Des technologies cryogéniques innovantes au service des satellites Planck et Herschel

Dans le cadre des programmes scientifiques de l’Agence Spatiale Européenne (ESA), est annoncé pour le 14 mai prochain, un lancement d’Ariane 5 particulièrement attendu par la communauté scientifique internationale. Lors de cet événement, le lanceur européen emportera les deux satellites les plus complexes jamais réalisés en Europe : Planck et Herschel. Ils seront placés à une orbite distante de 1,5 million de kilomètres de la terre, après un voyage dans l’espace d’environ quatre mois. Ces nouveaux télescopes spatiaux seront capables de fournir aux astrophysiciens des informations sans précédent et d’une précision inédite, sur l’univers, son origine et son évolution. Le groupe Air Liquide, leader mondial de la cryogénie, a développé des technologies innovantes placées au cœur de ces deux satellites scientifiques.

Pour la mission Planck, Air Liquide a su relever un défi technologique exceptionnel en développant un refroidisseur à dilution aux performances jamais atteintes auparavant. Les technologies du Groupe vont ainsi permettre d’atteindre des températures extrêmement basses, proches du zéro absolu (-273,15°C) dans un environnement spatial très contraignant. Planck va observer l'Univers tel qu'il était il y a plus de 13 milliards d'années grâce au rayonnement émis environ 380 000 ans après le Big-bang et qui voyage toujours librement dans l'espace. Pour détecter les plus faibles signaux émis, il est indispensable de faire fonctionner les instruments à une température très basse et stable de 0,1 Kelvin (« K »), soit un dixième de degré au-dessus du zéro absolu. Le satellite Planck, équipé de son refroidisseur, va pouvoir cartographier le rayonnement cosmique de fond de l’Univers pendant sa durée de fonctionnement d’environ 1 an et demi. C’est la première fois que cette technologie est qualifiée pour une utilisation spatiale. En orbite, Planck deviendra le point le plus froid de l’espace, à 0,1K contre 2,7K. Pour ce projet exceptionnel, les équipes d’Air Liquide ont travaillé en collaboration étroite avec les experts de l’Institut Néel (CNRS, Centre National de la Recherche Scientifique, France) et l’Institut d’Astrophysique Spatiale (IAS) pour le compte du Centre National d’Etudes Spatiales (CNES, France).

Les exigences pour le satellite d’astronomie Herschel résidaient principalement dans la conception et la réalisation de son réservoir cryogénique. Ce réservoir stockera de l’hélium superfluide à la température de 1,6K, destiné à refroidir le télescope et ses trois instruments d’observation. Air Liquide a ainsi conçu et fabriqué un immense réservoir de 2400 litres, dont l’étanchéité se devait d’être absolument parfaite. Ce satellite, équipé d’un miroir de 3,5 mètres de diamètre deviendra le plus grand télescope spatial jamais déployé dans l'espace et donnera aux astronomes des moyens uniques pour observer l’univers et ainsi, explorer les zones où naissent les étoiles, les centres des galaxies et les systèmes planétaires.

François Darchis, membre du Comité Exécutif du groupe Air Liquide, supervisant les Technologies Avancées, a déclaré : « Nos équipes démontrent une nouvelle fois leur capacité à relever des défis majeurs dans le domaine de la cryogénie. Engagé depuis presque cinq décennies dans l’aventure spatiale, Air Liquide confirme sa présence aux côtés de la communauté scientifique en développant des technologies innovantes au service de la science pour repousser les frontières de la connaissance. »