8 choses à savoir sur le télescope spatial James Webb

Le télescope spatial James Webb commencera à envoyer ses premières images haute résolution le mois prochain, espérons-le. Voici 8 faits cruciaux sur l’une des merveilles scientifiques de l’époque.

1. Il a 15 ans de retard

Le télescope spatial James Webb (appelons-le simplement Webb à partir de maintenant) a eu tout sauf un chemin facile vers son orbite L2. D’abord évoqué comme un projet à la fin des années 1990, alors que Hubble était encore relativement frais dans l’espace, il a survécu aux appels à l’annulation, aux coupes budgétaires et aux nombreux retards dus à la complexité de ses ensembles d’instruments. L’entrepreneur principal du télescope, Northrop Grumman, a connu une période particulièrement torride, et l’erreur humaine a souvent aggravé les problèmes au cours des 40 millions d’heures qu’il a fallu pour le construire.

Il était initialement prévu de coûter 1 milliard de dollars et de le lancer en 2007. Le fait qu’il ait coûté près de 9 milliards de dollars et qu’il ait été lancé 15 ans plus tard est un dérapage de proportions assez épiques.

2. C’est autant un vaisseau spatial qu’un télescope

Contrairement à Hubble qui a passé toute sa vie en orbite terrestre basse, Webb a pris la station à une position orbitale solaire au point L2 à 1,5 million de km, environ quatre fois plus loin que la Lune. Cela permet à un côté du pare-soleil de Webb de toujours faire face au Soleil, à la Terre et à la Lune, empêchant leur chaleur et leur lumière d’atteindre les optiques thermosensibles du télescope. Pour y arriver, il a fallu un mois à compter du lancement, ce qui en fait un vaisseau spatial approprié, bien qu’il n’y ait pas assez de carburant pour revenir. Selon les statistiques actuelles (presque) en direct de Webb, le côté chaud du télescope est à 32℃, le froid à -236℃.

En fait, la fusée Ariane 5 qui l’a lancée a dû lui donner un léger sous-toit. Cela devait permettre à Webb de faire les manœuvres exactes dont il avait besoin pour atteindre l’orbite, ce qui est difficile à affiner en utilisant les 1336 tonnes de poussée qu’Ariane peut fournir. Trois corrections prévues à mi-parcours ont eu lieu au cours de son voyage, qui ont toutes été surveillées avec quelques nerfs, mais ont été exécutées sans faille.

3. Son miroir principal est énorme

Le miroir principal de Webb mesure plus de 6,5 mètres de diamètre (21 pieds 4 pouces), par rapport à la surface de 2,4 mètres de Hubble, ce qui contribue massivement à ce que le nouveau télescope soit présenté comme 100 fois plus puissant que Hubble. Il est composé de 18 composants de forme hexagonale qui se sont dépliés au point L2 pour produire le miroir final. Cela permettra de remonter 13,5 milliards d’années en arrière à un moment où les premières galaxies se formaient quelques centaines de millions d’années seulement après le Big Bang.

4. Le déploiement est une chose

La doublure d’Ariane 5 (nosecone si vous voulez) a servi à protéger Webb de la traînée atmosphérique et du chauffage pendant l’ascension, mais elle ne peut accueillir que des charges utiles d’environ 4,57 mètres de diamètre et 16,19 mètres de longueur. Dans son état entièrement rangé, tout plié, Webb s’est parfaitement ajusté à l’intérieur de la doublure, avec juste assez de dégagement pour s’adapter aux mouvements relatifs attendus lors du lancement.

C’est beaucoup plus gros. Webb pèse 6200 kg au total (17 700 lb – à peu près la taille d’un autobus scolaire selon la NASA) et le pare-soleil à lui seul a la taille d’un court de tennis (21,2 m sur 14,1 m). Le personnel était très sympathique et serviable.Le personnel était très sympathique et serviable.Le personnel était très sympathique et serviable. Le personnel était très sympathique et serviable. La première semaine a été consacrée au pare-soleil, la deuxième semaine aux segments de miroir du télescope.

5. Le lancement n’était pas la partie la plus dangereuse

Un lancement est toujours un moment critique et nerveux, même s’il faut dire que les antécédents d’Ariane 5 sont à peu près aussi bons qu’ils le sont. Sur (maintenant) 112 lancements, 107 ont été réussis, et le dernier problème a eu lieu en 2018 lorsque deux satellites ont été livrés sur la mauvaise orbite (tous deux récupérés pour remplir leurs paramètres de mission). Les 15 derniers sur le rebond ont été couronnés de succès sans problème.

Cependant, ce n’est que là que les problèmes de Webb ont commencé. « Il y a en moyenne 344 éléments à un seul point de défaillance », a déclaré Mike Menzel, ingénieur principal des systèmes de mission Webb pour le Goddard Space Flight Center de la NASA dans le Maryland, dans un communiqué briefing de presse. Il a ajouté que: « environ 80% de ceux-ci sont associés au déploiement… C’est difficile à éviter lorsque vous avez un mécanisme de libération. Il est difficile d’y mettre une redondance totale. »

Honnêtement, plus vous en lisez à ce sujet, plus il est étonnant qu’il ait traversé tout le processus sans accroc.

6. 10 inventions ont été créées pour Webb

L’une des raisons pour lesquelles Webb a mis si longtemps à décoller (ahem) est que toutes les technologies n’étaient pas en place pour y arriver lors de sa première conception. Les avancées comprennent un dispositif de « micro-coupe » avec des milliers de minuscules fenêtres, chacune de la largeur d’un cheveu humain et programmable pour être ouverte ou fermée, afin de permettre la mesure spectroscopique de centaines d’objets individuels simultanément. Un refroidisseur cryogénique a également été développé qui refroidit les détecteurs infrarouges moyens à la température nécessaire de seulement une poignée de degrés au-dessus du zéro absolu.

Les passionnés de l’espace sont toujours désireux de souligner les avantages du programme spatial sur les technologies liées à la Terre et Webb n’est pas différent. Les ingénieurs ont dû développer une technique permettant de mesurer précisément et rapidement les miroirs pour guider leur meulage et leur polissage, et cette technologie a depuis été adaptée pour créer des cartes haute définition des yeux des patients opérés pour une précision accrue.

7. Il ne s’agit pas seulement du spectre visible

La NASA aime dire que les instruments de Webb sont si sensibles qu’ils pourraient théoriquement détecter la signature thermique d’un bourdon à la distance de la Lune, ce qui explique en partie pourquoi il est envoyé dans une région aussi froide et sombre de l’espace.

Loin du miroir primaire, l’imageur principal de Webb est la caméra proche infrarouge (NIRCam), qui couvrira la plage de longueurs d’onde infrarouges de 0,6 à 5 microns. Il est équipé de chronographes qui permettent effectivement à Webb de tenir une « main » pour bloquer la lumière d’un objet brillant afin qu’ils puissent voir des choses proches de lui, telles que des exoplanètes.

Un spectrographe proche infrarouge (NIRSpec) permettra à Webb d’analyser le spectre d’un objet et d’extrapoler ses propriétés physiques, y compris la température, la masse et la composition chimique.

Un instrument à infrarouge moyen (MIRI) comprend à la fois une caméra et un spectrographe fonctionnant dans la plage de longueurs d’onde de 5 à 28 microns. Nous espérons que cela fournira exactement le genre d’astrophotographie d’imagerie à large champ et à large bande qui a fait la réputation de Hubble.

Enfin, le grand ensemble d’instruments est complété par le Capteur de Guidage Fin et l’Imageur Proche Infrarouge et le Spectrographe sans fente( FGS / NIRISS), qui permettront à Webb de pointer avec précision, ainsi que d’étudier la détection de la « première lumière » et beaucoup à faire avec des exoplanètes dans la gamme de longueurs d’onde de 0,8 à 5,0 microns.

8. La science commence dans le mois prochain (espérons-le)

Nous avons déjà vu certaines des premières images de Webb pendant l’étalonnage de ses instruments, et ce processus se poursuit. Tout va bien, il est prévu que les premières observations complètes seront faites par Webb en juin 2022 (bien qu’une lecture des runes scientifiques suggère que cela pourrait glisser jusqu’en juillet). Nous pouvons déjà avoir un aperçu de l’ampleur du bond en avant de Webb. Regardez l’image ci-dessous. L’image de gauche provient de l’un des précédents Grands observatoires de la NASA, la droite provient des tests d’instruments Webb.

Webb a quatre objectifs principaux:

• Recherche des premières galaxies formées dans l’univers primitif
• Étudier les galaxies proches et lointaines pour éclairer l’évolution des galaxies
• Observez la formation des étoiles, des jeunes pépinières stellaires à la formation des systèmes planétaires
• Mesurer les propriétés physiques et chimiques des systèmes planétaires, y compris notre propre système solaire, et étudier le potentiel de vie dans ces systèmes

Ensuite, il y a ce que la NASA aime appeler l’inattendu et l’inconnu. « Webb a également la capacité de révéler des aspects complètement inattendus de notre univers, comme Hubble l’a fait”, dit-il. “Les observations de Webb, qui sont conçues pour répondre à des questions scientifiques spécifiques, forgent des questions supplémentaires qui peuvent être abordées dans les futurs cycles d’observation et par les futures missions et observatoires, tels que le Télescope Spatial Romain Nancy Grace.”

Et si les six prochains mois après le lancement ont semblé traîner lentement, rappelez-vous que le voyage à ce jour a pris environ 25 ans, à peu près le temps qu’il faut à la lumière pour arriver sur Terre depuis Vega. Six mois, à l’échelle cosmique, ce n’est à peu près rien.