, michelectron a dit :

Il y a un truc que je ne pige pas. Les liquides ne s'évaporent pas dans le vide ? Et même n'entrent -ils pas en ébullition à basse température?

Oui, je me pose la même question:

A pression nulle dans le vide, tous les éléments sont soit à l'état gazeux, soit solide. Quel liquide peut rester à l'état liquide dans le vide?: les expériences ont été faites sous atmosphère... pas dans le vide. Je suis personellement impliqué dans un projet d'un instrument radio-IR de 20m de diamètre, mais réalisé à partir d'une membrane gonflée par un gaz neutre, celle-ci étant réfléchissante sur une face concave pour faire miroir... Pour parer aux trous des micrométéorites, il faudra une réserve de gaz de gonflage pour maintenir la légère pression nécessaire au gonflage du miroir. (Au passage le foyer primaire sera le satellite avec ses optiques correctrices et récepteurs, le tout relié au primaire par un bras déployable ou gonflable, cela a déjà été fait...)

Pour un miroir liquide, faudra-t-il le mettre dans une enveloppe gonflable pour maintenir une pression non nulle?

 

Nicolas