Le miroir doré du télescope James Webb a une forme étrange : pourquoi ?

Nouvelle étape dans le déploiement du télescope James Webb, en cours dans l’espace : son miroir secondaire a été déplié sans encombre le 5 janvier 2022. La Nasa s’accorde un peu de répit avant la prochaine phase : l’ouverture complète du miroir principal doré, reconnaissable à sa forme de « nid d’abeilles ». Le déploiement de la structure doit avoir lieu la même semaine.

La forme de ce grand miroir segmenté (il mesure 6,5 mètres de diamètre) ne passe pas inaperçue. Pourquoi a-t-il cette géométrie hexagonale, au lieu d’être tout simplement rond comme le miroir primaire du télescope Hubble ? La Nasa a expliqué le choix de ce design. Tout d’abord, il était indispensable de construire un miroir en segments avec une structure repliable, afin de l’insérer dans la fusée qui a lancé le James Webb. Chacun des 18 segments composant le miroir mesure 1,32 mètre de diamètre — soit plus que le miroir secondaire, de 0,74 mètre de diamètre.

Emboîter les segments sans laisser de vides entre eux

Or, « si les segments étaient circulaires, il y aurait des espaces entre eux », indique l’agence. La forme hexagonale est apparue plus appropriée pour créer un miroir segmenté, dont les morceaux peuvent s’emboîter sans laisser de vides, et dont la forme globale s’approche le plus possible d’un cercle.

L’autre avantage apporté par cette symétrie, c’est qu’elle permet de n’avoir besoin que de trois types de « prescriptions optiques » (un peu comme une prescription pour des verres de lunettes, chacune de ces prescriptions implique une courbure différente des segments du miroir), explique la Nasa : il y a 3 familles de segments, chacune étant constituée de 6 segments ayant le même type de courbure. Le schéma suivant montre bien cette répartition.

Et un miroir carré ou ovale ?

Et pourquoi pas un miroir ovale, qui aurait ainsi pu mieux rentrer dans la fusée sans besoin de le plier ? « Une forme globale de miroir grossièrement circulaire est préférable, car elle concentre la lumière dans la région la plus compacte sur les détecteurs. Un miroir ovale, par exemple, donnerait des images allongées dans une direction. Un miroir carré enverrait une grande partie de la lumière hors de la région centrale », énumère l’agence spatiale américaine.

Pour aller plus loin

Comment la Nasa sait-elle que James Webb se déploie bien sans aucune caméra ?

Outre sa forme, un autre grand défi pour la Nasa a été de décider comment maintenir le miroir du James Webb dans le froid. C’est indispensable pour observer les premières galaxies et étoiles de notre Univers, car le JWST verra dans l’infrarouge. Les miroirs de l’observatoire doivent être maintenus à environ -220°C. C’est là qu’interviennent le bouclier thermique et ses 5 épaisseurs, ainsi que le choix de placer le télescope très loin dans l’espace, par rapport à la Terre.