L'observatoire de rayons X Chandra menacé par des coupes budgétaires

Lancé à bord de la navette spatiale Colombie en juillet 1999, l'observatoire à rayons X Chandra est devenu le télescope spatial le plus performant de son genre. Au moment d’écrire ces lignes, le vaisseau spatial est en bonne santé et renvoie de précieuses données scientifiques. Il est actuellement sur une orbite qui s'étend à son point le plus élevé jusqu'à près d'un tiers de la distance à la Lune, ce qui lui donne un point d'observation idéal à partir duquel effectuer ses observations, et ne rentrera pas dans l'atmosphère terrestre avant des centaines, voire des milliers d'années. années.

Pourtant, malgré ce bilan rose, l’avenir de Chandra est tout sauf certain. Confrontée à la tâche impossible de financer toutes ses missions scientifiques avec la somme dérisoire qui leur est allouée par le gouvernement fédéral, la NASA a signalé son intention de mettre un terme aux opérations du télescope spatial au cours des prochaines années. Selon sa dernière demande de budget, l'agence souhaite réduire de près de moitié le budget de 41 millions de dollars du programme pour 2026. Le financement resterait stable à ce stade pour les deux prochaines années, mais en 2029, l'argent réservé à Chandra serait réduit à seulement 5,2 millions de dollars.

Réduire drastiquement le budget de Chandra d'ici la fin de la décennie ne serait pas si inattendu si son successeur devait entrer en service dans un délai similaire. En fait, on s’y attendrait presque. Mais bien qu'il soit considéré comme une priorité scientifique élevée, l'observatoire à rayons X destiné à remplacer Chandra n'est pas encore sorti de la planche à dessin. Le rapport d'étude conceptuelle de 2019 pour ce que la NASA appelle actuellement l'observatoire à rayons X Lynx estime une date de lancement au milieu des années 2030 au plus tôt, soulignant que plusieurs des composants clés du télescope proposé nécessitent encore plusieurs années de développement avant. ils atteindront le niveau de maturité technologique (TRL) nécessaire pour une mission d’une telle envergure.

Avec le remplacement de ce télescope spatial aux capacités uniques dans plusieurs décennies, même selon les estimations les plus optimistes, le retrait anticipé potentiel de l'observatoire à rayons X Chandra inquiète de nombreux chercheurs quant au vide qu'il laissera dans notre capacité à étudier le cosmos.

Le ciel à travers la vision aux rayons X

Quelques années seulement après le lancement du télescope spatial James Webb (JWST), incroyablement puissant, il peut sembler étrange que les scientifiques s'inquiètent du sort d'un observatoire lancé il y a 25 ans.

Restes de la supernova SN 1006, photographiés par Chandra en 2023

Mais malgré toutes les capacités du JWST, effectuer des observations dans le spectre des rayons X n’en fait tout simplement pas partie. Il a été conçu de manière presque insaisissable pour effectuer de l’astronomie infrarouge, une spécialisation à laquelle il doit bon nombre de ses éléments de conception uniques. D'autres télescopes spatiaux bien connus, comme Euclid de l'Agence spatiale européenne ou le légendaire télescope spatial Hubble, opèrent principalement dans le spectre visible.

Ce n'est pas que Chandra soit le seulement télescope spatial capable d'imagerie à rayons X – mais c'est sans aucun doute le meilleur que nous ayons actuellement. Bien sûr, c’était intentionnel. Alors que la plupart des autres télescopes à rayons X dans l'espace sont soit des charges utiles secondaires, soit relativement petits, Chandra a été conçu et construit comme l'une des missions phares de la NASA. Comme Hubble, il faisait partie du programme du Grand Observatoire et visait à faire progresser la technologie de détection de pointe pour sa tranche particulière du spectre électromagnétique, établissant ainsi la norme pour les décennies à venir.

Comparés aux télescopes optiques ou infrarouges, les télescopes à rayons X sont idéaux pour imager directement des objets à haute énergie tels que les supernovas et les amas de galaxies. Il est également possible de faire des observations indirectes en étudiant comment un objet donné réfléchit ou absorbe l'énergie des rayons X ambiants. Les télescopes à rayons X sont également essentiels pour étudier ce qui pourrait autrement être invisible, comme les trous noirs et la matière noire.

Augmentation des délais, augmentation des coûts ?

Selon la demande de budget de la NASA, réduire le financement de Chandra à ce qu'elle appelle des « opérations minimales » d'ici 2029 n'est pas une simple décision arbitraire. Le rapport cite spécifiquement l'augmentation des coûts du programme directement liée à l'âge du vaisseau spatial, ou plus précisément, aux efforts supplémentaires désormais requis pour obtenir des données utilisables à partir de systèmes embarqués qui fonctionnent de plus en plus hors spécifications :

Dans un article intitulé « Une lettre à la communauté Chandra », le directeur du programme, le Dr Patrick Slane, répond directement à ces affirmations de la NASA. Tout en reconnaissant que Chandra a subi une dégradation du système, il souligne que ce n'est guère inattendu pour un vaisseau spatial de cet âge. Bien qu'il ait été conçu pour une durée de mission prévue de 5 ans, Chandra approche les 25 ans en orbite. Il admet également que cela a rendu les observations plus difficiles qu'elles ne l'étaient lors du lancement de l'observatoire.

Cela dit, le Dr Slane affirme que l'augmentation de la température de fonctionnement de Chandra n'est pas un problème nouveau et qu'elle a été identifiée pour la première fois dès 2005. Au fil des années, les équipes ont pu caractériser les fluctuations de température, qui varient en fonction de la position orbitale et attitude des engins spatiaux et développer de nouveaux modèles qui leur permettent de compenser tout déplacement des données induit par la chaleur. Il affirme que ces efforts ont été couronnés de succès et que, même aujourd'hui, l'efficacité de l'observation de Chandra « dépasse de loin les exigences initiales de la mission ».

La documentation à ce sujet n'est pas difficile à trouver. Dans l'article de 2016 « Évolution de la correction de l'inefficacité du transfert de charge en fonction de la température pour ACIS sur l'observatoire à rayons X Chandra »il explique comment la réactivité du spectromètre d'imagerie CCD avancé (ACIS) de Chandra a changé depuis son lancement et comment les équipes sur le terrain s'adaptent aux nouvelles caractéristiques du système.

Même en 2015, la température de l'instrumentation augmentait nettement

Bien que le document note que l'ACIS a subi des dommages dus aux radiations, il identifie l'efficacité réduite des systèmes de contrôle thermique de Chandra comme étant à l'origine des changements les plus importants. Au moment de la publication, il y a près de dix ans, il était déjà clair que la température de l’ACIS était en hausse. Le document note qu'en 2000, 99 % des observations ont été effectuées à des températures qu'il considère comme « froides », inférieures à -119,2 °C, mais qu'en 2015, ce chiffre était tombé à seulement 33 %.

L'article explique qu'après avoir collecté suffisamment de données d'étalonnage, des algorithmes ont été développés pour compenser les températures de plus en plus erratiques de l'ACIS. Cela dit, il a été noté que les hypothèses initiales de l'équipe selon lesquelles les fluctuations de température resteraient relativement mineures étaient déjà remises en question. Si la température des instruments continue de grimper, davantage de données devront être collectées pour vérifier que leur logiciel de compensation fonctionne toujours comme prévu.

Néanmoins, les auteurs ont conclu l'article avec la conviction que Chandra serait toujours en mesure d'atteindre ses objectifs de performance même dans son environnement thermique nouvellement dynamique.

Le combat ne fait que commencer

Entre les données publiées sur l'instrumentation du télescope et la réponse passionnée du Dr Slane, il semblerait que l'histoire de Chandra ne soit pas encore terminée. Il existe d’excellents arguments selon lesquels les problèmes thermiques de l’observatoire, bien qu’ils constituent une préoccupation valable et documentée, sont un problème en grande partie résolu qui ne nécessite aucune dépense financière supplémentaire. Pourquoi la demande de budget de la NASA semble indiquer le contraire dépasse le cadre de cet article, mais avec le coût toujours croissant du programme Artemis, il n'est pas difficile d'imaginer que l'agence cherche à justifier des mesures de réduction des coûts partout où elle le peut.

À la fin de sa lettre, le Dr Slane note que l'Observatoire de rayons X Chandra fera l'objet d'un examen en avril afin de clarifier davantage ses besoins budgétaires à l'avenir. Après avoir examiné le programme de plus près, et peut-être après avoir ressenti un peu de pression de la part de la communauté astrophysique, la NASA pourrait encore modifier ses plans pour cet instrument précieux.

François Zipponi
Je suis François Zipponi, éditorialiste pour le site 10-raisons.fr. J'ai commencé ma carrière de journaliste en 2004, et j'ai travaillé pour plusieurs médias français, dont le Monde et Libération. En 2016, j'ai rejoint 10-raisons.fr, un site innovant proposant des articles sous la forme « 10 raisons de... ». En tant qu'éditorialiste, je me suis engagé à fournir un contenu original et pertinent, abordant des sujets variés tels que la politique, l'économie, les sciences, l'histoire, etc. Je m'efforce de toujours traiter les sujets de façon objective et impartiale. Mes articles sont régulièrement partagés sur les réseaux sociaux et j'interviens dans des conférences et des tables rondes autour des thèmes abordés sur 10-raisons.fr.