Suspendue sur la trajectoire d’un faisceau de protons en provenance du Supersynchrotron à protons (SPS) du CERN se trouvait une cible inhabituelle : un grand trajectographe en silicium destiné à l’espace. Connue sous le nom de « Layer-0 » (couche-0), cette nouvelle couche de capteurs en silicium sera fixée sur le Spectromètre magnétique alpha (AMS) pendant qu’il orbite autour de la Terre à bord de la Station spatiale internationale (ISS). Le trajectographe supplémentaire, assemblé au CERN, augmentera le taux d’acceptation des particules du détecteur de 300 %, ce qui permettra à AMS de tirer le meilleur parti des années qu’il lui reste dans l’espace avant la fin prévue du programme de l’ISS en 2030.

Du 28 juin au 27 juillet, dans l’installation EHN1 située dans la zone nord du CERN, le dispositif « Layer-0 » a été suspendu à un bras robotisé qui l’a déplacé dans plus de 700 positions différentes tandis qu’il était frappé par le faisceau du SPS. Entièrement automatisés et synchronisés avec l’acquisition des données du détecteur, ces mouvements ont permis d’exposer tous les capteurs du trajectographe au flux de protons. Cela a permis à l’équipe de balayer avec précision le plan du détecteur, de cartographier la réponse et la position de chaque capteur et de confirmer le bon fonctionnement du détecteur. D’autres données sont encore en cours d’analyse.

« C’était notre dernière chance avant que le CERN n’éteigne tous les faisceaux pour le LS3, explique Corrado Gargiulo, ingénieur en chef de CERN-AMS. C’est la première fois qu’un tel bras robotisé est utilisé ici, dans la zone Nord, ce qui marque une étape vers l’utilisation de systèmes robotiques et automatisés pour la manipulation des détecteurs dans les zones souterraines du CERN. » Cet effort contribuera au développement de technologies envisagées pour de futurs détecteurs potentiels, notamment le Futur collisionneur circulaire.

Exposer les détecteurs à des faisceaux de particules pour leur étalonnage est une pratique courante en physique des particules, mais pour AMS, c’est un exercice particulièrement important. La « couche-0 » mesure trois mètres de diamètre et viendra s’ajouter aux neuf couches existantes du trajectographe, qui font environ un mètre de diamètre. Pour aligner correctement les nouvelles couches et les couches existantes, la position exacte de chacun de ses 768 capteurs doit être connue à quelques micromètres près, soit moins qu’un cheveu. 

Il ne reste que quelques étapes avant que la « couche-0 » ne puisse quitter la Terre. Après avoir passé avec succès de nombreux tests de vibration et de vide thermique, le dispositif va maintenant subir un test de réception final à l’INFN–Université de Pérouse, en Italie, jusqu’au 30 août ; ce test sera suivi en octobre par la dernière d’une série de mesures effectuée au CERN.

En janvier 2027, le nouveau capteur devrait être acheminé depuis l’aéroport de Genève directement vers le Centre spatial Kennedy à bord d’un avion-cargo commercial. Son voyage final vers l’ISS est prévu pour avril, à bord d’un Cargo Dragon de SpaceX spécialement affrété.  Il sera embarqué avec un nouveau radiateur PDS (système de distribution d’énergie), formant ainsi la plus grande charge utile scientifique jamais transportée par un vaisseau spatial Dragon. Ce radiateur de remplacement est essentiel pour AMS, car il permettra de ramener l’ensemble du détecteur à sa température de fonctionnement prévue, suite à la dégradation des performances du radiateur précédent après plusieurs années de fonctionnement dans l’espace.

L’installation du nouvel équipement en orbite posera des défis qui lui sont propres. Une série de sorties extravéhiculaires préparatoires sera nécessaire au préalable pour mettre en place l’interface qui « accueillera » la nouvelle couche. Une formation approfondie des astronautes est actuellement en cours au Neutral Buoyancy Laboratory de Houston, l’une des plus grandes piscines couvertes au monde, où M. Gargiulo participe à la simulation de l’installation. D’ici mai 2027, les raccordements mécaniques et électriques devraient être achevés au cours de nouvelles sorties dans l’espace, permettant ainsi la mise en service complète du nouveau système.

Grâce à son nouveau trajectographe en silicium et à son radiateur, AMS se prépare à une deuxième décennie d’exploration des rayons cosmiques depuis l’espace, prêt à poursuivre sa mission tout au long des dernières années d’existence de l’ISS.

Traduction générée par un outil de traduction automatique entraîné, en phase de test.