Attraper des réflexes

2008/05/01 Álvarez Busca, Lucía - Elhuyar Zientziaren Komunikazioa Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Teknologia

Dans la nature, il y a des surfaces qui nous rendent notre image, comme l'eau et certains métaux. Dans les deux cas, pour pouvoir visualiser une image claire, la surface doit être assez lisse. Il y a 4000 ans on a vu qu'en polissant les métaux on obtenait de bonnes surfaces réfléchissantes. Recherchant de meilleures reflets, les Chinois ont découvert qu'ils mélangeaient les métaux de la nature et polissaient un alliage de cuivre et d'étain, obtenant une surface réfléchissante adéquate. Ainsi naquirent les miroirs en bronze. Depuis lors, des miroirs de matériaux, formes et tailles très différents ont été développés, adaptés aux besoins.

Comme les Chinois, les Grecs, les Etrusques et les Romains ont développé les miroirs adoucissant le bronze. Pendant des siècles, le bronze était le matériau le plus important pour créer des miroirs. Il en fut ainsi à l'époque moderne jusqu'à ce que deux artisans murains l'aient changé et aient obtenu les premiers miroirs en verre. Le travail de ces artisans murains était sans aucun doute la plus grande révolution dans la fabrication de miroirs.

La révolution de Murano

L'idée de base était la même que l'arrière-plan: utiliser le métal pour obtenir des reflets, mais en quantités beaucoup moins. Les artisans murains ont commencé à travailler le verre il y a des siècles. Deux d'entre eux ont obtenu un verre doux et plat, et à l'arrière ils ont appliqué une fine couche d'un métal avec une capacité réfléchissante. Ce fut une véritable révolution.

Il est devenu un produit très exclusif. Sur cette façon de fabriquer les miroirs naquit alors une guilde à Murano, pour laquelle la fabrication du verre et la composition du métal étaient des secrets; si on comptait le secret on punissait de la peine de mort.

Depuis lors, cela a été la technologie de base des miroirs: le verre poli et une couche de métal. Cependant, les métaux utilisés dans l'élaboration de la couche réfléchissante ont changé. XVIII. Au XXe siècle, le mercure a été utilisé, car il s'agit d'un métal avec une grande capacité réfléchissante. Mais en raison de la toxicité du mercure, ceux qui faisaient des miroirs souffraient de vibrations, de dépression, de confusions, d'insomnie et de perte de mémoire, entre autres. Ainsi, au fil du temps, le mercure a été remplacé par d'autres métaux comme les galles ou les Indiens.

XIX. Au XVIIIe siècle, il y a une nouvelle étape révolutionnaire dans la fabrication de miroirs, en commençant à utiliser l'argent. Le chimiste allemand Justus von Liebig a découvert que l'argent était très approprié. 97% de la lumière reçue entre la lumière rouge et la lumière verte, c'est-à-dire la plus grande partie du spectre visible. Pour ces propriétés, en 1857, Jean Focault utilisa pour la première fois l'argent pour des miroirs de télescopes. Actuellement, la plupart des miroirs dans les maisons sont fabriqués en argent, bien que quelques-uns sont fabriqués en cuivre ou en aluminium.

Un reflet fidèle

Les miroirs communs ont la même structure que ceux inventés à Murano. Dans les miroirs de précision, cependant, la structure est inverse. Pour éviter que le verre ne détourne la lumière, la couche métallique est appliquée sur le support du miroir. Comme la lumière n'a pas à traverser le verre, les rayons ne s'en détournent pas.

Ce type de miroirs sont utilisés dans les télescopes, par exemple. En fait, les rayons lumineux projetés par les étoiles atteignent à peine le sol. Pour que ces étoiles puissent voir le mieux possible, il faut un miroir capable de capter de grandes quantités de lumière.

Il y a d'autres problèmes. La température doit provoquer une petite dilatation dans le support de ces miroirs. Des matériaux vitrocéramiques sont donc utilisés. De plus, pour refléter la plus grande quantité de lumière possible, ces matériaux doivent être diélectriques, c'est-à-dire non conducteurs. En bref, la lumière est une onde électromagnétique, et les supports conducteurs absorberaient une partie de ces ondes. Les supports les plus utilisés sont des matériaux tels que Pirex et Zerodur.

Un miroir parfait reflète en théorie 100% de la lumière qu'il reçoit. Pour le moment, les meilleurs diélectriques reflètent 99,998% de la lumière pour différentes longueurs d'onde. Par exemple, les lasers de certaines couleurs les reflètent d'une manière très concrète.

En plus des matériaux appropriés, le miroir doit être doux pour être précis. Lors de l'opération de polissage, des silicates sont utilisés, car les verres sont composés de silicate et coulés avec des produits de composition similaire. Tout d'abord, les produits hautement corrosifs forment le verre à base d'oxydes de silicium. Pour rapprocher un peu plus la forme nécessaire, on utilise de l'oxyde d'aluminium et enfin un oxyde de fer pour laisser la surface aussi lisse que possible. Ce processus a été effectué manuellement pendant une longue période. Et bien qu'il y ait actuellement des adoucissements très précis à travers les machines, le polissage final est souvent effectué manuellement.

Miroir non fractionnable

Ils ont également inventé un miroir parabolique non poli: un miroir liquide. En tournant un liquide, sa surface prend la forme de la parabole. En eux, comme dans les solides, un métal est utilisé pour refléter, mais comme son nom l'indique, le métal est à l'état liquide.

Pour les miroirs liquides on utilise du mercure, seul métal liquide à température ambiante, mais on étudie aussi si les alliages eutectiques indium-gallium peuvent être utilisés pour ce travail. Le métal liquide est versé dans un récipient qui tourne à vitesse constante. Il est prévu que la surface du métal se stabilise, et la surface du liquide adopte la forme et les capacités d'un miroir.

Des injecteurs d'air haute pression sont utilisés pour tourner le miroir. Malheureusement, ces structures ne peuvent pas supporter des structures très lourdes, ce qui limite le diamètre des miroirs liquides qui peuvent être obtenus. Par conséquent, il est nécessaire de construire un récipient avec un poids limité et d'utiliser le moins de métaux possible. Des récipients de forme parabolique sont construits, ce qui permet l'utilisation de couches très fines de mercure de seulement 1 ou 2 mm.

Ils ont un problème. Les miroirs liquides sont nécessairement des cendres, c'est-à-dire qu'ils regardent en haut et ne peuvent pas se déplacer dans cette position. Ils ne supportent pas les oscillations ni ne peuvent être déplacés de lieu ou d'angle. Cela limite l'utilisation de ces miroirs. Et, à la fois, la taille du miroir est une limite. Théoriquement, on peut obtenir des miroirs liquides jusqu'à 15 mètres, même si ces mesures n'ont pas encore été atteintes. Le plus grand miroir liquide existant actuellement se trouve au Canada. The Large est un miroir primaire de Zenit Telescope de 6 mètres de diamètre.

Diviser, plus grand

Les télescopes, plus les miroirs sont grands, plus les images sont précises. Mais, comme dans les liquides, dans les solides, il existe des limitations techniques pour la fabrication de grands miroirs.

La plus grande limitation est produite par le matériau réfléchissant. Pour la fabrication de miroirs de haute précision, il est nécessaire de coller les particules d'aluminium sur la surface pour obtenir une couche aussi fine que possible. Pour cela, il faut travailler dans un environnement vide. Les plus grandes cloches à vide actuellement existantes ont un diamètre de 8,5 mètres. C'est la limite théorique du diamètre des miroirs. Les miroirs les plus proches de cette limite sont les grands télescopes binoculaires d'Arizona. Ce télescope utilise deux miroirs de 8,4 mètres de diamètre, limite pratique. Au moins en miroirs d'une pièce.

Mais vous pouvez également faire des miroirs segmentés. En fait, la jonction de nombreux miroirs hexagonaux «petits» dépasse les huit mètres de diamètre. Ainsi, chaque segment est dans la limite de la machine à aluminiser. Actuellement, le plus grand miroir segmenté est en cours de construction dans les îles Canaries. Le miroir primaire du Grand Télescope des Canaries aura un diamètre de 11,3 mètres et sera composé de 36 miroirs hexagonaux.

Les miroirs segmentés permettront de construire des miroirs toujours plus grands. Dans l'European Southern Observatory (ESO), avec des entreprises et des universités européennes, ils veulent construire un miroir segmenté de 100 mètres de diamètre pour être utilisé sur un télescope. Le projet, appelé ELT (Extremely Large Telescope), serait certainement le plus grand miroir d'un télescope. Et bien sûr, le plus grand du monde.