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HUBBLE

Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope : HST) est un télescope spatial en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude qui effectue un tour complet de la Terre toutes les 100 minutes

capture01-15.jpgLe télescope spatial Hubble

Il a été nommé ainsi en l'honneur de l'astronome Edwin Hubble. Son lancement, effectué le 24 avril 1990 par une navette spatiale, est le fruit d'un long travail de recherche de la NASA et de l'Agence Spatiale Européenne.

Ce télescope a une résolution optique supérieure à 0,1 seconde d'arc. Il est prévu de le remplacer en 2018 par le James Webb Space Telescope (précédemment nommé « Télescope spatial nouvelle génération » ou en anglais Next Generation Space Telescope : NGST).

Travailler en dehors de l'atmosphère a de nombreux avantages. En effet, l'atmosphère obscurcit les images et absorbe le rayonnement électromagnétique à certaines longueurs d'onde, principalement dans l'infrarouge. De plus, les turbulences atmosphériques sont aussi évitées, même si actuellement les télescopes au sol peuvent les corriger à l'aide d'optiques adaptatives.

Description technique

Le télescope Hubble a une masse d'environ 11 tonnes, mesure 13,2 mètres de long, a un diamètre maximum de 2,4 mètres et a coûté 1 milliard de dollars US. C'est un télescope réflecteur à deux miroirs ; le miroir primaire mesure à lui seul environ 2,4 mètres de diamètre et a couté plus de 350 millions de dollars. Il est couplé à divers spectromètres ainsi que trois caméras : une à large champ pour les objets faiblement lumineux, une autre à champ étroit pour les images planétaires et une dernière réservée au domaine infrarouge.

Il emploie deux panneaux solaires pour produire l'électricité principalement utilisée par les caméras et les quatre grands volants employés pour orienter et stabiliser le télescope. La caméra infrarouge et le spectromètre multi-objets doivent également être refroidis à -180 °C

Conception

En 1923, Hermann Oberth mentionne l'intérêt d'un télescope spatial. En 1946, Lyman Spitzer publie un article sur le même sujet. En 1969, la National Academy of Sciences donne son accord à ce dernier pour une étude de faisabilité. En 1977, le Congrès accorde les fonds nécessaires à la construction du Large Space Telescope, premier nom de l'instrument. Celui-ci sera assemblé en 1985.

capture02-15.jpgLancement et déception initiale

Le télescope a été lancé le 24 avril 1990 par la mission STS-31 de la navette spatiale Discovery. Ce lancement avait déjà été retardé en 1986 à cause de la catastrophe de la navette spatiale Challenger en janvier de la même année.

Les premières images fournies par le télescope ont généralement été considérées comme très décevantes par les astronomes et tous ceux concernés par le projet. Les images étaient floues et, malgré le traitement d'image, n'atteignaient pas la résolution prévue. Il fut établi que la société Perkin-Elmer en charge de tailler le miroir principal, avait légèrement trop aplati les bords à cause d'un mauvais étalonnage de l'instrument de vérification de courbure. Ce problème aurait pu être détecté avant le lancement mais ne le fut pas pour des raisons économiques. Ce défaut de courbure étant malgré tout homogène, il put être corrigé via un ensemble correcteur.

Découvertes

Capture11.jpg Le champ profond de Hubble, contenant plus d'un millier de galaxies.

  • Hubble a fourni, en 1994, des images de la collision de la comète Shoemaker-Levy 9 avec Jupiter.
  • La preuve que des planètes gravitent autour d'étoiles autres que le Soleil a été obtenue pour la première fois avec Hubble.
  • Les observations avec Hubble ont également prouvé que la matière sombre de notre galaxie n'est pas constituée uniquement de petites étoiles peu lumineuses.
  • Certaines des observations menant au modèle actuel de l'accélération de l'expansion de l'Univers ont été effectuées à l'aide du télescope spatial Hubble.
  • La théorie avançant que la plupart des galaxies contiennent un trou noir en leur centre a été partiellement confirmée par de nombreuses observations.
  • En décembre 1995, Hubble a photographié le champ profond de Hubble, une région couvrant un 30-millionièmes du ciel et contenant plusieurs milliers de galaxies. Une autre image, mais du ciel austral, a aussi été faite et est très semblable, renforçant la thèse que l'univers est uniforme à grande échelle et que la Terre occupe un endroit quelconque dans l'univers.

Missions d'entretien

Le télescope a été visité cinq fois par des astronautes opérant à partir de navettes spatiales afin de corriger les défauts de fonctionnement et d'installer de nouveaux équipements. De plus, en raison du freinage atmosphérique, le télescope perd lentement de l'altitude (et gagne de la vitesse). On profite donc de chacune de ces visites d'entretien pour replacer le télescope à une orbite plus haute à l'aide de la navette.

  • La mission d'entretien 1 (STS-61), en décembre 1993, a installé plusieurs instruments et d'autres équipements. Les plus importants du point de vue astronomique étaient : COSTAR, un ensemble de cinq miroirs correctifs ; et WF/PC-II, une version améliorée de caméra à champ large qui incorporait également un système de correction optique. Le 13 janvier 1994, la NASA déclara que la mission était un succès total et montra les premières nouvelles images qui étaient beaucoup plus nettes.

capture03-12.jpgMission d'entretien.

  • La mission d'entretien 2 (STS-82), en février 1997, remplaça le spectrographe haute résolution et le spectrographe pour objets faibles par un nouveau spectrographe (STIS) capable d'examiner les objets célestes avec une extrême finesse. Il fut aussi ajouté une nouvelle caméra infrarouge couplée à un spectrographe multi-objets (Near Infrared Camera / Multi-Object Spectrograph, NICMOS), cette nouvelle caméra permet d'observer les galaxies très lointaines .
  • L'équipage améliora aussi le système de navigation de Hubble en installant un senseur de guidage et des volants d'inertie refaits à neuf. Il fut par ailleurs doté d'un nouveau disque-dur capable de stocker 10 fois plus de données que l'ancien.
  • La mission d'entretien 3 A (STS-103), en décembre 1999, remplaça des gyroscopes et les senseurs de guidage précis qui étaient devenus défectueux et un nouvel ordinateur fut installé.
  • La mission d'entretien 3B (STS-109), en mars 2002, permit de réparer et d'améliorer plusieurs pièces, mais en exigeant des sorties prolongées et délicates dans l'espace. Les opérations effectuées furent :
    • La mise à jour des générateurs, ce qui fut particulièrement difficile car ceux-ci n'étaient pas conçus pour être remplacés en orbite et demandait aussi un arrêt total du télescope pour la première fois depuis sa mise en opération.
    • Le remplacement de ses panneaux solaires. Les nouveaux panneaux sont basés sur ceux conçus pour les satellites de communication Iridium. Ils ont seulement les deux-tiers de la taille des anciens panneaux qui étaient abîmés, avec pour résultat une diminution du freinage atmosphérique tout en fournissant 30 % de puissance en plus. Cette puissance additionnelle permettra à tous les instruments à bord de Hubble de fonctionner simultanément.
    • Le remplacement de la caméra pour objets faibles (Faint Object Camera) par une caméra de prospection avancée (Advanced Camera for Surveys). Ces deux instruments ont chacun la taille d'une cabine téléphonique.
    • L'installation d'une unité de refroidissement dans la caméra infrarouge NICMOS qui était non-fonctionnelle.

L'accomplissement de cette mission augmenta considérablement les possibilités de Hubble, quasiment un nouvel instrument selon certains fervents.

  • Une cinquième et dernière mission (STS-125) a été faite par la navette spatiale à la suite de l'approbation de l'administrateur de la NASA Michael Griffin. La mise à niveau a consisté à installer deux nouveaux instruments scientifiques : le spectrographe des origines cosmiques (COS) et la troisième caméra à grand champ (WFC-3). Cette mission réalisée par l'équipage de la navette spatiale Atlantis a décollé le 11 mai 2009 et a duré 13 jours.

Après Hubble

La NASA avait l'intention de lancer le télescope de l'espace de nouvelle génération (JWST ou James Webb Space Telescope) en 2009 et d'arrêter Hubble l'année suivante. Hubble, qui a été conçu pour une durée de 15 années, sera donc en service pour 25 ans. Le lancement du JWST est prévu maintenant au plus tôt en 2018 par un lanceur Ariane 5.

Maintenant la NASA, l'ESA et la communauté des astronomes doivent décider ce qui devra éventuellement succéder à Hubble. Le JWST pourrait sembler être la réponse à cette question, mais le NGST sera uniquement un télescope infrarouge, alors que le télescope Hubble couvrait toute la gamme du spectre, de l'infrarouge proche jusqu'au proche ultraviolet en passant bien sûr par le visible.

Ce qui complique la question, ce sont les avancées stupéfiantes de la technologie des télescopes opérant à partir de la Terre qui ont été faites depuis que Hubble a été conçu.

L'Agence spatiale canadienne (ASC/CSA), proposa d'envoyer un robot afin d'entretenir le télescope. Début 2005, cette option fut annulée, la NASA ayant décidé qu'elle effectuerait une ultime mission d'entretien. Cette mission, désignée STS-125 devait être lancée le 10 octobre 2008 avec la navette spatiale Atlantis. Toutefois, une panne majeure du système permettant le traitement et la transmission des données acquises par le télescope (dont le système de sauvegarde qui fonctionne encore) a provoqué un décalage de la mission afin qu'il puisse être remplacé. La mission a donc eu lieu le 11 mai 2009.

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