Assemblage et contrôle du prototype ESA .1 Processus d’assemblage

4.3.1.1 Miroir découpeur

Le miroir découpeur du prototype ESA consiste en un empilement de 30 slices réparties comme suit : 18 slices ayant une surface active plane puis 10 slices représentatives du prototype ESA et enfin 2 slices planes. En tenant compte de l’expérience acquise sur le prototype CRAL, le processus d’assemblage a été amélioré (Figure 3- 17). Le cube de référence est remplacé par un talon d’épaisseur 10 mm afin de ne pas reproduire la désadhérence sur les coins des slices vue sur le prototype CRAL (Figure 3- 15, à droite). De plus, le processus d’assemblage sur un support mécanique avec trois tiges amovibles a permis d’obtenir un empilage dans les spécifications d’angle de l’ordre de 1’. Pour atteindre des spécifications de 30’’, le support mécanique est remplacé par un trièdre en Zérodur. La géométrie de ce dernier est parfaitement connue. A l’intérieur des deux faces du trièdre, trois tiges en Zérodur permettent de venir faire des micro adhérences moléculaires entre le coté de la slice et les tiges. La visualisation des franges de coin d’air entre la tige et la slice donne la connaissance du positionnement de la slice. Lorsqu’on obtient une teinte plate sur les trois tiges, on applique une pression sur la slice pour l’adhérer. On vérifie de nouveau les franges de coin d’air. Grâce à ce procédé, l’assemblage des slices est contrôlé une par une et la slice peut être désadhérée au besoin. De plus, l’assemblage n’est jamais enlevé de son support. Ce trièdre rend l’assemblage reproductible et efficace.

4.3.1.2 Miroirs pupille et fente

Le concept de peigne de référence utilisé sur le prototype CRAL a été abandonné. Les cinq miroirs pupille et fente sont adhérés entre deux plaques et sur un barreau de Zérodur. L’outil d’assemblage est un rectangle de Zérodur permettant de réaliser les micros adhérences afin de visualiser les franges de coin d’air (Figure 3- 18). L’adhérence se fait entre les miroirs eux-mêmes et le barreau de Zérodur.

Figure 3- 18 : Processus d’assemblage des miroirs pupille et fente du prototype ESA

4.3.2 Processus de contrôle de l’assemblage

4.3.2.1 Miroir découpeur du prototype ESA

L’assemblage du prototype ESA est contrôlé au fur et à mesure de son avancement. Une mesure profilométrique de l’ensemble des éléments optiques est effectuée.

Concernant le miroir découpeur, les résultats sont les suivants :

• L’erreur de positionnement maximal suivant l’axe x du centre de courbure est de 22 adhérences (±20 adhérences pour les spécifications). Huit slices sont conformes à la spécification.

• L’erreur de positionnement maximal suivant l’axe y du centre de courbure est de 38 adhérences (±20 adhérences pour les spécifications). Huit slices sont conformes à la spécification.

En examinant les surfaces de référence arrière et latérale du miroir découpeur, on en déduit la précision de l’assemblage avec le trièdre. Les tilts résiduels sont de ±2.5 secondes d’arc sur la

surface arrière et ±5 secondes d’arc sur la surface latérale. Ces résultats montrent l’efficacité de l’assemblage par adhésion moléculaire à l’aide d’un trièdre de qualité optique. Les erreurs constatées sur les composants sont alors des erreurs de fabrication.

4.3.2.2 Miroirs pupille et fente du prototype ESA

Concernant les miroirs pupille et fente, l’erreur de positionnement maximal suivant les axes x et y du centre de courbure est de 7 µm pour une spécification de ±20 µm. Malgré ce positionnement correct, ces barrettes sont fragiles. En effet, lors du transport entre Cybernétix et le LAM, le bord d’un miroir pupille a été cassé. De plus, du aux petites surfaces d’adhérence, la barrette de miroirs pupille s’est désadhérée pendant son intégration dans la structure, lors du serrage mécanique des barrettes qui se fait sur les deux plaques de Zérodur entourant les miroirs. La barrette de miroirs pupille a été réadhérée par Cybernétix afin que les tests à chaud et cryogénique soient réalisés.

Lors d’une phase de mesures complémentaires, pour remédier à ce problème, de nouvelles barrettes de miroirs pupille et fente ont été fabriquées afin de soumettre le prototype aux tests en vibrations. Le processus de fabrication de ces nouvelles barrettes est le suivant (Figure 3- 19) :

• Fabrication d’une pièce monolithique en Zérodur de qualité optique en forme de piédestal,

• Adhérence des 15 miroirs – 10 sont inactifs et 5 représentatifs du prototype ESA – sur la partie supérieure de la pièce,

Avec ce nouveau design mécanique, le serrage se fait sur la partie inférieure du piédestal, ce qui élimine les fortes pressions de serrage exercées sur les miroirs de la première barrette. Le prototype a été soumis à des vibrations d’accélération statique de 30G et 20G RMS aléatoire. Le déroulement des essais s’est déroulé sans incident. L’analyse visuelle montre que le prototype n’a subi aucun dommage mécanique [24].

Figure 3- 19 : Procédé d’assemblage des nouvelles barrettes de miroirs pupille et fente du prototype ESA

4.4 Conclusion

Ce paragraphe a montré la progression du travail de R&D sur l’assemblage d’un miroir découpeur entre le CRAL, Cybernétix et le LAM. Passant d’un outil d’assemblage amovible à un outil de qualité optique, l’assemblage a été rendu reproductible avec des erreurs de positionnement inférieures à ±5 secondes d’arc. De plus, la visualisation des franges de coin d’air permet un contrôle en temps réel sans déplacer le prototype. En revanche, l’assemblage des miroirs pupille et fente est plus délicat puisque les surfaces d’adhérence sont petites. Malgré tout, en terme de positionnement, leurs assemblages sont corrects pour le prototype ESA mais ils restent encore fragiles.