N° 272 I mai -iju n 2013 L’événement | 9 Institut d’astrophysique spatiale, Orsay Jean-Loup Puget > jean-loup.puget@ias.u-psud.fr Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie, Grenoble Cécile Renault > cecile.renault@lpsc.in2p3.fr Co ntacts : Institut Néel, Grenoble Alain Benoît > alain.benoit@grenoble.cnrs.fr Institut d’astrophysique de Paris François Bouchet > bouchet@iap.fr Observatoire de Paris Jean-Michel Lamarre > jean-michel.lamarre@obspm.fr Vingt années de travail, des centaines de millions d’euros dépensés. Planck, qui sera encore opérationnel quelques mois avant d’arriver en fin de vie, est un bijou de technologies innovantes. Lorsqu’il démarre, en 1993, le projet de ce satellite paraît pourtant extrêmement ambitieux. « Pour être utile à la science, l’engin spatial devait travailler à des longueurs d’onde submillimétriques alors très peu explo- rées, mais aussi surpasser en sensibi- lité et en précision ses prédécesseurs de la Nasa, Cobe et WMAP », se souvient Jean-Michel Lamarre, directeur de recherche émérite du CNRS à l’Observatoire de Paris et scientifique responsable de l’instrument haute fréquence HFI de Planck. « Le rayonnement fossile a une température de 2,73 kelvins, soit – 270,42 °C, et notre but était de mesurer des variations de température de quelques millionièmes de degré ! » qui constituera le troisième étage de la chaîne cryogénique de Planck. « Le principe de ce dispositif est d’amener ces deux gaz dans le cryostat afin d’obtenir une dilution de l’hélium 3 dans l’ hélium 4 à même de faire baisser la température de 1 kelvin à 0,1, puis de récupérer ce mélange pour refroidir, lors de la détente de ce liquide, l’enceinte extérieure de 4 kelvins à 1 », explique Alain Benoît, qui a obtenu en 2012 la médaille de l’innovation du CNRS pour cette invention. Une fois l’opération réalisée, les deux gaz sont simplement rejetés dans l’espace. En tout, la construction et l’exploitation de HFI pour 140 millions d’euros ont mobilisé 200 chercheurs dans le monde. Un tiers d’entre eux oeuvrent dans dix laboratoires du CNRS, du CEA et des universités1. 1. Astroparticule et cosmologie ; I nstitut d’astrophysique de Paris ; I nstitut d’astrophysique spatiale ; I nstitut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble ; Institut N éel ; I nstitut de recherche en astrophysique et planétologie ; I nstitut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers ; Laboratoire de l’accélérateur linéaire ; Laboratoire d’étude du rayonnement et de la matière en astrophysique ; Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie. bolomètre. Capteur qui absorbe le rayonnement et mesure les très faibles variations de température qui en résultent. HFI, l’instrument du succès Les chercheurs imaginent alors un satellite doté de deux instruments travaillant sur des longueurs d’onde différentes dont l’un, le HFI, devrait être composé d’un ensemble de 52 bolomètres de type “toile d’araignée” fabriqués au Jet Propulsion Laboratory, aux États-Unis. Problème : pour fonctionner, ces capteurs doivent être refroidis jusqu’à 0,1 degré au-dessus du zéro absolu : – 273,05 °C ! Or, pour faire ce travail dans l’espace, aucun procédé n’était disponible. La solution viendra de Grenoble. Au Centre de recherches sur les très basses températures, aujourd’hui Institut Néel, Alain Benoît, directeur de recherche au CNRS, propose une technologie nouvelle : un cryostat (système de refroidissement) à dilution hélium 3-hélium 4, 05 06 Vues d’artiste de HFI et LFI. Les deux instruments partagent un télescope commun : LFI détecte les micro-ondes basse fréquence tandis que HFI capte les micro-ondes haute fréquence. © Photos : ESA (Image by AOES Mediala b) À voir sur le journal en ligne : le film Médaille de l’innovation CNRS 2012 : Alain Benoît. 05 06
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