Au milieu des récentes nouvelles concernant les problèmes du télescope spatial Hubble (et sa résurrection triomphante), il est parfois facile d’oublier que bien que Hubble soit un télescope assez unique, ce n’est qu’un des nombreux observatoires spatiaux qui passent actuellement au-dessus de nos têtes ou perchés. sur une orbite héliocentrique. Alors, qu’est-ce qui rend ces observatoires moins connus que l’emblématique télescope Hubble ?

Hubble est l’un des télescopes spatiaux les plus anciens à ce jour, et c’est également le seul télescope spatial qui a été à la fois lancé et entretenu par la navette spatiale. Aucun des autres télescopes n’a cet héritage, l’histoire prestigieuse ou troublée du successeur prévu de Hubble : le James Web Space Telescope (JWST).

Même ainsi, les profils de mission de ces myriades d’autres observatoires ne sont pas moins intéressants, le moins des nombreuses premières accomplies récemment comme un télescope à long terme basé sur la lune (LUT de Chang’e 3) et ceux des nombreuses missions à venir et proposées. Jetons un coup d’œil aux observatoires spatiaux dont beaucoup d’entre nous n’ont jamais entendu parler.

Pourquoi les télescopes n’aiment pas les gens

Observation du centre de la Voie lactée à l’aide de l’installation d’étoiles de guidage laser à Yepun, l’un des quatre télescopes unitaires du Very Large Telescope (VLT). Le Laser Guide Star (LGS) fait partie du système d’optique adaptative du VLT et sert de référence pour corriger l’effet de flou de l’atmosphère sur les images.

La question évidente avec les télescopes spatiaux est « pourquoi ? ». Comme dans, pourquoi se donner la peine d’envoyer un paquet d’instruments généralement plutôt fragiles dans l’espace, au lieu de construire un bel et grand observatoire sur Terre où le transport de l’équipement et des matériaux de construction peut se faire par camion et par bateau, plutôt que par fusée? Une partie de la réponse se trouve dans les emplacements choisis par ces télescopes terrestres.

La présence de personnes signifie pollution lumineuse, pollution radiofréquence (pour les radiotélescopes) et autres influences indésirables. De plus, plus l’atmosphère est épaisse entre le télescope et l’espace, les effets les plus graves comme la scintillation atmosphérique (‘étoiles scintillantes’) sont susceptibles d’être. Bien que des stratégies telles que l’optique adaptative (AO) et le simple fait de placer des observatoires au sommet de montagnes loin de la société aident à atténuer bon nombre de ces problèmes, elles ne traitent pas certaines caractéristiques gênantes de l’atmosphère terrestre.

Alors que l’atmosphère terrestre est absolument géniale pour nous, créatures biologiques, car elle bloque la plupart des rayonnements UV, des rayons X et atténue l’infrarouge et d’autres parties du spectre de rayonnement électromagnétique, c’est évidemment plutôt indésirable lorsque l’on essaie d’observer l’univers dans ces parties de le spectre EM. Bien que les observatoires aéroportés à bord d’avions tels que le SOFIA de la NASA ou les ballons aident un peu ici, pour bien voir tout ce que l’univers a à offrir, il faut s’aventurer dans l’espace pour avoir une vue dégagée.

Les grands observatoires

Aperçu de la série des grands observatoires de la NASA. (Crédit : NASA)

Hubble fait partie du programme Great Observatories de la NASA, qui comprend les observatoires spatiaux Hubble, Chandra, Compton et Spitzer. Les racines de ce programme remontent à 1946, lorsque l’astronome Lyman Spitzer a écrit un article (PDF) publié le 30 juillet 1946 sur les avantages des observations spatiales par rapport aux observations terrestres.

Sans l’effet de flou de l’atmosphère terrestre et l’effet de bandeau sur les yeux que la même atmosphère induit avec les UV, les rayons X et d’autres types de mesures, la connaissance et la compréhension de l’univers par l’humanité, notre galaxie et les planètes voisines pourraient être étendues comme auparavant. jugé inconcevable. Avec l’Observatoire astronomique en orbite de la NASA 2 (AOA-2, surnommé Observateur des étoiles) l’observatoire spatial qui a lancé en 1968 la faisabilité d’une telle plate-forme d’observation a été confirmée.

L’essentiel pour un observatoire est la capacité de se concentrer sur une cible pendant de longues périodes de temps, ce qui dans l’espace est rendu possible par des suiveurs d’étoiles, qui permettent à un engin spatial de maintenir une orientation fixe par rapport aux étoiles, par exemple. Ceux-ci ont permis Observateur des étoiles pour focaliser ses tubes de caméra sensibles aux UV dérivés de Vidicon (Uvicon) sur une cible de recherche pour obtenir une image claire. Lorsque Observateur des étoilesLa mission de s’est terminée en 1973, des missions similaires telles que l’observatoire à rayons X Uhuru avaient également été lancées, et au-delà de la NASA, d’autres organisations spatiales du monde entier lanceraient leurs propres observatoires spatiaux.

Là où les Grands Observatoires sont uniques, c’est que tous les quatre ont été conçus pour être complémentaires, couvrant l’ensemble du spectre de la lumière visible et proche IR (Hubble), à ​​l’IR (Spitzer), aux rayons X (Chandra) et au rayonnement gamma (Compton) . Cela a fourni des observations qui étaient impossibles dans les années 1990 avec des observatoires au sol et qui, dans de nombreux cas, sont encore impossibles aujourd’hui, en raison des effets susmentionnés de l’atmosphère terrestre.

Aujourd’hui, seuls Hubble et Chandra restent actifs. La mission de Compton s’est terminée en 2000 après 9 ans et 2 mois lorsqu’il a été intentionnellement désorbité après la défaillance d’un de ses trois gyroscopes. La mission de Spitzer a pris fin en janvier 2020, après 16 ans et 5 mois. Même s’il était déjà à court de liquide de refroidissement pour les observations dans l’IR lointain en 2009, un profil de mission limité s’est poursuivi jusqu’à l’envoi du signal d’arrêt en 2020. Spitzer continuera à dériver le long d’une orbite héliocentrique dans cet état d’arrêt.

Embouteillages dans l’espace

À l’heure actuelle, il existe plus de vingt observatoires spatiaux actifs. Grossièrement divisés par leurs capacités principales, il s’agit de :

Rayons gamma :

  • Laboratoire International d’Astrophysique des Rayons Gamma (INTEGRAL, géocentrique).
  • Télescope spatial à rayons gamma Fermi (anciennement GLAST, LEO géocentrique).
  • Astrorivelatore Gamma ad Immagini Leggero (AGILE, LEO géocentrique).
  • Neil Gehrels Rapide Observatoire (Swift, géocentrique LEO).
  • Polarimètre Gamma-Ray Burst (GAP, embarqué IKAROS, héliocentrique, éventuellement perdu).

Rayons X :

  • Chandra X-ray Observatory (anciennement AXAF, géocentrique hautement elliptique).
  • Mission multi-miroirs à rayons X (XMM-Newton géocentrique).
  • Réseau de télescopes spectroscopiques nucléaires (NuSTAR, géocentrique quasi-équatorial).
  • Astrosat (géocentrique quasi-équatorial).
  • Télescope à modulation de rayons X durs (HXMT, LEO géocentrique).
  • Spektr-RG (Soleil-Terre L2 pointe de Lagrange).

Lumière UV et visible :

  • Télescope spatial Hubble (LEO géocentrique).
  • Spectrographe d’imagerie de la région d’interface (IRIS, géocentrique héliosynchrone).
  • Hisaki (également connu sous le nom de SPRINT-A, LEO géocentrique).
  • Télescope ultraviolet à base lunaire (LUT, surface lunaire).
  • Explorateur de cibles d’étoiles brillantes (BRITE, géocentrique).
  • Satellite de surveillance des objets proches de la Terre (NEOSSat, géocentrique héliosynchrone).
  • Gaia (Soleil-Terre L2 Lagrange).
  • Transitioning Exoplanet Survey Satellite (TESS, haute orbite elliptique de la Terre).
  • Satellite de caractérisation des exoplanètes (CHEOPS, géocentrique héliosynchrone).

Infrarouge:

  • Explorateur de relevés infrarouges à grand champ (WISE, géocentrique héliosynchrone).

Four micro onde:

Détection de particules :

  • Interstellar Boundary Explorer (IBEX, HEO géocentrique).
  • Spectromètre magnétique alpha (AMS-02, rattaché à l’ISS).
  • Explorateur de particules de matière noire (DAMPE, héliosynchrone).

Plus à venir

Si certains des observatoires de la liste active seront bientôt désorbités ou désactivés en fin de mission ou de durée de vie globale, c’est une dizaine de nouvelles missions que nous devrions pouvoir accueillir dans les années à venir, à partir de cette année avec pas moins de trois :

  • Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE, X-ray, LEO géocentrique).
  • Télescope spatial James Web (JWST, UV/visible/IR, Soleil-Terre L2 orbite du halo de Lagrange).
  • Satellite polarimètre à rayons X (XPoSat, rayons X, géocentrique).

Celles-ci seront suivies de pas moins de quatre nouvelles missions :

  • Mission d’imagerie et de spectroscopie aux rayons X (XRISM, rayons X, LEO géocentrique).
  • Aditya-L1 (Observation solaire, Soleil-Terre L1).
  • Observatoire lunaire international (ILO-1, visible, pôle Sud lunaire).
  • Euclide (visible/proche IR, Soleil-Terre L2).
Visualisation des points de Lagrange Soleil-Terre.

Parmi celles-ci, la mission ILO-1 est peut-être la plus excitante car elle créera le deuxième observatoire lunaire permanent après la LUT de Chang’e 3 et ajoutera des observations visibles à l’ultraviolet de LUT. Bien que les détails soient quelque peu sommaires, il semble que la mission d’exploration ILO-X puisse être lancée sur un atterrisseur lunaire Nova-C conçu par Intuitive Machines. La mission IM-1 serait lancée sur une fusée SpaceX Falcon 9 au début de 2022, avec ILO-1 ciblant IM-2 pour la fin de 2022.

Que l’OIT-1 fonctionne ou non, la NASA lorgne également la Lune pour un télescope. Ce serait le radiotélescope du cratère lunaire (LCRT) et serait le plus grand du système solaire avec 1 kilomètre de diamètre. Le LCRT permettrait des observations radio de l’univers à des longueurs d’onde supérieures à 10 mètres (fréquences <30 MHz), qui sont des fréquences bloquées par l'ionosphère terrestre.

L’implication évidente ici est également que bien que les satellites dans l’espace soient pratiques, vous voulez parfois simplement avoir un instrument plus grand que ce qui est pratique avec un observatoire spatial. Dans ce cas, utiliser la Lune pour un observatoire, qu’il soit télécommandé ou habité, offre une alternative alléchante. Alors que l’humanité se prépare à retourner des vols habités vers la Lune, qui sait, peut-être qu’avant longtemps une colonie lunaire disposera d’un gros télescope ou d’une demi-douzaine ?

L’avenir est dans l’espace

Vue théorique du LCRT sur la face cachée de la Lune.
Crédit : Saptarshi Bandyopadhyay

Bien que nous puissions en apprendre beaucoup sur notre planète et l’univers depuis notre coin douillet dans la biosphère terrestre, pour vraiment apprendre comment tout fonctionne, de notre galaxie aux lois de la physique, nous devons regarder au-delà. Que ce soit par le biais de missions à venir comme la mission LISA (Laser Interferometer Space Antenna) de l’ESA qui est actuellement conçue pour les années 2030 et cherche à mesurer les ondes gravitationnelles, ou en nous aventurant plus loin nous-mêmes.

L’objectif après tous ces observatoires spatiaux est de regarder au-delà de la Terre, de satisfaire notre curiosité pour le monde qui nous entoure, alors que nous cherchons à accroître notre compréhension. Que ce soit Galilée, Copernic, Einstein ou n’importe lequel des autres scientifiques qui ont travaillé sans cesse pour pousser l’humanité un peu plus près à saisir l’ensemble de l’existence, leurs efforts nous ont amenés ici. À un point où nous ne sommes plus liés à la Terre, mais pouvons envisager de regarder au-delà.

Bien que pour beaucoup sur Terre aujourd’hui, une grande partie des images et des données renvoyées puissent sembler être des trucs scientifiques ennuyeux, elles contiennent les graines de l’avenir de l’humanité. Même si aujourd’hui, ce sont surtout les instruments que nous avons envoyés dans des observatoires comme Hubble et ses proches qui nous permettent de voir et d’expérimenter au-delà de nos sens ici sur Terre, peut-être pourrons-nous d’ici peu les rejoindre dans ce voyage parmi les étoiles et d’autres merveilles de la univers.

Tout ce que nous avons à faire est de garder les yeux ouverts et de rester curieux.

[Heading image: Artist’s concept of the Wide-field Infrared Survey Explorer, or WISE. (Credit: NASA/JPL-Caltech)]