Planck HFI atteint sa température de fonctionnement

Planck HFI atteint sa température de fonctionnement : 0,1 degré au-dessus du zéro absolu !

Chauffer pour mieux refroidir

Après le lancement le 14 mai 2009, la température a rapidement chuté de 300 K (~30 degrés Celsius, soit la température ambiante) à 200 K. Afin d'éviter que le gaz (azote, oxygène et des traces d'hélium) contenu dans le système ne « gèle » et pollue les surfaces, tous les instruments ont été chauffés pour maintenir cette température pendant deux semaines. Pendant ce temps, l'espace interplanétaire a joué le rôle occupé sur Terre par d'énormes pompes : faire le vide dans le système. Simplement parce que les pressions tendent à s'équilibrer ! L'espace étant essentiellement vide, le gaz qui est contenu dans les instruments, et même le gaz piégé dans les surfaces, est littéralement aspiré hors du satellite.

Cascade de réfrigérateurs

La qualité du vide est jugée suffisante : le refroidissement peut enfin commencer. On met alors en route, l'un après l'autre, les réfrigérateurs à 18 K, 4 K et 0.1 K. À chaque fois, c'est le stress du démarrage d'un nouvel élément clé, c'est l'attente anxieuse de la température de fonctionnement. Mais tout se passe bien, comme lors des tests sur Terre. Chaque machine remplit son rôle efficacement. Quelques messages d'erreur reçus, mais rien de grave : LFI a atteint 4 K, HFI atteint enfin 0.1 K au bout d'à peine plus d'un mois. Les détecteurs de Planck-HFI sont à présent les objets les plus froids de l'Univers extra-terrestre (d'après nos connaissances ...).

Des réglages délicats

Il faut ensuite déterminer très précisément les températures de fonctionnement de chaque élément : comment avoir un système stable, qui consomme un minimum d'hélium, et qui maintient les détecteurs proches de leur point de fonctionnement optimal. L'exercice n'est pas simple car toute la chaîne cryogénique est très liée. Après quelques semaines l'équilibre parfait est trouvé et les températures de consigne sont alors établies : 4.72 K, 1.38 K, 0.101 K. Les Planckiennes et les Planckiens sont aux anges : les calculs montrent que le parfait fonctionnement de tous ces réfrigérateurs devrait permettre d'observer le ciel non pas pendant les 14 mois de la mission scientifique nominale ... mais pendant 30 mois !

Courbes IAS À gauche : Température en différents points du satellite (50 K mesuré sur le miroir, et points froids ou intermédiaires des réfrigérateurs) en fonction de la date.