Depuis leur première production, les nanotubes de carbone sont parvenus à déclencher une vague d'excitation dans la communauté scientifique. Avec des applications allant du traitement de l'eau et de l'électronique à la biomédecine et à la construction, cela ne devrait pas surprendre. Mais une équipe d'ingénieurs de la NASA du Goddard Space Flight Center de Greenbelt, dans le Maryland, a lancé l'utilisation des nanotubes de carbone à une autre fin encore: les télescopes spatiaux.
À l'aide de nanotubes de carbone, l'équipe Goddard - dirigée par le Dr Theodor Kostiuk du Laboratoire des systèmes planétaires de la NASA et de la Division d'exploration du système solaire - a créé un nouveau type révolutionnaire de miroir de télescope. Ces miroirs seront déployés dans le cadre d'un CubeSat, qui pourrait représenter une nouvelle race de télescopes spatiaux à faible coût et très efficaces.
Cette dernière innovation profite également d'un autre domaine qui a connu beaucoup de développement ces derniers temps. CubeSats, comme d'autres petits satellites, a joué un rôle de plus en plus important ces dernières années. Contrairement aux satellites plus grands et plus volumineux d'antan, les satellites miniatures sont une plate-forme à faible coût pour la conduite de missions spatiales et de recherches scientifiques.
Au-delà des agences spatiales fédérales comme la NASA, elles offrent également aux entreprises privées et aux institutions de recherche la possibilité de mener des communications, des recherches et des observations depuis l'espace. En plus de cela, ils sont également un moyen peu coûteux d'impliquer les étudiants dans toutes les phases de la construction, du déploiement et de la recherche spatiale des satellites.
Certes, les missions qui reposent sur des satellites miniatures ne sont pas susceptibles de générer autant d'intérêt ou de recherche scientifique que des opérations à grande échelle comme la mission Juno ou la sonde spatiale New Horizons. Mais ils peuvent fournir des informations vitales dans le cadre de missions plus importantes, ou travailler en groupe pour collecter de plus grandes quantités de données.
Grâce au financement du programme de recherche et développement interne de Goddard, l’équipe a créé un banc d’optique de laboratoire composé de composants standard pour tester la conception globale du télescope. Ce banc se compose d'une série de spectromètres miniatures accordés sur les longueurs d'onde ultraviolettes, visible et proche infrarouge, qui sont connectés au faisceau focalisé des miroirs à nanotubes via un câble optique.
À l'aide de ce banc, l'équipe teste les miroirs optiques, voyant comment ils résistent à différentes longueurs d'onde de lumière. Peter Chen - le président de Lightweight Telescopes, une société basée dans le Maryland - est l'un des entrepreneurs travaillant avec l'équipe Goddard pour créer le télescope CubeSat. Comme il a été cité par un récent communiqué de presse de la NASA:
«Personne n'a pu fabriquer un miroir en utilisant une résine de nanotubes de carbone. Il s'agit d'une technologie unique actuellement disponible uniquement chez Goddard. La technologie est trop nouvelle pour voler dans l'espace et doit d'abord passer par les différents niveaux de progrès technologique. Mais c'est ce que mes collègues Goddard (Kostiuk, Tilak Hewagama et John Kolasinski) tentent d'accomplir à travers le programme CubeSat.
Contrairement à d'autres miroirs, celui créé par l'équipe du Dr Kostiuk a été fabriqué à partir de nanotubes de carbone incorporés dans une résine époxy. Naturellement, les nanotubes de carbone offrent un large éventail d'avantages, dont les plus importants sont la résistance structurale, les propriétés électriques uniques et la conduction efficace de la chaleur. Mais l'équipe Goddard a également choisi ce matériau pour ses lentilles car il offre une option légère, très stable et facilement reproductible pour créer des miroirs de télescope.
De plus, les miroirs en nanotubes de carbone ne nécessitent pas de polissage, ce qui est un processus long et coûteux en ce qui concerne les télescopes spatiaux. L'équipe espère que cette nouvelle méthode s'avérera utile pour créer une nouvelle classe de télescopes spatiaux CubeSat à faible coût, ainsi que pour aider à réduire les coûts en ce qui concerne les télescopes terrestres et spatiaux plus grands.
De tels miroirs seraient particulièrement utiles dans les télescopes qui utilisent plusieurs segments de miroir (comme l'observatoire Keck à Mauna Kea et le télescope spatial James Webb). De tels miroirs représenteraient une réelle réduction des coûts car ils peuvent être facilement produits et élimineraient la nécessité d'un polissage et d'un meulage coûteux.
D'autres applications potentielles incluent les communications dans l'espace lointain, l'électronique améliorée et les matériaux structuraux pour les vaisseaux spatiaux. Actuellement, la production de nanotubes de carbone est assez limitée. Mais à mesure qu'il se répand, nous pouvons nous attendre à ce que ce matériau miracle fasse son chemin dans tous les aspects de l'exploration et de la recherche spatiales.
